DE10026246A1 - Verfahren zum Datenaustausch zwischen mehreren Teilnehmern - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Datenaustausch zwischen mehreren Teilnehmern, die unterschiedliche Datenbussystemen angehören, sind die Datenbussysteme räumlich und physikalisch voneinander getrennt, und die Teilnehmer tauschen über jeweils einem Datenbussystem zugeordnete und untereinander über einen schnelleren Datenbus in Verbindung stehende Steuergeräte Daten während der Zeit aus, in denen der schnellere Datenbus nicht belegt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Datenaustausch zwischen mehreren Teilnehmern, die verschiedenen Datenbussystemen angehören.

Bei modernen Fahrzeugen werden zunehmend mehrere vorzugsweise standardisierte Datenbussysteme verwendet. Für Motor- und Fahrwerkskompo­ nenten beispielsweise wird ein an diesen Anwendungsfall angepaßtes Datenbussystem, für Audio- und Telekommunikationsumfänge ein dafür besonders geeignetes anderes Datenbussystem eingesetzt. Der Datenaustausch zwischen den verschiedenen Datenbussystemen erfolgt über Gateways.

Beim Versuch, diese Bussystemarchitektur von höherpreisigen Fahrzeugen auf Fahrzeuge der unteren Klassen zu übertragen, ergeben sich hohe Kosten. Ursache dafür sind zum einen die grundsätzlich hohen Kosten des Standardbusses für Motor- und Fahrwerkskomponenten und zum anderen die Kosten für ein Gateway, die aufgrund des dafür notwendigen Rechners hoch sind. Der Aufbau einer eigenen Bordnetzstruktur für Fahrzeuge der unteren Klassen bringt das Problem mit sich, daß die Übernahme einzelner Komponenten der höherpreisigen Fahrzeuge aufgrund der fehlenden Kompatibilität weitgehend unmöglich ist. Zudem besteht ein Zielkonflikt. Zur Kostensenkung kann die Datenrate reduziert und die Zahl der Busteilnehmer erhöht werden. Die Folge davon sind lange Antwortzeiten und geringe Flexibilität im Hinblick auf von Fahrzeug zu Fahrzeug unterschiedliche Teilnehmerzahlen. Jede Hinzunahme eines neuen Teilnehmers, z. B. durch eine nachträglich installierte Komponente, erfordert einen erheblichen Anpassungsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Datenaustausch zwischen den Teilnehmern verschiedener Datenbussysteme zu schaffen, das trotz einer auch fahrzeugspezifisch variierenden Vielzahl von Teilnehmern eine hohe Leistungsfähigkeit besitzt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Verfahren ist modular und kostengünstig. Sie ermöglicht es Basiskomponenten in allen Fahrzeugen über mehrere Modellreihen eines Herstellers hinweg einzusetzen. Die höherwertigen Fahrzeuge sind durch Zusatzkomponenten beliebig ausrüstbar, ohne dabei teurer als vergleichbare Seriensysteme zu sein.

Voraussetzung hierfür ist die Existenz des schnelleren Datenbusses. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Datenbus handeln, wie er in der DE 196 36 441 A und der DE 196 36 442 A beschrieben ist. Dieser Datenbus zeichnet sich durch eine Datenrate von mehr als 5 Mbit/s aus und eignet sich beispielsweise für passive Sicherheitssysteme, die Airbags, Gurtstrammer usw. sowie die zugehörige Sensorik und Aktuatorik sowie deren Steuergeräte umfassen.

An verschiedenen Stellen des Fahrzeugs befinden sich diese zugehörigen Steuergeräte, z. B. im Bereich des Mitteltunnels und der B-Säulen, ferner in der Türe oder an der Lenksäule. Alle diese Steuergeräte sind mit dem Datenbus verbunden, der in Normalsituationen, also außerhalb einer Crash- oder heftigen Misusephase, nur sehr gering ausgelastet ist. Das gleiche gilt für die Auslastung der Prozessoren in den Steuergeräten.

Erfindungsgemäß werden diese Steuergeräte für andere Funktionen mitgenutzt. Diese Funktionen gehören zu anderen Funktionsumfängen, z. B. einerseits der Karosserieelektronik und betreffen z. B. die Lichtsteuerung, die Wischersteuerung, die Zentralverriegelung und die Fensterhebersteuerung und andererseits den Datenbussystem für Motor- und Fahrwerkskomponenten.

Anstelle eines Gateways für den Übergang zwischen den Datenbussystemen erfolgt eine Aufteilung der Gatewayfunktionalität auf die beiden ohnehin bereits vorhandenen Steuergeräte des schnelleren Datenbusses mit der Möglichkeit, eine ggf. erforderliche Rechenleistung mit dem in dem Steuergerät ohnehin vorhandenen Rechner zu erbringen.

