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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adressierung von Komponenten
eines Netzwerks, insbesondere bei Datenbussystemen in Verkehrsmitteln,
bei dem jeder Komponente eine erste Adresse für die gegenseitige Kommunikation
innerhalb des Netzwerks zugewiesen wird und die ersten Adressen in
einem Zentralregister abgespeichert werden.
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Elektronische
Komponenten in Verkehrsmitteln, bspw. Flugzeugen, Schiffen, Zügen oder
Kraftfahrzeugen, werden heute nicht mehr über eine Vielzahl einzelner
Kabelstränge
miteinander verbunden, die zu Kabelbäumen zusammengefasst sind,
sondern über
ein oder mehrere Netzwerke. Diese Netzwerke werden im Verkehrsmittel
als Datenbus bezeichnet und können
aus ringförmig
oder sternförmig mit
den Komponenten verbundenen Metallleitern oder beim optischen Datenbus
aus Glasfaser- oder transparenten Kunststoff-Datenbusleitungen bestehen.
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Ein
zentrales Thema bei Fahrzeugdatenbussen ist die Adressierung der
einzelnen Komponenten. Da bei der Herstellung des Fahrzeugs viele
Varianten möglich
sind, bringt dies auch eine unterschiedliche Konfiguration des Datenbusses
und dessen Komponenten mit sich. So können einzelne Komponenten wegfallen
oder auch mehrfach vorgesehen sein. Um sicherzustellen, dass jede
einzelne Komponente des Datenbusses für den Datenverkehr bekannt
ist, und um jede Komponente auch definiert ansprechen zu können, wird
für jede
Komponente eine Adresse vergeben.
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Die
DE 198 27 337 A1 zeigt
einen Datenbus, wie er bevorzugt bei der Unterhaltungselektronik
eingesetzt wird. Dabei handelt es sich um eine zeitsynchrone Datenübertragung,
bei der die übertragenen Daten
durch die Verwendung eines Codewortes zu Beginn jedes Datenframes
synchronisiert werden. Die Adresse wird zusammen mit den zu übertragenden
Daten über
die Datenleitung übertragen.
Die Adressierung muss jedoch bei einer Umkonfigurierung des Systems
jedesmal neu vergeben werden.
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In
der
US 5,732,074 ist
eine drahtlose Kommunikation zwischen einem in einem Kraftfahrzeug eingebauten
CAN-Datenbus und einem mit dem Internet verbundenen Steuerrechner
offenbart. Der Steuerrechner ist dabei über die im Internet übliche Internet-Protokoll-Adressierung
(IP-Adr) ansprechbar. Einer am CAN-Datenbus vorgesehenen Komponente wird
eine derartige IP-Adresse zugewiesen, so dass diese vom Internet
aus ansprechbar ist. Innerhalb des CAN-Datenbusses werden die einzelnen Komponenten
jedoch nicht mit einer die Komponenten bezeichnenden Netz- oder
Geräteadresse
angesprochen, sondern mit dem beim CAN-Protokoll üblichen
Identifier, der jeder Nachricht eine bestimmte Priorität zuordnet.
Es ist beim CAN also keine Adresse für die Zielkomponente vergeben,
sondern die Nachricht selbst ist über den Identifier gekennzeichnet
und lässt
sich dadurch von den anderen Nachrichten unterscheiden. Prinzipiell
wird dann jede der Nachrichten von jeder Komponente empfangen, wobei
die Komponenten dann die einzelnen Nachrichten aufgrund der Identifier
selektieren. Dabei muss jede Komponente eine Auflistung beinhalten,
welche Nachricht mit welchem Identifier empfangen werden soll. Die
Nachrichten werden beim CAN also nicht mit Adressen verkettet, die
eine bestimmte Zielkomponente am Datenbus beschreibt, sondern mit
Identifiern, die eine bestimmte Nachricht bezeichnet. Der CAN-Datenbus
hat keine Adressierung in dem Sinne, dass Zieladressen vergeben
werden.
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Aus
der
DE 197 39 297
A1 ist ein Interbussystem bekannt, das über eine spezielle Komponente
mit einem anderen Netzwerk kommuniziert. Diese Komponente bekommt
beim Einwählen
in das zweite Netzwerk von diesem eine IP-Adresse zugewiesen.
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Die
DE 40 37 143 A1 zeigt
ein Steuerungssystem mit einem zentralen Steuergerät und mehreren
Komponenten, die zur gegenseitigen Kommunikation mittels eines Datenbusses
miteinander vernetzt sind. Nach dem Einschalten des Systems ermittelt
jede Komponente ihre logische Geräteadresse über ein festgelegtes Verfahren.
Die Adressierung untereinander erfolgt dabei über eine Datenleitung des Datenbusses.
Wird das Gesamtsystem bspw. über
den Zündschlüssel eingeschaltet,
so werden die Komponenten mit Strom versorgt und jede Komponente
ermittelt ihre logische Geräteadresse.
