DE10148311A1 - Verfahren zur Kommunikation zwischen Softwaremodulen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation zwischen Softwaremodulen innerhalb eines Steuergeräts, wobei die Softwaremodule Daten austauschen. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren zur Kommunikation zwischen Softwaremodulen innerhalb eines Steuergeräts zu finden, das es ermöglicht, Softwaremodule unabhängig von anderen Softwaremodulen zu entwickeln und trotzdem eine gesicherte, einfache und leicht anpassbare Kommunikation zwischen den Softwaremodulen zu gewährleisten. Zudem soll dieses Verfahren auch zur Kommunikation zwischen Softwaremodulen auf verschiedenen miteinander vernetzten Steuergeräten einsetzbar sein. Danach werden die Softwaremodule innerhalb des Steuergeräts mittels eines softwaregesteuerten, internen, virtuellen Datenbussystems vernetzt und die Daten in Form von Botschaften versendet, wobei die zu übertragenden Botschaften mit Botschaftskennungen versehen werden, die einen Identifier zur Kennzeichnung des Inhalts der Botschaft und/oder eine Adressierungsinformation zur Kennzeichnung des Empfängers enthalten. Die Botschaften zwischen den Softwaremodulen werden im selben Botschaftsformat übertragen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation zwischen Softwaremodulen innerhalb eines Steuergeräts und zur Kommunikation zwischen Softwaremodulen von Steuergeräten, die über ein Datenbussystem verbunden sind.
• Sollen in einem Steuergerät mehrere individuelle Softwaremodule sowohl untereinander als auch mit Softwaremodulen in anderen Steuergeräten kommunizieren, so muss die Kommunikation der Steuergeräte-internen Softwaremodule sowie die Kommunikation zwischen den Softwaremodulen der anderen Steuergeräte aufeinander abgestimmt sein. Damit muss schon beim Entwurf und der Implementierung eines Softwaremoduls bekannt sein, mit welchen weiteren Softwaremodulen dieses Softwaremodul kommunizieren muss.
• Der Entwurf von Systemen ist damit derart inflexibel, dass jedes Softwaremodul für ein Steuergerät angepasst werden muss. Nur bei hohem Koordinationsaufwand in der Entwicklung der Softwaremodule für ein Steuergerät ist es möglich, eine eindeutige Kommunikation zwischen den verschiedenen Softwaremodulen auf den verschiedenen Steuergeräten zu implementieren.
• Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein alternatives Verfahren zur Kommunikation zwischen Softwaremodulen innerhalb eines Steuergeräts zu finden, dass es ermöglicht Softwaremodule unabhängig von anderen Softwaremodulen zu entwickeln und trotzdem eine gesicherte, einfache und leicht anpassbare Kommunikation zwischen den Softwaremodulen zu gewährleisten. Zudem soll dieses Verfahren auch zur Kommunikation zwischen Softwaremodulen auf verschiedenen miteinander vernetzen Steuergeräten einsetzbar sein.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach werden die Softwaremodule innerhalb des Steuergeräts mittels eines softwaregesteuerten, internen, virtuellen Datenbussystems vernetzt. Die Daten werden in Form von Botschaften versendet, wobei die zu übertragenden Botschaften mit Botschaftskennungen versehen werden, die einen Identifier zur Kennzeichnung des Inhalts der Botschaft und/oder eine Adressierungsinformation zur Kennzeichnung des Empfängers enthalten. Die Botschaften zwischen den Softwaremodulen werden im selben Botschaftsformat übertragen.
• Das virtuelle Datenbussystem innerhalb eines Steuergeräts ermöglicht den Softwaremodulen Botschaften senden und empfangen zu können, obwohl diese nicht direkt, wie in einem physikalischen Netzwerk, miteinander verbunden sind.
• Durch dieses Verfahren ist es möglich, eine einheitliche Kommunikationsansteuerung (Senden und Empfangen von Botschaften) für alle Softwaremodule innerhalb eines Steuergeräts zu implementieren. Der hohe Koordinationsaufwand für die Kommunikationsfunktionalität zwischen den Softwaremodulen bei der Entwicklung der Softwaremodule für ein Steuergerät entfällt. Zudem können Änderungsanforderungen leicht umgesetzt werden, da zur Kommunikation die Vorteile eines Datenbusprotokolls, wie beispielsweise des CAN-Protokolls, genützt werden können.
• Vorzugsweise wird das Verfahren in das Betriebssystem des Steuergeräts implementiert, damit das virtuelle Datenbussystem von allen Softwaremodulen genützt werden kann.
