DE102016209370A1 - Control device and method for transmitting data packets between an Ethernet network and a timed bus network, in particular in a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen (17) zwischen einem Ethernet-Netzwerk (14) und einem zeitgesteuerten Bus-Netzwerk (15) mittels einer Steuervorrichtung (16), wobei mehrere Warteschlangen (25) zum Zwischenspeichern der Datenpakete (17) bereitgestellt werden und die Warteschlangen (25) über ein jeweilige steuerbares Sperrgatter (26) mit dem Ethernet-Netzwerk (14) gekoppelt werden und die Sperrgatter (26) gemäß einer zyklisch durchlaufenen Kontrollliste (28) geöffnet werden. Die Erfindung sieht vor, dass die Datenpakete (17) in dem Bus-Netzwerk (15) gemäß einem vorbestimmten Sendeplan übertragen werden, so dass ein jeweiliger relativer Zeitabstand (35) zwischen den Datenpaketen (17) vorgegeben ist, und durch eine Auswahleinheit (32) zu jedem der Datenpakete (17) eine der Warteschlangen (25) ausgewählt wird und das Datenpaket (17) in der ausgewählten Warteschlage (25) zwischengespeichert wird und in der Steuervorrichtung (16) die Kontrollliste (26) derart eingestellt wird, dass beim Übertragen der Datenpakete der jeweilige relative Zeitabstand (35) der Datenpakete (35) erhalten bleibt.The invention relates to a method for transmitting data packets (17) between an Ethernet network (14) and a timed bus network (15) by means of a control device (16), wherein a plurality of queues (25) for buffering the data packets (17) provided and the queues (25) are coupled to the Ethernet network (14) via a respective controllable inhibit gate (26) and the inhibit gates (26) are opened according to a cyclically-passed checklist (28). The invention provides that the data packets (17) are transmitted in the bus network (15) according to a predetermined transmission schedule, so that a respective relative time interval (35) between the data packets (17) is predetermined, and by a selection unit (32 ) one of the queues (25) is selected for each of the data packets (17) and the data packet (17) is temporarily stored in the selected queue (25) and the control list (26) is set in the control device (16) such that upon transmission the data packets of the respective relative time interval (35) of the data packets (35) is maintained.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen zwischen einem Ethernet-Netzwerk und einem zeitgesteuerten Bus-Netzwerk, zum Beispiel einem FlexRay-Cluster oder FlexRay-Netzwerk. Zum Senden und/oder Empfangen der Datenpakete über das Ethernet-Netzwerk werden Warteschlangen oder Queues verwendet, zwischen denen mittels einer Kontrollliste umgeschaltet wird. Dies kann beispielsweise gemäß dem
Der Standard Ethernet findet gerade Einzug in die Bordnetze oder Kommunikationsnetzwerke von Kraftfahrzeugen. Mit dem Ethernet kann es ermöglicht werden, sicherheitsunkritische Multimediadaten zusammen mit sicherheitskritischen Daten sowie Steuerdaten in einem gemeinsamen Kommunikationsnetzwerk zu transportieren oder zu übertragen. The standard Ethernet is currently being used in the on-board systems or communication networks of motor vehicles. With the Ethernet, it is possible to transport or transmit non-safety-critical multimedia data together with safety-critical data and control data in a common communication network.
Hierbei muss für den Transport oder die Übertragung von sicherheitskritischen Daten, beispielsweise zum Steuern eines Antiblockiersystems, die Dienstgüte der Übertragung sichergestellt werden. Die Dienstgüte beschreibt in einem Bordnetz Kommunikationsparameter, wie zum Beispiel die Aufstartzeit, die Latenz, die Antwortzeit und/oder die Verfügbarkeit des Netzwerks. Nur bei ausreichender Dienstgüte ist sichergestellt, dass zum Beispiel ein Fahrerassistenzsystem rechtzeitig auf eine durch Sensoren erkannte Gefahr reagiert. In this case, the quality of service of the transmission must be ensured for the transport or transmission of safety-critical data, for example for controlling an antilock braking system. The quality of service describes in a vehicle electrical system communication parameters, such as the start-up time, the latency, the response time and / or the availability of the network. Only with sufficient quality of service is it ensured that, for example, a driver assistance system reacts in good time to a danger detected by sensors.
