CN104981851A - 用于将诊断设备与机动车中的控制设备相连接的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

为了将诊断设备(7)与机动车(2)的车辆控制设备(3)通过网络连接相连接而规定，在诊断设备(7)与车辆控制设备(3)之间建立连接时检查，所述诊断设备(7)是否直接与车辆控制设备(3)相连接。所述诊断设备(7)只在直接进行连接时才由车辆控制设备(3)接收诊断数据。

Description

用于将诊断设备与机动车中的控制设备相连接的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于将诊断设备与机动车中的控制设备相连接的一种方法和一种装置。本发明特别是涉及诊断设备与控制设备以网络连接为形式的连接。
背景技术
在现代机动车辆中设置有多个控制设备，所述控制设备通过数据总线相互连接。特别是可以设置能联网的总线作为数据总线、如控制器局域网(CAN)总线或基于以太网或者IP标准的总线。
为了对机动车的控制设备以及其他电子组件进行分析和诊断可以对通过相应所配设的总线所传输的数据进行记录，例如以所谓的数据记录(Datenlogging)的形式。于是所述数据例如可以直接地在车辆制造商处、在服务机构或维修厂中被评价。对此，通过相应的数据总线所发送的数据包借助于连接于其上的读取设备进行读取和记录。在此，被读取的总线数据特别是可以在合适的存储器中在本地数据记录器上或者在中央的或分散的或移动的计算机上的暂时或持久以及部分或完全地被存储或被镜像(英语，mirroring)。所述概念诊断数据以下包括在总线上由控制设备或由诊断设备所发送的全部数据以及因此也包括如下数据，所述数据不是明确地为了诊断目的而被产生，而是例如也在车辆的正常运行中通过控制设备互相进行交换的数据。
为了读取总线数据，在车载诊断(OBD)名称下利用相应的统一的插塞连接使车辆诊断系统标准化。利用该接口不仅可以由相应的总线将数据传输到诊断设备上，而且还可以从外部向车辆的数据总线发送数据。在DE 10 2009 027 673 A1中例如描述了按照OBD标准的接口插头的应用。
在由总线数据从车辆完全地读取或记录时可能产生非常大的数据量，例如在持续的车辆运行中由多个所参与的控制设备定期地询问全部的运行数据时。此外特别是在从以太网总线将运行数据传输到诊断设备上时会出现如下问题，以太网总线的数据包流入到其他以太网或IP网络中，所述诊断设备或车辆侧的控制设备附加地连接于所述其他以太网或IP网络。这例如可以是企业网络如维修厂、服务提供商或车辆制造商的内联网亦或车辆侧存在的互联网连接。当以太网数据包流入到这种网络中时，在与诊断相关的读取总线数据时，例如由于大的数据流量或由于数据包协议或数据包内容的冲突可能导致其他以太网络的干扰乃至崩溃。
发明内容
本发明的任务在于，在从处于机动车中的车辆控制设备向诊断设备传输诊断数据时，防止诊断数据的数据包无意地侵入到其他网络中，控制设备或诊断设备连接于所述其他网络。
该任务通过在独立权利要求中给出的发明得到解决。本发明有利的实施形式在从属权利要求中给出。
按照本发明，为了通过网络连接将诊断设备与机动车的车辆控制设备相连接而规定，在诊断设备与车辆控制设备之间连接建立时进行如下检查，所述诊断设备是否直接地与车辆控制设备相连接，并且所述诊断设备只有在直接进行所述连接时才由车辆控制设备接收诊断数据。
利用本发明可以实现，从机动车方面确定，所述车辆是直接与诊断设备相连接还是间接地例如通过一个或多个其他网络组件相连接。在此，本发明基于如下认识，能够以合理的耗费来检查是进行这样的直接连接还是间接连接。另一方面已知，所述耗费通过如下优点而变得合理，如下其他网络(例如诊断设备和/或车辆控制设备附加地连接于所述其他网络)在其功能上不被诊断数据在车辆控制设备和诊断设备之间的大的数量并且具有可能干扰性数据包的传输所干扰。利用本发明还可以避免，在车辆或车辆控制设备连接于其他网络相连接期间，错误或滥用地对用于输出诊断数据的车辆控制设备进行激活。由此还能避免，由于未经授权地导入(Einspielen)诊断数据而对这种其他网络产生损害。
