DE102005033700B4

DE102005033700B4 - CAN-System

Info

Publication number: DE102005033700B4
Application number: DE102005033700A
Authority: DE
Inventors: Hans Heller; Konrad Schwarz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2025-07-20
Also published as: DE102005033700A1; US7840735B2; WO2007009942A1; US20090210073A1

Abstract

CAN-System (1) mit mehreren CAN-Modulen (3) sowie einem die CAN-Module (3) verbindenden CAN-Bus (2),
bei dem zwischen wenigstens ein CAN-Modul (3) und den CAN-Bus (2) eine Filtereinrichtung (4) geschaltet ist, mit der über den CAN-Bus (2) transportierte, an das wenigstens eine CAN-Modul (4) gerichtete CRN-Nachrichten gefiltert werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Filtereinrichtung (4) die Filterung in Abhängigkeit wenigstens einer frei parametrisierbaren Filterbedingung (7) durchführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein CAN-System.
CAN-Systeme sind bekannte Feldbussysteme, die im Automobilbau sowie in zunehmendem Maße auch in anderen Bereichen eingesetzt werden. CAN-Systeme weisen in der Regel mehrere CAN-Module sowie einen die CAN-Module verbindenden CAN-Bus auf. Die CAN-Module tauschen über den CAN-Bus CAN-Nachrichten aus.
Die CAN-Nachrichten werden nicht an ein spezielles CAN-Modul geschickt, sondern an alle CAN-Module, die an den CAN-Bus angeschlossen sind. Jede CAN-Nachricht (im Folgenden auch als "Meldung" bezeichnet) enthält einen eindeutigen Identifikator (im Folgenden auch als "Identifier" bezeichnet), der den Typ der CAN-Nachricht festlegt. Jedes CAN-Modul muss aufgrund dieses Identifiers selbst entscheiden, ob die Nachricht für das CAN-Modul relevant ist, d.h. ob die CAN-Nachricht verarbeitet werden muss oder ignoriert werden kann.

Aus der Druckschrift DE 101 09 652 A1 ist ein CAN-Controller als Bestandteil eines CAN-Systems mit einem CAN-Bus bekannt, wobei zwischen dem CAN-Modul und dem CAN-Bus eine Filtereinrichtung geschaltet ist, mit der über den CAN-Bus transportierte, an das CAN-Modul gerichtete CAN-Nachrichten gefiltert werden.

Aus der Druckschrift EP 1 248 430 A1 ist eine Einrichtung zur Aufnahme von Filterbedingungen bekannt, wobei über eine Eingabeeinheit Filterbedingungen für eine Filtereinheit eines CAN-Systems eingebbar sind, wobei das Generierungsmodul aus den Filterbedingungen eine Ausgangs-Filtermaske ermittelt. In den Ausgangs-Filtermasken wird der zuständige Fachmann ohne Weiteres die beanspruchten Makrobefehle erkennen, da diese der Steuerung der Filtereinrichtung dient.

Aus der Druckschrift US 2002/0059040 A1 ist ein CAN-System-Testgerät bekannt mit einer Schnittstelle, über die das CAN-System-Testgerät mit dem CAN-Bus verbindbar ist, und einer mit der Schnittstelle verbundenen Auswerteeinheit, die Signale auf dem CAN-Bus auswertet. Eine Auswertung von im CAN-Bus transportierten Nachrichten ist aus der Druckschrift jedoch nicht bekannt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist, ein CAN-System anzugeben, mit dem die Entscheidung, ob eine für das CAN-Modul relevante CAN-Nachricht vorliegt oder nicht, auf effiziente Art und Weise durchgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein CAN-System gemäß Patentanspruch 1 bereit. Des Weiteren stellt die Erfindung eine Filterbedingungs-Aufnahmeeinrichtung gemäß Patentanspruch 6 bereit. Schließlich stellt die Erfindung ein CAN-System-Testgerät gemäß Patentanspruch 7 bereit. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen des Erfindungsgedankens finden sich in den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße CAN-System weist mehrere CAN-Module sowie einen die CAN-Module verbindenden CAN-Bus auf. Zwischen wenigstens ein CAN-Modul und den CAN-Bus ist eine Filtereinrichtung geschaltet, mit der über den CAN-Bus transportierte, an das wenigstens eine CAN-Modul gerichtete CAN-Nachrichten gefiltert werden.

