DE10240669A1 - Message handling procedure for car safety critical system uses message identifiers to send messages on redundant channels - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Botschaften auf einem Datenübertragungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Empfangseinrichtung zum Empfang von Botschaften von dem Datenübertragungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4 sowie eine Sendeeinrichtung zum Senden von Botschaften auf dem Datenübertragungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.The invention relates to a method for transmission of messages on a data transmission system according to the generic term of claim 1. The invention further relates to a receiving device for receiving messages from the data transmission system according to the preamble of claim 4 and a transmitting device for transmitting Messages on the data transmission system according to the generic term of claim 8.
Ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Einrichtung
ist aus der
Ein Anwendungsgebiet der Erfindung sind elektronische Steuersysteme in sicherheitskritischen Anwendungen. Als ein Beispiel hierfür seien die sogenannten x-by-wire-Systeme in der Automobiltechnik genannt. Hierunter werden Systeme verstanden, bei denen zwischen einem von dem Fahrzeugbediener betätigbaren Bedienelement, beispielsweise dem Lenkrad oder dem Bremspedal, und einem mittels des Bedienelementes steuerbaren Fahrzeugteil, etwa der Lenkung oder der Bremsanlage des Fahrzeugs, keine mechanischen Verbindungen vorgesehen sind, sondern lediglich elektrische Verbindungen. Als derartige elektrische Verbindungen werden vielfach Datenübertra gungssysteme eingesetzt, vom Fachmann auch als Datenbusse bzw. Bussysteme bezeichnet, mittels denen die einzelnen Bestandteile der elektronischen Steuersysteme, wie z.B. Sensoren, Aktuatoren und elektronischen Steuergeräte, miteinander Daten austauschen können. In diesem Zusammenhang hat beispielsweise das CAM-Bussystem (CAN = Controller Area Network) weite Verbreitung gefunden.An area of application of the invention are electronic control systems in safety-critical applications. As an example of this are the so-called x-by-wire systems called in automotive engineering. Systems are understood here, at those between one operated by the vehicle operator Control element, for example the steering wheel or the brake pedal, and a vehicle part controllable by means of the control element, for example the steering or braking system of the vehicle, no mechanical Connections are provided, but only electrical connections. Such electrical connections are often data transmission systems used, also referred to as data buses or bus systems by a specialist, by means of which the individual components of the electronic control systems, such as. Sensors, actuators and electronic control units, with each other Can exchange data. In this context, the CAM bus system (CAN = Controller Area Network) widely used.
Bei den sicherheitskritischen Anwendungen ist es erforderlich, diese elektronischen Steuersysteme redundant auszulegen. Um die erforderliche Redundanz im Bereich derartiger Datenübertragungssysteme zu realisieren, wird in dem eingangs genannten Stand der Technik vorgeschlagen, ein herkömmliches Bussystem in doppelter Ausführung vorzusehen, nämlich als erster Datenkanal und als zweiter Datenkanal, die voneinander unabhängig sind. Die zu übertragenden Daten werden in Form von Botschaften jeweils auf beiden Datenkanälen übertragen. Die Übertragung der Daten findet also doppelt statt, einmal auf dem ersten Datenkanal und ein weiteres Mal auf dem zweiten Datenkanal. Um dem Empfänger der Botschaften eine Zuordnung der Botschaften zu ermöglichen und insbesondere um die doppelte Auswertung inhaltsgleicher Botschaften, d.h. von Botschaften mit identischem Dateninhalt, zu vermeiden, wird beim eingangs genannten Stand der Technik eine zeitliche Synchronisation bei der Botschaftsübertragung herbeigeführt, was dort als "time triggered protocol" bezeichnet wird.For safety-critical applications it is necessary to design these electronic control systems redundantly. The required redundancy in the area of such data transmission systems To implement, is in the prior art mentioned above suggested a conventional one Double version of the bus system to provide, namely as the first data channel and as the second data channel, the one from the other independently are. The ones to be transferred Data is transmitted in the form of messages on both data channels. The transfer the data therefore takes place twice, once on the first data channel and one more time on the second data channel. To the recipient of the Messages to enable an assignment of the messages and in particular the double evaluation of messages with the same content, i.e. from messages with identical data content in the prior art mentioned at the outset, a time synchronization in the transmission of messages brought about what is called "time triggered protocol" there.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige zeitgesteuerte Datenübertragungssysteme zu einem Mehraufwand be züglich Software und/oder Hardware und damit zu höheren Kosten führen.However, it has been shown that such timed Data transmission systems for an additional effort Software and / or hardware and thus lead to higher costs.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Übertragung von Botschaften auf einem Datenübertragungssystem anzugeben, das einfach und preisgünstig zu realisieren ist und dennoch sicher ist.The invention is therefore the object is based on a method and a device for transmission of messages on a data transmission system specify that is easy and inexpensive to implement and is still safe.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1, 4 und 8 angegebenen Ausgestaltungen der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This task is carried out in the claims 1, 4 and 8 specified embodiments of the invention solved. advantageous Further developments are specified in the subclaims.
