串行接口的制作方法

1.本发明涉及一种电子单元，该电子单元具有微控制器和与该微控制器电连接的接口电路。


背景技术：

2.us-a2008/015799、us-a2010/0026518或us-a2011/0208440分别示出了一种特别是用于一个或多个测量设备的电子单元，以及示出了一种测量系统，该测量系统具有这样的电子单元和与该电子单元连接的一个或多个传感器。
3.电子单元——在这里被设计为工业测量和自动化技术的测量系统的换能器，它将测量数据传输到远程信号接收器——包括微处理器或包括由微处理器形成的微控制器，并且还包括与该微处理器或微控制器电连接的接口电路，也就是用于与外部信号接收器和/或发射器通信的电子电路，这种通信也可以是非专有的或标准化的。为了提供在运行期间所需的电功率，在某些情况下也利用不同的运行电压，电子单元还具有相应的供电电路。供电电路或由供电电路形成的供电电路例如可以是市电供电的和/或电池供电的。因此，电子单元可以被电连接到外部电源——该外部电源本身同样由市电供电的和/或电池供电的——例如借助于2线线路形成4ma至20ma电流回路或串行现场总线，和/或电子单元可以配备内部的、在某些情况下也是可充电的电化学能量存储。
4.上述电子单元的接口电路在每种情况下都具有可以用于连接到外部线路的连接端子以及还具有被电连接到微控制器的信号输出端的信号输入端，并且该接口电路被设计用以将在电子单元运行期间施加在信号输入端处的数字信号转换成在连接端子处符合例如eia-485标准(rs-485)的数字信号。此外，us-a2008/015799中所示的电子单元还尤其被设计成接收和处理由外部换能器输出并且到达接口电路的连接端子处的数字信号，也就是用以在微控制器中执行所述信号中所包含的一条或多条指令。在us-a2008/015799所示的电子单元中，接口电路和微控制器之间的信号传输例如通过光耦合器以电流隔离的方式进行。
5.为了能够实现同一连接端子的数字信号的发送和接收，接口电路也可以被设计用以在所谓的交替模式(半双工)下运行，以使得接口电路在建立接收准备就绪的运行模式下接收在连接端子处施加的数字输入信号，并且还使得接口电路将换能器的指令转发到微控制器并且将所述信号转换成表示该数字输入信号二进制输出信号且向微控制器输出所述输出信号，并且使得接口电路在建立传输准备就绪的不同运行模式下接收由微控制器输出的数字输出信号，并且将所述信号转换成电子单元的表示该数字输出信号的二进制输出信号并且向连接端子或向与所述连接端子相连接的信号线输出所述输出信号。当上述2线线路也用于发送和接收数据时，也可以借助于数据流控制方法(握手)以非循环方式控制数据传输，例如以使得如果没有来自连接到上述2线线路的更高级别的数据处理单元的指向电子单元的请求需要被回答，则允许接口电路相应地在上述建立接收准备就绪的运行模式下运行。
6.因此，接口电路要不断地保持运行，以实现可靠且无差错的数据传输；即使在更高级别的数据处理单元和电子单元之间不传输任何数据时，情况尤其如此。尤其是对于电子单元仅借助于内部能量存储和/或经由2线线路供电的上述情况，也就是在小于100mw(≤4ma
·
25v)范围内的小功率的情况下，这构成了特别的缺点，这大大限制了实施；对于前面提到的经由在接口电路中设置的电流隔离点进行信号传输的情况更是如此，因此标称功率需求甚至进一步增加。


技术实现要素：

7.从上述现有技术出发，本发明的目的是改进所讨论类型的电子单元，以使得该电子单元的相应接口在建立接收准备就绪的运行模式的情况下具有低额定功率，尤其是使得接口的额定功率低到足以能够在至少有时被供应小于100mw电功率的电子单元中使用。
8.为了实现该目的，本发明包括一种电子单元，该电子单元被设计为例如通信接口或被设计为测量系统的远程i/o和/或是由电池供电的，该电子单元包括：
9.·
微控制器，该微控制器具有控制输入端、至少一个第一控制输出端和信号输入端，该信号输入端被设计为例如异步串行接口(uart)或被设计为开关输入；
10.·
以及接口电路，该接口电路具有至少一个第一连接端子、控制输出端、第一控制输入端和信号输出端。
11.在根据本发明的电子单元中，
12.·
接口电路的控制输出端被电连接到微控制器的控制输入端，
13.·
微控制器的第一控制输出端被电连接到接口电路的第一控制输入端，
14.·
并且接口电路的信号输出端被电连接到微控制器的信号输入端。