Allerdings handelt es sich bei dem Ethernet um ein sogenanntes geswitchtes Netzwerk, das nicht mit festen Übertragungsgarantien arbeitet. Deshalb hat man bisher auf Bus-Netzwerke gesetzt, wie zum Beispiel das MOST (Media Oriented Systems Transport) oder ein FlexRay-Netzwerk. Denn ein Bus-Netzwerk weist den Vorteil auf, dass es zeitgesteuert ist und damit Datenpakete gemäß einem vorgebbaren Sendeplan garantiert übertragen werden. However, the Ethernet is a so-called switched network, which does not work with fixed transmission guarantees. Therefore, so far one has relied on bus networks, such as the MOST (Media Oriented Systems Transport) or a FlexRay network. Because a bus network has the advantage that it is time-controlled and thus data packets are guaranteed transmitted according to a predetermined schedule.
In einer Übergangsphase ist damit zu rechnen, dass in einem Kraftfahrzeug sowohl ein Ethernet-Netzwerk als auch ein Bus-Netzwerk, wie zum Beispiel ein FlexRay-Netzwerk oder ein CAN, verwendet werden und zwischen diesen beiden Netzwerken Datenpakete übertragen werden müssen. Die Umsetzung kann über ein sogenanntes Gateway erfolgen, also eine Steuervorrichtung, an die sowohl das Ethernet-Netzwerk als auch das Bus-Netzwerk angeschlossen sein kann. Hierzu weist eine solche Steuervorrichtung die jeweilige physikalische Schnittstelle oder Anbindung sowie den jeweils benötigten Protokollstapel für die Kommunikation oder den Datenaustausch über das jeweilige Netzwerk auf. In a transitional phase, it is to be expected that both an Ethernet network and a bus network, such as a FlexRay network or a CAN, will be used in a motor vehicle and data packets must be transmitted between these two networks. The implementation can take place via a so-called gateway, ie a control device to which both the Ethernet network and the bus network can be connected. For this purpose, such a control device on the respective physical interface or connection and the respective required protocol stack for communication or data exchange over the respective network.
Eine bisher noch ungelöste und nicht ausreichend adressierte Herausforderung bei der Entwicklung einer solchen Steuervorrichtung besteht darin, die relativen Zeitabstände, wie sie sich durch den Sendeplan (Schedule) eines zeitgesteuerten Bus-Netzwerks zwischen den Datenpaketen ergeben, auch innerhalb eines Ethernet-Netzwerks zu erhalten. One hitherto unresolved and insufficiently addressed challenge in the development of such a control device is to maintain the relative time intervals, as provided by the schedule of a timed bus network between the data packets, even within an Ethernet network.
Eine Lösung zum Rekonstruieren der relativen Zeitabstände nach einer Übertragung über ein Ethernet-Netzwerk ist aus der
Der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Kommunikationsnetzwerk mit einem Ethernet-Netzwerk und einem zeitgesteuerten Bus-Netzwerk die Dienstgüte des Bus-Netzwerks beim Transport von Datenpaketen über das Ethernet-Netzwerk zu erhalten. The invention has for its object to obtain in a communication network with an Ethernet network and a timed bus network, the quality of service of the bus network in the transport of data packets over the Ethernet network.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben. The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous developments of the invention are described by the dependent claims, the following description and the figures.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen zwischen einem Ethernet-Netzwerk und einem zeitgesteuerten Bus-Netzwerk bereitgestellt. Das Verfahren wird mittels einer Steuervorrichtung durchgeführt, welche als so genanntes Gateway das Ethernet-Netzwerk mit dem Bus-Netzwerk verbinden kann. Die Datenpakete können zum Beispiel Sensordaten von einer Sensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs und/oder Steuerdaten für Aktuatoren des Kraftfahrzeugs umfassen. Als zeitgesteuertes Bus-Netzwerk kann zum Beispiel ein FlexRay-Netzwerk betrieben werden. Es kann sich bei dem Bus-Netzwerk auch um ein CAN handeln. The invention provides a method for transmitting data packets between an Ethernet network and a timed bus network. The method is carried out by means of a control device which, as a so-called gateway, can connect the Ethernet network to the bus network. The data packets may include, for example, sensor data from a sensor device of a motor vehicle and / or control data for actuators of the motor vehicle. As a time-controlled bus network, for example, a FlexRay network can be operated. The bus network can also be a CAN.