Die Erfindung hat den Vorteil, mit wenig Aufwand auch bei bereits in der Praxis erprobten, nicht zeitgesteuerten Datenübertragungssystemen eingesetzt werden zu können. Beispielsweise kann das im Kraftfahrzeugsektor langjährig erprobte CAN-Bussystem verwendet werden. Hierdurch können insbesondere erprobte elektronische Schaltkreise eingesetzt werden, die infolge ihrer langjährigen Erprobung einerseits als sicher anzusehen sind, andererseits infolge ihrer vielfältigen Verwendung bereits auch sehr preisgünstig erhältlich sind. Hierdurch ist auf einfache Weise eine Erhöhung der Zuverlässigkeit in der Datenkommunikation, insbesondere in x-by-wire-Systemen, möglich.The invention has the advantage of little effort, even with non-time-controlled ones that have already been tried and tested in practice Data transmission systems to be able to be used. For example, that which has been tried and tested in the motor vehicle sector over many years CAN bus system can be used. This means that in particular, electronic circuits are used, which are due to their many years Trials are considered safe on the one hand, and on the other hand as a result their diverse Use are also already available very inexpensively. This is on simple way an increase of reliability in data communication, especially in x-by-wire systems.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß eine sichere Zuordnung von Botschaften mit identischem Dateninhalt zueinander und eine Erkennung der Reihenfolge der Botschaften möglich ist, ohne daß eine Zeit steuerung erforderlich ist. Hierdurch kann mit geringem Aufwand eine mehrfache Auswertung von Botschaften mit identischem Dateninhalt vermieden werden. Zudem wird vermieden, daß ältere, bereits zeitlich überholte Botschaften, die erst relativ spät im Empfänger eintreffen, überhaupt noch einer Auswertung zugeführt werden.Another advantage of the invention is that a secure assignment of messages with identical data content to each other and a recognition of the order of the messages is possible without that a Time control is required. This can be done with little effort a multiple evaluation of messages with identical data content be avoided. In addition, it is avoided that older, already outdated Messages that are relatively late in the receiver arrive, at all an evaluation become.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß beide Datenkanäle ständig in Betrieb (heiße Redundanz) sind und somit auch ständig auf Fehler überwachbar sind. Im Falle eines Fehlers auf einem Datenkanal muß nicht erst auf den anderen Datenkanal umgeschaltet werden, wie dies in Datenübertragungssystemen mit sog. kalter Redundanz erforderlich wäre. Hierdurch ist die Verwaltung der Datenkanäle relativ einfach. Außerdem können Nachrichten nicht infolge einer Umschaltung verloren gehen.Another advantage of the invention is that both data channels constantly in operation (hot Redundancy) and can therefore be constantly monitored for errors are. In the event of an error on a data channel, there is no need first be switched to the other data channel, as shown in Data transmission systems with so-called cold redundancy would be required. This is the administration of the data channels pretty easy. Moreover can Messages are not lost as a result of switching.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird empfangsseitig nur die jeweils zuerst empfangene Botschaft jedes Botschaftsidentifikators ausgewertet. Weitere Botschaften mit identischem Botschaftsidentifikator werden verworfen. Diese Weiterbildung der Erfindung ist besonders einfach zu implementieren, da nur eine einzige Entscheidung getroffen werden muß, wie im Ausführungsbeispiel näher beschrieben.According to an advantageous development of the invention, only the one received first is received at the receiving end Message of each message identifier was evaluated. More messages with an identical message identifier are rejected. This Further development of the invention is particularly easy to implement since only one decision has to be made, as in embodiment described in more detail.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält der Botschaftsidentifikator einen Botschaftszähler. Dieser Botschaftszähler kann in vorteilhafter Weise derart ausgebildet sein, daß er die Reihenfolge der Botschaften eines jeweiligen Senders angibt. Hierdurch kann auf einfache Weise die Aktualität bzw. die Reihenfolge der Botschaften gekennzeichnet werden. Zudem ist eine einfache Auswertung des Botschaftszählers in der Empfangseinrichtung durch einfachen Größenvergleich zweier Zahlen möglich. Das Verfahren ist hierdurch besonders effizient in einer elektronischen Recheneinrichtung, z.B. einem Mikroprozessor, einsetzbar.According to an advantageous development of the invention, the message identifier contains a message counter. This message counter can advantageously be designed such that it Order of the messages of a respective transmitter indicates. In this way, the topicality or the order of the messages can be identified in a simple manner. In addition, a simple evaluation of the message counter in the receiving device is possible by simply comparing the sizes of two numbers. As a result, the method can be used particularly efficiently in an electronic computing device, for example a microprocessor.