15.微控制器和接口电路两者分别都具有第一运行模式并且分别都具有至少一个第二运行模式，其中微控制器被设计用以在其第一运行模式下在第一控制输出端处输出指令，该指令使得接口电路在其第一运行模式下运行，并且其中接口电路被设计用以至少在其第一运行模式下对在第一连接端子处施加的输入信号求微分，也就是接口电路被设计用以将所述输入信号转换成表示输入信号随时间的微分的微分信号，并且接口电路被设计用以生成二进制控制信号并借助于所述微分信号在控制输出端处输出该二进制控制信号。此外，微控制器被设计为在其第二运行模式下以在第一控制输出端处输出指令，所述指令使得接口电路在其第二运行模式下运行，并且接口电路被设计用以在其第二运行模式下将在第一连接端子处施加的并且符合例如iec 61158cpf15:2007和/或eia-485的数字输入信号转换成表示所述数字输入信号的二进制第一输出信号，并且在信号输出端处输出所述第一输出信号。此外，微控制器被设计为在其第二运行模式下接收和处理在信号输入端处施加的、例如符合uart的数字输入信号，也就是执行例如输入信号中所包含的指令和/或评估输入信号中所包含的消息。
16.此外，本发明还包括借助于这样的电子单元形成的通信系统，该单元另外包括被电连接到电子单元的换能器，该换能器被设计用以向电子单元传输数字信号，尤其是符合iec 61158cpf15：2007的数字信号；和/或本发明还包括借助于这样的电子单元形成的测量系统并且还包括被电耦接到电子单元的传感器，其中微控制器被设计用以至少在其第一运行模式下接收和评估例如借助于传感器产生的传感器信号，以确定借助于传感器检测到的
至少一个被测变量的测量值。
17.根据本发明的第一实施例，进一步提供的是，接口电路被设计用以对数字输入信号的变化，也就是对例如输入信号的逻辑电平的变化和/或对应于在指令(irq)被编码为控制信号情况下边缘陡度大于1v/μs的信号边缘的变化作出反应，所述控制信号可以使得微控制器在其第二运行模式下运行或使得微控制器从其第一运行模式切换到其第二运行模式；
18.根据本发明的第二实施例，进一步提供的是，微控制器被设计成在其第一运行模式下处理接口电路的在控制输入端处施加的控制信号，也就是例如对如下指令作出反应：该指令通过切换到第二运行模式实现从第一运行模式切换到第二运行模式。
19.根据本发明的第三实施例，进一步提供的是，接口电路被设计为在第一运行模式下既不将在第一连接端子处施加的数字输入信号转换为表示该输入信号的输出信号，也不输出表示在信号输出端处在第一连接端子处施加的数字输入信号的输出信号。
20.根据本发明的第四实施例，进一步提供的是，微控制器被设计为在第一运行模式下不处理在信号输入端处施加的数字输入信号，也不例如执行该数字输入信号中所包含的指令。
21.根据本发明的第五实施例，进一步提供的是，例如当没有数字和/或uart兼容的输入信号出现在信号输入端处时，微控制器被设计用以以时间受控的方式从第二运行模式切换到第一运行模式。
22.根据本发明的第六实施例，进一步提供的是，接口电路和微控制器被设计用以在相应的第二运行模式下同时运行，使得在接口电路的信号输出端处的第一输出信号形成在微控制器的信号输入端处施加的数字输入信号，并且使得微控制器接收并处理所述第一输出信号。
23.根据本发明的第七实施例，进一步提供的是，接口电路具有例如无源信号滤波器，例如高通滤波器。
24.根据本发明的第八实施例，进一步提供的是，用于对在第一连接端子处施加的输入信号求微分的接口电路具有高通滤波器，例如无源滤波器和/或具有大于800hz的截止频率的滤波器。
25.在本发明的第九实施例中，进一步提供的是，接口电路被设计用以至少暂时地和/或至少部分地从在第一连接端子处施加的输入信号获得在运行期间所需的电功率，以例如仅从在第一连接端子处施加的输入信号获得也就是在第一运行模式下所述所需的电功率。
26.在本发明的第十实施例中，进一步提供的是，第一运行模式下的接口电路的功率需求小于50mw。
27.根据本发明的第十一实施例，进一步提供的是，接口电路在第二运行模式下的功率需求高于接口电路在第一运行模式下的功率需求，例如大于接口电路在第一运行模式下的功率需求的300％，和/或大于150mw。
28.根据本发明的第十二实施例，接口电路进一步被设计用以在第一运行模式和第二运行模式两者下都仅从在第一连接端子处施加的输入信号获得所需的电功率。
29.根据本发明的第一改进方案，进一步提供的是，微控制器具有例如被设计为异步串行接口(uart)的信号输出端，并且接口电路具有例如被设计为异步串行接口(uart)的信
号输入端，并且微控制器的信号输出端被电连接到接口的信号输入端。
30.根据第一改进方案的第一实施例，进一步提供的是，微控制器以及接口电路两者都各自具有至少第三运行模式，使得微控制器被设计为在其第三运行模式下输出符合例如uart的并且在信号输出端处施加的数字第二输出信号，并且接口电路被设计为用以在其第三运行模式下将符合例如uart的并且在信号输入端处施加的数字输入信号转换为符合例如iec 61158cpf15:2007和/或eia-485的数字第三输出信号。接口电路还可以被设计用以在第三运行模式下在第一连接端子处输出第三输出信号。替代地，接口电路可以具有第二连接端子，并且接口电路也可以被设计用以在第三运行模式下在所述第二连接端子处输出第三输出信号，而且例如在第一运行模式下以及在第二运行模式下不将在信号输入端处施加的输入信号转换成表示输入信号的输出信号，也不在第二连接端子处输出表示在信号输入端处施加的输入信号的输出信号。