In Bezug auf das Senden und/oder Empfangen der Datenpakete über das Ethernet-Netzwerk sieht das Verfahren vor, dass durch die Steuervorrichtung mehrere Warteschlangen zum Zwischenspeichern der Datenpakete bereitgestellt werden. Eine andere Bezeichnung für eine solche Warteschlange ist Queue. Die Warteschlangen sind über ein jeweiliges steuerbares Sperrgatter oder Gate mit dem Ethernet-Netzwerk gekoppelt. Die Sperrgatter werden zum Durchlassen von Datenpaketen zwischen der jeweiligen Warteschlange einerseits und dem Ethernet-Netzwerk andererseits gemäß einer zyklisch durchlaufenen Kontrollliste geöffnet, also durchlässig geschaltet. Ansonsten bleiben sie geschlossen, also sperrend geschaltet. Ein Sperrgatter kann also zwischen einem geöffneten Zustand und einem blockierenden Zustand umgeschaltet werden. Im geöffneten Zustand kann ein in einer Warteschlange zwischengespeichertes Datenpaket an das Ethernet-Netzwerk ausgegeben werden oder ein von dort empfangenes Datenpaket in die Warteschlange übertragen werden. Im blockierenden Zustand ist der Austausch eines Datenpakets zwischen Warteschlange und Ethernet-Netzwerk blockiert. Die Übertragung zwischen einer Warteschlange mit geöffnetem Sperrgatter einerseits und dem Ethernet-Netzwerk andererseits kann beispielsweise durch einen Scheduler erfolgen. Um das Ethernet-Netzwerk mit Warteschlangen und Sperrgattern zu betreiben, ist insbesondere vorgesehen, dass das Ethernet-Netzwerk gemäß einem TSN-Standard (TSM – time sensitive networking) gesteuert wird. Insbesondere ist der
Um mit diesem Ethernet-Netzwerk Datenpakete eines zeitgesteuerten Bus-Netzwerks mit der Dienstgüte des Bus-Netzwerks zu übertragen, sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen. Das Verfahren geht davon aus, dass die Datenpakete in dem Bus-Netzwerk gemäß einem vorbestimmten Sendeplan (Schedule) übertragen werden, sodass sich ein jeweiliger relativer Zeitabstand zwischen den Datenpaketen ergibt oder dieser vorgegeben ist. In der Steuervorrichtung wird durch eine Auswahleinheit oder einen Paket-Parser zu jedem der Datenpakete, die in der Steuervorrichtung eintreffen können, eine der Warteschlangen gemäß einem bereitgestellten Verteilerplan ausgewählt. Um welches Datenpaket es sich handelt, kann zum Beispiel anhand eines Zeitpunkts des Eintreffens und/oder anhand einer Sender-ID und/oder einer Nachrichten-ID und/oder eines Nachrichten-Typs des Datenpakets ermittelt werden. Das Datenpaket wird dann für die Übertragung zwischen dem Ethernet-Netzwerk und dem Bus-Netzwerk in der ausgewählten Warteschlage zwischengespeichert. Das Verfahren ist für beide Übertragungsrichtungen geeignet. Mit anderen Worten kann ein über das Bus-Netzwerk eintreffendes Datenpaket zunächst in der ausgewählten Warteschlage zwischengespeichert werden und anschließend durch Öffnen des zugehörigen Sperrgatters an das Ethernet-Netzwerk weitergeleitet werden. Umgekehrt kann ein über das Ethernet-Netzwerk eintreffendes Datenpaket durch Öffnen des Sperrgatters in die ausgewählte Warteschlange weitergeleitet werden und dann von dort durch die Auswahleinheit entnommen und in das Bus-Netzwerk gemäß dem Sendeplan ausgesendet oder weitergeleitet werden. In der Steuervorrichtung wird entsprechend die Kontrollliste derart eingestellt, dass beim Übertragen der Datenpakete der jeweilige relative Zeitabstand der Datenpakete erhalten bleibt. In order to transmit data packets of a time-controlled bus network with the quality of service of the bus network with this Ethernet network, the following method steps are provided. The method assumes that the data packets in the bus network are transmitted according to a predetermined schedule, so that a respective relative time interval between the data packets results or is predetermined. In the control device, one of the queues is selected by a selection unit or a packet parser for each of the data packets that may arrive in the control device according to a distribution plan provided. Which data packet is concerned can be determined, for example, on the basis of a time of arrival and / or on the basis of a sender ID and / or a message ID and / or a message type of the data packet. The data packet is then cached for transmission between the Ethernet network and the bus network in the selected queue. The method is suitable for both directions of transmission. In other words, a data packet arriving via the bus network can first be temporarily stored in the selected queue and then forwarded to the Ethernet network by opening the associated blocking gate. Conversely, an incoming via the Ethernet network data packet can be forwarded by opening the blocking gate in the selected queue and then removed from there by the selection unit and sent out or forwarded to the bus network according to the transmission schedule. In the control device, the control list is accordingly set in such a way that the respective relative time interval of the data packets is retained when transmitting the data packets.
