-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung, Kommunikation,
Statuserfassung, Archivierung, und Verknüpfung eines smarten Zündersteuersystems.
-
Es
gibt mehrere Szenarien, bei denen es wünschenswert ist, selektiv getrennte
Einheiten von reaktiven Materialen entweder gleichzeitig oder sequentiell
in Abhängigkeit
von gewählten
Variablen zu zünden.
Motorfahrzeuge sind mit Airbags und Sitzgurten ausgerüstet, um
Fahrzeuginsassen im Fall eines Unfalls zu schützen. Es gibt den Wunsch sogenannte
smarte oder intelligente Sicherheitssysteme bereitzustellen, die
die Größe und Position
von Fahrzeuginsassen, sowie den Typ und die Stärke eines Unfalls bei der Bestimmung
zu berücksichtigen,
welche Sicherheitssysteme verwendet werden und die Vorgehensweise
einer Verwendung. Es gibt eine Notwendigkeit in dem Gebiet von pyrotechnisch
aktivierten Fahrzeuginsassen-Zurückhalteeinrichtungen, wie
Airbags und Sitzgurtstraffern, eine Diagnose von einem System von
pyrotechnischen Zündern,
die als „smarte
Zünder" oder „smarte
Squibs" („Auslöser") bezeichnet werden,
zu steuern und durchzuführen. Smarte
Zünder
sind pyrotechnische Zünder,
die elektrisch parallel geschaltet werden können, jeweils mit einer einzigartigen
Adresse, die erlaubt, dass jeder smarte Zünder individuell gesteuert,
mit jedem smarten Zünder
individuell kommuniziert wird, und von jedem smarten Zünder sein
Status abgefragt wird. Die Verwendung von smarten Zündern erlaubt
eine kosteneffektivere und zuverlässigere Implementierung von
Fahrzeugsicherheitseinrichtungen, einschließlich von, aber nicht begrenzt
auf, variabel verwendbare Frontalairbags, Seitenairbags, aufblasbare
Seitenteile, und Sitzgurtstraffer-Systeme als ansonsten getan werden
könnte.
Smarte Zünder
können
bei der Aktivierung von Gaserzeugungs-Einrichtungen, bei der Öffnung von
gespeichertem Gas, und bei Aufblaseinrichtungen eines hybriden Typs
verwendet werden. Es würde
auch vorteilhaft sein, ähnliche
Möglichkeiten
zum selektiven Zünden
von verschiedenen Einheiten von reaktiven Materialien, wie Sprengstoffen,
im Minenbereich und bei Abrissarbeiten zu haben.
-
Das
hier offenbarte smarte Zündersteuersystem
kann die Funktionalität
prüfen,
und das Timing und die Sequenz einer Verwendung von smarten Zündern eines
Fahrzeugsicherheitssystems im Fall eines Unfalls oder wenn Sprengstoffe
im Minenbereich oder bei Abrissarbeiten verwendet werden, steuern.
-
Die
US5957988 lehrt eine Steuerschaltung zum
Steuern der Leistung, die an ein Zünderelement geführt wird,
aber die Schaltung ist Hardware in einer permanenten Konfiguration,
anstelle von Software, die leicht angepasst werden kann auf bestimmte
Anwendungen, wie in der vorliegenden Erfindung.
-
Die
US5957988 offenbart eine
Steuerschaltung zum Steuern der Leistung, die an Zünderelement
angelegt wird, mit einem ersten Eingang zum Empfangen eines kodierten
Eingangssignals, das im Ansprechen auf die Initiierung eines Feuermodes (Auslösemodus)
und einem Diagnosemodus erzeugt wird. Das kodierte Eingangssignal
umfasst einen Kodeabschnitt mit wenigstens zwei Impulsen, und einen Leistungsabschnitt.
Eine Logikschaltung bestimmt, ob der Kodeabschnitt gültig ist,
wobei der Kodeabschnitt als gültig
bestimmt wird, wenn er vordefinierte Bedingungen innerhalb eines
vorbestimmten Zeitfensters erfüllt,
und stellt ein Entriegelungssignal (Sfire) an einem Ausgang bereit.
wenn der Kodeabschnitt als gültig
bestimmt wird. Ein Schalter, der einen Steuereingang aufweist, der
mit dem Ausgang der Logikschaltung gekoppelt ist, wird bei dem Empfang
des Entriegelungssignals aktiviert, so dass die Leistung an dem
ersten Eingang der Steuerschaltung an den Ausgang des Schalters
zum Erregen des Zünderelements
geliefert wird. In dem Auslösemodus
(Feuermodus) ist die Leistung, die über die aktivierten Schalter
geliefert wird, ausreichend zum Auslösen des Zünderelements. In dem Diagnosemodus erregt
der Leistungsabschnitt, der über
den aktivierten Schalter geliefert wird, das Zünderelement, löst es aber
nicht aus, so dass eine Diagnose ausgeführt werden kann.
-
Die
US4843964 lehrt einen smarten
explosiven Zünder
und eine Einrichtung zum Senden eines Aktivierungssignals an den
Zünder.