利用本发明还可以实现，所述车辆控制设备不与其他的处于车辆外的网络或能联网的设备通过同一网络连接相连接。特别是当所述网络连接为以太网连接、无线局域网(WLAN)连接或其他无线连接，通过所述网络连接传输以太网数据包时，本发明能有利地使用。车辆控制设备和诊断设备之间的直接连接或者说网络连接按本发明的意义例如可以通过一个或多个以下的特性而标明：
-所述连接不借助于其他网络得到实现
-在网络连接中仅设有耦合元件(交换机，英语为Switch)的预定的配置，例如
a)仅预定数量的或最大数量n的交换机(n>＝0)，
b)仅注册的交换机，
c)仅如下交换机，所述交换机仅转发预定的交换命令，例如如果所述网络为以太网，则仅转发预定的网桥协议数据单元(BPDU)，并且不转发其他交换命令，和/或
d)仅如下交换机，所述交换机具有确定的配置，例如关于虚拟局域网(VLAN)、端口转发或其他交换机机制。
-在所述网络连接中存在仅具有预定的互联网协议(IP)地址和/或介质访问控制(MAC)地址的用户，一旦具有其他IP或MAC地址的用户通过网络连接发送数据，则所述连接或网络连接不再作为直接连接。
在车辆控制设备和诊断设备之间的直接连接特别是可以借助于在车辆控制设备和诊断设备之间接通的接入设备来建立，其中所述接入设备具有交换装置，通过所述交换装置如此构建车辆控制设备和诊断设备之间点对点的连接，使得仅预定的网络组件、但没有其他网络组件干预到网络连接的通信中。
在本发明的优选的第一实施例中，所述车辆控制设备只有在直接进行所述连接时才向诊断设备输出诊断数据。在本发明的优选的第二实施例中，在诊断设备和车辆控制设备之间接通有接入设备，其中按本发明的意义通过所述接入设备仍然可以在诊断设备和车辆控制设备之间建立直接连接。在该实施例中，所述车辆控制设备将诊断数据输出到接入设备上。如果按本发明的意义在诊断设备和车辆控制设备之间直接进行连接，则所述接入设备将诊断数据仅转发到所述诊断设备上。而如果所述接入设备通过网络连接与至少一个与诊断设备无关和/或未经授权的网络组件相连接、特别是多个与诊断设备无关的网络组件相连接，则所述连接不作为直接连接并且所述接入设备不将诊断数据转发到诊断设备上。所述网络组件特别是可以是如下的交换机和/或组件，所述交换机和/或组件能以网络地址寻址，例如端口、路由器或服务器或计算机网络的其他组件。
所述诊断设备例如可以是个人计算机、笔记本或数据记录器，其与诊断计算机建立连接和/或将诊断数据保存在自身的存储器中。在诊断设备中可以利用相应的计算机程序对传输的并且必要时存储的诊断数据进行处理，特别是进行显示、分析和/或产生从中导出的数据。
利用本发明特别是提供有控制或验证机制，利用所述控制或验证机制能够确保，在车辆控制设备和诊断设备之间存在直接连接。所述控制或验证机制可以包括在一个或多个网络连接层中的措施，例如在根据开放式系统互连(OSI)参考模型的物理层、数据链路层或网络层中的措施。
按照第一控制或验证机制，所述控制或验证机制例如使用在网络连接的物理层中，在诊断设备、车辆控制设备和/或接入设备(只要存在)之间的物理层的至少一个特征、特别是传输速率以预定的时间序列切换为预定的值。只有在车辆控制设备和/或接入设备(只要存在)接收到预定的序列时才释放所述在车辆控制器和诊断设备之间完全的通信。在此，所述诊断设备和/或接入设备(只要存在)在连接建立的过程中将相应的网络接口之间的数据传输速率以预定的时间序列切换为预定的值。只有在车辆控制设备和/或接入设备接收到预定的序列并且根据其所存储的控制参数能够得到确证时才释放与诊断设备完全的通信。