Durch den Verteilerplan, der durch die Auswahleinheit umgesetzt wird, ist also klar, in welcher Warteschlange sich welches der Datenpakete liegt. Durch Steuern der Sperrgatter mittels der Kontrollliste werden die Datenpakete dann gemäß den gewünschten Zeitabständen weitergeleitet. Somit weisen die Datenpakete beim Aussenden in das Ethernet-Netzwerk die korrekten Zeitabstände auf. Beim Empfangen aus dem Ethernet-Netzwerk werden die Datenpakete in der vorgesehenen Warteschlange zwischengespeichert, damit sie rechtzeitig und in der richtigen Warteschlange bereitstehen, wenn die Datenpakete in das Bus-Netzwerk weitergeleitet werden müssen. The distribution plan implemented by the selection unit therefore makes it clear in which queue which of the data packets lies. By controlling the blocking gates by means of the checklist, the data packets are then forwarded according to the desired time intervals. Thus, the data packets have the correct time intervals when they are sent to the Ethernet network. When receiving from the Ethernet network, the data packets are cached in the designated queue so that they are ready in time and in the correct queue when the data packets need to be forwarded to the bus network.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich der Vorteil, dass auch innerhalb des Ethernet-Netzwerks die relativen Zeitabstände zwischen den Datenpaketen in der Weise eingestellt werden, wie es durch den Sendeplan des Bus-Netzwerks vorgegeben ist. Damit verhält sich das Ethernet-Netzwerk trotz der Tatsache, dass es sich nicht um ein zeitgesteuertes Bus-Netzwerk handelt, dennoch bei der Übertragung der Datenpakete wie ein solches zeitgesteuertes Bus-Netzwerk. Damit kann auch mittels des Ethernet-Netzwerks die Dienstgüte eines zeitgesteuerten Bus-Netzwerks bereitgestellt werden. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden nur relative Zeitabstände genannt, da die Übertragung durch die Steuervorrichtung einen Zeitversatz verursachen kann, der aber für alle Datenpakete (bis auf einen vorbestimmbaren, insbesondere insignifikanten, Jitter) gleich ist. The advantage of the method according to the invention is that the relative time intervals between the data packets within the Ethernet network are also set in the manner specified by the transmission schedule of the bus network. Despite the fact that this is not a time-controlled bus network, the Ethernet network behaves like a time-controlled bus network when transmitting the data packets. Thus, the quality of service of a timed bus network can also be provided by means of the Ethernet network. In the context of the invention, only relative time intervals are mentioned, since the transmission by the control device can cause a time offset, but is the same for all data packets (except for a predeterminable, in particular insignificant, jitter).
Zu der Erfindung gehören auch vorteilhafte Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben. The invention also includes advantageous developments, the characteristics of which provide additional advantages.