Die von einer Komponente vergebene Adresse wird zusammen mit der
Nachricht übertragen,
um die Nachricht der ausgewählten
Komponente zuzuordnen. Die Konfiguration des Gesamtsystems kann
unabhängig von
der Betriebsspannung in einem zentralen Steuergerät und/oder
den einzelnen Komponenten ge speichert werden und muss nur bei der
Erstinbetriebnahme und/oder einem Komponentenaustausch neu abgefragt
und/oder abgespeichert werden.
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Es
ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs genannte
Verfahren derart weiterzubilden, dass eine differenzierte Adressierung der
Komponenten, insbesondere bei komplexen Netzwerken, durchgeführt werden
kann. Dabei sollen ausgewählte
Komponenten auch von einem anderen Netzwerk, bspw. dem Internet,
vereinfacht adressierbar sein.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist vorgesehen, dass zumindest eine bestimmte Komponente
des ersten Netzwerks mit einem anderen Netzwerk kommuniziert, diese
Komponente beim Einwählen
ins zweite Netzwerk von diesem eine zweite Adresse (IP-Adr) zugewiesen
bekommt und es innerhalb des ersten Netzwerks eine alternative Adressierung
mit einem funktionsspezifischen Adressbestandteil (FunktionsAdr)
erfolgt, wobei über
gleiche funktionsspezifische Adressbestandteile (FunktionsAdr) gleiche
Funktionsblöcke
der Komponenten angesprochen werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch
die Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.
Danach werden externe IP-Adressen an Komponenten vergeben, die aufgrund
eines Eintrags in einer Konfigurationsliste in einer zentralen Komponente
berechtigt sind, und es wird für
jede adressierbare Komponente einer der Funktionsblöcke als
Hauptfunktionsblock bestimmt und es wird ein Nachweis über die
Berechtigung einer Komponente durch den mit der Anfrage übertragenen
funktionsspezifischen Adressbestandteil des Hauptfunktionsblocks
geführt.
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Erfindungsgemäß ist erkannt
worden, dass bei komplexen Datenbussystemen in Verkehrsmitteln die
Adressierung der einzelnen Komponenten entscheidend verbessert werden
kann, wenn eine Adressierung über
einen funktionsspezifischen Bestandteil der Adresse erfolgt. Ausgangspunkt
für die Erfindung
sind Datenbusse in Kraftfahrzeugen, bei denen im Gegensatz zum CAN-Protokoll,
jeder Komponente am Datenbus eine Adresse zugewiesen wird. Dabei
besteht das Problem, dass sich bei Austausch der Komponenten oder
einer Störung
die Zieladressen ändern
können.
Der Vorteil bei einer funktionsspezifischen Adressierung ist, dass
eine Komponente über
ihren Hauptfunktionsblock angesprochen werden kann und sich beim
Komponententausch zwar die Geräteadresse ändert, aber
nicht die Funktion.
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Ausgehend
von optischen Datenbussen ist innerhalb des Datenbusses, neben der
Standardkommunikation, bspw. D2B- oder MOST-Protokoll, eine erste Adressierungsart
vorgesehen, die die funktionsspezifischen Adressbestandteile verwendet.
Außerdem
können
die ersten Adressen in der Art des Internet-Protokolls aufgebaut
sein, so dass innerhalb des Datenbusses die Möglichkeit besteht quasi wie
beim Internet zu adressieren, wobei jedoch ein Teil dieser Adresse
der funktionsspezifische Bestandteil ist.
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Unabhängig von
dieser erfindungsgemäßen Adressierung
innerhalb des Datenbus ist eine der Komponenten am Datenbus vorgesehen,
um mit einem anderen Netzwerk, bspw. dem Internet, zu kommunizieren.
Beim Aufbau der Kommunikation erhält dann diese Komponente eine
zweite Adresse, die ihr vom Internet zugewiesen wird. Die erste
Adresse der Komponente ist aus Sicherheitsgründen für das Internet nicht sichtbar.
Vorteilhafterweise kann dann eine Komponente eines Netzwerks von
einem anderen Netzwerk aus angesprochen werden, ohne dass dabei
im anderen Netzwerk die lokale Adresse oder Position der Komponente
im ersten Netzwerk bekannt sein muss.
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Die
Komponente für
die Kommunikation mit dem anderen Netzwerk besitzt erfindungsgemäß zwei Adressen,
nämlich
die erste Adresse für
die Kommunikation innerhalb des Datenbusses und die zweite Adresse
des zweiten Netzwerks. Die Komponente die vom zweiten Netzwerk aus
ansprechbar sein soll, bspw. eine Kommunikationskomponente, ordnet
die Adressen der Kommunikationsrichtung zum einen oder anderen Netzwerk
hin entsprechend zu.
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Die
Adressierung im einen Netzwerk, bspw. dem Datenbus, kann einerseits über einen
Adressbestandteil erfolgen, der die örtliche Anordnung der Komponenten
entlang des Datenbusses beschreibt, wie dies bspw. beim D2B- oder
MOST-Protokoll der Fall sein kann, und/oder über einen funktionsspezifischen
Adressbestandteil der die Funktion einer Komponente oder deren untergeordneten
Funktionsblöcke
beschreibt. Die meisten Komponenten sind als Steuergerät ausgeführt, wobei
die Funktionsblöcke bestimmte
Einheiten bezeichnen, wie bspw. ein Verstärker oder eine Einheit, die
das Autotelefon steuert. Jeder Funktionsblock kann aus Hardware
und zugeordneter Software bestehen.