-
Die
US5554890 ,
US5659474 ,
US6068287 und die WO97/28992 lehren
Systeme zum Steuern der Aktivierung von Zündern und/oder Diagnosesystemen
zum Steuern der Aktivierung von Zündern, offenbaren aber nicht
die Verwendung von smarten Zündern
in derartigen Systemen.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein smartes Zündersteuersystem
zum Steuern von smarten Zündern
bereitgestellt, umfassend:
einen Prozessor für elektronische
Information, der Ausgangstakt-, Daten-, und Handshaking-Signale an eine erste
Speichereinrichtung zuführt;
eine
elektronische Kommunikationsausgabe-Schaltungsanordnung, die Ausgangstakt-,
Daten-, und Handshaking-Signale durch Lesen von Daten aus der ersten
Speichereinrichtung heraus für
eine Kommunikation mit einer Master-ASIC, die mit einer Vielzahl
von intelligenten Zündern über einen
Datenbus kommuniziert, erzeugt, wobei die elektronische Kommunikationsausgabe-Schaltungsanordnung
umfasst:
eine Datenschnittstellen-Schaltungsanordnung, die den
Prozessor für
elektronische Information mit der ersten Speichereinrichtung verbindet;
eine
Datenschnittstellen-Schaltungsanordnung zum Verbinden der Master-ASIC
mit der ersten Speichereinrichtung, und
eine Steuerschaltungsanordnung,
die die Funktionen der Schnittstellen-Schaltungsanordnung und der
ersten Speichereinrichtung steuert; und
eine elektronische
Kommunikationseingabe-Schaltungsanordnung, die Daten- und Handshaking-Signale von der Master-ASIC
elektronischen Schaltung in einer zweiten Speichereinrichtung eingibt,
umfassend:
eine Datenschnittstellen-Schaltungsanordnung, die den
Prozessor für
elektronische Information mit der zweiten Speichereinrichtung verbindet;
eine
Datenschnittstellen-Schaltungsanordnung zum Verbinden der Master-ASIC
mit der zweiten Speichereinrichtung, und
eine Steuerschaltungsanordnung,
die die Funktionen der Schnittstellen-Schaltungsanordnung und der zweiten
Speichereinrichtung steuert.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
In
den Zeichnungen zeigen:
-
1 ein
Blockdiagramm eines smarten Zündersteuersystems
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
-
2 ein
anderes Blockdiagramm des in 1 gezeigten
Zündersteuersystems,
wobei weitere Details gezeigt sind;
-
3 die
SPI Buswellenform des smarten Zünders,
wobei Daten gezeigt sind, die durch einen Logikanalysator aufgenommen
werden, wobei auch der Master-ASIC-Ausgang in dieser Figur ersichtlich ist;
-
4 die
SPI Buswellenform des smarten Zünders,
wobei Daten gezeigt sind, die durch einen Logikanalysator aufgenommen
werden, wobei auch der Master-ASIC-Ausgang in dieser Figur ersichtlich ist;
-
5 ein
Flussdiagramm einer Softwareroutine, die als „Init" bezeichnet wird und die die Steuerhardware
des smarten Zünders
initialisiert;
-
6A bis 6D ein
Flussdiagramm einer Softwareroutine, die „OnExecute" genannt wird und die ausgeführt wird,
wenn der Benutzer eine Sequenz von einer Pull-Down Steuerung auf
der Benutzerschnittstelle wählt;
-
7 ein
Flussdiagramm einer Softwareroutine, die „OnExecuteWrite" genannt wird und
die ausgeführt
wird, wenn der Benutzer eine Sequenzlistensteuerung auf der Benutzerschnittstelle
wählt;
-
8 ein
Flussdiagramm einer Softwareroutine, die „FlashWrt" genannt wird und die ausgeführt wird,
wenn der Benutzer die Steuertaste „EXECUTE" auf der Benutzerschnittstelle wählt;
-
9 ein
Flussdiagramm eines Softwarelogikflusses, der die Funktionen startet,
die den binären Ausgang
der Master-ASIC in das RAM #2 lesen und speichern;
-
10 ein
Flussdiagramm eines Softwarelogikflusses, der die binären Inhalte
des RAM #2 an den Computer kopiert; und
-
11 einen
Querschnitt eines smarten Zünders.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Wie
hier und in den Ansprüchen
verwendet, soll der Ausdruck „smarter
Zünder" und „smarte
Zünder" pyrotechnische Zünder bedeuten,
die elektrisch parallel geschaltet werden können, jeweils mit einer einzigartigen
Adresse, die jedem smarten Zünder
erlaubt individuell gesteuert zu werden, erlaubt, dass mit jedem
smarten Zünder
kommuniziert wird und erlaubt, dass von jedem smarten Zünder sein
Status abgefragt wird. In dem technischen Gebiet ist bekannt, dass
der Ausdrück „Squib" (Auslöser) synonym
mit „Zünder" ist.
-
11 ist
ein Querschnitt eines smarten Zünders
300,
der in der gemeinschaftlichen Anmeldung
US 6 166 452 gelehrt wird. Es sei
darauf hingewiesen, dass das smarte Zündersteuersystem der vorliegenden
Erfindung mit irgendeinem geeigneten smarten Zünder, wie voranstehend definiert,
verwendet werden kann und, dass der in
11 gezeigte smarte
Zünder,
der hier beschrieben wird, lediglich beispielhaft ist.