31.根据第一改进方案的第二实施例，进一步提供的是，微控制器具有第二控制输出端，而接口电路具有第二控制输入端，并且微控制器的第二控制输出端被电连接到接口电路的第二控制输入端。此外，微控制器还可以被设计用以在第三运行模式下在第二控制输出端输出使得接口电路在其第三运行模式下运行的指令。
32.根据第一改进方案的第三实施例，微控制器进一步被设计用以通过受到信号输入端处的输入信号的控制来从第二运行模式切换到第三运行模式。
33.根据第一改进方案的第四实施例，微控制器进一步被设计用以在信号输出端处输出数字输出信号之后自动从第三运行模式切换到第一运行模式。
34.根据第一改进方案的第五实施例，微控制器进一步被设计为在第三运行模式下不处理在信号输入端处施加的数字输入信号，也就是例如也不执行到达信号输入端处的任何指令。
35.根据第一改进方案的第六实施例，接口电路进一步被设计成在第一运行模式以及在第二运行模式下不将在信号输入端处施加的输入信号转换成表示该输入信号的输出信号，也不在第一连接端子处输出表示在信号输入端处施加的输入信号的输出信号。
36.根据第一改进方案的第七实施例，接口电路和微控制器进一步被设计用以在相应的第三运行模式下同时运行，使得第二输出信号在微控制器的信号输出端处形成在接口电路的信号输入端处施加的数字输入信号，并且使得接口电路接收并处理所述第二输出信号，也就是将所述第二输出信号转换成例如第三输出信号。
37.根据第一改进方案的第八实施例，接口电路进一步包括收发器(rs485)，例如与iec 61158cpf15:2007和/或eia-485兼容的收发器，和/或单片的收发器，例如2019年德州仪器公司的sn65hvd1781型收发器或2019年德州仪器公司的thvd2450型收发器，并且接口电路的第一连接端子借助于收发器的总线驱动器/接收器端子中的至少一个形成，接口电路的信号输出端借助于收发器的数字输出端形成，而接口电路的信号输入端借助于收发器的数字输入端形成。
38.根据本发明的第二改进方案，电子单元进一步包括例如借助于电化学和/或可再充电的能量存储形成的供电电路，并且进一步提供的是，供电电路具有至少一个第一供电端子，并且被设计用以在第一供电端子处为微控制器提供运行电压，并且微控制器的供电端子被电连接到供电电路的第一供电端子。
39.根据第二改进方案的第一实施例，进一步提供的是，所述供电电路具有第二供电端子并且被设计用以在所述第二供电端子处为接口电路提供运行电压，并且接口电路的供电端子被电连接到供电电路的第二供电端子。
40.根据第二改进方案的第一实施例，进一步提供的是，接口电路具有例如借助于半导体继电器或借助于绝缘栅场效应晶体管形成的电子主开关，其中接口电路的第一控制输入端和接口电路的供电端子两者都借助于主开关形成。
41.根据本发明的第三改进方案，接口电路具有例如电流隔离的dc/dc电压转换器，该dc/dc电压转换器具有转换器输入端和转换器输出端，例如反激式转换器或推挽式转换器，并且dc/dc电压转换器被设计用以将在转换器输入端处施加的输入dc电压转换成在转换器输出端处施加的输出dc电压，且电压电平不同于输入dc电压的电压电平。
42.根据本发明的第四改进方案，接口电路包括第一光耦合器，该第一光耦合器具有光发射元件和光接收器元件，并且进一步提供的是，接口电路的控制输出端借助于第一光耦合器形成，使得该第一光耦合器的光接收器元件被电连接到微控制器的控制输入端。
43.根据本发明的第四改进方案的一个实施例，接口电路进一步包括第二光耦合器，该第二光耦合器具有光发射元件和光接收器元件，并且进一步提供的是，接口电路的信号输出端借助于第二光耦合器形成，使得该第二光耦合器的光接收器元件被电连接到微控制器的信号输入端。此外，接口电路还可以具有具有光发射元件和光接收器元件的至少第三光耦合器，或者例如还具有具有光发射元件和光接收器元件的第三光耦合器以及至少第四光耦合器，该第四光耦合器在每种情况下都具有光发射元件和光接收器元件，其中例如接口电路的第一控制输入端可以借助于第三光耦合器形成，使得该第三光耦合器的光接收器元件被电连接到微控制器的第一控制输出端。