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Die
Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht nun darin, dass jede anzusprechende Komponente des einen
Netzwerks über
den funktionsspezifischen Adressbestandteil eines Funktionsblocks
adressiert wird. Dadurch kann beispielsweise das Steuergerät für die Internetkommunikation oder
Satellitennavigation innerhalb des Datenbusses adressiert werden,
indem die funktionsspezifische Adresse für die Funktionsgruppe Internetkommunikation
bzw. Satellitennavigation verwendet wird.
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Zwei
Aspekte sind hierbei besonders vorteilhaft. Der erste Aspekt besteht
darin, dass die erste Adresse zum Adressieren einer Komponente im
ersten Netzwerk den funktionsspezifischen Adressbestandteils verwendet.
Dadurch muss bei der Ansteuerung ausgehend vom anderen Netzwerk,
bspw. dem Internet, lediglich die IP-Adresse der anzusprechenden
Komponente und die gewünschte
Funktion der Zielkomponente bekannt sein und nicht an welchem Ort
genau eine Komponente oder Funktionsgruppe angeordnet ist.
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Der
zweite vorteilhafte Aspekt besteht darin, dass eine Komponente des
ersten Netzwerks über ihren
Hauptfunktionsblock angesprochen wird. Dadurch kann eine auf die örtliche
Anordnung bezogene Adresse vermieden werden. Infolgedessen verändert sich
die erste Adresse nicht bei einer Umkonfiguration im ersten Netzwerk,
solange der Hauptfunktionsblock mit der Komponente verknüpft bleibt.
Die Adressierung soll auch bei Austausch einzelner Komponenten,
bspw. bei einem Wartungsvorgang der Fahrzeugelektronik, die Datenversorgung
mehrerer gleichartiger Komponenten in unterschiedlichen Funktionsgruppen
unterstützen.
Bevorzugt ist der Hauptfunktionsblock der für eine Komponente charakteristische
Funktionsblock.
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Das
erste Netzwerk wird vom zweiten Netzwerk, bspw. dem Internet, aus
angesprochen. Dabei ist lediglich die Komponente mit einer zugewiesenen zweiten
Adresse, bspw. einer Internet-Protokoll-Adresse
sichtbar. Diese zweite Adresse kann bspw. von einem Internet-Provider
dynamisch vergeben werden, d.h. die Komponente erhält vom Internet beim
Verbindungsaufbau eine Adresse zugewiesen.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Internet-Protokoll-Adressierung
auf das erste Netzwerk abgebildet. Dadurch sind im ersten Netzwerk
die Komponenten neben der für
das erste Netzwerk üblichen
Standardadressierung auch über
die Internet-Protokoll-Adressierung anzusprechen. Bei der Kommunikation
mit dem zweiten Netzwerk wird dann die interne quasi-IP-Adressierung des
ersten Netzwerks innerhalb der Kommunikationskomponente auf die
externe IP-Adressierung umgesetzt, mit der das Internet angesprochen
werden kann. Dadurch kann das Internet-Protokoll im ersten Netzwerk,
nach der Umsetzung in der entsprechenden, mit dem Internet kommunizierenden
Komponente, verwendet werden. Folglich können bspw. Internet-Applikationen, Software
und auch Internet-Browser die Komponenten des ersten Netzwerks ansprechen
und deren Informationen nutzen. Die internen Adressen des ersten
Netzwerkes werden vom Netzwerkmaster durch Platzhalter im Zentralregister vergeben
und werden beim Starten des Systems festgelegt.
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Beim
Hochfahren des Systems, insbesondere beim Starten des Kraftfahrzeugs,
werden nacheinander erste Adressen in ein Zentralregister einer Komponente
geladen. Die Komponente mit dem Zentralregister wird als Netzwerkmaster
bezeichnet. Zunächst wird
die logische Adresse einer dem Netzwerkmaster am Netz benachbarten
Komponente im Zentralregister abgelegt. Die nächste logische Adresse die
im Zentralregister abgespeichert wird, ist die der bezogen auf das
Netz örtlich
folgenden Komponente. Auf diese Weise werden nacheinander die logischen
Adressen der Komponenten derart abgelegt, das aufgrund dieser logischen
Adresse bekannt ist, an welchem Netzknoten eine Komponente am Datenbus
angeordnet ist. Dadurch lassen sich die einzelnen Komponenten über den
logischen Adressbestandteil der ersten Adressen ansprechen. Vorteilhafterweise
können
die Netzkomponenten die im Zentralregister gespeicherten ersten
Adressen auswerten, um die Konfiguration des gesamten Systems zu überprüfen.
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Zusätzlich zu
der logischen Adressierung der Komponenten/Geräte ist noch die funktionale
Adressierung vorgesehen. Dabei werden die Komponenten in Funktionsblöcke untergliedert.
