DE4226704A1 - Controlling and activating bus coupled components eg car radio CD player etc. - has components coupled by interface units onto bus with wake up circuit periodically operated - Google Patents
Controlling and activating bus coupled components eg car radio CD player etc. - has components coupled by interface units onto bus with wake up circuit periodically operatedInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Ver fahren zum Betreiben einer aus einem Bus-System und mehreren einzelnen, an das Bus-System über eine eigene Schnittstelle angeschlossenen Komponenten bestehenden Anlage, worin zumindest einige der Komponenten nur bei Bedarf mit Betriebsspannung versorgt werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Schnittstellenschaltung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a United one bus system and several individual ones to the bus system Components connected via its own interface existing facility, including at least some of the components can only be supplied with operating voltage if required. Further The invention relates to an interface circuit for Execution of the procedure.
In einer solchen Anlage muß jede Komponente, bevor sie die Kommunikation mit anderen Komponenten über den Bus aufnehmen kann, zunächst eingeschaltet, d. h. mit Betriebsspannung ver sorgt werden. Dies kann manuell oder über gesonderte Steuer leitungen geschehen. Beispielsweise müssen in einer Audio- Wiedergabeanlage, die verschiedene Audio-Signalquellen, ein Steuergerät und mehrere Leistungsendstufen enthält, nach dem Einschalten der gewünschten Audiosignalquelle auch das Steuergerät und die Leistungsendstufen eingeschaltet werden, bevor der Betrieb der Anlage aufgenommen werden kann. In zu mindest vorübergehend batteriebetriebenen Anlagen, beispiels weise für Fahrzeuge, kommt es nicht in Betracht, die einzel nen Komponenten permanent eingeschaltet oder in einem Be reitschaftszustand zu belassen, da der damit verbundene Stromverbrauch zu hoch wäre. In der Praxis werden daher in solchen Fällen gesonderte Steuerleitungen, sogenannte "Weck leitungen" vorgesehen, über die jede einzelne Komponente bei Bedarf eingeschaltet wird. Diese Weckleitungen müssen paral lel zum Bus-Kabel verlegt werden. Der damit verbundene Auf wand ist aber hoch und trägt in hohem Maße zu den Gesamtko sten des Bus-Systems bei. Um den Aufwand in Grenzen zu hal ten, werden Weckleitungen nur von einem zentralen Steuergerät zu den einzelnen Komponenten verlegt. Die Komponenten der Anlage können daher nur über das zentrale Steuergerät akti viert werden. Durch diese Einschränkung wird die Flexibilität des Bus-Systems beeinträchtigt.In such a system, every component must be Establish communication with other components via the bus can, initially switched on, d. H. with operating voltage ver be worried. This can be done manually or through separate tax lines happen. For example, in an audio Playback system, the various audio signal sources, a Control unit and several power output stages contains, after switching on the desired audio signal source also that Control unit and the power amplifiers are switched on, before the system can start operating. In too at least temporarily battery-operated systems, for example wise for vehicles, it is not considered the individual components permanently switched on or in a load to remain ready for riding because of the Power consumption would be too high. In practice, therefore, in in such cases, separate control lines, so-called "alarm lines "provided, through which each individual component Need is turned on. These wake-up lines must be in parallel lel to the bus cable. The related up But wall is high and contributes to a large extent to the overall cost most of the bus system. To keep the effort within limits ten, wake-up lines are only from a central control unit relocated to the individual components. The components of the The system can therefore only be activated via the central control unit be fourth. This restriction will make flexibility of the bus system is impaired.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage mit mehreren an ein Bus-System angeschlossenen Kompo nenten geschaffen, bei dem die herkömmlicherweise erforder lichen Weckleitungen entfallen können und der Bus prinzipiell durch jede an ihn angeschlossene Komponente aktiviert werden kann. Erreicht wird dies dadurch, daß mittels der Schnitt stelle jeder der nur bei Bedarf mit Betriebsspannung versorg ten Komponenten periodisch oder in zufälligen Zeitabständen der Bus jeweils während einer Impulsdauer, die nur einen Bruchteil der Pausen zwischen aufeinanderfolgenden Impulsdau ern beträgt, auf Aktivität überprüft und bei festgestellter Busaktivität die zugehörige Komponente mit Betriebsspannung versorgt wird. Gesonderte Weckleitungen können entfallen, weil die Einschaltung jeder Komponente unmittelbar über den Bus bewirkt wird, der vorzugsweise periodisch auf Aktivität überprüft wird. Durch dieses Konzept ergibt sich auch der Vorteil, daß jede einzelne Komponente, beispielsweise nachdem sie manuell aktiviert wurde, ihrerseits den Bus und über die sen alle benötigten Komponenten aktivieren kann. In einer zumindest zeitweilig