用于向上级计算机系统及时传输回波数据的方法与流程

本发明涉及用于向上级计算机系统传输回波数据的uart接口和uart数据通信。

背景技术：

1、在现代的车辆中，现代的adas系统(用于自动驾驶的驾驶辅助系统)将超声传感器优选地用于自动泊车辅助。最近，市场表现出的越来越明显的趋势是提高数据速率，而诸如lin数据总线和/或其它数据总线等系统在未来将不再能够提供这种提高的数据速率。

2、本发明的目的是在各个超声传感器和上级计算机系统之间实现更高效、更快速和更安全的数据通信。市场参与者还将上级计算机系统称为控制设备。更快速的数据通信可以允许实现更快的超声测量序列，并且允许上级计算机系统可以评估更多的数据。因此，更高的数据速率可以提高系统性能。

3、现有技术例如是目前由诸如elmos公司的524.09/524.33型产品和其它制造商的类似产品所使用的输入/输出(io)通信协议。

4、在汽车超声传感器技术的初始阶段，输入/输出协议是一个只提供时间信息(到检测到回波的时间)的纯协议。在后续产品中，超声传感器在超声测量之后传输的各种状态信息对该协议进行了补充。现有技术使用简单的私有协议进行配置，其逻辑“0”和“1”由不同长度的低相位来表征。这种输入/输出通信的缺点在于，数据速率相当低，并且仅传输所接收回波的时间信息的测量数据的信息含量低。

5、除了输入/输出通信之外，还存在其它接口协议。目前，这种示例性其它接口协议例如是市场中的市场参与者为此目的而使用的lin协议和dsi3协议。然而，这些协议也导致ic成本和系统成本明显增加。本发明旨在弥补这一点，而不必接受上述缺点。

6、本文特别参考了文献wo 2020 182 963a2、wo 2018 210 966a1以及相应专利族的文献，这些文献涉及压缩和数据传输。这些文献的技术启示并不能解决本文所讨论的问题。

7、因此，本文采用了一种新的、颠覆性的方式，其核心在于在关键点上中断了先前技术启示的演化并重新建立演化。

技术实现思路

1、任务

2、因此，本发明的任务是提供一种不具有现有技术的上述缺点且具有其它优点的解决方案。

3、任务的解决方案

4、本发明的基本思想是，超声传输器通过传统的uart接口与上级计算机系统通信。

5、在超声测量周期内，超声传感器和上级计算机系统中断从超声传输器到上级计算机系统的数据通信，并且在超声测量阶段的存在实际测量时间(在该时间内，超声传感器接收到发射的超声脉冲串和/或发射的超声信号的反射)的持续时间内切换到用于快速通知反射(回波)的特定协议，以避免造成任何额外的反应延迟。

6、本发明的基本思想是特别地在uart模式中通过uart通信内的通知模式来扩展当前的输入/输出通信。此外，本发明提供了特定的通知脉冲和特定的、新的回波编码(长度调制)。可以通过如下的超声传感器系统例如经由奇偶校验位和/或crc数据位和字节等对传输的数据进行安全保护，该超声传感器系统包括上级计算机系统、超声传感器以及具有根据本发明的传输和接收线路的单线数据总线或双线数据总线。

7、最后，本发明允许使用扩展的测量配置文件，以改善通信效率并提高系统性能。也就是说，根据本发明的建议，上级计算机系统不再在测量之前立即向超声传感器传输要执行的测量的所有参数，而是事先定义预定的参数配置并向其提供索引，并且通过在命令阶段传输索引来调用相应的参数配置。例如，这些参数配置或测量配置文件可以存储在超声传感器的非易失性存储器中。在启动超声传感器的控制设备之后，超声传感器的控制设备可以将这些参数配置加载到易失性存储器中。因此，这些参数配置也可以位于超声传感器的易失性存储器中。然而，在每次启动超声传感器时，上级计算机系统随后必须将参数配置从上级计算机系统传输到超声传感器。然后，超声传感器的控制设备在超声传感器的操作期间访问超声传感器的非易失性存储器或易失性存储器中的这些数据，以便由此根据存储的测量配置文件使用这些数据来设定用于超声测量的参数。

8、因此，根据本发明的基本思想，超声传感器和上级计算机系统通过传统的uart接口相互通信。优选地，uart数据包包括起始位、数据和停止位，并且必要时还包括奇偶校验位。

9、由此，可以简化超声传感器和上级计算机系统之间的数据通信。

10、在超声测量阶段期间(该超声测量阶段进一步细分为超声信号或超声脉冲串的发射阶段、超声换能器的衰减阶段以及接收阶段)，超声传感器现在离开uart协议并且直接通知超声换能器对回波的接收。优选地，超声传输器在预定时间之后再次离开该超声测量阶段，并重新开始与上级计算机系统的利用uart协议的通信。

11、优选地，根据本建议的超声传感器在时间上顺序地且不重叠地执行超声测量周期。每个超声测量周期基本上至少划分为三个阶段。然而，并不是每个超声测量周期都必须具有这三个阶段。在下面示例地说明的条件下，超声测量周期的三个阶段中的一些阶段可以在执行超声测量周期时缺失，特别地有时缺失。

12、示例性第一阶段i(下文称之为命令阶段)

13、本文意义上的第一阶段的开始通常与本文意义上的超声测量周期的开始相同。第一阶段通常包括关于超声传感器要在后续的一个超声测量阶段中执行的超声测量的类型的信息从上级计算机系统到超声传感器的传输。在本文中，下面将该信息称为命令。通常，命令还包括用于后续的超声测量阶段的起始信号。优选地，确定、设定或编程超声传感器在接收到起始信号之后以何种时间间隔开始超声测量阶段。优选地，该命令至少有时和/或在某些情况下包括关于在一个后续超声测量阶段中被超声传感器用来产生超声脉冲串和/或超声信号的特性的信息。例如，这些特性可以是编码、线性调频(是/否)、线性调频方向、线性调频速度、超声脉冲串的脉冲数量等。然而，命令也可以包括多个超声脉冲串的连续传输，这些超声脉冲串可以彼此不同。