Auf diese Weise kann jeder Funktionsblock unabhängig von der logischen Adresse
der Komponente, der der Funktionsblock zugeordnet ist, über den
funktionsspezifischen Adressbestandteil angesprochen werden. Ist
ein Funktionsblock im System mehrfach vorhanden, so ist ein zusätzlicher
Identifikationsadressbestandteil vorgesehen. Wenn eine Funktionsgruppe
im System mehrfach vorhanden ist, wird diese bei der Funktionsadressierung über den
funktionsspezifischen und über
den Identifikationsadressbestandteil angesprochen.
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Dadurch
sind die Steuergeräte,
elektrischen Schaltungen oder die Funktionsblöcke über den Datenbus und damit
die Datenschnittstelle des betreffenden Steuergeräts alternativ
zur oder in Kombination mit der logischen Adressierung über die
Funktionsadressierung ansprechbar. Es kann nun vorgesehen sein,
dass der Netzknoten, an dem eine Komponente angeordnet ist, über die
logische Adressierung angesprochen wird und der betreffende Funktionsblock
am Datenbus über
den funktionsspezifischen Adressbestandteil angesprochen wird.
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Bei
einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird ein weiterer
Adressbestandteil der Adresse durch den Netzwerkmaster vergeben,
aus dem eine von verschiedenen gleichartigen Komponenten eindeutig
bestimmt wird. Dieser sogenannte Identifikationsadressbestandteil
ist bevorzugt ein Codewort, bspw. eine natürliche Zahl, die in aufsteigender
Reihenfolge jeweils gleiche oder ähnliche Funktionsblöcke einer
oder mehrerer Komponenten zur gegenseitigen Unterscheidung kennzeichnet.
Die Zahl „0" wird an eine Funktionsgruppe
bspw. dann vergeben, wenn diese im gesamten System nur einmal vorkommt.
Die nächsthöhere Zahl
ergeht bspw. an den nächsten
sich bei der zentralen Komponente anmeldenden Funktionsblock, wenn
mehrere dieser Funktionsblöcke
im System vorhanden sind.
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Beim
ersten Hochfahren des Systems werden die eine Komponente betreffenden
Adressen von dem Netzwerkmaster über
den Datenbus kopiert und in der abfragenden Komponente im dezentralen Speicher
abgelegt. Ein System gemäß der vorliegenden
Beschreibung besteht bevorzugt aus einem Netzwerkmaster, der bei
Neukonfiguration oder beim Hochfahren des Systems die Adressen aller
Komponenten erhält,
und anderen Komponenten, die nur die jeweils sie selbst betreffenden
Adressen anderer Komponenten abspeichern. Der Netzwerkmaster weist
bevorzugt ein Zentralregister im Speicherbereich auf, in das die
Adressen aller Komponenten übertragen
werden. Diese Übertragung
erfolgt beim Hochfahren des Systems durch Übertragung der Adressen von
den einzelnen Komponenten an den Netzwerkmaster oder gegebenenfalls
von einem externen Computer über
ein Interface zum Datenbus und dann zum Netzwerkmaster oder direkt
vom Computer über
eine Schnittstelle zum Netzwerkmaster.
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Bei
einer Neukonfiguration des Systems werden die von der zentralen
Komponente über
den Datenbus kopierten Adressen in einem dezentralen Speichermittel
der betreffenden Komponente abgespeichert. Immer dann, wenn das
System in Betrieb genommen wird, also nach Anlegen der Betriebsspannungen
oder beim Starten des Fahrzeugs, fragen sämtliche Komponenten die sie
betref fenden Adressen vom Netzwerkmaster ab. Bei einer Neuzusammenstellung
des Systems oder bei einer Umkonfiguration werden die Adressen vom
Netzwerkmaster über
den Datenbus kopiert und in den dezentralen Registern in den Speichermitteln
der anderen Komponenten abgelegt. Wenn die zentral abgelegten Adressen
der Komponenten sich, bspw. bei Neustart eines Fahrzeugs, von den
Adressen im Zentralregister des Netzwerkmasters unterscheiden, werden
die entsprechenden Adressen über
den Datenbus neu ermittelt und kopiert.
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Bei
einer zweiten Weiterbildung der Erfindung ist die Bildungsvorschrift
der IP-Adressen lediglich einer zentralen Komponente, insbesondere
dem Netzwerkmaster, bekannt. Die anderen Komponenten müssen, falls
eine IP-Kommunikation möglich sein
soll, diese IP-Adresse bei der zentralen Komponente abfragen. Um
einen Mißbrauch
zu verhindern, wird erfindungsgemäß der Hauptfunktionsblock bei der
Abfrage von der abfragenden Komponente an die zentrale Komponente
mitübertragen.
In der zentralen Komponente ist eine Konfigurationsliste hinterlegt,
in der festgehalten ist, welcher Hauptfunktionsblock eine Intranet- bzw. lokale IP-Adresse
zugewiesen bekommt. Diese IP-Adresse wird beim ersten Hochfahren
des Systems aus den einzelnen Adressbestandteilen, insbesondere
dem Hauptfunktionsblock und den anderen zur abfragenden Komponente
in der Liste des Netzwerkmasters vorgesehenen Adressbestandteilen,
gebildet. Die zentrale Komponente überprüft den Hauptfunktionsblock
der abfragenden Komponente anhand der zentralen Liste und weist
bei Berechtigung der abfragenden Komponente dieser die entsprechende
IP-Adresse zu. Schließlich
wird die zugewiesene IP-Adresse an die abfragende Komponente zurückübertragen.