batteriebetriebenen Anlage wird vorzugs weise das Verhältnis zwischen Impulsdauer und Pausen so ge wählt, daß der Gesamtstromverbrauch der Anlage ohne Busakti vität einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Da das Verhältnis zwischen Impulsdauer und Pausen nahezu beliebig klein gemacht werden kann, bereitet es keine Schwierigkeiten, den Stromverbrauch einer Komponente mit ihrer Schnittstelle im zeitlichen Mittel ohne Busaktivität auf deutlich weniger als 1 mA einzustellen, vorzugsweise sogar weniger als 0,5 mA. Dieser Wert ist auch bei größeren, vorübergehend batteriebe triebenen Anlagen mit zahlreichen Komponenten, beispielsweise in aufwendig ausgestatteten Fahrzeugen, ohne weiteres trag bar.The invention provides a method for operating a System with several compos connected to a bus system created where traditionally required alarm lines and the bus in principle activated by every component connected to it can. This is achieved by means of the cut place everyone who only supplies operating voltage when needed components periodically or at random intervals the bus each during a pulse duration that is only one Fraction of the pauses between successive pulse durations is checked for activity and if found Bus activity the associated component with operating voltage is supplied. Separate wake-up lines can be omitted, because the activation of each component directly over the Bus is effected, preferably periodically on activity is checked. This concept also results in the Advantage that every single component, for example after it was activated manually, in turn the bus and via the can activate all required components. In a at least temporarily battery-powered system is preferred the relationship between pulse duration and pauses selects that the total power consumption of the system without bus acti vity does not exceed a predetermined value. Since that Relationship between pulse duration and pauses almost arbitrary can be made small, there are no difficulties the power consumption of a component with its interface on average over time without bus activity to significantly less set as 1 mA, preferably even less than 0.5 mA. This value is also for larger, temporarily battery-operated driven systems with numerous components, for example in lavishly equipped vehicles, without further wear bar.
Durch die Erfindung wird auch eine Schnittstellen-Schaltungs anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung ge stellt. Gemäß der Erfindung enthält diese Schnittstellen- Schaltungsanordnung einen Impulsgenerator und einen Kompara tor; die Impulsdauer ist durch die Breite der von dem Impuls generator abgegebenen Impulse und die Pause durch den Abstand zwischen diesen Impulsen gegeben; der Komparator vergleicht während der Impulsdauer ein vom Bus abgeleitetes, für die Busaktivität repräsentatives Signal mit einem Referenzsignal; in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis wird durch das Aus gangssignal des Komparators die Spannungsversorgung für die zugehörige Komponente aktiviert oder nicht aktiviert. Der Impulsgenerator wird permanent und der Komparator wenigstens während der Dauer der Impulse mit Betriebsspannung versorgt. Der Stromverbrauch der gesamten Schnittstellen-Schaltungsan ordnung beträgt im zeitlichen Mittel weniger als 1 mA. Ein noch geringerer Stromverbrauch von weniger als 0,5 mA im zeitlichen Mittel und ohne Busaktivität ergibt sich für die gesamte Komponente mit ihrer Schnittstelle durch eine Weiter bildung der Erfindung, bei welcher der Impulsgenerator und der Komparator mit weiteren Schaltungskomponenten in einem CMOS-Schaltkreis integriert sind.The invention also provides an interface circuit arrangement available for performing the procedure poses. According to the invention, this interface contains Circuit arrangement a pulse generator and a Kompara gate; the pulse duration is by the width of that of the pulse generator emitted pulses and the pause by the distance given between these impulses; the comparator compares during the pulse duration one derived from the bus for which Signal representative of bus activity with a reference signal; depending on the comparison result is by the off output signal of the comparator the power supply for the related component activated or not activated. Of the The pulse generator becomes permanent and the comparator at least supplied with operating voltage for the duration of the pulses. The power consumption of the entire interface circuit Order is less than 1 mA on average. A even lower power consumption of less than 0.5 mA in time mean and without bus activity results for the entire component with its interface by a next education of the invention, in which the pulse generator and the comparator with other circuit components in one CMOS circuit are integrated.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.Further features and advantages of the invention result from the following description and from the drawing to which Reference is made.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage mit drei an ein Bussystem angeschlossenen Komponenten; Figure 1 is a schematic representation of a system with three components connected to a bus system.