按照第二控制或验证机制，所述控制或验证机制设置在网络连接的较高层中、例如在数据链路层(第二层，以太网)中或在网络(第三层，IP)中，为了验证，在诊断设备和车辆控制设备之间以预定的内容和/或根据预定的通信规则附加地交换通信数据。例如可以规定，对预定的BPDU数据包内容和/或具有预定的网络地址的数据包、特别是具有组播地址的数据包进行交换。
可以如此设计所述内容或通信规则，使得所述内容或通信规则在正常情况中不被网络交换机所转发，亦即，所述内容或通信规则只有在诊断设备和车辆控制设备之间存在直接连接而在中间没有连接网络交换机时、特别是常规的网络交换机时，才到达相应的目标设备处。所述接入设备例如只有在其事先已经接收到BPDU数据包时才例如通过网络连接将诊断数据发送至诊断设备，所述BPDU数据包由诊断设备发送并且其根据类型不被网络交换机所转发。
还可以如此设计所述内容和通信规则，使得所述车辆控制设备在如下情况下立即结束诊断数据的输出，即，在所述车辆控制设备通过网络连接接收到如下数据包时，所述数据包按照其内容或按照通信形式来自在中间连接的网络交换机，亦即，所述数据包不是直接地从诊断设备传输到车辆控制设备。
附加地为了检查是否存在直接的网络连接，可以在传输诊断数据前和/或传输诊断数据期间进行密码的授权检查。车辆控制设备和诊断设备可以对此分别具有加密或解密例程(密码例程)，利用所述加密或解密例程可以对通过网络连接所传输的数据进行加密或解密，和/或车辆控制设备和诊断设备可以具有其他授权机制、例如是基于签名的机制，挑战应答方法或基于标准IEEE 802.1X方法，以用于在网络中对设备进行授权。
在本发明有利的实施形式中，所述诊断设备或接通到诊断设备和车辆控制设备之间的连接装置具有用于诊断设备和车辆控制设备之间进行连接的第一网络连接端以及具有用于与其他网络设备进行连接的同一网络类型的第二网络连接端。所述网络类型例如可以是以太网。然而所述网络连接可以是不同类型的，例如所述第一网络连接端为有线连接，并且第二网络连接端为无线连接并且特别是WLAN连接端。在此，第二网络连接端至少暂时在物理上或功能上与第一网络连接端如此分开，使得在存在诊断设备与车辆控制设备之间通过第一网络连接端的通信连接时，所述诊断设备和/或车辆控制设备可以非同时地通过第二网络连接进行通信。所述暂时的在物理上或功能上的分开可以构造为可切换的。作为其他网络设备例如可以设置路由器、服务器、客户机、交换机或较大网络、例如企业网络。
附图说明
以下根据图进一步阐明本发明的其他实施例。图中：
图1示出车辆连同连接的诊断装置，
图2示出用于传输诊断数据传输的流程，以及
图3示出车辆连同通过接入装置连接的诊断装置。
具体实施方式
在图1中示出的配置1中，诊断设备7连接在机动车2上，利用所述诊断设备可以记录从机动车2输出的诊断数据(数据记录)。所述诊断数据在机动车2中由车辆控制器3提供，为此车辆控制器又从不同的组件控制设备4通过车辆内部的数据网络5、例如通过CAN总线接收相应的数据。一方面，所述诊断数据可以从车辆控制器3传输到诊断设备7上。反之也可以从诊断设备7向车辆控制器3传输确定的数据。该传输可以响应于接收到的数据而发生。
具有以太网网络驱动器8a的以太网网络接口处于车辆控制器3中。网线8b从车辆控制器3引导至接入点6、例如网络插口，以太网网线8c又连接于所述接入点，所述以太网网线建立与诊断设备7的网络连接。所述车辆控制器3与诊断设备7之间的网络连接除了作为以太网网线例如还可以作为无线网络连接(WLAN)、作为蓝牙连接或以一种其他无线的和/或无线电的传输技术得到实现。
为了与车辆控制器3进行通信，所述诊断设备7具有相应的网络驱动器8d。将网线8c插入到接入点6上后，利用命令激活对所述诊断设备7到车辆控制器3的接入并且启动通过网络驱动器8a、8d的通信。