-
In
dem Beispiel hat der smarte Zünder 300 eine
Plastikendkappe, die auf einem Ende davon vorgesehen ist. Ein Metallstift 304 geht
durch die Endkappe. In einer bevorzugten Ausführungsform könnte der
Zünder
zwei Stifte enthalten, wobei ein Stift als Leistungs- bzw. Energiezuführungsstift
wirkt, und wobei der andere als Rückführungsstift wirkt, was eine Schnittstelle
erzeugen würde,
die von der Polarität unabhängig ist.
Die Stifte führen
die Funktionen zum Führen
von Energie an den Zünder
und zum Leiten von digitalen Kommunikationssignalen zwischen einer
Slave-ASIC in dem Zünder
und einer Master-ASIC (102 in den 1 und 2)
aus. Die Slave-ASIC in jedem Zünder
führt eine
wichtige Funktion, einschließlich,
aber nicht beschränkt
auf eine Kommunikation mit der Master-ASIC, einer Diagnose der Funktionalität des Zünders, einer
Aufrechterhaltung einer einzigartigen digitalen Adresse für den bestimmten
Zünder
(diese Adresse kann entweder vor oder nach der Installation des
Zünders
in einer bestimmten Sicherheitseinrichtung oder einem Ort in einem
Minengebiet, bei einem Abriss-oder einem Bauvorhaben zugewiesen
werden), der Steuerung einer Ladungspumpe, und der Aktivierung eines
Erwärmungselements,
wie einer Halbleiterbrücke
oder eines heißen
Drahts. Natürlich
könnte,
wenn gewünscht,
eine Konfiguration mit drei Stiften verwendet werden, wobei zwei
Stifte für
die Energieversorgung dienen und ein dritter Stift zum Leiten von
digitalen Übertragungssignalen
vorgesehen wird.
-
Eine
Metallscheibe 305 ist direkt unter der Erdkappe 303 vorgesehen.
Eine Abdichtung ist zwischen dem elektrisch leitenden Stift 304 und
der Metallscheibe 305 durch irgendeine geeignete Einrichtung
gebildet, beispielsweise durch Anordnen einer Glasröhre um den
elektrisch leitenden Stift. Das Glass dient als Abdichtungsmittel
und auch als elektrischer Isolator zwischen der Metallscheibe 305 und den
elektrisch leitenden Stiften. Es sei darauf hingewiesen, dass irgendeine
andere geeignete Einrichtung zum Isolieren der elektrisch leitenden
Stifte von der Metallscheibe verwendet werden kann.
-
Eine
Schaltungsplatine 308 mit einer Slave-ASIC darauf liegt
entlang des Bodens eines Metallrings 307, der mit der Metallscheibe 305 verbunden
ist. Die Metallscheibe, der Metallring und die Schaltungsplatine
bilden zusammen eine Kammer 301. Der elektrisch leitende
Stift 304 ist an der Schaltungsplatine unter Verwendung
eines elektrisch leitenden Epoxidharzes befestigt.
-
Ein
Erwärmungselement 309 ist
auf der Seite der Schaltungsplatine angebracht die von der Kammer 301 weg
gerichtet ist. Die Gaserzeugungsreaktion in den meisten Gasgeneratoren
(oder eine Explosion für
den Fall eines Abrisses oder bei Minenarbeiten) wird mit einem Erwärmungselement
initiiert, das ein Brückendraht
ist. Ein Brückendrahtmaterial
wird aus Metalllegierungen mit hohem Schmelzpunkt gewählt, die
korrosionsbeständig
sind, die stark genug sind Lastdrucke eines reaktiven Materials
auszuhalten, und die an elektrische Verbinder angeschweißt oder
angelötet
werden können.
Ein elektrischer Strom fließt
durch den Brückendraht
und erzeugt Wärme,
die das reaktive Material zündet.
Das reaktive Material ist in einer Kammer 302 gespeichert.
Jedoch wird bevorzugt, dass die Erwärmungskammer eines Zünders eine
Halbleiterbrücke
ist. Eine Halbleiterbrücke
umfasst ein nicht-metallisches Substrat, das eine Halbleiterschicht
trägt,
vorzugsweise aus dotiertem Silizium. Ein Paar von elektrisch leitenden Anschlussflecken,
hergestellt aus zum Beispiel Aluminium oder Wolfram, sind auf der
Halbleiterschicht aufgebracht, so dass ein Spalt die Anschlussflecken trennt.
Ein reaktives Material kontaktiert die Anschlussflecken und überbrückt den
Spalt. Wenn eine Elektrizität
mit einer ausreichenden Spannung und einem ausreichenden Strom durch
den Spalt über
die Anschlussflecken angelegt wird, wird ein Plasma in dem Spalt
erzeugt. Das Plasma initiiert das reaktive Material, das wiederum
einen Verstärker
initiiert, der wiederum das Gas-erzeugende Treibmittel in der Aufblaseeinrichtung
oder ein Explosionsmaterial in einem Minengebiet oder bei Abrissarbeiten
initiiert.