14、示例性第二阶段ii(下文称之为超声测量阶段)

15、超声测量周期的超声测量阶段包括：执行实际测量；以及优选地以与系统时钟或uart时钟同步的方式传输回波在超声传感器上的到达的检测。在此，超声传感器优选地使用超声换能器或超声接收器的接收信号的包络信号的值曲线在第一方向上向上穿过阈值曲线时的点，作为回波到达的测量。在此，超声传感器优选地使用超声换能器或超声接收器的接收信号的包络曲线信号的值曲线在不同于第一方向的第二方向上向下穿过阈值曲线时的点，作为回波到达结束的测量。因此，优选地，这个过程是回波检测，超声传感器优选地以与超声传感器的系统时钟或uart时钟同步的方式向上级计算机系统通知该回波检测。

16、示例性第三阶段iii(下文称之为超声测量周期的第三阶段)。

17、在第三阶段开始时，超声传感器重新开始uart通信。在第三阶段中，超声传感器将由超声传感器检测的信号对象的类型和/或它们的参数(下文称之为信号对象参数)传输到上级计算机单元。例如，这些信号对象可以是上文所述的回波。因此，在该第三阶段中，超声传感器优选地传输关于超声传感器已检测到回波的事实的信息、优选的关于该回波在超声测量阶段开始之后的出现时间的信息、优选的关于该回波的信号的大小的信息，优选的关于该回波实际上是回波的概率的信息、以及优选的该回波的编号的信息。因此，超声传感器例如传输回波时间和该回波的所谓置信度值。在此，置信度值不一定是纯数学意义上的概率值。它应仅是允许上级计算机单元在确实是回波的信号和不是回波的信号之间进行区分的参数。优选地，超声传感器传输多达四个回波。当然，也可以想到的是，传输更多或更少的回波。优选地，在第三阶段中，超声传感器按照超声传感器接收回波数据的顺序来传输回波数据。当然，也可以想到的是，按照相反的顺序传输回波数据。还可以想到的是，利用接收时间戳或接收编号按照任何顺序传输回波数据。此外，在超声测量周期的该第三阶段中，超声传感器优选地将诊断数据传输到上级计算机单元。例如，该诊断数据可以是超声传感器内部的评估电路的电路部分的硬件故障以及其它诊断错误。此外，在超声测量周期的第三阶段中，超声传感器可以传输诸如状态信息、测试结果、设备编号、总线节点地址、加密数据等其它数据。在本文描述从超声传感器到上级计算机系统的数据传输时，除了其它方面，总是可以这样理解：例如超声传感器的控制设备通过超声传感器的内部数据总线从超声传感器的设备部件读出数据，并且经由超声传感器的数据接口直接地或在处理后通过外部数据总线传输到上级计算机系统。在本文描述从上级计算机系统到超声传感器的数据传输时，除了其它方面，总是可以这样理解：例如上级计算机系统通过外部数据总线和超声传感器的数据接口以及超声传感器的内部数据总线将数据传输到超声传感器的控制设备和/或超声传感器的设备部件。可以想到的是，在从上级计算机系统接收到这些数据之后，超声传感器的控制设备通过超声传感器的内部数据总线将这些数据直接地或通过超声传感器的控制设备处理之后间接地传输到超声传感器的其它设备部件。因此，上级计算机系统可以监测和控制超声传感器，并且读出超声传感器的测量结果。

18、因此，本发明涉及一种超声传感器，该超声传感器经由超声传感器的uart数据接口利用uart协议与上级计算机系统交换数据和命令。在此，超声传感器执行利用uart协议与上级计算机系统通信的方法。超声传感器在时间上连续的且时间上不重叠的超声测量周期中执行超声测量方法，特别是用于车辆附近的距离测量的超声测量方法。超声传感器在至少三个时间上连续的且时间上不重叠的阶段中执行各个当前的超声测量周期。超声传感器在超声测量周期的第一阶段开始时开始超声测量周期。在本文中，超声测量周期的该第一阶段也被称为命令阶段。并不是所有超声测量周期都包括命令阶段。

19、在本文的意义上，没有命令阶段的超声测量周期也被视为是三阶段的，此时命令阶段的时间长度为0s。可以想到的是，命令阶段对于后续的多个超声测量周期都可以是有效的。因此，可以想到的是，对于这些后续的超声测量周期，可以省略命令阶段。优选地，精确地预定这种没有命令阶段的后续超声测量周期的数量，使得超声传感器在经历过这些后续超声测量周期之后优选地再次期待命令阶段。如果不是这种情况，则可能发生无法控制超声传感器的情况。