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Es
gibt nun verschiedenen Möglichkeiten, die
Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise weiterzubilden.
Dazu ist einerseits auf die untergeordneten Ansprüche und
andererseits auf die nachfolgende Erläuterung einer Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zu verweisen. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung,
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1 eine Ansicht des Datenbusses
mit mehreren Steuergeräten,
denen das erfindungsgemäße Verfahren
jeweils eine zusätzliche
Adresse zuweist, und
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2 eine Tabelle mit einer
vereinfachten Darstellung einer Zuordnung von Adressen an unterschiedliche
Komponenten, wie diese im Zentralregister abgespeichert sein kann.
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In 1 ist ein System dargestellt,
wie es bspw. bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. Über einen
Datenbus 1 sind mehrere Komponenten 2 bis 6 verbunden.
Eine Komponente ist ein Netzwerkmaster 2, d.h. ein Steuergerät das über den
Datenbus 1 mit den anderen Komponenten, den Steuergeräten 3 bis 6,
verbunden ist. Der Netzwerkmaster 2 verwaltet die Adressen
zum gegenseitigen Ansprechen der einzelnen Komponenten 2 bis 6.
Der Datenbus 1 ist ein synchroner Datenbus, der die Übertragung
von synchronen und asynchronen Daten zwischen den einzelnen Steuergeräte 2 bis 6 untereinander
ermöglicht.
Dabei ist die Datenübertragung
bspw. an eine übergeordnete
Systemzeit gebunden, d.h. jede Komponente schickt eine Nachricht
in einem Zeitschlitz auf den Datenbus 1. Bei Kollisionen
wiederholt dann das Steuergerät
die Datenübertragung.
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Bei
dem Datenbus 1 kann es sich um einen Zweidrahtbus in der
Form des asynchronen CAN-Bus oder um einen optischen Datenbus 1 handeln.
Im Ausführungsbeispiel
ist der Datenbus 1 ein optischer D2B- oder MOST-Datenbus
mit grundsätzlich
zeitsynchroner Datenübertragung.
Andererseits lässt
sich die erfindungsgemäße Adressierung
auch bei jedem anderen Datenbus 1 durchführen, bei
dem die Adressierung der einzelnen Komponenten 2 bis 6 über mindestens
eine Datenleitung des Datenbus 1 erfolgt.
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Der
Datenbus 1 verbindet den Netzwerkmaster 2 mit
den anderen Komponenten 3 bis 6, die jeweils im
Kraftfahrzeug erforderliche Systemfunktionen in Hard- und Software
beinhalten. Der Netzwerkmaster 2 kann als Standardsteuergerät mit einer
speziellen Funktion für
die Adressbehandlung und/oder das Datenmanagement ausgeführt sein.
Die einzelnen Komponenten 3 bis 6 sind entsprechend
ihrem Einsatz konfigurierte Steuergeräte. Ein Steuergerät 3 kann
beispielsweise für
die Funktion eines Fahrzeugtelefons vorgesehen sein und über den
Datenbus 1 in Verbindung mit einem zweiten Steuergerät 4 stehen. Über den
Datenbus 1 werden die Systemfunktionen der einzelnen Steuergeräte 2 bis 6 und
anderer nicht dargestellter elektronischer Komponenten, die mit dem
Datenbus 1 direkt kommunizieren können, angemeldet. Am Datenbus 1 können die
Aufgaben bevorzugt verteilt in den einzelnen Komponenten vorgesehen
werden. Die anderen Komponenten 3 bis 6 können weitere
Masterfunktionen, z.B. eine Timing-Masterfunktion für den Systemtakt und eine Verbindungsmasterfunktion
für die
logischen Verbindungen zwischen den Komponenten 2 bis 6,
aufweisen.
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Jedes
Steuergerät 2 bis 6 und
jede andere, mit dem Datenbus 1 in Verbindung stehende
Komponente erhält
dabei eine erste Adresse zugewiesen, die einerseits den physikalischen
Ort der Komponente und andererseits auch deren funktionale Zugehörigkeit
angeben kann. Zur Bezeichnung des physikalischen Orts des Steuergeräts 3 wird
innerhalb des Systems eine logische Adresse 7, im Beispiel
0x101, zugewiesen. Die Adresse 7 ist im Beispiel eine in
Hexadezimalcode abgespeicherte Adresse, wobei die zugewiesene Adresse
vom System abhängt
und hier lediglich beispielhaft angegeben ist. Aufgrund der logischen
Adressierung kann der Netzwerkmaster 2 die Position der
betreffenden Komponente 2 bis 6 aufgrund der zum
Einsatz kommenden Adressbildung am Datenbus 1 oder der
Anmeldereihenfolge am Datenbus 1 feststellen.