在图2中示出了进一步的通信流程。在步骤S1中的通信开始后，在授权步骤S2中加密地检查或验证，所述诊断设备7是否被授权与车辆控制器3进行通信。所述车辆控制器3对此等待，所述诊断设备7向车辆控制器3发送预定的密钥。如果情况并非如此，则所述通信通过所述车辆控制器3结束(步骤7)。如果车辆控制器3接收到正确的密钥，则该通信继续，并且在步骤S3中，在以太网网络连接的物理层中对车辆控制器3和诊断设备7之间的通信进行进一步验证。对此在诊断设备7中由网络驱动器8d根据预定的时间模式(例如每秒)对以太网数据接入的数据速率在不同的传输速度之间(例如在100MBit/s和10MBit/s之间)来回进行切换。由车辆侧的网络驱动器8a等待和检查所述传输速度的切换。只有在所述网络驱动器在预定的时间模式后检测到所述转换时，在所述车辆控制器3与诊断设备7之间的网络连接可以作为直接连接而释放并且过渡到步骤S4。如果所述诊断设备7在网络技术上没有直接地连接到车辆控制器3，而是通过其间接通的网络组件例如交换机、路由器或服务器进行连接并且所述诊断设备7在这种情况下切换传输速度，则所述车辆控制器3不能识别这点，因为在网络技术上远离车辆控制器3的远程链接将被改变。因此所述车辆控制器3或网络驱动器8a将不释放数据接入并且结束通信(步骤S7)。
在步骤S4和S5中进行另外的检查，在所述车辆控制器3和诊断设备7之间是否存在直接连接。对此在步骤S5中，由诊断设备7每秒周期性地向车辆控制器3发送具有组播目标地址01-80-C2-00-00-01的BPUD数据包。在步骤S6中，在车辆控制器3中检查，所述BPUD数据包是否到达。这样的BPUD数据包在诊断设备7和车辆控制器3之间接入的常见的以太网网络中将不再由其交换机转发。因此所述BPUD数据包的接收同样地对车辆控制器3用信号表示：存在至诊断设备7的直接连接。只有在步骤S3和S5的检查取得积极的结果时，才在步骤S6中释放诊断设备7至车辆控制器3的接入，以便从车辆控制器3读取诊断数据。
如果释放诊断设备7至车辆控制器3的接入，此外还要对网络连接进行如下事件的监控，所述事件可能会损害诊断数据按照规定的传输或者表明，所述网络连接不再是直接连接。所述监控优选地在车辆控制器3中实现。在错误的情况下，所述车辆控制器3立刻停止诊断数据的传输，特别是在以下事件的情况下：
-在链接断开的情况下，亦即，当所述网络连接在物理层中暂时或完全中断时。
-在诊断设备7复位或待机状态的情况下。
-如果在所述车辆控制器3中接收到具有网络地址(MAC地址)的以太网数据包、特别是BPDU包，所述网络地址不是配设给诊断设备7的或者所述网络地址不符合存储在车辆控制器3中的相应的地址。这样的BPDU包的示例为生成树协议(STP)包或思科发现协议(CDP)包或具有组播目标地址01-80-C2-00-00-xx(其中xx：00、02...0F)的包，所述包典型地作为消息被用于在网络中构建与多个网络用户的网络结构。
在图3中示出了对于机动车2连同连接的诊断装置的备选于图1的配置。在此，在车辆控制器3与诊断设备7之间的连接通过诊断接入设备9建立，所述诊断接入设备利用线路8e能直接地连接到机动车2的接入点6。所述诊断接入设备具有接入控制器11，利用该接入控制器可以实施在图1中所描述的用于释放诊断数据的传输的措施。在接入控制器11的第一实施形式中，可以实施车辆控制器3在图1中所描述的措施、特别是释放诊断数据从车辆控制器3至诊断设备7的传输。如果所述诊断设备7周期性地切换网络连接的传输速度，在图3的情况下为在诊断设备7与诊断接入设备9之间的网络连接的传输速度，则例如可以实现这点。所述诊断接入设备9可以备选地或附加地只有在其之前已经接收到BPDU数据包的时候才通过网络连接发送诊断数据到诊断设备7，所述BPDU数据包由诊断设备7发出并且根据其类型不被网络交换机转发。