Zusätzlich ergibt sich die Möglichkeit, jedes der beiden Datenbussysteme in kleinere Unterdatenbussysteme aufzuteilen, die jeweils über eines der am schnelleren Datenbus angeschlossenen Steuergeräte ihre Daten auf diesen Datenbus geben bzw. von diesem übernehmen.

So kann der Umfang der Karosserieelektronik aufgeteilt werden in die Lichtsteuerung und die Wischersteuerung einerseits und die Zentralverriegelung und die Fensterhebersteuerung andererseits. Diese sind jeweils Bestandteil eines Unterdatenbussystems, das jeweils aufgrund der klein gehaltenen Zahl von Teilnehmern (bei der Lichtsteuerung z. B. ein Steuergerät und angeschlossene Verbraucher) eine ausreichende Antwortzeit besitzt und auch bei einer kleinen Datenrate funktionsfähig ist, d. h. den angeschlossenen Teilnehmern die benötigten Daten schnell und sicher zur Verfügung stellt bzw. stellen läßt. Auch ergibt sich die Möglichkeit, Steuergeräte, die Bestandteil der Karosserieelektronik oder des Motormanagements sind, mit höheren Anforderungen an die Kommunikation direkt an den schnelleren Datenbus anzuschließen.

Bei einer derartigen Bordnetzstruktur kann auf einen separaten Datenbus für die Komponenten der Karosserieelektronik und des Motormanagements verzichtet werden, da diese Komponenten entweder direkt oder über ohnehin daran angeschlossene Steuergeräte am schnelleren Datenbus angeschlossen werden. Dies führt vor allem zu einem Wegfall der Gatewayfunktionalität und damit von gesonderten Gateways.

In der einzigen Figur ist die erfindungsgemäße Datenbusstruktur und ein damit realisiertes Bordnetz eines Fahrzeugs dargestellt und das damit durchgeführte Kommunikationsverfahren beschrieben.

Das in der Figur gezeigte Blockschaltbild enthält unter anderem ein Steuergerätemodul SGM und mit S1 bis S4 bezeichnete Steuergeräte. Zusammen sind diese Komponenten durch einen schnelleren Datenbus "SI-Bus" für ein passives Sicherheitssystem mit einer Datenrate von z. B. 5 Mbit/s verbunden. An den Steuergeräten SGM und S1 bis S3 sind mit "K" markierte Steuergeräte angeschlossen, die jeweils für sich ein der Karosserieelektronik zugeordnetes Unterdatenbussystem K-Bus Cluster 1, K-Bus-Cluster 2, K-Bus-Cluster 3 und K- Bus-Cluster 4 bilden. Ferner ist ein dem Motormanagement zugeordnetes Datenbussystem C-Bus mit Teilnehmern C am Steuergerät S4 angeschlossen. Die Komponenten SGM und S1 bis S4 beinhalten somit die Funktionen des passiven Sicherheitssystems, die Basisfunktionen der Karosserieelektronik und Funktionen des Motormanagements. Innerhalb der Unterdatenbussysteme sind einige Steuergeräte K für die weiteren Erläuterungen gesondert mit K1 bzw. K2, innerhalb des C-Bus ein Steuergerät mit C1 gekennzeichnet.

In Bezug auf die Basisfunktionen der Karosserieelektronik passen die Steuergeräte SGM und S1 bis S3 die Daten der Teilnehmer ihres angeschlossenen Unterdatenbussysteme in ihrem Format dem Datenformat des schnelleren Datenbusses an. Das Steuergerät S4 tut dies für die Daten der C-Bus-Teilnehmer. Auch setzen die Steuergeräte SGM und S1 bis S4 die Daten des schnelleren Datenbusses von diesem Format auf das Datenformat des angeschlossenen Unterdatenbussystems bzw. C-Bussystems um.

Hierfür werden die Daten sämtlicher Unterdatenbussystem-Teilnehmer und die Teilnehmer des C-Bussystems und des schnelleren Datenbusses SI-Bus mit einer eindeutigen Kennung versehen. Die Kennungen der Teilnehmer des angeschlossenen Unterdatenbussystems bzw. des C-Bussystems sind im jeweiligen Steuergerät gespeichert.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Datenbusstruktur besteht darin, daß die Anzahl der Telegramme pro Unterdatenbus wesentlich geringer ist als bei einem Datenbus mit nur einem Strang und durch die geringe Teilnehmerzahl die Wartezeit bis zu einem möglichen Buszugriff klein ist. Ferner können die Teilnehmer unterschiedlicher Datenbussysteme miteinander kommunizieren, ohne hierfür einen gesonderten Gatewayrechner zu benötigen.