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Das
Steuergerät 3 weist
zwei Funktionsblöcke 8, 9 auf,
die mittels eines funktionsspezifischen Adressbestandteils 0x51
bzw. 0x06 funktional adressiert werden. Über den funktionsspezifischen Adressbestandteil
0x51 kann der Funktionsblock 8 und über den funktionsspezifischen
Adressbestandteil 0x06 kann ein weiterer Funktionsblock 9 angesprochen
werden. Die Funktionalitä ten
können
auf einzelne Hardware-Komponenten mit der entsprechenden Software
beschränkt
sein, können
aber auch eine ganze Hardware-Gruppe ansprechen. Eine Hardware-Gruppe
kann aus Steuergeräten 3 bis 5 mit
Routinen, Sensoren und Aktoren bestehen.
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Nachdem
das System bestehend aus Datenbus 1 und den Steuergeräten 2 bis 6 hochgefahren wurde
und initialisiert ist, kann eine Kommunikation zwischen den einzelnen
Komponenten 2 bis 6 stattfinden. Beim Hochfahren
des Systems, also vor der eigentlichen Datenübertragung, werden die logischen
Adressen 7 der Steuergeräte 2 bis 6 ermittelt und
im Speicherbereich in einem Zentralregister 10 des zentralen
Steuergeräts 2 abgelegt.
Der Netzwerkmaster 2 speichert in seinem Zentralregister 10 alle
den Komponenten 2 bis 6 zugewiesene Adressbestandteile
bzw. Adressen, woraus die anderen Komponenten 3 bis 6 die
Gesamtkonfiguration des Systems abfragen können. Alle anderen Steuergeräte 3 bis 6 sind
dem Netzwerkmaster 2 in Bezug auf die Adressierung hierarchisch
untergeordnet und generieren ihre eigenen logischen Adressen beim
ersten Hochfahren des Systems. Die Initialisierungsadressen werden
bei einer Neukonfiguration vom Netzwerkmaster abgefragt und daraufhin
zum Zentralregister 10 übertragen,
um den Aufbau des Systems über
die Adressierung zu dokumentieren. Alternativ dazu können die
einzelnen Komponenten ihre Initialisierungsadressen auch vom Netzwerkmaster erhalten.
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Neben
dem funktionsspezifischen Adressbestandteil 0x06, 0x51 für die Adressierung
der Funktionsblöcke 8, 9 wird
in dem Zentralregister 10 auch die Zahl der übereinstimmenden
Funktionsblöcke
im System durch einen Identifikationsadressbestandteil festgehalten.
Bei mehrfachem Auftreten übereinstimmender
Funktionsblöcke 9, 11, 12 gibt
der Identifikationsadressbestandteil der Adresse an, wieviele gleiche
Funktionsblöcke 9, 11, 12 am
Datenbus 1 vorhanden sind. Es kann auch bei jedem neuen
Funktionsblock entsprechend seines Auftretens bei der Anmeldung
am Datenbus 1 der Identifikationsadressbestandteil hochgezählt werden.
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Der
Identifikationsadressbestandteil der Adresse wird dynamisch entsprechend
dem Eintreffen der Statusmeldung bei der Initialisierung des Systems
vom Netzwerkmaster 2 gebildet. Der Identifikationsadressbestandteil
ist im einfachsten Fall als Kennzahl ausgebildet und wird jeweils
entsprechend der Reihenfolge aufsteigend vergeben, in der die Statusmeldung
beim Initialisieren von den einzelnen Komponenten 3 bis 6 über den
Datenbus 1 beim Steuergerät 2 ankommen. Sollte
ein Funktionsblock nur einmal im System vorhanden sein, so ist als Kennzahl
beispielsweise eine „0" vorgesehen. Sind mehrere
Komponenten oder Funktionsblöcke
gleichartiger Funktionstypen im System vorhanden, so wird der Identifikationsadressbestandteil
in Form von natürlichen
Zahlen in aufsteigender Reihenfolge festgelegt, wobei die bei der
Initialisierung zuerst erfasste Komponente mit einer „1" gekennzeichnet wird.
Im Ausführungsbeispiel
ist der Wertebereich für
den Identifikationsadressbestandteil der Adresse zwischen 1 und
254 vorgesehen ist.
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In
dem Zentralregister 10 ist jeweils die erste Adresse in
Form der quasi-Internet-Protokoll-Adresse (IP-Adresse) 13 für jede Komponente
abgelegt, die von einem zweiten Netzwerk, insbesondere dem Internet 15,
aufgerufen werden soll. Die IP-Adresse 13 besteht dabei
aus einem Netzwerk-Adressbestandteil, wodurch jedem Netzwerk eine
bestimmte Adresse zugeordnet wird und aus dem funktionsspezifischen
Adressbestandteil, wodurch aus der Sicht des zweiten Netzwerks,
insbesondere des Internets 15, die Komponente 4 bzw. 6 direkt
angesprochen wird. In der Komponente 4 bzw. 6 werden
die externen IP-Adressen in interne IP-Adressen, d.h. in die ersten Adressen,
umgesetzt, wobei beide nach dem Internet-Protokoll gebildet werden.