20、在本文的意义上，这种没有自己的命令阶段的后续超声测量周期也是至少三阶段的，因为这种后续超声测量周期的相关命令阶段是先前超声测量周期的命令阶段。

21、优选地，超声传感器在命令阶段中经由uart接口利用uart协议从上级计算机系统接收命令。

22、优选地，除了其它方面，该命令指定了超声传感器应在超声测量周期中，尤其应在当前超声测量周期的在命令阶段之后的超声测量阶段中执行的测量的类型。

23、优选地，超声传感器在第二阶段(下文称之为超声测量阶段)开始时发射超声脉冲串或超声信号。由此，命令阶段结束。在超声测量阶段中，超声传输器不通过uart数据接口接收任何数据。而是，在超声测量阶段中，超声传输器利用uart数据接口的驱动级向上级计算机系统通知回波接收的检测。因此，根据本建议，在超声测量阶段中，超声传感器的uart接口明确地不在利用uart协议进行数据传输的uart模式中操作，而是在不同于uart模式的新的通知模式中操作，这种新的通知模式包括特定数据协议，以用于将检测的事件(特别是回波)从超声传感器特别及时地通知给上级计算机系统。因此，上级计算机系统及时、短期地接收到关于车辆附近的潜在危险障碍物的信息，并且能够快速做出反应。这是能够满足符合iso 26262的安全要求的唯一途径。通常，超声测量阶段的数据线的边沿变化与uart时钟按照基本固定的相位关系同步发生。更确切地，边沿变化优选地与超声换能器的接收信号的处理同步进行。优选地，超声换能器形成具有超声换能器发射频率的内部发射时钟信号，以用于驱动超声换能器。为此，超声传感器优选地形成用于为数据线提供时钟的信号，该信号优选地与用于产生用于驱动超声换能器的发射信号的发射时钟信号具有固定的相位关系。优选地，在超声测量阶段中，用于为数据线提供时钟的信号的边沿变化与发射时钟信号的边沿同步。用于为数据线提供时钟的信号(即，uart时钟)的频率可以优选为发射时钟信号的频率的整数倍。然而，用于为数据线提供时钟的信号(即，uart时钟)的频率也可以小于发射时钟信号的频率。在后一个种情况下，发射时钟信号的频率优选是用于为数据线提供时钟的信号(即，uart时钟)的频率的整数倍。

24、每当超声传感器计算出包络曲线的新值时，超声传感器优选地将包络曲线的该值与阈值曲线的当前有效值进行比较，并且决定是否发生数据线的边沿变化。在这种情况下，超声传感器可以通知包络曲线的值曲线向上穿过和/或向下穿过阈值曲线的事实。然而，超声传感器也可以检查包络曲线是否具有高于当前阈值曲线的局部时间最大值，而不是通知超过和/或低于阈值曲线。必要时，当超声传感器计算出包络曲线的新值时，超声传感器为此检查是否存在包络曲线的最大值以及包络曲线的相关最大值是否高于阈值曲线。最大值检测的问题是时间延迟，该时间延迟首先是由于在包络曲线的时间曲线穿过阈值曲线时与在出现最大值时之间的时间而导致的，其次是由于为检测最大值必须确保包络曲线已经开始下降而导致的。也就是说，最大值检测可能导致不可接受的延迟。然而，最大值检测在精度等方面具有显著优势。因此，有意义的是，上级计算机系统在命令阶段通过相应的命令使超声传感器不时地在两种通知方式之间切换，以实现最佳检测。

25、超声传感器在超声测量阶段开始时优选地发射的超声脉冲串或超声信号的特性通常取决于超声传感器在之前的和/或前一个命令阶段中接收的之前的和/或前一个命令。例如，超声传感器先前接收的命令可以准确地指定超声传输器在后一个超声测量阶段中要发射的超声脉冲串或超声信号的类型。然而，也可以想到的是，该命令只指定在超声测量阶段中要发射的超声脉冲串或超声信号的可想到的参数中的一部分参数。然后，优选地，超声传感器在之前的超声测量周期中或从前一个超声测量周期开始接收超声脉冲串或超声信号的这些未改变的参数。例如，可以想到的是，命令反转芯片方向，并因此只交换超声脉冲串或超声信号的低转角频率和起始频率的功能，但频率值保持不变。因此，可以想到的是，命令为多个超声测量周期指定超声脉冲串或超声信号的参数。例如，这些参数可以是超声脉冲串的起始频率或超声脉冲串的终止频率。

26、在超声测量阶段的持续时间内，超声传感器通常中断uart模式中的利用uart协议的从超声传感器到上级计算机系统的数据通信，并切换到在本文中被称为通知模式的数据通信模式，在这种通知模式中，超声传感器在超声测量阶段期间经由数据线直接通过信号脉冲及时通知预定事件的发生。因此，在超声测量阶段中，超声传感器不向上级计算机系统传输除这些脉冲之外的任何信息。特别地，在超声测量阶段中，超声传感器不执行利用uart协议的从超声传感器到上级计算机系统的任何数据通信。超声传感器而是在超声测量阶段中执行根据特定通知协议的从超声传感器到上级计算机系统的数据通信。优选地，超声传感器包括用于产生系统时钟的系统时钟发生器，该系统时钟用于向超声传感器的一个或多个数字设备子电路提供超声传感器的时钟系统的一个或多个时钟。

27、超声传感器还可以包括用于产生uart时钟的uart时钟发生器，该uart时钟用于向超声传感器的uart接口的一个或多个数字设备子电路提供超声传感器的uart接口的时钟系统的一个或多个时钟信号。优选地，系统时钟发生器的系统时钟是稳定的，使得在命令阶段中系统时钟与上级计算机系统用来产生同步命令的同步时钟之间的相位差比半个系统时钟周期小40％，更优选地小20％，更优选地小10％。

28、在超声测量阶段期间，如果超声传感器没有接收到回波，则超声传感器不进行串行uart数据传输，而是将超声传感器的uart接口的数据总线的信号设置为第一逻辑值。

29、在超声测量阶段期间，如果超声传感器接收到回波，则超声传感器不进行串行uart数据传输，而是将超声传感器的uart接口的数据总线的信号设置为第二逻辑值，其中，第二逻辑值优选地不同于第一逻辑值。

30、例如，超声传感器可以在预定时间之后且/或在存在预定条件时结束超声测量阶段。为此，优选地，超声传感器包括计时器，以用于检测超声测量阶段的经过时间。优选地，如果从超声测量阶段的开始或在另一时间基准点下的等效时间起经过了预定时间，则超声传感器结束超声测量阶段。然后，超声传感器开始超声测量周期的第三阶段。