-
Bei
diesem beispielhaften smarten Zünder wird
empfohlen, dass die Kammer 301 mit einem Epoxidharzmaterial
gefüllt
wird, wie beispielsweise mit HYSOL-FD4450 HF von Dexter. Das Expoid
weist eine duale Rolle auf; erstens stellt das Epoxid eine Halterung
für die
Schaltungsplatine bereit, und zweitens schützt das Epoxid die Schaltungsplatine
vor einer Beschädigung
bei der Behandlungsprozedur. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein reaktives Material in einer pulverisierten oder granularen Form
geliefert und wird in die Kammer 302 unter einer Kraft
von ungefähr
680 Atmosphären
eingebracht. Somit wird von dem Epoxid gefordert, dass es die Schaltungsplatine
vor einer Verschiebung oder Bewegung während der Behandlungsprozedur schützt.
-
Smarte
Zünder
können
in im wesentlichen jeder Anwendung verwendet werden, bei der gewöhnliche
Zünder
gegenwärtig
verwendet werden. Smarte Zünder
können
in Gaserzeugungsseinrichtungen in Verbindung mit Fahrzeuginsassen-Schutzsystemen (wie
Airbags und Sitzgurt-Vorstraffern) verwendet werden. Smarte Zünder können zum Öffnen von Gasspeichereinrichtungen
in Verbindung mit Fahrzeuginsassen-Schutzsystemen (wie Airbags und Sitzgurt-Vorstrafferns) oder
in Gasspeichereinrichtungen, die bei Feuerunterdrückungssystemen
oder irgendeiner anderen geeigneten Anwendung, bei der eine schnelle Öffnung eines
Behälters
mit gespeichertem Gas erforderlich ist, verwendet werden. Smarte
Zünder
können
in hybriden Einrichtungen verwendet werden, bei denen Gas von einem Speicherbehältnis sowohl
erzeugt als auch abgelassen wird. Ferner können smarte Zünder bei
der Detonation von explosiven Einrichtungen, zum Beispiel im Minengebiet
oder bei Bau- oder Abriss-Arbeiten, verwendet werden.
-
Ein
Fahrzeugsicherheitssystem unter Verwendung von smarten Zündern, zum
Beispiel Airbag oder Sitzgurt-Sicherheitssysteme, weist eine Veilzahl von
smarten Zündern
auf, die unter Verwendung eines gemeinsamen Zweidrahtbusses parallel
geschaltet sind. Ein Zünderbus 206 befindet
sich zwischen der Master-ASIC 102 und einer Vielzahl von smarten
Zündern 103.
Diese Bus liefert Energie und einen Zweiweg-Kommunikationspfad für die smarten Zünder. Jeder
smarte Zünder
weist eine einzigartige Busadresse auf, die ihm erlaubt, gesteuert
und getestet zu werden und die erlaubt, dass mit ihm kommuniziert
wird.
-
Ein
smartes Zündersteuersystem
sollte die folgenden Funktionen adressieren: (a) Duplex-Kommunikationen;
(b) dynamische und im Feld modifizierbare Befehlssätze und
Programmsequenzen; (c) Eignung für
Forschung und Entwicklung, Herstellung und Testanwendungen, sowie
tatsächliche
Fahrzeuganwendungen; (d) die Möglichkeit,
dass Forschung und Entwicklung, Herstellung und Testanwendungen
heraufskaliert werden, und portabel mit einer hohen Zuverlässigkeit;
(e) die Fähigkeit,
das System mit Datenbanken und anderen Anwendungen zu integrieren.
-
1 ist
ein Blockdiagramm eines Steuersystems für smarte Zünder in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung. Die oberen Komponenten des smarten Zündersteuersystems umfassen eine
elektronischen Informationsprozessor 100, eine Busschnittstellenschaltung 101 mit
einer Energieversorgung 110, und smarte Zünder 103 mit
Slave-ASICs, die mit der Master-ASIC 102 kommunizieren.
Der elektronische Informationsprozessor kann ein Computer, ein Mikroprozessor,
ein ASIC oder irgendein geeigneter programmierbarer digitaler oder
analoger Logikcontroller mit einem Speicher sein. Ein Prototyp eines
smarten Zündersteuersystems
für die
Verwendung in Forschung und Entwicklung, Herstellung und Testanwendungen
weist einen elektronischen Informationsprozessor auf, umfassend
einen Computer unter Verwendung von MICROSOFT WINDOWS 95 (MICROSOFT
WINDOWS 98 oder NT könnte
ebenfalls verwendet werden), mit einem Anwendungsprogramm in MICROSOFT
VISUAL C++ (einer Programmiersprache), und einer DIO-96 Interface-Karte,
erhältlich
von National Instruments.
-
In
der Prototyp-Einrichtung empfängt
der elektronische Informationsprozessor einen Eingang von einer
Tastatur. Jedoch kann der elektronische Informationsprozessor, in
Abhängigkeit
von einer bestimmten Anwendung, einen Eingang von Sensoren, die
einen Unfall und/oder Bedingungen, die die richtigen Bedingungen
für eine
hohe Wahrscheinlichkeit eines anstehenden Unfalls anzeigen, erfassen,
oder einem Schalter oder einem Timer (wie bei einem statischen Test
oder im Minengebiet oder einer Abrissanwendung) oder von Sensoren,
die die Größe und/oder
den Ort und/oder die Position eines Fahrzeuginsassen erfassen, empfangen.