Soweit in der Beschreibung von quasi-IP-Adressierung gesprochen wird,
ist die interne IP-Adressierung bzw erste Adresse innerhalb des
ersten Netzwerks gemeint. Der funktionsspezifische Adressbestandteil
der quasi-IP-Adressierung stimmt bevorzugt mit dem funktionsspezifischen
Adressbestandteil überein,
der zur Adressierung der Funktionsblöcke beim Datenbus 1 verwendet
wird.
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Nach
der Erstellung der Adressbestandteile 14 im Zentralregister 10 sendet
das Steuergerät 2 ein Statussignal über den
Datenbus 1 an die verschiedenen Komponenten 3 bis 6,
wobei das Statussignal angibt, dass die Konfiguration des Zentralregisters 10 erfolgt
ist. Die Komponenten 3 bis 6 im System fordern
vom Netzwerkmaster 2 daraufhin eine Kopie des Zentralregisters 10 an,
wobei in den Komponenten 3 bis 6 entweder die
gesamte Information des Zentralregisters 10 oder lediglich
die die Komponente 3 bis 6 selbst betreffenden
Informationen im dezentralen Speicher abgelegt werden.
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Sollte
sich die Konfiguration des Systems seit dem letzten Start des Systems,
bspw. durch einen Masseschluss oder durch Hinzufügen bzw. Herausnehmen einer
Komponente 3 bis 6 geändert haben, so sendet das
Steuergerät 2 nach
der Überprüfung der
Konfiguration eine Nachricht über
den Datenbus 1 an die anderen Komponenten 3 bis 6,
die eine nicht ordnungsgemäße Konfiguration
des Systems beschreibt. Dies führt
dazu, dass die Komponenten 3 bis 6 ihre dezentrale
Abspeicherung der Adressen verwerfen, eine neue Kopie vom Netzwerkmaster 2 anfordern
und die Adressen dann im eigenen dezentralen Speicherbereich erneut
ablegen.
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Einer
Komponente 4 bzw. 6 des Systems, bspw. ein Kommunikationssteuergerät, erhält neben der
businternen ersten Adresse 13, die mindestens einen funktionsspezifischen
Bestandteil 11 aufweist, noch eine weitere zweite externe
IP-Adresse zugewiesen. Die Komponente 4 bzw. 6 weist
dann erfindungsgemäß zwei Adressen
auf. Die businterne erste Adresse 13 wird aufgrund der
Systemkonfiguration im ersten Netzwerk vergeben und die zweite,
externe IP-Adresse, wird aufgrund der Internet-Adresse durch den
Provider vergeben. Dadurch ist die erste Adresse 13 abhängig von
der Funktionalität
einer Komponente 2 bis 6 und nicht von deren später im Kraftfahrzeug
zugewiesenen Ort am Datenbus. Bei der Kommunikation mit dem externen
anderen Netzwerk, bspw. dem Internet 15, ist im Ausführungsbeispiel
nur eine Komponente 4 bzw. 6 sichtbar, nämlich diejenige,
die eine interne und eine externe IP-Adressen aufweist. Die Umsetzung
von der internen auf die externe IP-Adressierung erfolgt zur Abschirmung
des ersten Netzwerks. Das Internet 15 kann mit dem Datenbus 1 über eine
Funkübertragungsstrecke 16, bspw. über ein
Mobiltelefon, verbunden sein.
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Im
Zentralregister 10 werden alle gerätespezifischen Informationen
in Form von Adressbestandteilen (logische Adresse, Identifikations-
und/oder funktionsspezifischer Adressbestandteil etc.) abgelegt,
so dass schon aufgrund der abgelegten Adressen 14 eine
Aussage über
die Gesamtkonfiguration des Systems bestehend aus den einzelnen
Komponenten 1 bis 6, 8, 9, 11, 12 erfolgen
kann. Mindestens eine der Komponenten 2 bis 6 weist
dabei ausführbare
Funktionen auf, um die notwendigen Informationen von den anderen
Komponenten 3 bis 6 abzufragen. Im Netzwerkmaster 2 ist
bevorzugt eine Zuordnung abgelegt, welche Komponenten 2 bis 6 Hauptfunktionsblöcke 17 aufweisen
und welche Komponenten 2 bis 6 eine quasi-IP-Adresse
bzw. erste Adresse 13 erhalten.
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In
der 2 ist in vereinfachter,
schematischer Darstellung eine auf dem Zentralregister 10 abgelegte
Liste mit Adressbestandteilen 14 gezeigt. In diesem Beispiel
werden die ersten zwei Spalten vom Netzwerkmaster 2 bei
der Initialisierung des Systems abgefragt. In der dritten und vierten
Spalte sind die vom Netzwerkmaster 2 selbst berechneten
möglichen
Adressbestandteile, bspw. der Identifikationsadressbestandteil und/oder
die quasi-IP-Adressen bzw. ersten Adressen 13, abgelegt. Über die
quasi-IP-Adressen 13 kann dann die jeweilige Komponente 4 bzw. 6 des
Systems von jeder Komponemte 2 bis 6 des ersten
Netzwerk 1 angesprochen werden.