Das erfindungsgemäße CAN-System ermöglicht eine Vorfilterung der bei den CAN-Modulen eintreffenden CAN-Nachrichten, so dass sich die Belastung der CAN-Module mit CAN-Nachrichten in Grenzen hält. Damit ist es möglich, Rechenressourcen für die CAN-Nachrichtenfilterung innerhalb der CAN-Module in Grenzen zu halten. Um dies zu ermöglichen, weist die Filtereinrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform für jedes spezielle CAN-Modul möglichst viele derjenigen CAN-Nachrichten ab, die nicht für das spezielle CAN-Modul bestimmt sind. Die Filtereinrichtung sollte hierzu möglichst viele der häufig auftretenden CAN-Nachrichtentypen abweisen. Vorzugsweise ist zwischen jedes CAN-Modul und den CAN-Bus eine eigene Filtereinrichtungseinheit geschaltet, die unabhängig von den restlichen Filtereinrichtungseinheiten agieren kann. Damit ist es möglich, "individuelle" Filterungen für jedes einzelne CAN-Modul vorzunehmen.

In einer bevorzugten Ausführungsform führt die Filtereinrichtung (bzw. jede Filtereinrichtungseinheit) die Filterung in Abhängigkeit wenigstens einer frei parametrisierbaren Filterbedingung durch. Vorteilhafterweise führt die Filtereinrichtung die Filterung (bzw. jede Filtereinrichtungseinheit) in Abhängigkeit wenigstens einer frei parametrisierbaren Filter-Triggerbedingung durch, die eine "Ergänzung" der Filterbedingung darstellt. Die Triggerbedingung bestimmt, in Abhängigkeit welchen Ereignisses die Filterung, die durch die Filterbedingung spezifiziert wird, "gezündet" wird. Die Triggerbedingung kann optional so ausgestaltet sein, dass alle CAN-Nachrichten, die zu einem durch den Benutzer festlegbaren Grad vor und/oder nach dem Triggerereignis registriert werden, gefiltert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform führt die Filtereinrichtung die Speicherung der gefilterten CAN-Nachrichten in Abhängigkeit einer frei parametrisierbaren Speicherbedingung durch. Die Speicherung kann hierbei sowohl zu Testzwecken als auch zur Zwischenspeicherung für die weitere Verarbeitung der CAN-Nachrichten durch das jeweilige CAN-Modul dienen.

Vorzugsweise weist die Filtereinrichtung eine Schnittstelle auf, über die der Filtereinrichtung Filterbedingungen und/oder Triggerbedingungen und/oder Speicherbedingungen von einer externen Filterbedingungs-Aufnahmeeinrichtung zuführbar sind.

Die Erfindung stellt weiterhin eine Filterbedingungs-Aufnahmeeinrichtung mit einer Eingabeeinheit bereit, über die Filterbedingungen und/oder Triggerbedingungen und/oder Speicherbedingungen für eine Filtereinrichtung eines erfindungsgemäßen CAN-Systems eingebbar sind. Die Filterbedingungs-Aufnahmeeinrichtung weist eine Konvertierungseinheit zum Konvertieren der Filterbedingungen und/oder Triggerbedingungen und/oder Speicherbedingungen in Makrobefehle auf. Ferner weist die Eingabeeinrichtung eine Schnittstelle auf, über die die Makrobefehle, die die Filterbedingungen und/oder Triggerbedingungen und/oder Speicherbedingungen repräsentieren, der Schnittstelle der Filtereinrichtung zuführbar sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Filterbedingungs-Aufnahmeeinrichtung eine Berechnungseinheit auf, in der die von der Filtereinrichtung benötigte Zeit zur Filterung einer CAN-Nachricht gemäß einer bestimmten Filterbedingung und/oder Triggerbedingung und/oder Speicherbedingung berechenbar ist. Damit kann beispielsweise untersucht werden, ob die Rechenressourcen der Filtereinrichtung dazu ausreichen, die Filterung gemäß den oben erwähnten Bedingungen durchzuführen.

Die Erfindung stellt des Weiteren ein CAN-System-Testgerät zum Testen eines erfindungsgemäßen CAN-Systems bereit, das eine Schnittstelle aufweist, über die das CAN-System-Testgerät mit dem CAN-Bus des CAN-Systems verbindbar ist.