Zum Ermitteln des Verteilerplans und der Kontrollliste wird bevorzugt der Sendeplan des Bus-Netzwerks zugrunde gelegt oder empfangen, damit aus dem Sendeplan ein jeweiliger Sendezeitpunkt jedes der Datenpakete ermittelt wird. Die besagte zyklisch durchlaufene Kontrollliste für die Sperrgatter benötigt für einen Durchlauf eine sogenannte Zyklusdauer. Die Zyklusdauer wird bevorzugt derart eingestellt, dass sie einer Gesamtdauer zumindest eines zyklisch wiederholten Basiszyklus des Bus-Netzwerks entspricht. Bei dem besagten FlexRay-Netzwerk sind zum Beispiel 64 Basiszyklen vorgesehen, die sich voneinander unterscheiden können. Danach wird wieder bei dem ersten Basiszyklus begonnen. Damit weist also in diesem Fall die Zyklusdauer der Kontrollliste das 64-fache der Dauer des Basiszyklus des FlexRay-Netzwerks auf. Jeder Basiszyklus weist Zeitslots auf, in denen jeweils eines der Datenpakete in dem Bus-Netzwerk gesendet werden kann. Der Sendeplan legt fest, in welchem Zeitslot welches Datenpaket zu senden ist. Für zumindest einen dieser Zeitslots, insbesondere für einige oder alle Zeitslots, wird eine korrespondierende Kombination aus einer freien Warteschlange zum Zwischenspeichern des Datenpakets in der Steuervorrichtung und einem Gatesteuerzeitpunkt für das Sperrgatter der freien Warteschlange ermittelt. Es wird also überprüft, ob immer dann, wenn ein Datenpaket in seinem Zeitslot in der Steuervorrichtung eintrifft, eine Warteschlange bereitsteht, in welcher das Datenpaket derart abgespeichert werden kann, dass es danach durch Einstellen eines Gatesteuerzeitpunkts zum richtigen Zeitpunkt in das Ethernet-Netzwerk ausgesendet werden kann, sodass die besagten Zeitabstände der Datenpakete erhalten bleiben. Ein Datenpaket muss dabei nicht sofort weitergeleitet oder in das Ethernet-Netzwerk ausgesendet werden. Es reicht, wenn sich insgesamt für alle Datenpakete der besagte konstante Zeitversatz ergibt. In order to determine the distribution plan and the check list, the transmission schedule of the bus network is preferably used or assumed, so that a respective transmission time of each of the data packets is determined from the transmission schedule. The said cyclically checked check list for the blocking gates requires a so-called cycle duration for a pass. The cycle duration is preferably set such that it corresponds to a total duration of at least one cyclically repeated base cycle of the bus network. For example, the said FlexRay network has 64 basic cycles which may differ from one another. Thereafter, the first base cycle is started again. Thus, in this case, the cycle time of the control list is 64 times the duration of the basic cycle of the FlexRay network. Each basic cycle has time slots in each of which one of the data packets in the bus network can be sent. The transmission schedule determines in which time slot which data packet is to be sent. For at least one of these timeslots, especially for some or all timeslots, a corresponding combination of a free queue for caching the data packet in the controller and a gate control time for the free-queue bar gate is determined. It is therefore checked whether whenever a data packet arrives in its time slot in the control device, a queue is ready in which the data packet can be stored in such a way that it is sent out by setting a gate control time at the right time in the Ethernet network can, so that the said intervals of the data packets are preserved. A data packet does not have to be forwarded immediately or sent out to the Ethernet network. It suffices if the said constant time offset results overall for all data packets.
Für die ermittelte freie Warteschlange wird dann bevorzugt ein Eintrag in dem Verteilerplan erzeugt. Für den Gatesteuerzeitpunkt wird entsprechend ein Eintrag in der Kontrollliste erzeugt, durch welchen das Sperrgatter geöffnet wird. Hierdurch werden dann in vorteilhafter Weise alle Datenpakete, die zyklisch in dem zumindest einen Basiszyklus des Bus-Netzwerks zu übertragen sind, automatisiert auf der Grundlage des Verteilerplans und der Kontrollliste auch in dem Ethernet-Netzwerk gemäß dem Sendeplan übertragen. An entry in the distribution plan is then preferably generated for the determined free queue. For the gate control time, an entry is accordingly generated in the checklist, by which the blocking gate is opened. In this way, all data packets which are to be transmitted cyclically in the at least one basic cycle of the bus network are then automatically transmitted on the basis of the distribution plan and the check list also in the Ethernet network according to the transmission schedule.