-
Wie
hier und in den Ansprüchen
verwendet, bedeutet der Ausdruck „Unfall" sämtliche
Arten von Unfällen,
einschließlich
aber nicht beschränkt
auf Frontalunfälle,
Seitenunfälle,
Auffahrunfälle, Überschläge und so
weiter.
-
2 ist
ein ausführlicheres
Blockdiagramm des smarten Zündersteuersystems
der 1, wobei ausführlich
die Funktionsblöcke
in der Kommunikationsausgangs-Elektronikschaltungsanordnung 210, der
elektronischen Kommunikationseingangsschaltungsanordnung 211 und
einer optionalen Zünderbusspannungs-Überwachungsschaltungsanordnung 212 gezeigt
sind.
-
Grundlegend
weist das smarte Zündersteuersystem
der vorliegenden Erfindung auf: (a) eine elektronische Kommunikationsausgangs-Schaltungsanordnung 210,
die Ausgangstakt-, Daten- und Handshaking-Signale zur Kommunikation
mit einer Master ASIC 102 erzeugt, der dafür ausgelegt
ist, um mit smarten Zündern 103 zu
kommunizieren; und (b) elektronische Kommunikationseingangs-Schaltungsanordnung 211,
die Daten- und Handshaking-Signale von einer Master ASIC 102 eingibt.
-
In
der Prototyp-Einrichtung ist die Master ASIC eine integrale Komponente
der Einrichtung. Jedoch sei darauf hingewiesen, dass die Master
ASIC als eine Komponente des smarten Zündersteuersystems bereitgestellt
werden kann oder als eine getrennte Komponente bereitgestellt werden
kann, die mit dem smarten Zündersteuersystem
und einem smarten Zünder
verbindbar ist.
-
Die
elektronische Kommunikationsausgabe-Schaltungsanordnung umfasst
in dem Prototyp: (i) eine Datenschnittstellen-Schaltungsanordnung, die
einen Prozessor 100 für
elektronische Information mit einer ersten Speichereinrichtung 202 verbindet;
(ii) eine Datenschnittstellen-Schaltungsanordnung zum Verbinden
einer Master-ASIC 102 mit einer zweiten Speichereinrichtung 203;
und (iii) eine Steuerschaltungsanordnung, die die Funktionen der Schnittstellen-Schaltungsanordnung 220, 211 und der
Speichereinrichtungen 202, 203 steuert.
-
Die
elektronische Kommunikationseingabe-Schaltungsanordnung in dem Prototyp
umfasst: (i) eine Datenschnittstellen-Schaltungsanordnung, die den
Prozessor 100 für
elektronische Information mit einer Speichereinrichtung 203 verbindet;
(ii) eine Datenschnittstellen-Schaltungsanordnung zum Verbinden
der Master-ASIC 102 mit der Speichereinrichtung 203;
und (iii) eine Steuerschaltungsanordnung 223, die die Funktionen
der Schnittstellen-Schaltungsanordnung und der Speichereinrichtung
steuert.
-
Der
Prototyp umfasst eine optionale Zünderbusspannungs-Überwachungsschaltung 212 mit
einem Wandler 208, der analoge Spannungen und Wellenformen
von dem Zünderbus 206 digitalisiert, die digitalisierten
Daten in einer Speichereinrichtung 207 speichert, und dann
die digitalisierten Daten an den Prozessor 100 für elektronische
Information herauflädt.
Die software des elektronischen Informationsprozessors führt dann
Funktionen aus, wie, aber nicht beschränkt darauf, eine Dekodierung,
eine Analyse, eine Anzeige, eine Archivierung, und eine Verknüpfung der
Daten in der zweiten Speichereinrichtung 203 mit anderen
Komponenten, wie, aber nicht beschränkt auf, einen Bildschirm des
elektronischen Informationsprozessors, Hardwareanzeigern, einer oder
mehreren Datenbankmaschinen, Internet-Gateways, neuronalen Netzen
und Expertensystemen.
-
Die
Speichereinrichtungen 202, 203, 207 können irgendein
geeigneter Typ von Speichereinrichtung sein, wie Flash-Speicher,
EPROMs, EEPROMs, PROMs, ROMs, statische Speicher mit wahlfreiem
Zugriff (RAM) und Speicher mit dynamischen wahlfreiem Zugriff. In
der Prototyp-Einrichtung ist
das RAM #1 202 ein Flash-Speicher und das RAM #2 203 und
das RAM #3 207 sind statische RAMs.
-
Das
smarte Zündersteuersystem
weist eine Schaltungsarchitektur mit Datenleitungen auf, die SPI
BUS COMMANDS (Befehle) einschließlich von aber nicht beschränkt auf
Takt-, Daten- und Handshaking-Leitungen
an die Master ASIC 102 führen, dies wiederum mit den
smarten Zündern 103 kommuniziert.
In dem Prototyp werden diese binären
Muster von dem elektronischen Informationsprozessor 100 heruntergeladen.