Weiterhin weist das CAN-System-Testgerät eine mit der Schnittstelle verbundene Auswerteeinheit auf, durch die die im CAN-Bus transportierten CAN-Nachrichten auswertbar sind. Zwischen die Schnittstelle und die Auswerteeinheit ist eine Filtereinheit geschaltet, mit der die über die Schnittstelle aufgenommenen CAN-Nachrichten gefiltert werden.

Für die Filtereinrichtung gelten dieselben Aussagen wie die bezüglich der Filtereinrichtung des erfindungsgemäßen CAN-Systems.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:
1 eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen CAN-Systems.
2 das Zusammenwirken zwischen der erfindungsgemäßen Filterbedingungs-Aufnahmeeinrichtung und dem erfindungsgemäßen CAN-System.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen CAN-Systems 1. Das CAN-System 1 weist einen CAN-Bus 2 sowie mehrere mit dem CAN-Bus 2 verbundene CAN-Module 3 auf. In dieser Ausführungsform ist zwischen jedes CAN-Modul 3 und den CAN-Bus 2 eine Filtereinrichtung 4 geschaltet. Jede Filtereinrichtung 4 filtert die über den CAN-Bus 2 transportierten CAN-Nachrichten auf individuelle Art und Weise, so dass jedes der CAN-Module 3 individuell gefilterte CAN-Nachrichten erhält.
In 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterbedingungs-Aufnahmeeinrichtung 5 gezeigt. In die Filterbedingungs-Aufnahmeeinrichtung 5 wird mittels einer Eingabeeinheit 6 eine Filterbedingung 7 sowie eine Triggerbedingung 8 eingegeben. Des Weiteren wird mittels der Eingabeeinheit 6 der Filterbedingungs-Aufnahmeeinrichtung 5 eine Speicherbedingung 9 zugeführt. Anschließend wird die Filterbedingungs-Aufnahmeeinrichtung 5 über eine Schnittstelle 10 mit einer oder mehrerer der Filtereinrichtungen 4 verbunden, so dass die Filterbedingungen 7/Triggerbedingungen 8/Speicherbedingungen 9 den Filtereinrichtungen 4 zugeführt werden können. Zuvor werden diese Bedingungen innerhalb der Filterbedingungs-Aufnahmeeinheit 5 in geeignete Makrobefehle umgesetzt. Die Makrobefehle werden wiederum innerhalb der Filtereinrichtungen 4 in geeigneten Maschinencode umgesetzt.
Die durch die Filtereinrichtungen 4 gefilterten CAN-Nachrichten werden in einem Speichermodul 11 gespeichert, das beispielsweise Teil der CAN-Module 3 sein kann.
In der folgenden Beschreibung sollen weitere Aspekte der Erfindung erläutert werden.
In CAN-Bus-Systemen zur Kommunikation im Auto werden Nachrichten nicht an einen spezifischen Adressaten geschickt, sondern über den Bus an alle verbundenen Controller. Jede dieser Nachrichten enthält einen eindeutigen Identifier, der den Typ der Nachricht festlegt. Der Empfänger einer Nachricht entscheidet aufgrund dieses Identifiers, ob die Nachricht für ihn relevant ist, d.h. ob er die Nachricht verarbeiten muss oder sie ignorieren kann.
Derartige Entscheidungen möglichst effizient durchgeführt werden. Zu diesem Zweck stehen spezielle Register innerhalb des Controllers zur Verfügung, die zu einer Vorselektion der Nachrichten herangezogen werden können. Der Identifier wird mit den Registerinhalten verglichen, so genannten "Masken". Trifft für eines der Register eine Übereinstimmung zu, wird die Nachricht akzeptiert, andernfalls als unrelevant abgewiesen. Diese Vorselektion ist nicht notwendig vollständig, d.h. es können nicht relevante Nachrichten durchgelassen werden, jedoch müssen alle relevanten akzeptiert werden.
Erfindungsgemäß wird eine möglichst gute Maskenbelegung der Register erzeugt, die möglichst viele der unerwünschten Nachrichten abweist und alle relevanten Nachrichten akzeptiert. Vorteilhafterweise werden Gewichtungen der Nachrichten berücksichtigt: Manche der Nachrichtentypen treten häufiger auf. Es ist also wichtiger, häufig auftretende, nicht relevante Nachrichtentypen abzuweisen als seltene.
Die Problemstellung für einen Controller ist gegeben durch die Liste der Identifier der relevanten Nachrichten und die Liste der Identifier der nicht relevanten Nachrichten mit ihren Gewichten. Erfindungsgemäß wird mittels eines heuristischen Optimierungsverfahrens für jede derartige Spezifikation eine möglichst gute Registerbelegung berechnet. Hierbei wird die Summe der Gewichte der nicht relevanten Nachrichten, die akzeptiert werden, minimiert.