Eine besonders bevorzugte Quelle zum Ermitteln des Sendeplans ist ein Fibex-Datensatz, aus welchem mit geringem technischen Aufwand der Verteilerplan und die Kontrollliste erzeugt werden können. A particularly preferred source for determining the transmission schedule is a Fibex data set from which the distribution plan and the checklist can be generated with little technical effort.
Ein Ethernet-Netzwerk kann mehrere Netzwerkzweige aufweisen, die über zumindest eine Switcheinheit zum Weiterleiten der Datenpakete zwischen den Netzwerkzweigen vorgesehen sind. Unter einer Switcheinheit ist hier insbesondere ein sogenannter Switch oder eine sogenannte Bridge zu verstehen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass auch innerhalb des Ethernet-Netzwerks bei Übertragung über zumindest eine Switcheinheit die vorgegebenen Zeitabstände zwischen den Datenpaketen erhalten bleiben. In jeder Switcheinheit werden bevorzugt ebenfalls Warteschlangen und jeweils eine Kontrollliste für deren Sperrgatter bereitgestellt. Hierbei ist dann vorgesehen, dass die Kontrollliste jeder Switcheinheit in Abhängigkeit von der Kontrollliste der Steuervorrichtung derart eingestellt wird, dass der relative Zeitabstand der Datenpakete innerhalb des Ethernet-Netzwerks erhalten bleibt. Hierzu kann beispielsweise ausgehend von der Steuervorrichtung und gemäß dem Schaltplan des Ethernet-Netzwerks die nächste oder nachgeschaltete Switcheinheit ermittelt werden und in dieser die Kontrollliste an die Kontrollliste der Steuervorrichtung angepasst werden. Dann kann ausgehend von dieser Switcheinheit die nächstliegende oder nachgeschaltete Switcheinheit ermittelt und deren Kontrollliste angepasst werden. Somit ergibt sich eine rekursive oder iterative Anpassung der Kontrolllisten in dem Ethernet-Netzwerk. An Ethernet network can have a plurality of network branches, which are provided via at least one switch unit for forwarding the data packets between the network branches. Under a switch unit is here in particular a so-called switch or a so-called bridge to understand. It is preferably provided that the predetermined time intervals between the data packets also remain within the Ethernet network when transmitted via at least one switch unit. In each switch unit are preferably also provided queues and each a checklist for the blocking gate. It is then provided that the checklist of each switch unit is set in dependence on the control list of the control device such that the relative time interval of the data packets within the Ethernet network is maintained. For this purpose, for example, starting from the control device and according to the circuit diagram of the Ethernet network, the next or downstream switch unit can be determined and in this the control list can be adapted to the control list of the control device. Then, starting from this switch unit, the nearest or downstream switch unit can be determined and its checklist adjusted. This results in a recursive or iterative adaptation of the checklists in the Ethernet network.
Das Abbilden eines Sendeplans eines Bus-Netzwerks auf ein Ethernet-Netzwerk setzt voraus, dass in dem Ethernet-Netzwerk die Sendezeitpunkte für die Datenpakete ausreichend flexibel festgelegt werden können. Bevorzugt wird deshalb verifiziert, ob sich für die gemäß dem Sendeplan versendeten Datenpakete in Kombination mit einem jeweiligen Datenvolumen der Datenpakete, d.h. deren Datenmenge, eine Datenrate ergibt, die kleiner oder gleich einer maximalen Datenrate des Ethernet-Netzwerks ist. Mit anderen Worten wird die Gesamtdatenmenge ermittelt, die sich aus der Anzahl der Datenpakete multipliziert mit ihrem Datenvolumen oder ihrer Größe ergibt. Zusammen mit dem Sendezeitplan ergibt sich die benötigte Datenrate. Ist die benötigte Datenrate größer als die durch das Ethernet-Netzwerk bereitgestellte maximale Datenrate, so wird ein Fehlersignal erzeugt. Hierdurch wird signalisiert, dass es unmöglich ist, mittels des Ethernet-Netzwerks den Sendeplan des Bus-Netzwerks abzubilden oder umzusetzen. The mapping of a transmission schedule of a bus network to an Ethernet network requires that the transmission times for the data packets can be set sufficiently flexibly in the Ethernet network. Preferably, therefore, it is verified whether the data packets sent according to the transmission schedule, in combination with a respective data volume of the data packets, i. whose amount of data results in a data rate that is less than or equal to a maximum data rate of the Ethernet network. In other words, the total amount of data resulting from the number of data packets multiplied by their data volume or size is determined. Together with the transmission schedule results in the required data rate. If the required data rate is greater than the maximum data rate provided by the Ethernet network, an error signal is generated. This signals that it is impossible to map or implement the transmission schedule of the bus network using the Ethernet network.