44.本发明的基本构思是使电子单元的接口电路，由其微控制器加以控制，选择性地在第一运行模式下运行，或者如果需要，例如在被电连接到接口电路的外部换能器的请求下，在第二运行模式下运行，使得在第一运行模式下建立接收准备就绪状态，该接收准备就绪状态仅关于其物理信号参数中的至少一个或其临时进展评估无源信号，也就是到达连接端子的任何信号，并且在第二运行模式下建立接收准备就绪状态，该接收准备就绪状态将有源信号，也就是到达连接端子的任何数字输入信号转发到微控制器，在某些情况下，微控制器也为此目的相应地转换输入信号，尤其使得，在其第二运行模式下(直到第二运行模式)，接口电路发送微控制器的输入信号中所包含的消息，例如以能够由微控制器评估的形式的指令。由于接口电路就其接收准备就绪状态相对于在连接端子处偶尔或非周期性地接收到的数字输入信号的这种功能划分的结果是，通过允许接口电路仅根据需要运行，也就是仅在能量相对密集的第二运行模式下输入数字输入信号之后运行，可以在相当大的程度上降低接口电路的能量需求；有利地，还使得，当电子单元运行时，也可以减少由外部换能器整体馈入的电功率。
附图说明
45.下面基于附图中所示的示例性实施例更详细地解释本发明及其有利的实施例。在所有附图中，相同或同等作用或同等功能的部分具有相同的附图标记；出于清楚的原因或如果出于其它原因看起来合理，则在随后的图中省略前面提到的附图标记。进一步的有利
实施例或改进方案，尤其是最初仅单独解释的本发明的部分形态的组合，此外还来自附图和/或来自权利要求本身。
46.图中详细示出：
47.图1以框图的形式示意性地示出了根据本发明的电子单元；
48.图2以框图的形式示意性地示出了根据图1的电子单元的变形；
49.图3以框图的形式示意性地示出了根据图1的电子单元的另一变形；
50.图4以框图的形式示意性地示出了适合于根据图1、图2或图3的电子单元的接口电路；以及
51.图5、图6、图7各自都以框图的形式示意性地示出了适合于根据图1、图2或图3的电子单元的接口电路的不同部件。
具体实施方式
52.图1、图2和图3示意性地示出了借助于微控制器μc和与其连接的接口电路if形成的电子单元的各种示例性实施例。如图1、图2和图3所示，电子单元可以是例如附加通信系统的部件，该附加通信系统被电连接到电子单元并且在某些情况下还具有远离电子单元布置的换能器nlu。换能器nlu可以是例如符合工业标准iec61158:1999尤其是符合cpf1(foundation fieldbus)、cpf3(profibus)、cpf9(hart)或cpf15(modbus)系列中的一个的例如远程控制器(远程i/o)、可编程逻辑控制器(plc)、现场总线中的总线主控器，或者还可以是例如符合ieee802.15.4:2007(无线hart)的无线电模块或无线电适配器，其中换能器nlu可以是市电供电的和/或电池供电的。替代地或附加地，电子单元也可以是测量系统的部件，例如工业测量和自动化系统的测量和/或开关设备的部件，具有被电耦接到电子单元的传感器ma，例如流通传感器，该电子单元又被设计用以捕获至少一个物理或化学被测变量并且供应表示所述被测变量的至少一个测量信号s1，特别是用于在电子单元中处理。电子单元还可以被设计用以接收所述测量信号s1并且相应地对所述测量信号s1进行处理，例如以确定测量值，所述测量值在某些情况下是数字的，其量化至少一个被测变量。此外，也如图1和图2所示的电子单元可以被布置在保护壳体h内，该保护壳体h也可以例如直接被附接到上述传感器ma，同时形成紧凑设计的测量设备。
53.如从图1、图2或图3或其组合可以看出，接口电路if具有至少一个第一连接端子if_ext1、控制输出端if_ctl、第一控制输入端if_sw1和信号输出端if_tx。此外，微控制器μc具有控制输入端μc_sw、至少一个第一控制输出端μc_ctl1和至少一个信号输入端μc_rx。微控制器μc的控制输入端μc_sw例如可以是通常为传统微处理器或微控制器设置的中断输入端，或者在初始运行程序的至少暂时中断或执行相应预定的中断例程(isr-中断服务例程，中断处理程序)的至少暂时中断的情况下，微控制器μc可以被设计用以例如以诸如逻辑1的单一位的形式对到达控制输入端μc_sw处的(控制)指令(irq
–
中断请求)作出反应。替代地或附加地，信号输入端μc_rx例如可以被设计为简单的开关输入端，或者例如也可以被设计为异步串行接口(uart-通用异步接收器发送器)或者可以借助于微控制器μc的相应的功能块加以实现。如图1、图2和图3示意性所示，接口电路if的控制输出端if_ctl被电连接到微控制器μc的控制输入端μc_sw，接口电路if的信号输出端if_tx被电连接到微控制器μc的信号输入端μc_rx，并且微控制器μc的控制输出端μc_ctl1被电连接到接口电路if的控制输