Das erfindungsgemäße CAN-System weist folgende Vorteile auf: Hohe Effektivität der Vorselektion; Schnelle automatische Berechnung der Registerbelegung; Leichte Anpassbarkeit bei Änderung der Anforderungen an einen Controller.
Zur Realisierung der Erfindung kommen vorzugsweise zwei Softwaremodule zum Einsatz: Das erste Modul dient der Spezifikation der Filter- und Triggerbedingungen. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Spezifikation offline erfolgt. Der Benutzer formuliert die Filter- und Triggerbedingungs-Gleichungen und die Art und Weise der Speicherung. Wenn er damit fertig ist, übersetzt das Programm diese Vorgaben in eine Abfolge von Makrobefehlen. Diese Befehlsfolgen (je eine für die Trigger- und eine für die Filterbedingung) wird anschließend in das Runtime-System (das CAN-System) heruntergeladen. Dieses führt dann die Befehlsfolgen aus und realisiert so die eigentliche Datenfilterung.
Der Hersteller der CAN-Module/der Filtereinrichtungen hat noch die Aufgabe, seine Prozessoren auf das Nachrichtenfilter anzupassen. Das Problem reduziert sich weitgehend darauf, die Makrobefehle des Nachrichtenfilters in eine Abfolge echter Maschinenbefehle (Assemblerbefehle) umzusetzen. Natürlich ist auch die Schnittstelle für den Download bereitzustellen.
CAN ist eines der populärsten Feldbussysteme; es wird im Automobilbau und in zunehmendem Masse auch in der Industrie eingesetzt. Das System zeichnet sich durch die hohe Zuverlässigkeit aus: es kann praktisch ausgeschlossen werden, dass eine fehlerhafte Meldung versehentlich von einem Knoten ausgewertet wird. Eine CAN-Meldung beginnt mit dem 11-Bit langen Identifier, welcher quasi die Speicheradresse in einem "globalen Prozessabbild" darstellt. Nach einigen weiteren Management-Bits folgen bis zu 8 Nutzdatenbytes und eine 16-Bit CRC (Cyclic Redundancy Check)-Checksumme.
Bei einem stark belasteten Bus können pro Sekunde rund 5000 CAN-Meldungen transportiert werden. Es ist offensichtlich, dass sich so innerhalb kürzester Zeit ein riesiger "Datenberg" anhäuft. Ohne technische Hilfsmittel wäre ein Ingenieur, der einige spezielle Datensätze aus dieser Datenfülle heraussuchen will, praktisch verloren Die Erfindung stellt zu diesem Zweck ein frei parametrisierbares Nachrichtenfilter für CAN-Meldungen bereit, das sich in einem CAN-System-Testgerät verwenden lässt. Der Anwender soll eine beliebige Filterbedingung spezifizieren können. Aus allen CAN-Meldungen werden dann nur noch diejenigen Meldungen herausgegriffen, welche diese Filterbedingung erfüllen.
Im Folgenden wird ein Beispiel für eine Filterbedingung gegeben: Der Anmelder möchte diejenigen CAN-Meldungen registrieren, deren Identifier zwischen 1000 und 1200 liegen und welche das dritte Bit im zweiten Datenwort gesetzt haben. Die entsprechende Filterbedingung wird wie folgt formuliert: Z = (ID>=1000)&&(ID<1200)&&DB2.3
Zusätzlich kann auch noch eine Triggerbedingung formuliert werden. Diese gibt an, ab welchem Zeitpunkt die Filterbedingung wirksam sein soll. Damit ist es dem Anwender möglich, das Testgerät sehr flexibel zu parametrisieren. Es lässt sich so ohne weiteres ein Test der folgenden Art formulieren: "Ich interessiere mich für den Verlauf der Öltemperatur in einem Prozess, aber erst von dem Moment an, wo die Drehzahl einen vorgegebenen Grenzwert überschritten hat."
Die Syntax der Triggerbedingung kann vorteilhafterweise analog zur Syntax der Filterbedingung ausgestaltet werden.
Erfindungsgemäß können zudem verschiedene Arten von Triggerungen realisiert werden: Es kann eine Vor- und eine Nachlaufzeit spezifiziert werden. So werden im Triggerfall die spezifizierte Anzahl an Meldungen vor und nach dem Triggerereignis registriert. Zudem lässt sich vorgeben, ob der Speicher, der die gefilterten Meldungen speichert, nur einmal abgefüllt werden soll, oder ob er nach dem Prinzip des Rundlaufspeichers jeweils die letzten N Meldungen registrieren soll.