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Jede
IP-Adresse 13 besteht aus einem statischen und einem dynamischen
Anteil. Der statische Anteil umfasst den Netzwerkbestandteil, der
das jeweilige Netzwerk 1, 15 bezeichnet, das angesprochen
werden soll. Dieser Teil der Adresse kann auch schon bei der Herstellung
der Komponenten 2 bis 6 programmiert wer den. Die
einzelnen Adressbestandteile werden entsprechend einer Adressbildungsvorschrift
aneinander gehängt.
Die beiden vom Netzwerkmaster 2 zu bestimmenden dynamischen Adressbestandteile
setzen sich aus dem funktionsspezifischen und dem Identifikationsadressbestandteil
zusammen. Die Adressbildungsvorschrift zur Erstellung einer vollständigen IP-Adresse 13 für die Internet-Protokoll-basierte
Datenübertragung
zwischen einer Quellkomponente und einer Zielkomponente lautet folgendermaßen:
IP-Adresse
= NetzwerkAdr·FunktionsAdr·InstAdr
+ 1
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Dabei
ist die IP-Adresse die zweite Adresse 13, NetzwerkAdr bezeichnet
den Netzwerk-Adressbestandteil, FunktionsAdr den funktionsspezifischen Adressbestandteil,
bspw. von einem Hauptfunktionsblock einer Komponente 2 bis 6,
und InstAdr bezeichnet den Identifikationsadressbestandteil. Um
einen unberechtigten Zugriff durch eine Kommunikation vom zweiten
Netzwerk 15 auf den Datenbus 1 zu verhindern,
ist im Zentralregister 10 des Netzwerkmasters 2 abgelegt,
welche Hauptfunktionsbestandteile 17 eine Adresse erhalten
können.
Auf diese Weise kann bei eingehenden Nachrichten deren Zugriffsberechtigung
und deren Syntax überprüft werden.
Nach dem Internet-Protokoll-Standard ist für den Netzwerkadressbestandteil
innerhalb lokaler Netzwerke, wie ein Datenbus 1, beispielsweise
die Adresse 10.0.n.n reserviert, wobei n jeweils ein beliebig zu
vergebender Adressbestandteil ohne 0 und 255 ist.
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Wie
in 2 ersichtlich, weist
die Komponente 2 mit der logischen Adresse 0x100 die Funktionsblöcke mit
den funktionsspezifischen Adressbestandteilen 0x22, 0x06, 0x08 und
0x40 auf, über
die die einzelnen Funktionsblöcke
innerhalb des Datenbus 1 angesprochen werden. Der Funktionsblock
mit der Adresse 0x22 ist im gesamten System lediglich einmal vorhanden,
so dass er mit dem Identifikationsadressbestandteil 0 der
Adresse bezeichnet wird. Der Funktionsblock 0x22 ist im Ausführungsbeispiel ein
der Komponente 2 zugeordneter Verstärker. Die anderen Funktionsblöcke sind
mehrfach im gesamten System vorhanden und er halten, wenn sie sich beim
Hochlaufen als erstes beim Netzwerkmaster 2 angemeldet
haben oder als Funktionsblock des Netzwerkmasters 2 selbst
den Identifikationsadressbestandteil InstAdr = 1.
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Der
Identifikationsadressbestandteil InstAdr gibt an, wieviel gleiche
Funktionsblöcke
im System vorhanden sind und welcher dieser mehrfach vorhandenen
Funktionsblöcke
angesprochen werden soll. Bedingt durch den Adressbestandteil des
Funktionsblocks 0x22 wird der betreffende Funktionsblock als Verstärker identifiziert
und entsprechend in das Zentralregister 10 oder in die
dezentralen Register der anderen Komponenten 3 bis 6 eingetragen.
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Die
Funktionsblöcke
werden bei Bedarf über den
jeweilige funktionsspezifischen Adressbestandteil angesprochen,
sofern eine Kommunikation über den
Datenbus 1 vorgesehen sein soll. Jede für die Kommunikation mit dem
anderen Netzwerk 15 vorgesehene Komponente 4 bzw. 6 erhält von einem Adresserzeugungsmittel
automatisch eine zweite IP-Adresse 13 zugewiesen. Üblicherweise
wird nicht für
jede Komponente, die über
ihren Hauptfunktionsblock 17 angesprochen wird, oder für jeden
Funktionsblock eine Kommunikation mit dem anderen Netzwerk vorgesehen
werden. Im Beispiel weist die Komponente 6 den Hauptfunktionsblock 17,
bspw. 0x60 auf, und wird über
diesen Hauptfunktionsblock 17 adressiert. Die IP-Adresse 13 der
Komponente 6 lautet im Ausführungsbeispiel IP-Adr = 10.0.60.1,
wodurch das Steuergerät 6 des
Systems vom externen Internet 15 aus angesprochen werden
kann. Die dieser Komponente zugehörigen Funktionsblöcke 12 können dann
bspw. über
den funktionsspezifischen Adressbestandteil oder ein anderes Verfahren
ausgewählt
werden.