Unter Verwendung von Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Nennung weiterer Vorteile näher beschrieben.Using drawings The invention is described below using exemplary embodiments further advantages closer described.
Es zeigen:Show it:
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Teile und Signale verwendet.The same reference numerals are used in the figures for each other appropriate parts and signals are used.
In der
An die Datenkanäle (
Die Busteilnehmer (
Des weiteren ist die Steuereinrichtung
(
Jeweils das erste Sendeteil (
Die Busteilnehmer (
Ein beispielhafter Aufbau einer solchen
Botschaft ist in der
Der erfindungsgemäßen Sendeeinrichtung sind jeweils
die beiden Sendeteile (
Die Auswerteeinrichtungen (
In der
In der
Bei dem in dem Beispiel gemäß
Zu dem Zeitpunkt (t1)
beabsichtigt der Busteilnehmer (
Die Auswerteeinrichtung (
Zu dem Zeitpunkt (t2)
beabsichtigt der Busteilnehmer (
Die Auswerteeinrichtung (
Zu dem Zeitpunkt (t3)
sendet der Busteilnehmer (
Zu dem Zeitpunkt (t3)
empfängt
die Auswerteeinrichtung (
Ab dem Zeitpunkt (t4)
soll anhand der
Zusätzlich erkennt die Auswerteeinrichtung (
In der
Das Verfahren gemäß
BZ_AKT > BZ_SP(SI_AKT)The procedure according to
BZ_AKT> BZ_SP (SI_AKT)
Hierbei stellt die Größe BZ_AKT eine Variable dar, in die durch Auswertung einer empfangenen Botschaft der Wert des Botschaftszählers dieser Botschaft gespeichert wird. Die Größe BZ_SP stellt eine Variable bzw. ein Variablenfeld dar, in welchem der Wert des Botschaftszählers einer früheren, als erste Botschaft mit bestimmtem Dateninhalt erkannten Botschaft gespeichert wird. In Fällen, in denen die Empfangseinrichtung generell lediglich Botschaften eines bestimmten Senders, d. h. mit einem bestimmten Senderidentifikator, auswertet, reicht hierfür eine einzelne, skalare Variable BZ_SP. Falls in der Empfangseinrichtung die Auswertung von Botschaften mit unterschiedlichem Senderidentifikator vorgesehen ist, wird vorzugsweise das erwähnte Variablenfeld BZ_SP(SI_AKT) vorgesehen. In diesem Fall wird durch die Größe SI_AKT der jeweilige Zugriffsindex des Variablenfeldes festgelegt. Die Größe SI_AKT bezeichnet eine Variable, in der der Senderidentifikator der jeweils aktuell empfangenen Botschaft gespeichert wird.The size represents BZ_AKT represents a variable in which by evaluating a received message the value of the message counter this message is saved. The size BZ_SP represents a variable or a variable field in which the value of the message counter is one earlier, recognized as the first message with specific data content is saved. In cases in which the receiving device generally only sends one message specific station, d. H. with a specific sender identifier, evaluates, is sufficient for this a single, scalar variable BZ_SP. If in the receiving facility the evaluation of messages with different sender identifiers is provided, the mentioned variable field BZ_SP (SI_AKT) is preferably intended. In this case the SI_AKT size is used to determine the respective access index of the Variable field set. The size SI_AKT denotes a variable, in which the sender identifier of the currently received message is saved.
Wenn die Bedingung gemäß Verzweigungsblock
(
Anderenfalls wird von dem Verzweigungsblock
(
Das Verfahren gemäß
Claims (17)
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