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer sogenannten Weckschaltung, mit der jede Komponente ausgestattet ist; Fig. 2 is a block diagram of a so-called wake-up circuit with which each component is equipped;
Fig. 3 ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen der Bus aktivität und den von der in Fig. 2 gezeigten Weckschal tung erzeugten Signalen zeigt. Fig. 3 is a timing diagram showing the relationship between the bus activity and the signals generated by the wake-up circuit shown in Fig. 2.
Die in Fig. 1 symbolisch dargestellte Anlage besteht aus drei Komponenten 10, 12 und 14 und einem zu einem Ring geschlosse nen Buskabel 16. Jede der Komponenten 10, 12, 14 ist über eine eigene Schnittstelle 10a, 12a, 14a an das Bus-Kabel an geschlossen. Bei diesem kann es sich um ein mehradriges elek trisches Kabel oder um einen Lichtwellenleiter handeln. In der folgenden Beschreibung wird es daher allgemein als Bus bezeichnet. Je nach Art der Anlage können wesentlich mehr als nur drei Komponenten an den Bus 16 angeschlossen sein.The system shown symbolically in Fig. 1 consists of three components 10 , 12 and 14 and a closed to a ring NEN bus cable 16th Each of the components 10 , 12 , 14 is connected to the bus cable via its own interface 10 a, 12 a, 14 a. This can be a multi-core electrical cable or an optical fiber. In the following description, it is therefore generally referred to as a bus. Depending on the type of system, considerably more than just three components can be connected to bus 16 .
Bei der nun folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß die Anlage für den Betrieb in einem Fahrzeug bestimmt ist und daher zeitweilig aus der Fahrzeugbatterie gespeist wird. Bei den Komponenten handelt es sich beispielsweise um ein Autoradio, ein CD-Abspielgerät sowie um einzelnen Laut sprechergruppen zugeordnete Leistungsverstärker. In die Anla ge können aber auch weitere Komponenten integriert sein, die allgemeinen Funktionen des Fahrzeugs zugeordnet sind, bei spielsweise diverse Sensoren und Steuereinheiten, die den Fahrzustand melden bzw. Steuerfunktionen wahrnehmen.The following description assumes that the system is intended for operation in a vehicle is and therefore temporarily fed from the vehicle battery becomes. The components are, for example a car radio, a CD player and individual sounds Power amplifiers assigned to speaker groups. In the Anla However, other components can also be integrated general functions of the vehicle are assigned at for example, various sensors and control units that the Report driving status or perform control functions.
Jede der Schnittstellen 10a, 12a, 14a enthält eine Schnitt stellen-Schaltungsanordnung 10b, 12b, bzw. 14b, die in der folgenden Beschreibung als "Weckschaltung" bezeichnet wird und in Fig. 2 gesondert dargestellt ist. Each of the interfaces 10 a, 12 a, 14 a contains an interface circuit arrangement 10 b, 12 b, or 14 b, which is referred to in the following description as "wake-up circuit" and is shown separately in FIG. 2.