入端if_sw1。此外，接口电路if的连接端子if_ext1被设计用以被电连接到外部信号线2l，例如使得接口电路if或由接口电路if形成的电子单元借助于信号线2l连接到上述换能器nlu的相应连接端子。此外，电子单元另外被设计用以经由接口电路if的连接端子if_ext1接收二进制输入信号e1，并且在必要时借助于接口电路if和微控制器μc相应地处理或评估所述二进制输入信号e1。输入信号e1例如可以是二进制(切换)信号，其传输来自换能器nlu的简单切换命令，或者例如也可以是数字信号，其传输例如由换能器nlu发出的电报并且还符合行业标准iec 61158cpf15:2007。
54.根据本发明的另一实施例，微控制器μc进一步包括信号输出端μc_tx，该信号输出端μc_tx也被设计为例如异步串行接口，并且接口电路if具有信号输入端if_rx，例如类似于上述信号输出端μc_tx，该信号输入端if_rx被设计为异步串行接口。如图2所示，微控制器的信号输出端μc_tx和接口if的信号输入端if_rx也彼此电连接。
55.在根据本发明的电子单元中，微控制器μc和接口电路if在每种情况下都具有：第一运行模式，也就是运行模式μci或运行模式ifi；以及至少第二运行模式，也就是运行模式μc
ii
或运行模式if
ii
。
56.微控制器μc特别被设计用以在其第一运行模式μci下在控制输出端μc_ctl1处输出指令，该指令使得接口电路在其运行模式ifi下运行，例如切换到运行模式ifi，或激活运行模式ifi。上述指令例如可以是简单的切换命令，或例如可以是接口电路if所要处理的程序中要执行的语句。此外，微控制器μc还被设计为在其第二运行模式μc
ii
下在控制输出端μc_ctl1处输出指令，该指令使得接口电路if在其第二运行模式if
ii
下运行，并且微控制器μc被设计用以接收和处理在其信号输入端μc_rx处施加的并且例如符合uart的数字输入信号，尤其是使得在上述信号输入端μc_rx处施加的输入信号中所包含的指令，例如简单的切换命令或影响在微控制器μc中运行的程序的语句由微控制器μc执行，和/或所述输入信号中所包含的消息由微控制器μc评估。对于电子单元是测量系统的部件的上述情况，微控制器μc也可以被设计为至少在其第一运行模式μci下但是例如也在运行模式μci和运行模式μc
ii
两者下接收和评估借助于传感器ma产生的上述传感器信号s1，例如，以确定借助于传感器ma捕获的至少一个被测变量的测量值。
57.在根据本发明的电子单元中，接口电路if又被设计为至少在第一运行模式ifi下对施加在该接口电路的连接端子if_ext1处的输入信号e1求微分，也就是，也如图4所示，以将输入信号e1转换成微分信号a1，该微分信号a1表示输入信号e1随时间的微分，并且借助于所述微分信号a1生成二进制控制信号，并且在控制输出端if_ctl处输出所述二进制控制信号，尤其是使得接口电路if至少在第一运行模式ifi下也就是例如仅在第一运行模式ifi下通过将指令irq编码成控制信号if_ctl来对输入信号e1的预定变化率作出反应，这使得微控制器μc在其第二运行模式μc
ii
下运行，或者这使得微控制器μc从其第一运行模式μci切换到其第二运行模式μc
ii
。如图4还指示，如果二进制输入信号e1的逻辑电平发生变化，例如从逻辑0到逻辑1，则微分信号a1可以具有与此变化相对应的脉冲形电平分布，也就是当存在突然变化时，微分信号a1可以具有针状电平分布，使得微分信号a1暂时到达或超过对上述指令irq进行编码的最小信号电平。此外，根据本发明的另一实施例的微控制器被相应地设计为在运行模式μci下处理在控制输入端μc_sw处施加的接口电路if的控制信号，也就是例如对上述指令irq作出反应，所述指令使得通过相应地切换到运行模式μc
ii
从运行模式μci
切换到运行模式μc
ii
。
58.根据本发明的另一实施例，接口电路if尤其被设计用以将上述指令irq编码到控制输出端if_ctl处的控制信号中，或者如果输入信号e1的变化率对应于边缘陡度大于1v/μs的信号边缘和/或被标准化标称上可实现的逻辑电平的大于90％/μs的变化率和/或如果输入信号e1的变化率对应于符合行业标准iec 61158cpf15:2007(modbus)和/或eia-485的数字输入信号的逻辑电平，则至少暂时在控制输出端if_ctl处以相应的信号电平输出所述控制信号。根据本发明的另一实施例，接口电路if还被设计用以将微分信号a1在控制输出端if_ctl处作为控制信号直接输出。为了对输入信号e1求微分或者为了生成微分信号a1，接口电路例如可以具有相应的信号滤波器，例如一阶高通滤波器或者也可能具有更高阶的高通滤波器。这种高通滤波器的(较低)截止频率可以被设置为例如高于800hz，尤其是在使用符合行业标准iec61158cpf15:2007和/或eia-485的数字输入信号的情况下。此外，根据本发明的电子单元的接口电路if还被设计为在其第二运行模式if
ii