31、在超声测量阶段结束时且/或在超声测量阶段的第三阶段开始时，超声传感器重新开始超声传感器与上级计算机系统之间的根据uart协议的通信。因此，当超声测量阶段结束时，超声传感器优选地重新开始从超声传感器到上级计算机单元的uart数据传输。

32、因此，超声传感器被配置为在超声测量周期的第三阶段中将数据从超声传感器传输到上级计算机系统。

33、这样做的优点在于，上级计算机系统可以在命令阶段快速地配置超声传感器，并在超声测量周期的第三阶段中快速向上级计算机系统提供增加量的测量数据。这对于要确保车辆安全系统的及时响应的安全相关系统尤为重要。

34、在本文提出的超声传感器的第一变形例中，例如超声传感器在超声测量周期的第三阶段中可以从超声传感器向上级计算机系统传输的数据可以包括以下数据中的一者或多者：

35、1.反映超声传感器的物理参数的测量值的状态信息，其中，超声传感器在此优选地将超声传感器内的线路上的相对于参考电位的电压值的测量值和/或超声传感器内的线路上的电流值的测量值作为数据传输到上级计算机系统；

36、2.反映超声传感器内的逻辑开关网络的逻辑值的状态信息；

37、3.反映超声传感器的自检结果的状态信息；

38、4.反映超声传感器的超声传输路径的测量值的状态信息，这里，超声传感器向该超声传输路径发射超声信号且/或从该超声传输路径接收超声信号；

39、5.表示超声传感器本想在前一个超声测量阶段中发射的超声脉冲串和/或超声信号的类型的状态信息；

40、6.表示超声传感器本想在前一个超声测量阶段中发射的超声脉冲串和/或超声信号的值的状态信息；

41、7.表示超声传感器本想在前一个超声测量阶段中接收的超声脉冲串和/或超声信号的值的状态信息；

42、8.表示在超声测量阶段中接收的回波的测量值的回波信息，其中，该测量值特别地表示回波的数量、和/或回波的接收时间、和/或表示回波实际上是超声传感器的超声传输路径中的物体的回波的概率置信值，超声传感器向该超声传输路径发射超声信号和/或从该超声传输路径接收超声信号；

43、9.表示在一个之前的命令阶段和/或前一个命令阶段中接收了超声传感器的哪个或哪些命令的命令信息；

44、10.表示超声传感器在一个之前的命令阶段和/或前一个命令阶段中接收了哪个或哪些命令并确定了超声传感器发射了超声脉冲串或超声信号的类型的命令信息；

45、11.在超声测量周期的第三阶段中传输的数据的校验信息，特别是crc数据等，其中，上级计算机系统可以检查该校验信息，以检查超声传感器在超声测量周期的第三阶段中向上级计算机系统传输的数据的正确接收；

46、12.在超声测量阶段中通知的信息的校验信息，其中，上级计算机系统可以检查该校验信息，以检查在超声测量阶段中通知的信息的正确接收；

47、13.在命令阶段中通知的命令的校验信息，其中，上级计算机系统可以检查该校验信息，以检查超声传感器在命令阶段中通知的命令的正确接收；

48、14.在命令阶段中通知的命令的校验信息，该校验信息表示超声传感器在命令阶段中的一个或多个命令的传输期间是否检测到故障；

49、15.表示超声传感器的自检或测试的结果的校验信息；

50、16.长度信息，其表示或允许计算出超声传感器将在超声测量周期的第三阶段中从超声传感器向上级计算机系统传输的数据的数量。

51、17.超声传感器在超声测量周期的第三阶段中向上级计算机系统传输的状态信息，该状态信息优选地反映超声传感器内部和附近的物理参数和/或模拟信号的测量值，该状态信息优选地包括超声传感器内部的线路的相对于参考电位(例如，接地线)的内部电压值，和/或超声传感器内部的线路内的电流值的测量值。这些值通常应在预定的值区间内，使得上级计算机系统可以将其用作诊断值且/或用作用于校正超声传感器操作参数的控制参数。上级计算机系统可以以此方式得知的示例值可以例如是超声传感器的设备部件的温度。

52、18.表示超声传感器内的逻辑开关网络的逻辑值的状态信息，其可以例如包括由超声传感器的设备部件提供给上级计算机单元的信息。这些信息可以例如包括自检结果、错误标志等。

53、19.表示超声传感器的自检结果的状态信息。例如，它可以是超声传感器的bist(build-in-self-test：内置自检)设备或超声传感器的子设备的寄存器值。它也可以是超声传感器内部的电路节点的电压值的测量值、和/或超声传感器内部的线路的电流的电流值的测量值、和/或其它物理参数的测量值的模拟值的测量值。例如，其它物理参数可以是来自超声传感器内部或外部的位置的温度测量值，特别是来自其周围环境的温度测量值。例如，其它物理参数也可以是超声传感器的设备部件的经检测的机械参数。在此，例如可以考虑超声传感器的振动体的振动特性和/或衰减特性的测量值。此外，这些测量值可以例如是从其它超声传感器到该超声传感器的超声信号的传输时间值，和/或是具有多个超声传感器的超声系统内的超声系统(超声传感器和上级计算机系统是该超声系统的一部分)之间的这种超声信号的经确定的参数。该超声系统的设备部件(即，例如一个或多个超声传感器和上级计算机系统)优选地至少部分地通过一个或多个数据链路相互连接。

54、20.表示超声传感器的超声传输路径的测量值的状态信息，超声传感器向该超声传输路径发射超声信号和/或从该路径接收超声信号。优选地，超声传感器在操作中给出了从超声传感器到物体以及再返回的传输路径。在最简单的情况下，这些数据可以是物体的数据。然而，它也可以例如是表示例如先前检测的回波如何在下一次测量之前发生变化的数据，或者是能够实现或支持这种预测的数据。