在接入控制器11的第二实施形式中，所述接入控制器可以产生在图1中所描述的诊断设备7的措施，特别是周期性地对从诊断接入设备9到接入点6之间的网络连接的传输速度进行切换，由此可以利用所述接入控制器11实现，所述车辆控制器3释放或激活数据接口并且通过诊断接入设备9的耦合装置10将诊断数据直接传输到诊断设备7上。在该情况下还可以备选地或附加地规定，所述诊断接入设备9只有在其之前已经接收到BPDU数据包的时候才通过网络连接将诊断数据发送或转发给诊断设备7，所述BPDU数据包由诊断设备7发出并且根据其类型不被网络交换机所转发。
所述耦合设备10可以作为过滤器和/或交换装置以及特别是以网络交换机设备的形式实现。利用该耦合设备10可以分别通过端口13、14、15在车辆控制器3、诊断设备7以及较大的企业网络12之间建立网络连接。此外利用所述接入控制器11可以如此调整耦合设备10，使得在车辆控制器3和企业网络12之间构建直接的网络连接。为了借助于诊断设备7对车辆诊断数据进行诊断和/或记录，则通过端口13和15阻止在车辆控制器3和企业网络12之间的连接。因此一方面可能的是，提供经由企业网络12至机动车2的控制接入，例如将固件更新导入到车辆控制器3和/或组件控制设备4中。另外一方面可能的是，相对于企业网络12在车辆控制器3与诊断设备7之间实施屏蔽的数据传输并且在此例如可靠地保护企业网络12以防来自车辆控制器3的诊断数据溢出。
清楚的是，如果在车辆控制器3与诊断设备7之间构建作为点对点连接的直接的网络连接，所述连接与企业网络12在物理上或控制器技术上相分离，所述在车辆控制器与诊断设备7之间连接建立直接能够如上面对图1描述那样地实现。所述诊断接入设备9可以利用耦合设备10如此建立在车辆控制设备3和诊断设备7之间直接的点对点网络连接，使得仅经授权的网络组件、特别是端口14、15可以干预到网络连接的通信中，但其他网络组件、特别是端口13以及企业网络12的组件不能干预到网络连接的通信中。
描述了一系列为了在车辆控制设备和诊断设备之间建立直接的网络连接的措施，以便能够顺利地交换诊断数据。在此，一方面给出用于在构建网络连接的过程中检查网络连接的措施。另一方面给出用于在构建网络连接后监控网络连接的措施。还可以设置其他措施。例如可以在构建网络连接前在车辆控制器方面进行检查：哪种类型的设备连接于网络连接端。例如在连接包括主动的无线连接(WLAN)的网络组件时，则可以规定，原则上阻止接入。在数据接入激活前或期间可以在车辆控制器方面主动地搜寻具体的网络组件，所述网络组件事先已知并且与至诊断设备的直接网络连接不能兼容、例如事先已知的企业网络的DHCP服务器。如果找到这种网络组件，则原则上同样可以阻止至车辆控制器的接入。参见图2还可以在步骤S2之前检查：是否存在与规则相关的OBD诊断会话。为了保障在诊断设备和车辆控制器之间的直接的连接的验证，如果诊断设备到车辆的接入线路为OBD线路，则可以由诊断设备以确定的模式将OBD-激活线路置于高低电平，以便用信号表示直接连接所述诊断设备。同样地可以想到经由附加的在接入中使用的数据总线(例如CAN总线)的并行的信号表示，以便通过该数据总线用信号表示所述连接是直接的。
所描述的设备以及系统组件特别是利用计算机程序进行控制并且对此包括其他本身已知的计算机以及数字控制设备的元件，如微处理器、易失性和非易失性存储器、接口等。因此本发明还可以全部或部分地以计算机程序产品的形式得到实现，所述计算机程序产品在计算机上加载和实施时全部或部分地产生按照本发明所述的流程。所述计算机程序产品例如可以以数据载体的形式、如CD/DVD提供或者也可以以在服务器上的一个或多个文件的形式提供，计算机程序可以由所述文件进行下载。

Claims (10)