下将施加在连接端子if_ext1处的、符合例如iec 61158cpf15:2007和/或eia-485的数字输入信号(例如，也就是上述输入信号e1)转换成表示该输入信号的二进制第一输出信号sd1，并且在信号输出端if_tx处输出所述输出信号sd1，使得输出信号sd1被施加在微控制器μc的信号输入端μc_rx处或在微控制器μc的信号输入端μc_rx处形成上述输入信号。因此，根据本发明的另一实施例，接口电路if和微控制器μc也被设计为至少暂时同时在相应的第二运行模式if
ii
或μc
ii
下运行，尤其使得接口电路if的信号输出端if_tx处的输出信号形成在微控制器μc的信号输入端μc_rx处施加的数字输入信号，并且使得微控制器μc接收并处理所述第一输出信号。根据本发明的另一实施例，接口电路还被设计为在其运行模式ifi下阻止在连接端子if_ext1处施加的数字输入信号，也就是不将输出信号转换成表示该输入信号的信号，也不在信号输出端if_tx处输出表示在连接端子if_ext1处施加的数字输入信号的任何输出信号，和/或微控制器μc被设计为在其运行模式μci下阻止数字输入信号施加在信号输入端μc_rx处，也就是不处理尤其是不执行数字输入信号中所包含的指令。此外，尤其是在没有数字输入信号和/或没有符合uart的输入信号被施加在信号输入端μc_rx处的情况下，微控制器μc还可以有利地被设计用以以时间受控的方式从其运行模式μc
ii
切换到其运行模式μci。
59.对于微控制器μc具有信号输出端μc_tx并且接口电路if具有被电连接到所述信号输出端μc_tx的信号输入端if_rx的前述情况，根据本发明的另一实施例，微控制器μc和接口电路if两者各自都还具有至少第三运行模式，也就是运行模式μc
iii
μc或运行模式if
iii
。如图3所示，微控制器μc也被设计用以在运行模式μc
iii
下在信号输出端μc_tx处输出数字第二输出信号sd2。此外，接口电路if被设计为在运行模式if
iii
下将施加在信号输入端if_rx处的数字输入信号转换为数字第三输出信号sd3。特别地，接口电路if和微控制器μc另外被设计用以至少暂时同时在相应的第三运行模式μc
iii
或if
iii
下运行，使得信号输出端μc_tx处的输出信号sd2形成在信号输入端if_rx处施加的数字输入信号，并且使得接口电路if接收并处理所述输出信号sd2，例如将所述输出信号sd2转换成输出信号sd3。输出信号sd2例如可以是符合uart的数字信号。替代地或附加地，输出信号sd3可以是符合上述工业标准iec 61158cpf15:2007和/或eia-485中的任一个的数字信号。对于电子单元是测量系统的部件的上述情况，微控制器μc可以尤其被设计为在其运行模式μc
iii
下将借助于传感器ma捕获的至少一个被测变量的测量值借助于输出信号sd2传输到接口电路if，或者接口电路if
可以还可以被设计用以借助于输出信号sd3输出随输出信号sd2接收的测量值。
60.尤其是对于上述换能器nlu被设计为经由信号线2l既发射输入信号e1又接收输出信号sd3并且相应地处理所述输入信号和输出信号的情况，因此设置由此形成的通信系统以便以交替模式(半双工)在电子单元和换能器nlu之间交换数据，并且接口电路进一步被设计为其运行模式if
iii
下在连接端子if_ext1处输出输出信号sd3。或者，还如图2所指示，接口电路if还可以进一步具有第二连接端子if_ext2，并且接口电路if还可以被设计用以在其运行模式if
iii
下在所述连接端子if_ext2处输出上述输出信号sd3，例如以便能够在双工传输(全双工)中与上述换能器nlu交换数据。在这种情况下，接口电路if还可以相应地进一步被设计为不仅在第一运行模式ifi下而且在第二运行模式if
ii
下阻止在信号输入端if_rx处施加的任何输入信号，也就是不将所述输入信号转换为表示该输入信号的输出信号也不在上述连接端子if_ext2处输出表示在信号输入端if_rx处施加的输入信号的任何输出信号。
61.根据本发明的另一实施例，微控制器μc另外被设计用以以受到在信号输入端μc_rx处的输入信号sd1的控制的方式例如借助于输出信号sd2从第二运行模式μc
ii
切换到第三运行模式μc
iii
，例如以便确认执行在输入信号sd1中编码的指令的执行和/或相应地响应于在输入信号sd1中明确包含或至少隐含地随输入信号sd1一起传输的请求。作为替代或此外，微控制器μc也可以被设计为在数字输出信号sd2在信号输出端μc_tx处输出之后自动从运行模式μc
iii
切换回运行模式μci。有利地，接口电路if还可以在其运行模式ifi和其运行模式if
ii
两者中都被设计为阻止施加在信号输入端if_rx处的任何输入信号，也就是不将该输入信号转换成表示该输入信号的输出信号，也不在连接端子if_ext1处输出表示在信号输入端if_rx处施加的输入信号的任何输出信号，和/或微控制器μc可以被设计为在运行模式μc