55、21.表示超声传感器本想在之前的超声测量阶段中发射的超声脉冲串和/或超声信号的类型的状态信息。在此，超声传感器通常传送所发射的超声脉冲串或超声信号的数据，或传输用于在发射之前的超声脉冲串或超声信号时配置超声传感器的子设备的参数中的一个或多个参数。由此，上级计算机系统能够检验超声传感器和超声传感器的相关子设备的配置的正确性。

56、22.表示超声传感器本想在前一个超声测量阶段中发射的超声脉冲串和/或超声信号的类型的状态信息。在此，超声传感器通常传送所发射的前一个超声脉冲串或超声信号的数据，或传输用于在发射前一个超声脉冲串或超声信号时配置超声传感器的子设备的参数中的一个或多个参数。由此，上级计算机系统能够检验超声传感器和超声传感器的相关子设备的配置的正确性。

57、23.表示超声传感器本想在前一个超声测量阶段中接收的超声脉冲串和/或超声信号的值的信息。在这种情况下，它例如可以是：

58、a.在超声测量阶段内接收的超声脉冲串和/或超声信号相对于参考时间的经检测的时间延迟的值，和/或

59、b.接收的超声脉冲串和/或接收的超声信号的接收的最大振幅的值，和/或

60、c.接收的超声脉冲串和/或接收的超声信号的评估的确定值(置信度)，和/或

61、d.表示接收的超声脉冲串和/或接收的超声信号是否具有编码的值，和/或

62、e.表示接收的超声脉冲串和/或接收的超声信号是否具有线性调频的值；和/或

63、f.表示接收的超声脉冲串和/或接收的超声信号是否具有特定线性调频方向的线性调频的值，和/或

64、g.表示接收的超声脉冲串和/或接收的超声信号是否与在先前超声测量周期中先前接收的超声脉冲串和/或在先前超声测量周期中先前接收的超声信号相关的值，其中，在超声传感器附近存在有移动物体的情况下，例如可以将这种移动物体在多个超声测量周期内的回波串联起来。

65、24.表示在超声测量阶段中接收的回波的测量值的回波信息，其中，这些测量值特别是当前超声测量周期内的回波数量、和/或预定数量的超声测量周期内的回波数量、和/或超声测量周期开始以后的回波数量、和/或接收回波的时间、和/或回波的最大振幅、和/或表示回波实际上是超声传感器的超声传输路径上的物体的回波的概率的置信值，超声传感器向该超声传输路径发射超声信号和/或从该超声传输路径接收超声信号。这样做的优点在于，超声传感器向上级计算机系统提供进一步的附加信息，该附加信息使上级计算机系统能够可靠地评估接收的回波。

66、25.表示超声传感器在之前命令阶段中和/或前一个命令阶段中接收了哪个或哪些命令的命令信息。由此，上级计算机系统能够检验超声传感器是否正确识别和执行了所传输的命令。例如由于超声传感器的某种必要的紧急运行，超声传感器在此例如也可以向上级计算机系统通知相对于技术规格的偏离。

67、26.表示超声传感器在之前命令阶段中和/或前一个命令阶段中了哪个或哪些命令并确定了超声传感器发射的超声脉冲串或超声信号的类型的命令信息。由此，上级计算机系统也能够检验超声传感器是否正确识别和执行了所传输的命令。例如由于超声传感器的某种必要的紧急运行，超声传感器例如也可以再次向上级计算机系统通知相对于技术规定的偏离。

68、27.在超声测量周期的第三阶段中传输的数据的校验信息，特别是crc(cyclicredundancy check：循环冗余校验)数据等，其中，上级计算机系统可以检查该校验信息，以检查超声传感器在超声测量周期的第三阶段中向上级计算机系统传输的数据的正确接收。可参考https://de.wikipedia.org/wiki/zyklische_redundanzpr％c3％bcfung以寻求更多信息。根据维基百科(2022年7月22日下载)，循环冗余校验(英语为cyclic redundancycheck，因此通常为crc)是一种“用于确定数据校验值的方法，以便能够在传输或存储过程中识别错误。在理想情况下，该方法甚至可以独立地校正接收数据，以避免重传”。

69、28.在超声测量阶段中通知的信息的校验信息，其中，上级计算机系统可以检查该校验信息，以检查在超声测量阶段中通知的信息的正确接收。如果上级计算机系统和超声传感器使用了合适的校验信息，则上级计算机系统可以利用这些信息来检测超声测量阶段中从超声传感器到上级计算机系统的错误通知，并且在可能的情况下对其进行校正。由于超声传感器在超声测量阶段以与系统时钟或uart时钟或发射时钟信号的发射时钟同步的方式传输信息，因此在超声测量阶段中以此方式经由数据总线传输的位可被视为一个长数据字。超声传感器可以为超声测量阶段中的信息传输的通知的该超长数据字或为其一部分计算出第一校验信息(例如，奇偶校验位或crc状态字等)，并将其传输到上级计算机系统。因此，上级计算机系统可以在超声测量阶段中检测错误的信息通知。为此，上级计算机系统优选地根据由上级计算机系统在超声测量阶段中从超声传感器接收的数据以类似的方式计算出计算机系统侧的第二校验信息，并将该第二校验信息与上级计算机系统从超声传感器接收的第一校验信息进行比较。如果第一校验信息与第二校验信息不一致，则上级计算机系统例如可以丢弃在超声测量阶段中从超声传感器接收的信息，或者至少以无害的方式或至少以危害更小的方式使用该信息。