• Insbesondere erfolgt die Anwendung bei Steuergeräten in Verkehrsmittel, da zur Kommunikation zwischen Steuergeräten in Verkehrsmitteln vorzugsweise Datenbussysteme eingesetzt werden.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch ein Verfahren nach Anspruch 2 gelöst. Danach werden die Softwaremodule innerhalb eines Steuergeräts mittels eines softwaregesteuerten, internen, virtuellen Datenbussystems vernetzt. Die Daten werden in Form von Botschaften versendet, wobei die zu übertragenden Botschaften zwischen Softwaremodulen eines Steuergeräts mit Botschaftskennungen versehen werden, die einen Identifier zur Kennzeichnung des Inhalts der Botschaft und/oder eine Adressierungsinformation zur Kennzeichnung des Empfängers enthalten. Die Botschaften zwischen Softwaremodulen werden im selben Botschaftsformat übertragen. Mittels des Betriebssystems des Steuergeräts wird gesteuert, ob die Botschaft auf das virtuelle Datenbussystem zwischen den Softwaremodulen des Steuergeräts und/oder auf das physikalische Datenbussystem zwischen den Steuergeräten gesendet wird.
• Bei einem physikalischen Datenbussystem sind, im Gegensatz zum virtuellen Datenbussystem, die Teilnehmer über ein physikalisches Netzwerk miteinander verbunden. Wie die Kommunikation zwischen den Teilnehmern zu erfolgen hat, ist über ein Protokoll festgelegt.
• Da mittels dieses Verfahrens das Senden und Empfangen von Botschaften über einen virtuellen, Steuergerät-internen und über einen Steuergerät-externen, physikalischen Datenbus möglich ist, können Softwaremodule in Bezug auf die Buskommunikation unabhängig von der Hardware erstellt werden.
• Zudem muss bei der Entwicklung der Software für Steuergeräte in Datenbussystemen nicht berücksichtigt werden, ob das Softwaremodul über den internen oder externen Datenbus kommunizieren soll.
• Das Verfahren wird vorzugsweise in das Betriebssystem von Steuergeräten implementiert, da die Kommunikationsschnittstelle eines Steuergeräts im Allgemeinen vom Betriebssystem des Steuergeräts gesteuert wird.
• Da Datenbussysteme insbesondere in Verkehrsmitteln zum Einsatz kommen, erfolgt die Anwendung dieses Verfahrens vorzugsweise in Verkehrsmitteln.
• Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die untergeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung einer Ausführungsform zu verweisen. Es sollen auch die vorteilhaften Ausgestaltungen einbezogen sein, die sich aus einer beliebigen Kombination der Unteransprüche ergeben. In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine entsprechende Vorrichtung dargestellt. Es zeigt in schematischer Darstellung,
• Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Fig. 1 abgebildet. Das vernetzte System besteht aus mehreren Steuergeräten 1, 2, 3, die miteinander über ein physikalisches Datenbussystem 4, im Folgenden als Datenbussystem bezeichnet, verbunden sind. Innerhalb der Steuergeräte 1, 2, 3 laufen Softwaremodule 6, 7, 8, 10, 11, 12 ab, die über ein softwaregesteuertes, virtuelles Datenbussystem 5, 9 miteinander verbunden sind. Sowohl die Steuergeräte 1, 2, 3 als auch die Softwaremodule 6, 7, 8, 10, 11, 12 kommunizieren über die Datenbussysteme 4, 5, 9 mit den anderen Steuergeräten 1, 2, 3 und Softwaremodulen 6, 7, 8, 10, 11, 12.
• In dem Ausführungsbeispiel ist das Datenbussystem 4 ein CAN- Bus, wobei aber das Verfahren mit jedem anderen Bussystem wie MOST, FlexRay anwendbar ist. In dem CAN-Protokoll ist festgelegt, dass eine Botschaft prinzipiell folgendermaßen aufgebaut ist: "Start der Botschaft" bezeichnet den Anfang der Botschaft, "Botschaftskennzeichnung" enthält den Identifier zur Unterscheidung der Botschaften, das "Kontrollfeld" enthält den Code für die Anzahl der Datenbytes im "Datenfeld", das "Datenfeld" enthält die zu übertragenden Daten, das "CRC-Feld" enthält ein Rahmensicherungswort zur Erkennung von Übertragungsstörungen, "Empfangsbestätigung" enthält ein Bestätigungssignal aller Empfänger, die die Botschaft fehlerfrei empfangen haben und "Ende der Botschaft" markiert das Ende der Botschaft.