iii
中不处理在信号输入端μc_rx处施加的任何数字输入信号，也不执行到达信号输入端的任何指令。
62.根据本发明的进一步的实施例，微控制器μc进一步包括第二控制输出端μc_ctl2，并且接口电路if具有第二控制输入端if_sw2，该第二控制输入端被电连接至所述控制输出端μc_ctl2。对于上述情况，其中微控制器μc和接口电路if各自也具有第三运行模式，微控制器μc还被设计为在其运行模式μc
iii
下在控制输出端μc_ctl2处输出指令，这反过来又使得接口电路if在其运行模式if
iii
下运行，还例如使得微控制器μc在运行模式μc
iii
下在控制输出端μc_ctl2以及在控制输出端μc_ctl1两者处都输出针对运行模式μc
iii
和接口电路if的相应的指令。
63.为了接收和处理至少到达连接端子if_ext1的数字输入信号e1，根据本发明的另一实施例，接口电路if具有与例如工业标准iec 61158cpf15：2007和/或eia-485兼容的收发器rs485和/或是单片的。例如，相同的收发器rs485可以是单片的，在某些情况下也是防错rs485收发器，例如来自2019年德州75265达拉斯市的德州仪器公司的sn65hvd1781或来自2019年德州75265达拉斯市的德州仪器公司的thvd2450。此外，还提供了，如图5中示意性地所示，收发器rs485具有至少两个总线驱动器/接收器端子a、b、至少一个数字输出端r、至少一个数字输入端d和至少一个驱动器激活输入端de，并且接口电路if的连接端子if_ext1借助于所述总线驱动器/接收器端子a、b中的至少一个形成，并且接口电路if的信号输出端if_tx借助于数字输出端r形成。对于微控制器μc还具有信号输出端μc_tx并且接口电路if
具有与所述信号输出端μc_tx电连接的信号输入端if_rx的前述情况，接口电路的信号输入端if_rx也可以借助于收发器rs485的上述数字输入端d形成。对于所提到的其他情况，其中微控制器μc具有控制输出端μc_ctl2，并且接口电路if具有控制输入端if_sw2，该控制输入端被电连接到所述控制输出端μc_ctl2，接口电路的控制输入端if_sw2也可以借助于收发器rs485的上述驱动器激活输入端de形成。
64.为了在运行期间提供微控制器μc所需的电功率p1，根据本发明的另一实施例的电子单元还具有具有至少一个第一供电端子u1的供电电路nrg。此外，微控制器μc还具有相应的供电端子，该供电端子额外地被电连接到供电电路nrg的供电端子u1。例如借助于电化学和/或可再充电的能量存储形成的供电电路nrg另外被设计用以在供电端子u1处为微控制器μc提供运行电压，例如单极或双极直流电压。与此相比，接口电路if被设计为至少有时和/或至少部分地从施加在其连接端子if_ext1处的输入信号e1获得运行期间所需的电功率或相应的辅助功率。为此目的，用于对输入信号e1求微分的前述信号滤波器也可以有利地是无源信号滤波器，例如借助于一个或多个欧姆电阻器的简单串联电路形成的无源高通滤波器，在某些情况下还充当限流电阻器。
65.根据本发明的另一实施例，接口电路在其运行模式ifi下具有小于50mw的功率需求，和/或接口电路if被设计用以在其运行模式ifi和运行模式if
ii
两者下分别仅从施加在连接端子if_rx处的输入信号e1获得所需的电功率。接口电路if特别地也可以被设计为电子单元的无源部件，也就是可以被配置为完全或仅从施加在其连接端子if_ext1处的输入信号e1获得运行期间所需的电功率p2。然而，可选地，接口电路if也可以被设计为获得运行期间所需的电功率或与供电电路nrg成比例的辅助功率，并且供电电路nrg，也如图2和图3所指示，相应地也可以被设计用以提供接口电路if在运行期间所需的电功率的一部分p2*，尤其是对于接口电路在其运行模式if
ii
下的功率需求高于由输入信号e1标称上馈入电子单元的电功率的情况和/或以及对于接口电路在其运行模式if
ii
下的功率需求(p2*)高于接口电路在其运行模式ifi下所具有的功率需求(p1)的情况，功率需求(p2*)例如也就是大于150mw。
66.为了提供接口电路同样在运行期间所需的电功率p2*，根据本发明的另一实施例的供电电路nrg相应地具有第二供电端子u2，在运行期间，在该第二供电端子u2处为接口电路if临时提供运行电压，例如单极或双极dc电压，并且接口电路if相应地还具有与供电电路nrg的供电端子u2电连接的供电端子。尤其对于前面提到的在接口电路if中设置收发器rs485的情况，还如图5所指示或者还如在一起查看图1、图2、图3和图5时容易看到的，接口电路if的供电端子也可以例如借助于所述收发器rs485的两个供电端子v