70、29.在命令阶段中通知的命令的校验信息，其中，上级计算机系统可以检查该校验信息，以检查超声传感器在命令阶段中通知的命令的正确接收。例如，超声传感器可以确定在命令阶段中接收的命令的校验信息，并将其反馈给上级计算机系统。

71、30.在命令阶段中通知的命令的校验信息，其表示超声传感器在命令阶段中传输一个或多个命令时是否检测到故障。特别地，上级计算机系统可以向超声传感器传输具有第一校验信息(例如，奇偶校验位和/或crc校验数据)的一个或多个命令。优选地，超声传感器基于接收的一个或多个命令确定第二校验信息，并将其与第一校验信息进行检验。因此，超声传感器可以检测错误的命令，并且可以避免在操作过程中对超声传感器进行错误配置。通过向上级计算机系统进行反馈，超声传感器可以使上级计算机系统在向超声传感器错误地传输命令的情况下采取应对措施，例如再次向超声传感器传输未成功传输的命令；

72、31.长度信息，其表示或允许计算出超声传感器将在超声测量周期的第三阶段中向上级计算机系统传输的数据的数量。

73、本文提出的超声传感器的第二变形例中，超声传感器通常在超声传感器内部产生超声传感器的超声换能器或超声传感器的超声接收器的接收信号。超声传感器优选地根据超声传感器接收或已接收的声学超声信号来形成该信号。

74、一个问题是超声传感器的uart接口需要uart时钟，该uart时钟相对于被上级计算机系统用于其uart接口的时钟在频率和相位上是稳定的。

75、为此，在本文的提案中，首先，超声传感器经由uart数据接口传输同步信号，以用于同步uart通信的参与者的uart时钟频率。因此，超声传感器可以将上级计算机系统的uart时钟发生器以及因此将上级计算机系统的uart接口的uart时钟与超声传感器的uart接口的uart时钟同步。例如，超声传感器的uart接口可以传输同步脉冲或1和0连续交替的序列(序列01010101…或10101010…)。例如，上级计算机系统的uart接口可以检测这种同步信号，并向上级计算机系统的uart时钟发生器提供相应的实际频率和/或相位信号，随后上级计算机系统的uart时钟发生器调节上级计算机系统的uart时钟，使得上级计算机系统的uart时钟最终与超声传感器的uart时钟或系统时钟同步，并且基本同频地工作。

76、为此，在本文的提案中，其次，上级计算机系统经由uart数据接口传输同步信号，以用于同步uart通信的参与者的uart时钟频率。因此，上级计算机系统可以将超声传感器的uart时钟发生器以及因此将超声传感器的uart接口的uart时钟与上级计算机系统的uart接口的uart时钟同步。例如，上级计算机系统的uart接口可以传输同步脉冲或1和0连续交替的序列(序列01010101…或10101010…)。例如，超声传感器的uart接口可以检测这种同步信号，并向超声传感器的uart时钟发生器提供相应的实际频率和/或相位信号，随后超声传感器的uart时钟发生器重新调节超声传感器的uart时钟，使得超声传感器的uart时钟最终与上级计算机系统的uart时钟或系统时钟同步，并且基本同频地工作。

77、在本文提出的设备的第三变形例中，超声传感器具有系统时钟和/或uart数据接口的uart系统时钟。在该第三变形例中，超声传感器根据通常由上级计算机系统传输给超声传感器的同步信号改变系统时钟和/或uart系统时钟的参数，以同步uart时钟频率。

78、在第四变形例中，超声传感器可以在命令阶段中接收一个或多个命令。优选地，超声传感器检查这种接收的命令或接收的多个接收命令的组合的允许性。超声传感器优选地在超声测量周期内的超声测量阶段或随后的第三阶段内或者至少在一个或多个随后的超声测量阶段内执行一个或多个接收的、允许的命令。这种命令可以包括以下命令和/或子命令中的一者或多者。

79、超声传感器接收的命令和/或子命令例如可以是用于使超声传感器的系统时钟和/或超声传感器的uart数据接口的uart时钟例如与上级计算机系统的uart时钟和/或系统时钟同步的同步信息。

80、超声传感器接收的命令和/或子命令例如可以是长度信息，其指示后续命令或命令的剩余部分的长度、和/或后续命令或命令的剩余部分包括多少命令数据。根据实施方式，上级计算机系统可以将该长度例如以位、字节、字符、命令数量等形式传输到超声传感器。上级计算机系统在命令阶段中向超声传感器传输的例如作为子命令的命令的长度可以是命令的长度，和/或命令的剩余部分的长度，和/或多个命令的长度，和/或命令的子命令的长度，和/或命令的子命令组的长度。

81、超声传感器接收的命令和/或子命令例如可以是命令和/或多个命令和/或命令的子命令和/或命令的子命令组的校验信息，特别是校验位和/或校验值，例如特别是crc校验和。

82、超声传感器接收的命令和/或子命令例如可以是形成整个命令的子命令的数量。这使得超声传感器能够检查其是否检测到正确数量的命令或子命令。例如，如果超声传感器确定它没有检测到正确数量的命令或子命令，则它可以例如丢弃这种命令或子命令序列中的所有命令。

83、超声传感器接收的命令和/或子命令例如可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在超声测量阶段中按照与超声传感器在最近一个超声测量周期的最近一个超声测量阶段中的最近一次测量中执行测量的方式相同的方式重复执行超声测量的命令或子命令。这减少了必要的总线带宽。

84、超声传感器接收的命令和/或子命令例如可以是命令超声传感器应在超声测量阶段中按照与超声传感器在先前超声测量周期的先前超声测量阶段中的先前测量中执行测量的方式相同的方式重复执行超声测量的命令或子命令。