• Die Adressierung erfolgt beim CAN-Protokoll botschaftsbezogen. Dazu wird jeder Botschaft ein fester Identifier zugeordnet. Der Identifier kennzeichnet den Inhalt der Botschaft (z. B. Kilometerstand). Ein Teilnehmer an dem Datenbussystem verwertet ausschließlich die Botschaften, deren zugehörigen Identifier in seiner Liste entgegenzunehmender Botschaften gespeichert ist. Dadurch benötigt der CAN-Datenbus keine Stationsadressen für die Datenübertragung und es können beliebig viele Stationen wie auch Identifier hinzugenommen werden, so dass sich Änderungsanforderungen sehr leicht bewerkstelligen lassen.
• Das softwaregesteuerte, Steuergerät-interne, virtuelle Datenbussystem 5 ist beispielhaft am Steuergerät 1 schematisch abgebildet. Die Softwaremodule 6, 7, 8 sind virtuell vernetzt. Damit können diese Botschaften senden und empfangen, obwohl diese nicht direkt, wie in einem physikalischen Netzwerk, miteinander verbunden sind.
• Ein Softwaremodul 6, 7, 8 sendet eine Botschaft auf den virtuellen Datenbus 5 indem es seine Daten, gemäß den oben beispielhaft für das CAN(Controller Area Network)-Protokoll aufgeführten Regeln, in eine Botschaft verpackt, wobei die Information des Identifiers hervorzuheben ist. Diese Botschaft wird in einem reservierten Speicherbereich im RAM (Random Access Memory) des Steuergeräts 1 versehen mit einem Zeitstempel abgelegt.
• Die Softwaremodule 6, 7, 8 scannen in festgelegten Zeitabschnitten diesen reservierten Speicherbereich nach für sie neuen Botschaften ab. Bei dem Scan-Vorgang wird in dem reservierten Speicherbereich nach Botschaften mit einem bestimmten Identifier und einem Zeitstempel, der zeitlich zwischen diesem und dem letzten Scan-Vorgang liegt, gesucht. Wird eine entsprechende Botschaft gefunden, wird die Botschaft von dem Softwaremodule 6, 7, 8 gelesen.
• Die Softwaremodule 6, 7, 8 verfügen über eine Liste ihrer Identifier. Diese Liste beinhaltet die Identifier, mit der ihre Botschaften gesendet werden sollen und die Identifier für die Botschaften, die sie empfangen sollen. In dem Betriebssystem des Steuergeräts 1 sind die Identifier-Listen der Softwaremodule zusammengeführt, so dass mittels des Betriebssystem des Steuergeräts 1 festgestellt werden kann, welche Botschaften im Steuergerät 1 gesendet und empfangen werden muss.
• Der reservierte Speicherbereich wird zyklisch geleert, um ein Überlaufen des Speichers zu verhindern und um den Scan-Vorgang zu optimieren.
• In dem Betriebssystem des Steuergeräts 1 ist eine Zuordnung abgelegt, in der die, das Steuergerät 1 betreffenden, Identifier dem virtuellen und/oder dem physikalischen Datenbussystem 4, 5 zugeordnet sind. Diese Tabelle kann über das Betriebssystem jederzeit geändert werden. Mittels dieser Tabelle und des Identifiers einer Botschaft prüft das Betriebssystem zyklisch, ob die in dem reservierten Speicherbereich abgelegte Botschaft eines Softwaremoduls 6, 7, 8 auf den physikalischen Datenbus 4 gesendet werden soll. Wenn ja, wird die Botschaft über die Kommunikationsschnittstelle des Steuergeräts 1 auf den Datenbus gesendet. Damit kann das Softwaremodul 6, 7, 8 eines Steuergeräts 1 direkt mit einem Softwaremodul 10, 11, 12 eines anderen Steuergeräts 2, 3 Daten austauschen.
• Empfängt das Steuergerät 1 eine Botschaft über den Datenbus 4 beispielsweise von einem Softwaremodul 10, 11, 12 des Steuergeräts 2, so schreibt es diese Botschaft versehen mit einem Zeitstempel in den reservierten Speicherbereich. Über den bereits oben beschriebenen Scan-Vorgang wird die Botschaft von dem betreffenden empfangenden Softwaremodul 6, 7, 8 gelesen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Kommunikation zwischen Softwaremodulen (6, 7, 8) innerhalb eines Steuergeräts (1), wobei die Softwaremodule (6, 7, 8) Daten austauschen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Softwaremodule (6, 7, 8) innerhalb des Steuergeräts (1) mittels eines softwaregesteuerten, internen, virtuellen Datenbussystems (5) vernetzt werden,
die Daten in Form von Botschaften versendet werden,
die zu übertragenden Botschaften mit Botschaftskennungen versehen werden, die einen Identifier zur Kennzeichnung des Inhalts der Botschaft und/oder eine Adressierungsinformation zur Kennzeichnung des Empfängers enthalten und
die Botschaften zwischen den Softwaremodulen (6, 7, 8) im selben Botschaftsformat übertragen werden.