1.用于将诊断设备(7)与机动车(2)的车辆控制设备(3)通过网络连接相连接的方法，其特征在于，在诊断设备(7)与车辆控制设备(3)之间建立连接时进行如下检查，所述诊断设备(7)是否直接与车辆控制设备(3)相连接，并且所述诊断设备(7)仅在直接进行连接时才由车辆控制设备(3)接收诊断数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述车辆控制设备通过网络连接与至少一个与诊断设备(7)无关的和/或未经授权的网络组件相连接，特别是多个与诊断设备(7)无关的网络组件(12)相连接，则所述车辆控制设备(3)不输出诊断数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了在建立连接的过程中进行验证，所述诊断设备(7)至少将在车辆控制设备(3)的和诊断设备(7)的网络接口(6、8a、8d)之间的物理连接的特征、特别是传输速率以预定的时间序列切换到预定的值，并且所述车辆控制设备(3)仅在接收到预定的序列时才释放完全的通信。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为了验证，在诊断设备(7)与车辆控制设备(3)之间以预定的内容和/或根据预定的通信规则附加地交换通信数据。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述网络连接为以太网连接、WLAN连接或其他无线连接，通过所述网络连接传输以太网包。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述诊断设备(7)或接通到诊断设备(7)和车辆控制设备(3)之间的连接装置(9)具有用于在车辆控制设备(3)与诊断设备(7)之间进行连接的第一网络连接端(8d、14、15)以及具有用于与其他网络设备(12)进行连接的同一网络类型的第二网络连接端(13)，其中，第二网络连接端(13)至少暂时在物理上或功能上与第一网络连接端(8d、14、15)分开，使得在存在诊断设备(7)与车辆控制设备(3)之间通过第一网络连接端(8d、14、15)的通信连接期间，所述诊断设备(7)和/或车辆控制设备(3)能够非同时地通过第二网络连接端(13)进行通信。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，为了在诊断设备(7)、连接装置(9)和/或车辆控制设备(3)之间建立连接的过程中进行验证，将在诊断设备(7)的、连接装置(9)的和/或车辆控制设备(3)的网络接口(6、8a、8d)之间的物理连接的至少一个特征、特别是传输速率以预定的时间序列切换到预定的值，并且所述连接装置(9)和/或所述车辆控制设备(3)仅在连接装置或所述车辆控制设备接收到预定的序列时才释放完全的通信。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在诊断设备(7)的网络接口(8d)与车辆控制设备(3)的网络接口(8a)之间接通有网络交换机(10)，所述诊断设备(7)通过所述网络交换机有选择地或与车辆控制设备(3)或与至少一个其他网络设备(12)相连接。
9.设备、特别是诊断设备或接入设备，所述设备具有用于实施根据权利要求1至8之一所述的方法的器件。
10.机动车，所述机动车包括控制设备，所述控制设备具有用于实施根据权利要求1至8之一所述的方法的器件。
CN201480007636.7A 2013-02-08 2014-02-07 用于将诊断设备与机动车中的控制设备相连接的方法和装置 Active CN104981851B (zh)

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