85、超声传感器接收的命令和/或子命令例如可以是命令超声传感器应在之后的超声测量阶段中根据超声传感器已知的预定形式执行测量的命令或子命令。例如，超声传感器可以具有可被超声传感器使用的具有用于超声测量阶段中的测量的参数的测量方法(通常多于一种测量方法)。通过上述命令，超声传感器随后优选地根据接收的命令选择其已知的测量方法，并然后在之后的超声测量阶段中执行该测量方法。

86、超声传感器接收的命令和/或子命令例如可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在当前命令阶段之后紧随的超声测量阶段中根据超声传感器已知的该预定的形式或方法中的一者执行测量的命令或子命令。这种方法和/或形式可能例如包括发射的超声脉冲串或发射的超声信号的类型(频率、编码或未编码、编码类型、线性调频、线性调频方向、最大频率、最小频率、中心频率振幅等)和/或测量数据处理的类型(存储、滤波、模式识别处理、人工智能程序处理等)和/或中间结果的临时存储和/或超声测量周期序列中的测量和/或超声测量周期序列中的超声测量周期内的阶段省略。

87、超声传感器接收的命令和/或子命令例如可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在之后的超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出与先前执行的超声测量周期中的先前执行的线性调频方向对应的线性调频。因此，不再需要重新传输超声脉冲串或超声信号的参数。因此，超声传感器接收的命令和/或子命令也可以是用于向超声传感器通知超声传感器在下一超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出与最近执行的超声测量周期中的最近执行的线性调频方向对应的线性调频。

88、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在之后的超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出与先前执行的超声测量周期中的先前执行的线性调频方向相反的线性调频。本文的意义上的等效要求是，超声传感器接收的命令和/或子命令例如可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在连续的超声测量周期的后续超声测量阶段中分别利用相应的如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出与最近执行的超声测量周期中的最近执行的线性调频方向相反的线性调频。即，线性调频方向随后在超声测量周期之间交替变化。超声传感器接收的命令和/或子命令还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在后一个超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出与最近执行的超声测量周期中的最近执行的线性调频方向相反的线性调频。

89、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在之后的超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出线性降频。

90、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在后一个超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出线性降频。

91、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在之后的超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出线性升频。

92、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在后一个超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出线性升频。

93、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在之后的超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出预定的频率。

94、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在后一个超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出预定的频率。

95、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在之后的超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出预定的或传输的起始频率。

96、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在后一个超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出预定的或传输的起始频率。

97、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在之后的超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出预定的或传输的结束频率。

98、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在后一个超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应表现出预定的或传输的结束频率。

99、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在之后的超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应具有预定数量的超声脉冲。

100、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在后一个超声测量阶段中利用如下超声脉冲串执行测量的命令或子命令，该超声脉冲串应具有预定数量的超声脉冲。

101、通过上述一些命令，上级计算机系统可以控制发射的超声脉冲串或超声信号以及其它参数。

102、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在一个或多个之后的超声测量阶段中利用如下的多个连续的超声脉冲串执行测量的命令或子命令，每个超声脉冲串应具有预定数量的超声脉冲。

103、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器应在超声传感器的n个之后的超声测量周期中跳过命令阶段的命令或子命令，其中，n为大于或等于0的正整数。例如，这可以在如下情况下是有帮助的：超声传感器要连续执行多个在超声测量阶段中分别具有不同超声脉冲串的超声测量周期，其中，例如这些超声脉冲串可能在其超声脉冲数量和/或其持续时间上有所不同。

104、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知在内容和/或其效果方面包括一个或多个上述子命令的命令或子命令。即，本文也将单个命令阶段中的不同和/或相同命令的序列视为一个命令。还可以想到的是，将数据字用于多个命令，例如，该数据字中的单独的位已经可以表示命令。这在如下情况下是有用的：命令的数据字的不同位根据其逻辑值表示不同的命令。

105、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令例如还可以是用于向超声传感器通知超声传感器不应执行超声测量阶段而是应跳过超声测量阶段的命令或子命令。例如，该命令在如下情况下是有用的：上级计算机系统不想执行测量而只想从超声传感器内部获取内部状态数据和/或测量数据或其它信息。

106、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令还可以是用于向超声传感器通知超声传感器不应执行超声测量周期的第三阶段的命令或子命令。例如，这在如下情况下是有用的：超声传感器将多个超声测量周期的测量数据组合成新的数据，并且上级计算机系统然后从超声传感器获取这些新数据。

107、然而，超声传感器接收的命令和/或子命令还可以是用于向超声传感器通知以下事实的命令或子命令：超声传感器在预定的时段内和/或直到在数据通信中出现切换信号时将uart通信切换到根据现有技术的用于超声传感器和上级计算机系统之间通信的通信协议，并且在必要时在这该时段内或直到出现切换信号时中断根据uart协议的uart通信。

108、由此，能够在此期间使用至少暂时更适合当前测量任务的其它通信协议。

109、优选地，超声传感器包括计时器，该计时器在经过数据通信中的预定时段之后将uart通信从根据现有技术的用于超声传感器和上级计算机系统之间通信的通信协议再次重置回到本文提出的uart通信，并且在必要时使超声传感器的uart接口在经过该时段之后重新开始根据uart协议的uart通信。

110、优选地，超声传感器包括控制逻辑形式的控制设备，在特定条件下，例如在数据通信中的超声测量周期结束时，该控制设备将uart通信从根据现有技术的用于超声传感器和上级计算机系统之间的通信的通信协议再次重置回到本文提出的uart通信，并且在必要时使超声传感器的uart接口在经过该时段之后重新开始根据uart协议的uart通信。