Diese Technik erlaubt, dass die seriellen Kommunikationsausgänge dynamisch
verändert
werden ohne Änderungen
der elektronischen Hardware (wie, aber nicht beschränkt auf, Änderungen
des EPORMs). Die Kommunikationsausgänge von den smarten Zündern 103 werden
in dem RAM #2 203 gespeichert. Die Inhalte des RAM #2 werden an
den elektronischen Informationsprozessor 100 heraufgeladen.
Der elektronische Informationsprozessor kann nur Systemen wie, aber
nicht beschränkt auf,
Datenbank-Maschinen, Internet-Gateways, neuronalen Netzen und Expertensystemen,
verbunden sein. Die Software (und somit die heruntergeladenen Inhalte
und Funktionen in dem RAM #1 202) in dem elektronischen
Informationsprozessor kann geändert oder
aktualisiert werden, was das System rekonfigurierbar, skalierbar,
und erweiterungsfähig
macht.
-
Die
Statusinformation, das Aktivierungs-und Entwicklungstiming sowohl
als die Entwicklungssequenz des smarten Zünders im Sicherheitssystem
für smarte
Zünder
können
gesteuert und den Charakteristiken eines Fahrzeuginsassen sowie
den Sicherheitsanforderungen angepasst werden.
-
Die
Funktion der Prototypeinrichtung für die Forschung und Entwicklung
von Produkten und für Herstellungstests
lässt sich
am besten unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme verstehen, die
in den 5 bis 10 gezeigt sind. Es lässt sich
ersehen, dass diese Funktionalität
auf irgendeine gewählte Anwendung
angepasst werden kann, wie auf die Herstellung eines Motorfahrzeugs,
Minenarbeiten, Abrissarbeiten, und so weiter.
-
5 zeigt
eine Routine, die mit „Init" bezeichnet wird
und die die elektronische Eingangs-/Ausgangs-Hardware in der Hardware der smarten
Zündersteuerung
initialisiert und die Benutzerschnittstelle einrichtet und die elektronische
Hardware und Software testet die Master ASIC Kommunikationen, um
zu prüfen,
ob sie betriebsfähig
ist, und wenn vorhanden, wird dem Benutzer eine Fehlerbedingung
angezeigt. Bezugnehmend auf 1, 2 und 5 startet
die mit „Init" bezeichnete Routine im
Block 1, wenn das Computerprogramm in dem elektronischen
Informationsprozessor 100 zum ersten Mal gestartet wird
und initialisiert die elektronische Eingabe/Ausgabe-Hardware in
der Hardware der smarten Zündersteuerhardware
im Block 2. Die elektronische Eingabe 211/Ausgabe
Hardware 210 in der smarten Zündersteuerungshardware ist
in 1 gezeigt. Im Block 3 wird die Benutzschnittstelle
aufgebaut und initialisiert. Im Block 4 testet die elektronische
Hardware und Software den Master-ASIC-Block 102, der eine
kundenspezifische integrierte Schaltung ist, die Energie liefert
und bidirektional mit einer Vielzahl von smarten Zündern (in
dem Prototyp bis zu sechzehn smarten Zündern), die mit ihm über den
Bus 206 für
die smarten Zünder
verbunden sind, kommuniziert. Somit wird der Betriebstatus der smarten
Zünder
geprüft.
Eine Abfrage wird an die Master ASIC gesendet und dann empfängt die
elektronische Hardware und Software die Information von der Master
ASIC und überprüft, ob der
Inhalt der Information richtig ist im Block 5. Wenn der
Inhalt der Information richtig ist, dann endet die Routine im Block 8.
Wenn der Inhalt der Information unrichtig ist, wird eine Fehlerbedingung
dem Benutzer im Block 6 angezeigt und ein Master ASIC Fehlerflag
wird im Block 7 gesetzt. Dann endet die Routine im Block 8.
-
6 zeigt eine Routine, die als „OnExecute" bezeichnet wird
und die ausgeführt
wird, wenn der Benutzer eine Sequenz aus einer Pull-Down Steuerung
auf der Benutzerschnittstelle wählt.
Die Selektionen, die auf dem Pull-Down Menü angezeigt werden, umfassen
diagnostische Sequenzen für
jeden der bis zu sechzehn verbundenen smarten Zündern. Diese Routine führt die
diagnostische Sequenz für den
gewählten
smarten Zünder
aus.
-
Bezugnehmend
auf die 1 und 6 wir die
Routine, die mit „OnExecute" bezeichnet wird,
beginnend am Block 9 ausgeführt, wenn der Benutzer eine
Sequenz aus dem Pull-Down Menü auf
der Benutzerschnittstelle wählt.
Die Selektionen, die auf dem Pull-Down Menü angezeigt werden, umfassen diagnostichse
Sequenzen für
irgendeine oder jede Kombination der smarten Zünder 103. Wenn im Block 10 die „Diagnostischer
Zünder
0" Selektion gewählt wurde,
dann schreibt die Software und die elektronische Hardware die Sequenz
für den
diagnostischen Zünder
mit der Nummer 0 an den Zünder
0 im Block 11. Die gleiche konditionale Logik wird auf
die Blöcke 12 bis 39 angewendet.