Claims

CAN-System (1) mit mehreren CAN-Modulen (3) sowie einem die CAN-Module (3) verbindenden CAN-Bus (2), bei dem zwischen wenigstens ein CAN-Modul (3) und den CAN-Bus (2) eine Filtereinrichtung (4) geschaltet ist, mit der über den CAN-Bus (2) transportierte, an das wenigstens eine CAN-Modul (4) gerichtete CRN-Nachrichten gefiltert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (4) die Filterung in Abhängigkeit wenigstens einer frei parametrisierbaren Filterbedingung (7) durchführt.
CAN-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (4) die Filterung in Abhängigkeit wenigstens einer frei parametrisierbaren Filter-Triggerbedingung (8) durchführt.
CAN-System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerbedingung (8) so ausgestaltet ist, dass alle CAN-Nachrichten, die unmittelbar vor und/oder nach dem Triggerereignis registriert werden, gefiltert werden.
CAN-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (4) die Speicherung der gefilterten CAN-Nachrichten in Abhängigkeit einer frei parametrisierbaren Speicherbedingung (9) durchführt.
CAN-System nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (4) eine Schnittstelle (10) aufweist, über die der Filtereinrichtung Filterbedingungen (7) und/oder Triggerbedingungen (8) und/oder Speicherbedingungen (9) von extern zuführbar sind.
Filterbedingungs-Aufnahmeeinrichtung (5) mit einer Eingabeeinheit (6), über die Filterbedingungen (7) und/oder Triggerbedingungen (8) und/oder Speicherbedingungen (9) für eine Filtereinrichtung (4) eines CAN-Systems (1) gemäß Anspruch 5 eingebbar sind, wobei die Filterbedingungs-Aufnahmeeinrichtung (5) eine Konvertierungseinheit zum Konvertieren der Filterbedingungen (7) und/oder Triggerbedingungen (8) und/oder Speicherbedingungen (9) in Makrobefehle aufweist, und die Eingabeeinrichtung (6) eine Schnittstelle (10) aufweist, über die die Makrobefehle, die die Filterbedingungen (7) und/oder Triggerbedingungen (8) und/oder Speicherbedingungen (9) repräsentieren, der Schnittstelle (10) der Filtereinrichtung (4) zuführbar sind, gekennzeichnet durch eine Berechnungseinheit, in der die von der Filtereinrichtung (4) benötigte Zeit zur Filterung einer CAN-Nachricht gemäß einer bestimmten Filterbedingung (7) und/oder Triggerbedingung (8) und/oder Speicherbedingung (9) berechenbar ist.
CAN-System-Testgerät zum Testen eines CAN-Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Schnittstelle, über die das CAN-System-Testgerät mit dem CAN-Bus (2) des CAN-Systems (1) verbindbar ist, und einer mit der Schnittstelle verbundenen Auswerteeinheit, die im CAN-Bus transportierte CAN-Nachrichten auswertet, wobei zwischen die Schnittstelle und die Auswerteeinheit eine Filtereinrichtung geschaltet ist, mit der die über die Schnittstelle aufgenommenen CAN-Nachrichten gefiltert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (4) die Filterung in Abhängigkeit wenigstens einer frei parametrisierbaren Filterbedingung (7) durchführt.
CAN-System-Testgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (4) die Filterung in Abhängigkeit wenigstens einer frei parametrisierbaren Filter-Triggerbedingung (8) durchführt.
CAN-System-Testgerät nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (4) die Speicherung der gefilterten CAN-Nachrichten in Abhängigkeit einer frei parametrisierbaren Speicherbedingung (9) durchführt.
CAN-System-Testgerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (4) eine Schnittstele (10) aufweist, über die der Filtereinrichtung (4) Filterbedingungen (7) und/oder Triggerbedingungen (8) und/oder Speicherbedingungen (9) von extern zuführbar sind.