Um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, ist durch die Erfindung eine Steuervorrichtung zum Koppeln zumindest eines Ethernet-Netzwerks mit einem Bus-Netzwerk bereitgestellt. Die Steuervorrichtung stellt also ein so genanntes Gateway dar. Die Steuervorrichtung weist eine Prozessoreinrichtung mit Programmcode auf, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein. Zum Ausführen des Programmcodes kann die Prozessoreinrichtung zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller aufweisen. In order to carry out the method according to the invention, the invention provides a control device for coupling at least one Ethernet network to a bus network. The control device thus constitutes a so-called gateway. The control device has a processor device with program code which is set up to execute an embodiment of the method according to the invention when executed by the processor device. The program code may be stored in a data memory of the processor device. To execute the program code, the processor device may have at least one microprocessor and / or at least one microcontroller.
Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Ethernet-Netzwerk und mit zumindest einem Bus-Netzwerk. Das zumindest eine Ethernet-Netzwerk und das zumindest eine Bus-Netzwerk sind über eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung gekoppelt oder verschaltet. The invention also includes a motor vehicle with at least one Ethernet network and with at least one bus network. The at least one Ethernet network and the at least one bus network are coupled or interconnected via an embodiment of the control device according to the invention.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass über die Netzwerke insgesamt zumindest eine Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs mit zumindest einem Aktuator des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, wobei dann die besagten Datenpakete Sensordaten und/oder Steuerdaten für Aktuatoren enthalten oder umfassen. It is preferably provided that at least one sensor device of the motor vehicle is coupled to at least one actuator of the motor vehicle via the networks, in which case said data packets contain or include sensor data and / or control data for actuators.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen ausgestaltet. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt: In the following an embodiment of the invention is described. This shows:
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. The exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also each independently further develop the invention and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. In the figures, functionally identical elements are each provided with the same reference numerals.
Bei den Fahrzeugkomponenten
Die Netzwerke
Das Datenpaket
Eine Zeitgebereinheit TimeUnit kann die Systemzeiten in den unterschiedlichen Netzwerken synchronisieren. A timer unit TimeUnit can synchronize the system times in the different networks.
Anhand von
Die Ausgabeeinrichtung
Die Sperrgatter
In dem in
Hierzu muss das Datenpaket
Der Verteilerplan
Um die Zeitabstände
In einem Prozessschritt P1 können aus der Fibex-Datei
In einem Prozessschritt P2 kann auf Grundlage dieser Parameterwerte eine benötigte Bandbreite oder Datenrate BW berechnet werden, indem für jeden Kanal ermittelt wird, wie groß dessen Zykluszeit ist und wie viele Basiszyklen vorgesehen sind. Hierbei können unbelegte Basiszyklen subtrahiert werden. Dann wird überprüft, ob die Datenrate BW kleiner oder gleich der maximalen Datenrate BWmax des Ethernet-Netzwerks
In
In einem Prozessschritt P42 werden dann alle Basiszyklen durchiteriert. Hierbei wird in einem Prozessschritt P43 jeder Zeitslot SlotId pro Basiszyklus Slot-Base-Cycle durchiteriert. Für jeden Zeitslot SlotId kann in einem Prozessschritt P44 für das darin zu sendete Datenpaket
Falls keine entsprechende Kombination aus einer freien Warteschlange Q und einem Gatesteuerzeitpunkt T ermittelt werden kann (in
Falls eine Kombination aus freier Warteschlange Q und passendem Gatesteuerzeitpunkt T ermittelt werden kann (in
Das Ethernet-Netzwerk
In
Für jeden Port kann in einem Prozessschritt P7 zunächst überprüft werden, ob seine Zeitschwankung oder sein ΔT kleiner oder gleich einem Höchstwert T0 ist. Ist dies nicht der Fall (durch – symbolisiert), so kann in einem Prozessschritt P8 das Fehlersignal
Mittels der Steuervorrichtung
Hiermit ist es möglich, einen FlexRay-Zyklus zwischen 128 Mikrosekunden und 128 Millisekunden pro Basiszyklus mit insgesamt 64 solcher Basiszyklen auf ein Ethernet-Netzwerk
Die Steuervorrichtung
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung der Dienstgüte von FlexRay auf Ethernet-TSN (Time Sensitive Networking) bereitgestellt werden kann. Overall, the example shows how the invention can provide a method for transmitting the quality of service from FlexRay to Ethernet TSN (Time Sensitive Networking).