111、优选地，超声传感器在超声测量阶段开始时根据之前接收的命令和/或子命令发射超声脉冲串或超声信号。

112、然后，优选地，超声传感器在超声测量阶段中接收反射的超声信号或反射的超声脉冲串，作为接收信号。

113、通常，超声传感器在超声测量阶段中根据接收信号产生包络曲线信号。

114、优选地，超声传感器在在发射超声脉冲串或超声信号之后的超声测量阶段中检测和测量包络曲线信号，并且通常以此方式确定测量值序列。优选地，超声传感器和/或上级计算机系统评估该测量值序列。

115、例如，超声传感器可以利用特定设备部件进行配置，以便根据测量值序列为包络曲线信号中的分别具有相关的信号对象参数的一个或多个检测到的信号对象确定一个或多个符号。由此，能够以非常紧凑的方式将数据从超声传感器传输到上级计算机系统。

116、例如，超声传感器可被配置为在超声测量周期的第三阶段中将检测到的信号对象的符号和/或这些信号对象的参数传输到上级计算机系统。

117、在本提案的另一变形例中，超声传感器根据先前接收的命令在超声测量阶段开始时发射所述超声脉冲串或所述超声信号。

118、通常，超声传感器在超声测量阶段中接收反射的超声信号或反射的超声脉冲串，作为接收信号。

119、优选地，超声传感器在超声测量阶段中根据超声传感器的超声换能器的接收信号形成包络曲线信号。

120、优选地，超声传感器在在发射超声脉冲串或超声信号之后的超声测量阶段中测量包络曲线信号，并且在超声测量阶段中确定包络曲线信号的测量值或相应的测量值序列。

121、优选地，当超声传感器的包络曲线信号的值曲线在第一方向上与超声传感器的阈值曲线的瞬时值交叉时，超声传感器在超声测量阶段中向上级计算机系统通知回波在超声传感器上的到达。这意味着，如果超声传感器的包络曲线信号的值曲线在前一个上升沿和/或下降沿与该上升沿和/或下降沿之间在第一方向上与超声传感器的阈值曲线的瞬时值交叉或已交叉，则在超声测量阶段中，利用uart时钟和/或通知处理时钟和/或发射时钟和/或系统时钟的下一上升沿和/或下降沿，超声传感器优选地向上级计算机系统通知回波在超声传感器上的到达。

122、优选地，如果包络曲线信号的值曲线在与第一方向相反的第二方向上与阈值曲线的瞬时值交叉，则在超声测量阶段中，利用uart时钟和/或通知处理时钟和/或发射时钟和/或系统时钟的下一上升沿和/或下降沿，超声传感器向上级计算机系统通知回波在超声传感器上的到达的结束。

123、优选地，在超声测量阶段中，超声传感器以与超声传感器的系统时钟和/或uart数据接口的uart系统时钟同步的方式向上级计算机系统通知回波在超声传感器上的到达。

124、优选地，在超声测量周期的第三阶段中，超声传感器向上级计算机系统通知诸如微电子电路或超声传感器的其它设备部件的硬件故障和超声传感器的其它诊断故障等诊断数据。

125、优选地，在超声测量周期的第三阶段中，超声传感器将多达四个回波的确定值(回波高度、回波的时间位置)作为数据从超声传感器通知给上级计算机。

126、如上所述，额外的同步命令能够使本地时钟发生器、系统时钟或uart时钟相互同步。

127、上级计算机系统可以利用切换命令来适当地切换协议，这在特定使用情况下是有利的。例如，uart传输需要按照数据位->数据位->数据位->数据位->…的顺序进行传输。具有顺序0->日期->1->0->日期->1的数据协议在技术中是已知的。例如，可以想到的是，上级计算机系统可以通过命令阶段中的命令在这些数据协议模式之间来回切换超声传感器。然而，在准备本提案的过程中，显然，这种切换的可能性通常不是有利的。

128、根据现有技术的方法在每个位中产生的边沿的功能在于，超声传感器可以利用这些边沿容易检测由上级计算机系统在命令阶段中向超声传感器传输的命令数据的信号的相位和频率，并然后可以跟踪超声传感器的uart接口的uart时钟的频率和相位。于是，命令阶段的信号实际上包含了其载波频率。

129、由于上级计算机系统在超声测量周期的命令阶段中利用命令来同步uart时钟，并且超声时钟发生器应使超声传感器的uart接口的uart时钟的频率和相位具有足够的稳定性，因此相应的超声传感器系统400、800可以省去这种永久性的边沿传输。

130、其结果是提高了数据速率，因为严格固定的0位和1位变得多余。因此，在超声测量周期的相同时间长度的情况下，超声传感器可以将更多信息传输到上级计算机系统。

131、在命令阶段的相同时间长度的情况下，上级计算机系统可以在命令阶段中将更多命令传输到超声传感器。因此，也增加了在命令阶段中传输的命令的可能内容的数量。上级计算机系统可以向超声传感器通知更多的不同操作模式。

132、在uart模式中，由上级计算机系统在命令阶段中向超声传感器传输的数据包优选地包括起始位、数据和停止位，并且在必要时包括奇偶校验位。

133、优选地，上级计算机系统可以经由uart接口的端口利用命令阶段中的命令在uart模式(其对应于本文所述的传输方法)和现有技术模式之间切换超声传感器，其中，现有技术模式对应于现有技术中已知的数据接口。

134、因此，本文公开的技术启示描述了一种uart数据线，超声传感器在其信号路径中暂时插入回波信号的传输，在插入期间省略uart数据传输。

135、优点

136、至少在一些实施中，这种超声传感器能够在短时间内有效地传输所检测的数据。然而，优点不限于此。

137、它是对现有技术中常见的uart通信的扩展，以在不增加系统成本的情况下提高超声传感器与上级计算机系统之间的通信效率。本文提出的uart模式使超声传感器和上级计算机系统之间的数据传输速度比现有技术的相同通信速度下的数据传输速率提高了2至3倍。