cc
、gnd来形成。为了稳定和/或调整施加在上述供电端子处的运行电压的电压电平，还如图5示意性所示，接口电路if也可以具有dc/dc电压转换器，该dc/dc电压转换器具有转换器输入端以及具有转换器输出端，例如，所述转换器也是电流隔离的，其中dc/dc电压转换器被设计用以将在转换器输入端处施加的输入dc电压，——在这种情况下，前述运行电压被施加在接口电路if的供电端子处——转换成在转换器输出端处施加的输出dc电压——所述输出dc电压被用作接口电路if的内部运行电压并且具有与输入dc电压的电压电平不同的电压电平。dc/dc电压转换器例如可以是反激式转换器和/或推挽式转换器。
67.根据本发明的又一实施例，接口电路if中还设有电子主开关hs，并且接口电路if
的控制输入端if_sw1也由主开关hs或其控制电极形成。可以例如借助于半导体继电器(固态继电器)或借助于绝缘栅场效应晶体管(igfet)，例如n沟道mosfet(nmos)或另一金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)形成主开关hs。如图5所示，上述接口电路if的供电端子v
cc
、gnd可以借助于主开关hs形成。特别地，接口电路if的主开关hs还尤其被设计用以将由上述供电电路nrg在供电端子u2处提供的运行电压从接口电路if的供电端子切换到接口电路if的其它部件，例如可能设置的dc/dc电压转换器和/或可能设置的收发器rs485，仅当在接口电路if的控制输入端if_sw1处施加激活其第二运行模式if
ii
的指令时和/或如果在上述控制输入端if_sw2处或在接口电路if的控制输入端if_sw2和控制输入if_sw1两者处正在施加激活其第三运行模式if
iii
的指令时才这样做。
68.对于接口电路if具有dc/dc电压转换器的上述情况，dc/dc电压转换器的转换器输入端可以被电连接到电子主开关hs，例如使得，当电子主开关hs在转换器输入端处被接通时，由供电电路nrg提供的用于接口电路if的运行电压作为用于接口电路if的dc/dc电压转换器的输入电压被施加。
69.根据本发明的另一实施例，接口电路if具有至少一个第一光耦合器ok1，该第一光耦合器具有光发射元件和光接收器元件。如图6示意性所示，接口电路if的控制输出端if_ctl具体地借助于所述光耦合器ok1通过其光接收器元件被电连接到微控制器μc的控制输入端μc_sw而形成。此外，进一步提供的是，接口电路if附加地具有第二光耦合器ok2，该第二光耦合器ok2在结构上例如与光耦合器ok1相同并且具有光发射元件和光接收器元件，并且接口电路if的信号输出端if_tx借助于光耦合器ok2通过其光接收器元件被电连接到微控制器μc的信号输入端μc_rx而形成，如图6所指示。根据本发明的改进方案，接口电路if进一步包括第三光耦合器ok3，该第三光耦合器ok3具有光发射元件和光接收器元件并且在设计上与例如前述光耦合器ok1和/或前述光耦合器ok2相同。尤其对于接口电路if被设计用以完全地或仅从施加在连接端子if_ext1(无源部件)处的输入信号e1获得运行期间所需的电功率的上述情况，还提供的是，接口电路if的控制输入端if_sw1借助于所述光耦合器ok3形成，使得如图6所指示，其光接收器元件被电连接到微控制器μc的控制输出端μc_ctl1。通过使用光耦合器ok1、ok2和ok3来形成控制输出端if_ctl、信号输出端if_tx和控制输入端if_sw1、微控制器μc和接口电路if可以有利地以彼此完全电隔离的方式运行，并且与之相关联，微控制器μc和不形成接口电路if的一部分的电子单元的其它部件的完全电流隔离也可以通过被连接到接口电路的外部电路(例如，前面提到的换能器nlu)来实现。对于接口电路还具有第二控制输入端if_sw2的上述另一种情况，根据本发明的另一实施例，所述控制输入端if_sw2借助于上述光耦合器ok3形成，使得，同样如图7所示，该光耦合器的光发射元件被电连接到微控制器μc的控制输出端μc_ctl2。此外，针对这种情况进一步提供的是，接口电路if还具有第四光耦合器ok4，该光耦合器具有光发射元件和光接收器元件，并且接口电路if的信号输入端if_rx借助于光耦合器ok4形成，使得该光耦合器的光发射元件被电连接到微控制器μc的信号输出端μc_tx。结果，在接口电路if被电连接到供电电路nrg的情况下，至少在运行接口电路if以运行模式ifi运行的情况下，在微控制器μc和接口电路if之间建立电流隔离。对于供电电路nrg具有被设计为反激式转换器的dc/dc电压转换器的上述情况，当接口电路if在运行模式if
ii
下在某些情况下也在运行模式if
iii
下运行时，微控制器μc和接口电路if因此也可以以彼此电流隔离的方式运行。