Wenn keine der Selektionen in den Blöcken 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36,
oder 38 wahr sind, dann wird der Block 40 dahingehend
ausgeführt,
dass die Software und elektronische Hardware die Sequenz für den diagnostischen
Zünder
mit der Nummer F schreibt (das heisst, für die Zündernummer 15). Nachdem
die Blöcke 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37 oder 39 ausgeführt sind,
endet die Routine im Block 41.
-
7 zeigt
eine Routine, die „OnExecuteWrite" genannt wird und
die ausgeführt
wird, wenn der Benutzer die Sequenzlistensteuerung aktiviert wobei
die Benutzerschnittstelle aktiviert wird. Binäre Information, die an den
MOSI Seriendaten-Hardwareknoten gesendet werden soll, wird in einem MOSI
Softwarefeld (MOSI ist die TTL (Transistor-Transister Logik) Pegel)
Serienbefehl und Daten, die an die Master ASIC gesendet werden,
gespeichert und wenn anwendbar von der Master ASIC an ein oder mehrere
der smarten Zünder
gesendet. Dann wird die MOSI Information so angeordnet, dass das
MSB (das höchstwertige
Bit) zuerst an die Master ASIC gesendet wird. Dann wird die Impulsfolgenlänge und
die Logik des SPI Takts programmiert und in dem SPI Takt-Feld gespeichert.
Als nächstes
werden in dem CE Feld die Logikpegel des /CE Signals aufgebaut.
Dann wird das D_C Signal in dem D_C Feld aufgebaut. Als nächstes werden
die Inhalte des MOSI Softwarefeld, des SPI Takt-Feld, des CE Felds und
des D_C Felds in dem Datenfeld gespeichert. Bezugnehmend auf 1, 2 und 7,
wird die mit „On
Execute Right" bezeichnete
Routine ausgeführt,
wenn der Benutzer die Sequenzlistensteuerung auf der Benutzerschnittstelle
initiiert und im Block 42 startet. Im Block 43 wird
die binäre
Information, die an den MOSI Seriendaten-Hardwareknoten 201 gesendet
werden soll, in einem MOSI Softwarefeld gespeichert. MOSI ist der
TTL (Transistor-Transistor Logik) Pegel-Serienbefehl und Daten,
die an die Master ASIC gesendet werden, und wenn zutreffend, wird
er von der Master ASIC an einen oder mehrere der smarten Zünder gesendet.
Im Block 44 wird das Format der MOSI Information so angeordnet,
dass das MSB (höchstwertige
Bit) zunächst
an die Master ASIC 102 gesendet wird. Im Block 45 wird
die Impulsfolgenlänge
und die Logik des SPI Takts in dem SPI Takt-Feld programmiert und
gespeichert. Der SPI Takt ist die Serien-TTL-Impulse, die an die
Master ASIC mit den MOSI Signalen gesendet werden, um das erforderliche
Timing für
die Kommunikationen zuzuführen.
Im Block 46 werden die Logikpegel des CE Signals (Handshaking)
in dem CE Feld aufgebaut. Das /CE Signal liefert eine Typaktivierungs-Logik
Information an die Master ASIC. Im Block 47 werden die
Logikpegel des D_C Signals in dem D_C Feld aufgebaut. Das D_C Signal
liefert Daten/Befehls-Logikinformation an die Master ASIC. In dem Block 48 werden
die Inhalte des MOSI Software-Felds, des SPI Takt-Felds, des CE
Felds und des D_C Felds in dem Datenfeld gespeichert. Die Routine
endet im Block 49.
-
Ein
erstes Beispiel des MOSI Datenknotens ist in 3 gezeigt. 3 ist
die SPI Bus-Wellenform des smarten Zünders, wobei Daten gezeigt
sind, die durch einen Logikanalysator für den „Bus On" Befehl aufgenommen werden, der über den
MOSI Seriendaten-Knoten mit Bezug auf den SPI Takt für ein Timing gesendet
wird. Der Master ASIC Ausgang ist in dieser Figur in dem MISO Seriendaten-Knoten
ersichtlich.
-
Ein
anderes Beispiel des MOSI Datenserien-Knotens ist in 4 gezeigt. 4 zeigt
die SPI Bus-Wellenform
des smarten Zünders
für Daten,
die durch einen Logikanalysator für den Befehl „Abfrage der
Seriennummer 1" („Serial
number 1 query")
aufgenommen werden, der über
den MOSI Seriendaten-Knoten
mit Bezug auf den SPI Takt für
ein Timing gesendet wird. Der Master-ASIC-Ausgang ist in dieser
Figur in dem MISO Seriendaten-Knoten ersichtlich.