Um ein möglichst flexibles System zu erhalten ist es notwendig, daß Unterdatenbus- Teilnehmer (i. f. K-Bus-Teilnehmer) und C-Bus-Teilnehmer grundsätzlich Zugriff auf alle benötigten Informationen des Gesamtsystems haben. Außerdem soll es ohne grundsätzliche Änderung möglich sein, einen K-Bus-Teilnehmer von einem Unterdatenbus auf einen anderen "umzuklemmen". Damit ist es z. B. problemlos möglich, einen Fensterheberschalterblock in einer Fahrzeugbaureihe in der Türe zu plazieren, in der anderen an der Mittelkonsole.

Die K- und C-Bus-Adressen im Gesamtsystem sind eindeutig. Die entsprechenden C- bzw. K-Bus-Telegramme werden nach einer festen Regel auf Bus-Telegramme des schnelleren Datenbusses mit entsprechenden eindeutigen ID's umgesetzt. In den Steuergeräten SGM und S1 bis S4 sorgen dann codierbare "Mini-Gateway- Tabellen" für die Umsetzung nur der Telegramme, die im jeweiligen (Unter-) Datenbussystem auch benötigt werden. Beim "Umhängen" eines Steuergeräts von einem K-Unterdatenbussystem auf einen anderen müssen dann nur diese Gatewaytabellen umcodiert werden. Das Gesamtsystemverhalten bleibt damit absolut unverändert.

Der Datenaustausch innerhalb des Gesamtsystems ist an einem Beispiel erläutert.

Als Beispiel wird die Übertragung eines K-Bus-Telegramms TK1 vom Teilnehmer K1 am K-Bus-Cluster 1 zum Teilnehmer K2 am K-Bus-Cluster 2 beschrieben. Der schnellerer Datenbus ist mit SI-Bus bezeichnet.

K1 sendet das Telegramm TK1 auf K-Bus-Cluster 1, ausgelöst z. B. durch einen Tastendruck. SGM empfängt TK1 und verpackt das Telegramm TK1 in das Datenfeld eines SI-Bus-Telegramms.

Alle SI-Bus-Teilnehmer empfangen TK1 im SI-Bus-Format und schauen in ihren jeweiligen Gatewaytabellen nach, ob TK1 auf den zugehörigen K-Bus-Cluster übersetzt werden soll. S1 entpackt TK1 aus dem SI-Bus-Format und überträgt TK1 auf den K-Bus-Cluster 2. K2 empfängt TK1.

Besitzen die Telegramme der K-Bus-Teilnehmer eine größere Telegrammlänge als die der Daten des SI-Busses, z. B. 32 Byte Nutzdaten im Vergleich zu 12 Byte Nutzdaten, ist eine segmentierte, d. h. mehrmalige Übertragung von definierten Telegrammteilen erforderlich.

Soll aus irgendwelchen Gründen nicht K2 sondern C1 das TK1 empfangen, so braucht lediglich TK1 aus der Gatewaytabelle von S1 gestrichen und in die Gatewaytabelle von S4 eingetragen werden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Datenaustausch zwischen mehreren Teilnehmern, die unterschiedlichen Datenbussystemen angehören, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenbussysteme räumlich und physikalisch voneinander getrennt sind, und daß die Teilnehmer über jeweils einem Datenbussystem zugeordnete und untereinander über einen schnelleren Datenbus in Verbindung stehende Steuergeräte Daten während der Zeit austauschen, in denen der schnellere Datenbus nicht belegt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmer eines Datenbussystems insgesamt in mindestens zwei räumlich und physikalisch voneinander getrennten Unterdatenbussystemen angeordnet sind, und daß jedes Unterdatenbussystem über ein zugehöriges Steuergerät am schnelleren Datenbus angeschlossen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergeräte die Daten der Teilnehmer des angeschlossenen Datenbussystems in ihrem Format dem Datenformat des schnelleren Datenbusses anpassen bzw. von diesem Format auf das Datenformat des angeschlossenen Datenbussystems umsetzen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmer der Datenbussysteme und die Teilnehmer des schnelleren Datenbusses eine eindeutige Kennung besitzen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennungen der Teilnehmer des angeschlossenen Datenbussystems im jeweiligen Steuergerät gespeichert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennungen der Teilnehmer des (der) nicht angeschlossenen Datenbussystems im jeweiligen Steuergerät gespeichert werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennungen der (nicht) angeschlossenen Teilnehmer in einem programmierbaren Speicher enthalten sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Speicherinhalts die Datenweitergabe vom jeweiligen Datenbussystem an den schnelleren Datenbus und umgekehrt gesteuert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Steuergeräte die Daten des angeschlossenen Datenbussystems bei einer Störung dieses Datenbussystems nicht an den schnelleren Datenbus weiterleiten.