Die in Fig. 2 gezeigte und allgemein mit 18 bezeichnete Weck schaltung ist durch eine integrierte Schaltung in CMOS-Tech nologie realisiert. Sie enthält einen Impulsgenerator 20, einen Komparator 22 und eine Referenz-Spannungsquelle 24, an die einer der Eingänge des Komparators 22 angelegt ist. Der andere Eingang des Komparators 22 ist über einen Schalter 26 an den Bus 16 angeschlossen. Der Schalter 26 wird durch das Ausgangssignal des Impulsgenerators 20 gesteuert. Die gesamte Weckschaltung 18 wird permanent mit Betriebsspannung UB ver sorgt. Am Ausgang A des Impulsgenerators 20 werden periodisch Impulse der Dauer T2 mit einer Impulsperiode T1 abgegeben. Das Ausgangssignal des Komparators 22 ist von dessen Ausgang B zu dem Impulsgenerator 20 zurückgeführt und steuert über dies einen Schalter 30, über den die zugeordnete Komponente - in Fig. 2 mit 32 bezeichnet - der Anlage mit der Versorgungs spannung UB verbunden wird.The alarm circuit shown in Fig. 2 and generally designated 18 is realized by an integrated circuit in CMOS technology. It contains a pulse generator 20 , a comparator 22 and a reference voltage source 24 , to which one of the inputs of the comparator 22 is applied. The other input of the comparator 22 is connected to the bus 16 via a switch 26 . The switch 26 is controlled by the output signal of the pulse generator 20 . The entire wake-up circuit 18 is permanently provided with operating voltage U B. At the output A of the pulse generator 20 , pulses of the duration T2 are periodically delivered with a pulse period T1. The output signal of the comparator 22 is fed back from its output B to the pulse generator 20 and controls via this a switch 30 , via which the associated component - designated 32 in FIG. 2 - the system is connected to the supply voltage U B.
Zur Erläuterung des Verfahrens und der Arbeitsweise der in Fig. 2 gezeigten Weckschaltung wird nun auf Fig. 3 Bezug ge nommen.To explain the method and the mode of operation of the wake-up circuit shown in FIG. 2, reference is now made to FIG. 3.
Es wird zunächst angenommen, daß die in Fig. 1 gezeigte Anla ge sich im Bereitschaftszustand befindet, der Bus 16 also nicht aktiv ist. Jede der Komponenten 10, 12, 14 ist im Prin zip gleichberechtigt und kann den Bus 16 aktivieren, indem sie über ihre Schnittstelle 10a, 12a, 14a geeignete Signale über den Bus 16 aussendet. Der freilaufende Impulsgenerator 20 gibt an seinem Ausgang A eine Folge von Impulsen ab, die in Fig. 3 im oberen Diagramm dargestellt sind. Das Verhältnis zwischen den Impulspausen bzw. der Periode T1 der Impulse und der Impulsdauer T2 kann sehr groß sein; in Fig. 3 sind die Impulse zum besseren Verständnis nicht im richtigen Zeitmaß stab dargestellt. Man erkennt aber, daß die Impulsdauer T2 sehr klein gegenüber der Impulsperiode T1 ist.It is initially assumed that the system shown in FIG. 1 is in the standby state, that is to say the bus 16 is not active. In principle, each of the components 10 , 12 , 14 has equal rights and can activate the bus 16 by sending suitable signals via the bus 16 via its interface 10 a, 12 a, 14 a. The free-running pulse generator 20 outputs a sequence of pulses at its output A, which are shown in FIG. 3 in the upper diagram. The ratio between the pulse pauses or the period T1 of the pulses and the pulse duration T2 can be very large; In Fig. 3, the pulses are not shown in the correct time scale for better understanding. However, it can be seen that the pulse duration T2 is very small compared to the pulse period T1.