-
8 zeigt
ein Unterprogramm, das mit „FashWrt" bezeichnet wird
und das ausgeführt
wird, wenn der Benutzer die Steuertaste „EXECUTE" auf der Benutzerstelle initiiert. Die
Inhalte des RAM #1 werden gelöscht,
um irgendwelche vorher gespeicherte Information zu entfernen, und
die elektronische Hardware für
RAM #2 Lesefunktionen wird initialisiert. Dann wird der Inhalt des
Softwaredatenfelds an die elektronische Hardwarekomponente des RAM #1
kopiert. Dann wird der Inhalt der Softwareverzögerungsfunktionen an die Komponenten
der elektronischen Verzögerungshardware
kopiert. Dann werden die binären
Inhalte des RAM #1 durch die elektronische Hardware an die Eingänge der
Master-ASIC gesendet. Bezugnehmend auf 2 und 8 wird
die „FlashWrt" bezeichnete Routine
ausgeführt,
wenn der Benutzer die Steuertaste „EXECUTE" auf der Benutzerstelle initiiert. Die
Routine startet im Block 50. Im Block 51 werden
die Inhalte des RAM #1 202 gelöscht, um irgend welche vorher
gespeicherte Information zu entfernen, und die elektronische Hardware für RAM #2 203 Lesefunktionen
werden initialisiert. Im Block 52 werden die Inhalte des
Softwaredatenfelds in dem elektronischen Informationsprozessor 100 an
das RAM #1 kopiert. Im Block 53 werden die Inhalte der
Softwareverzögerungsfunktionen
an die elektronischen Verzögerungshardwarekomponenten 204 kopiert.
Im Block 54 werden die binären Inhalte des RAM #1 durch
die elektronische Hardware an die Master-ASIC-201 gesendet. Die Routine
endet im Block 55.
-
9 zeigt
den Softwarelogikfluss, der die Funktionen startet, die den binären Ausgang
der Master-ASIC in das RAM #2 lesen und speichern. Bezugnehmend
auf 2 und 9 startet der Softwarelogikfluss
mit den Funktionen, die den binären Ausgang 205 der
Master ASIC 102 in das RAM #2 203 lesen und speichern.
Die Routine startet im Block 56. Wenn im Block 57 die
Bedingungen, dass die Schreibfunktion an die Master-ASIC abgeschlossen ist,
WAHR (TRUE) ist, dann wird die „read data" („Daten
lesen") Routine
aufgerufen, wie im Block 58 gezeigt. Wenn die Bedingung
UNWAHR (FALSE) ist, dann wird die Bedingung erneut getestet. Die
Routine endet nach der Rückkehr
der „read
data" Routine, wie
im Block 59 gezeigt.
-
10 zeigt
einen Logikfluss, der die binären
Inhalte des RAM #2 an den Computer kopiert. Diese Logiksequenz wird
ausgeführt
nach dem Abschluss des elektronischen Hardwaretransfers von binärer Information
von der Master-ASIC an die elektronische Komponente RAM #2. Die
Software initialisiert die elektronische Hardware, die der Computer verwendet,
um die Informationsinhalte des RAM #2 in den Computer zu kopieren.
Dann wird die auf dem RAM #2 gespeicherte Information in ein Softwaredatenfeld
kopiert. Als nächstes
sortiert die Software die Daten in entweder MOSI oder MISO. Die
Software zeigt die MOSI und MISO Daten je nach Anforderung an und
verarbeitet diese. Bezugnehmend auf 10 startet
der Logikfluss, der die binären
Inhalte des RAM #2 203 an den elektronischen Informationsprozessor 100 kopiert,
im Block 60. Diese Logiksequenz wird ausgeführt nach
dem Abschluss des elektronischen Hardwaretransfers von binärer Information von
der Master ASIC 102 an das RAM #2.
-
Im
Block 61 initialisiert die Software die elektronische Hardware 223,
die der elektronischen Informationsprozessor verwendet, um die Informationsinhalte
des RAM #2 in den elektronischen Informationsprozessor zu kopieren.
Im Block 62 wird die in dem RAM #2 gespeicherte Information
in ein Softwaredatenfeld kopiert. Im Block 63 sortiert
die Software die Daten in entweder MOSI (die Schreibdaten, die von
der Master ASIC zurückgekoppelt
werden) oder MISO (Datenantwort von der Master ASIC oder von den
smarten Zündern
durch die Master ASIC). Im Block 64 zeigt die Software
die MOSI und MISO Daten je nach Anforderung an und verarbeitet diese.
Einige Anforderungen können
dazu führen,
dass sowohl MOSI als auch MISO Daten, die auf dem Computerbildschirm
angezeigt werden, in Dateien oder Datenbanken gespeichert und durch
Computernetze oder andere Operationen transferiert werden. Eine Datenverarbeitung
kann einschließen,
ist aber nicht begrenzt auf, den Transfer eines Betriebsstatus an den
Benutzer oder die Benutzer mit Hilfe von „PASS oder FAIL" („ERFÜLLT oder
NICHT ERFÜLLT")-Anzeigen einschließlich von Text, Lichtanzeigern
oder eine Akzeptanz/Abweisung der Komponenten des smarten Zünders oder
des Systems. Die Routine endet im Block 65.
-
Der
Prototyp wurde unter Verwendung von diskreten Komponenten hergestellt,
die mit Drahtumwicklungen untereinander verbunden wurden. Jedoch
sei darauf hingewiesen, dass die gleichen Funktionen unter Verwendung
von Mikroprozessor- oder Mikrocontroller-Einrichtungen oder irgendwelchen
anderen geeigneten Einrichtungen erreicht werden können.