2. Verfahren zur Kommunikation zwischen Softwaremodulen (6, 7, 8, 10, 11, 12) mehrerer Steuergeräte (1, 2, 3), wobei
die Steuergeräte (1, 2, 3) und Softwaremodule (6, 7, 8, 10, 11, 12) Daten austauschen,
die Steuergeräte (1, 2, 3) mittels eines physikalischen Datenbussystems (4) verbunden werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Softwaremodule (6, 7, 8, 10, 11, 12) innerhalb eines Steuergeräts (1, 2, 3) mittels eines softwaregesteuerten, internen, virtuellen Datenbussystems (5, 9) vernetzt werden,
die Daten in Form von Botschaften versendet werden,
die zu übertragenden Botschaften zwischen Softwaremodulen (6, 7, 8, 10, 11, 12) eines Steuergeräts (1, 2, 3) mit Botschaftskennungen versehen werden, die einen Identifier zur Kennzeichnung des Inhalts der Botschaft und/oder eine Adressierungsinformation zur Kennzeichnung des Empfängers enthalten,
die Botschaften zwischen Softwaremodulen (6, 7, 8, 10, 11, 12) im selben Botschaftsformat übertragen werden, und dass
mittels des Betriebssystems des Steuergeräts (1, 2, 3) gesteuert wird, ob die Botschaft auf das virtuelle Datenbussystem (5, 9) zwischen den Softwaremodulen (6, 7, 8, 10, 11, 12) des Steuergeräts (1, 2, 3) und/oder auf das physikalische Datenbussystem (4) zwischen den Steuergeräten (1, 2, 3) gesendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die zwischen den Softwaremodulen (6, 7, 8, 10, 11, 12) zu übertragenden Botschaften eines Steuergeräts (1, 2, 3) in einem reservierten Speicherbereich eines Speichermittels des Steuergeräts (1, 2, 3) abgelegt werden und
die Softwaremodule (6, 7, 8, 10, 11, 12) innerhalb des Steuergeräts (1, 2, 3) Lese- und/oder Schreib-Zugriff auf den reservierten Speicherbereich des Speichermittels des Steuergeräts (1, 2, 3) haben, um Botschaften mittels des Speicherbereichs empfangen und/oder senden zu können.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Softwaremodule (6, 7, 8, 10, 11, 12) eines Steuergeräts (6, 7, 8, 10, 11, 12) in bestimmten Zeitabschnitten prüfen, ob in dem reservierten Speicherbereich des Speichermittels des Steuergeräts (1, 2, 3) neue Botschaften vorhanden sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu übertragenden Botschaften der Softwaremodule (6, 7, 8, 10, 11, 12) eines Steuergeräts (1, 2, 3) beim Ablegen in dem reservierten Speicherbereich des Speichermittels des Steuergeräts (1, 2, 3) mit einem Zeitstempel versehen werden, damit der Empfänger die Aktualität der Botschaft überprüfen kann.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu übertragenden Botschaften der Softwaremodule (6, 7, 8, 10, 11, 12) eines Steuergeräts (1, 2, 3) beim Ablegen in dem reservierten Speicherbereich des Speichermittels des Steuergeräts (1, 2, 3) mit einer Kennung versehen werden, welche gelöscht wird, sobald der Empfänger diese Botschaft empfangen hat.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermittel zum Ablegen der zu übertragenden Botschaften eines Steuergeräts (1, 2, 3) als flüchtiger Speicher ausgeführt wird, um beim Abschalten des Steuergeräts (1, 2, 3) eine Leerung des Speichers zu erreichen.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Speichermittel des Steuergeräts (1, 2, 3) eine Information zur Zuordnung der Botschaftskennung zum virtuellen (5, 9) und/oder physikalischen (4) Datenbussystems abgelegt wird, aufgrund derer das Betriebssystem das Senden der Botschaften auf die einzelnen Datenbussysteme (4, 5, 9) steuert.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu übertragenden Botschaften zwischen Softwaremodulen (6, 7, 8, 10, 11, 12) eines Steuergeräts (1, 2, 3) im selben Botschaftsformat gesendet werden, welches ebenfalls zur Kommunikation zwischen den Steuergeräten (1, 2, 3) in dem physikalischen Datenbussystem (4) angewendet wird, so dass Softwaremodule (6, 7, 8, 10, 11, 12) über das physikalische Datenbussystem direkt mit Softwaremodulen (6, 7, 8, 10, 11, 12) weiterer Steuergeräte (1, 2, 3) kommunizieren können.