Während der Dauer jedes am Ausgang A des Impulsgenerators 20 erscheinenden Impulses ist der Schalter 26 geschlossen. Der Komparator 22 vergleicht nun ein vom Bus 16 abgeleitetes und über den Schalter 26 an seinen Eingang angelegtes Signal mit dem Spannungspegel der Referenz-Spannungsquelle 24. Zur Ver einfachung wird angenommen, daß dieses Signal dann, wenn der Bus 16 aktiv ist, einen Pegel aufweist, welcher den der Refe renz-Spannungsquelle 24 überschreitet. Am Ausgang B des Kom parators 22 tritt dann ein hoher Signalpegel auf, wie in Fig. 3 im unteren Diagramm dargestellt. Im mittleren Diagramm der Fig. 3 ist der Buszustand dargestellt. Durch die Rückführung des Ausgangssignals des Komparators 22 zu dem Impulsgenerator 20 wird das Verhältnis zwischen Impulsdauer T2 und Impuls periode T1 verändert. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ver bleibt das Impulssignal am Ausgang A des Impulsgenerators 20 auf hohem Pegel, nachdem eine Busaktivität festgestellt wurde und solange wie diese andauert. Da durch das Ausgangssignal des Komparators 22 zugleich der Schalter 30 betätigt und so mit die Komponente 32 eingeschaltet wird, bleibt diese Kompo nente 32 im eingeschalteten Zustand, solange die Busaktivität andauert.During the duration of each pulse appearing at the output A of the pulse generator 20 , the switch 26 is closed. The comparator 22 now compares a signal derived from the bus 16 and applied to its input via the switch 26 with the voltage level of the reference voltage source 24 . For the sake of simplicity, it is assumed that this signal, when the bus 16 is active, has a level which exceeds that of the reference voltage source 24 . A high signal level then occurs at the output B of the comparator 22 , as shown in FIG. 3 in the lower diagram. The bus state is shown in the middle diagram of FIG. 3. By feedback of the output signal of the comparator 22 to the pulse generator 20 , the ratio between pulse duration T2 and pulse period T1 is changed. As can be seen from Fig. 3, the pulse signal at the output A of the pulse generator 20 remains at a high level after bus activity has been detected and for as long as it lasts. At the same time the switch 30 is operated and there by the output signal of the comparator 22 is switched with the component 32, this component 32 Comp remains in the ON state as long as the bus activity persists.
Vorzugsweise wird bei der Codierung der über den Bus zu über tragenden Signale ein NRZ-Code verwendet (non return to zero), also ein Code, der gewährleistet, daß während der Busakti vität keine Pausen in dem auf dem Bus übertragenen Signal auftreten. Bei Verwendung eines anderen Codes muß die Ab schaltung der Komponenten der Anlage verzögert erfolgen, da mit eventuelle Pausen in dem auf dem Bus übertragenen Signal überbrückt werden.The coding is preferably used via the bus carrying signals uses an NRZ code (non return to zero), a code that ensures that during the bus acti There are no pauses in the signal transmitted on the bus occur. If a different code is used, the Ab switching of the components of the system is delayed because with possible pauses in the signal transmitted on the bus be bridged.
Je nach Art der verwendeten Schnittstelle und Komponente wird letztere nur dann bzw. nur solange an die Versorgungsspannung UB angeschlossen, wie anhand der über den Bus 16 übertragenen Adresse festgestellt wird, daß die Komponente in Betrieb ge hen oder bleiben soll.Depending on the type of interface and component used, the latter is only connected to the supply voltage U B or as long as it is determined from the address transmitted via the bus 16 that the component should go or remain in operation.
Je nach der Komplexität der Anlage sind also die einzelnen Komponenten zur Auswertung der auf dem Bus 16 übertrage nen Adressen eingerichtet. Depending on the complexity of the system, the individual components are set up to evaluate the addresses transmitted on the bus 16 .
Die Weckschaltung 18 hat, da sie als integrierter CMOS- Schaltkreis ausgebildet ist, einen sehr geringen Strombedarf von deutlich weniger als 1 mA. Sie kann daher permanent an die Versorgungsspannung UB angeschlossen bleiben. Das Ver hältnis zwischen der Impulsdauer T2 und der Pause zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen kann nahezu beliebig klein ge wählt werden und wird so eingestellt, daß der Stromverbrauch bei inaktivem Bus 16 für die betreffende Komponente mit Schnittstelle und Weckschaltung im zeitlichen Mittel weniger als 0,5 mA beträgt. Die in Fig. 1 gezeigte Anlage kann daher problemlos über längere Zeiträume im Bereitschaftszustand gehalten werden, während sie aus der Fahrzeugbatterie ge speist werden muß.The wake-up circuit 18 , since it is designed as an integrated CMOS circuit, has a very low current requirement of significantly less than 1 mA. It can therefore remain permanently connected to the supply voltage UB. The ratio between the pulse duration T2 and the pause between successive pulses can be selected almost as small as required and is set so that the power consumption when the bus 16 is inactive for the relevant component with interface and wake-up circuit is less than 0.5 mA on average over time . The system shown in Fig. 1 can therefore be easily kept in standby mode for long periods of time while it must be fed from the vehicle battery.
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