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10 10
- Kraftfahrzeug motor vehicle
- 11 11
- Fahrzeugkomponenten vehicle components
- 12 12
- Fahrzeugkomponenten vehicle components
- 13 13
- Kommunikationsnetzwerk Communication network
- 14 14
- Ethernet-Netzwerk Ethernet network
- 15 15
- Bus-Netzwerk Bus network
- 16 16
- Steuervorrichtung control device
- 17 17
- Datenpaket data packet
- 17‘ 17 '
- Datenpaket data packet
- 18 18
- Schnittstelle interface
- 19 19
- Anbindung connection
- 20 20
- Empfangseinrichtung receiver
- 21 21
- Bus-Nachricht Bus message
- 22 22
- Datenspeicher data storage
- 23 23
- Ausgabeeinrichtung output device
- 24 24
- Prozessoreinrichtung processor means
- 25 25
- Warteschlange queue
- 26 26
- Gateschalter gate switch
- 27 27
- Sendeeinheit transmission unit
- 28 28
- Kontrollliste checklist
- 29 29
- Sendeschritt sending step
- 30 30
- Gatesteuerbefehl Gate control command
- 31 31
- Zyklusdauer cycle time
- 32 32
- Auswahleinheit selector
- 33 33
- Verteilerplan distribution plan
- 34 34
- Fibex-Datei Fibex file
- 35 35
- Zeitabstände intervals
- 36 36
- Sendevorgang sending
- 37 37
- Fehlersignal error signal
- 38 38
- Eintrag entry
- 39 39
- Eintrag entry
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012223308 A1 [0007] DE 102012223308 A1 [0007]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Standard IEEE 802.1Qbv [0001] Standard IEEE 802.1Qbv [0001]
- Standard IEEE 802.1Qbv [0011] Standard IEEE 802.1Qbv [0011]
- Standard IEEE 802.1Qbv [0042] Standard IEEE 802.1Qbv [0042]
- Standard IEEE 802.1Qbv [0060] Standard IEEE 802.1Qbv [0060]
- Standard IEEE 802.1Qbv [0060] Standard IEEE 802.1Qbv [0060]
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DE102016209370.3A DE102016209370A1 (en) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Control device and method for transmitting data packets between an Ethernet network and a timed bus network, in particular in a motor vehicle |
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DE (1) | DE102016209370A1 (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102017211721A1 (en) * | 2017-07-10 | 2019-01-10 | Continental Automotive Gmbh | Master communication device, slave communication device, Ethernet network and method for operating an Ethernet network |
DE102018132290B4 (en) | 2017-12-28 | 2022-08-18 | National University Corporation Nagoya University | In-vehicle system, gateway, relay, non-transitory computer-readable medium storing a program, information processing method, information processing system and vehicle |
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DE102012223308A1 (en) | 2012-12-14 | 2014-06-18 | Continental Automotive Gmbh | Synchronizing data packets in a data communication system of a vehicle |
-
2016
- 2016-05-31 DE DE102016209370.3A patent/DE102016209370A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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