DE102006014453A1

DE102006014453A1 - Eingebettetes System und Verfahren zum Betreiben eines eingebetteten Systems mit verbesserter Kennzeichnung von fehlerhaften ausgetauschten Signalen

Info

Publication number: DE102006014453A1
Application number: DE200610014453
Authority: DE
Inventors: Heino Brose; Wolfgang Saucke; Markus Kutzner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von über ein Datenkommunikationsnetzwerk (4) verknüpften eingebetteten Systemen (3, 3', 3'', 3''') in einem Kraftfahrzeug (1), bei dem die eingebetteten Systeme (3, 3', 3'', 3''') untereinander Daten austauschen, die im Rahmen (8) über das Datenkommunikationsnetzwerk (4) mittels eines Protokolls übertragen werden, wobei die Rahmen (8) einen Rahmenkopf (9) und einen Datenbereich (10) umfassen, wobei mindestens eine Kennung (30) erster Art vorgesehen ist, die in den Rahmenkopf (9) eines der Rahmen (8) eingefügt wird, mit dem Daten übertragen werden, die Diagnosedaten umfassen, um diesen als Diagnosedatenrahmen (8'') gegenüber weiteren der Rahmen (8) zu kennzeichnen, die keine Diagnosedaten umfassen und als Nutzdatenrahmen (8') bezeichnet werden. Die Erfindung betrifft ferner ein eingebettetes System (3, 3', 3'', 3'''), das für ein Ausführen des beschriebenen Verfahrens geeignet ist, sowie ein Funktionssystem (2), welches mindestens zwei soeben beschriebene eingebettete Systeme (3, 3', 3'', 3''') und ein Datenkommunikationsnetzwerk (4) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von über ein Datenkommunikationsnetzwerk verknüpften eingebetteten Systemen in einem Kraftfahrzeug, bei dem die eingebeteten Systeme untereinander Daten austauschen, die in Rahmen über das Datenkommunikationsnetzwerk übertragen werden, sowie solche eingebetteten Systeme und ein solche eingebetteten Systeme umfassendes Funktionssystem eines Kraftfahrzeugs.
In Kraftfahrzeugen werden heutzutage viele eingebettete Systeme verwendet. Eingebettete Systeme stellen eine Funktion und/oder Funktionalität für ein Gesamtsystem zur Verfügung, in das sie eingebettet sind. In einem Kraftfahrzeug stellen beispielsweise Steuergeräte vernetzte eingebettete Systeme dar, die beispielsweise von Sensoren erfasste Messsignale aufbereiten und über ein als Bussystem ausgebildetes Datenkommunikationsnetzwerk zur Verfügung stellen. Ein Steuergerät, welches über das als Bussystem ausgebildete Datenkommunikationsnetzwerk Signale empfängt und anhand der empfangenen Signale eine Bremsvorrichtung steuert und betätigt, ist ein anderes Beispiel für ein eingebettetes System in einem Kraftfahrzeug.
Die eingebetteten Systeme bilden zusammen mindestens ein Funktionssystem. Ein Kraftfahrzeug kann jedoch auch mehrere voneinander getrennte oder miteinander verbundene Funktionssysteme umfassen. Die eingebetteten Systeme eines Funktionssystems sind vorzugsweise über ein Datenkommunikationsnetzwerk verknüpft. In modernen Personenkraftwagen sind die Datenkommunikationsnetzwerke bevorzugt als Bussysteme ausgestattet. Hierbei kommen insbesondere Bussysteme nach dem CAN-Bus-Standard oder dem Flexray-Bus-Standard zur Anwendung. Es werden jedoch auch andere standardisierte oder proprietäre Bussysteme als Datenkommunikationsnetzwerke verwendet.
Ein Austausch von Daten zwischen den einzelnen in das Funktionssystem integrierten eingebetteten Systemen erfolgt über das Bussystem in der Regel in Form von Paketen oder Blöcken. Diese werden beispielsweise bei dem CAN-Bus-Standard als Rahmen (Frames) bezeichnet. Im Folgenden wird durchgängig der Begriff Rahmen verwendet, ohne hierdurch eine Beschränkung auf bestimmte Bus- oder Übertragungsprotokollstandards zu beabsichtigen.
Ein Rahmen umfasst einen Rahmenkopf und einen Datenbereich. Der Rahmenkopf umfasst sämtliche Bestandteile, die in einem Protokoll zur Übertragung und oder Absicherung und ge gebenenfalls Validierung vorgesehen sind. Der Datenbereich umfasst die Daten, die ausgetauscht werden.
Mit den Daten werden einzelne Signale übertragen. Beispielsweise stellen die aufbereiteten Messwerte eines Radimpulssensors ein Signal dar, welches die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs repräsentiert. Ein Rahmen kann einen oder mehrere solcher Signale umfassen. Bei den gebräuchlichsten Übertragungsstandards für Bussysteme in Kraftfahrzeugen ist vorgesehen, dass die Signale von den einzelnen eingebetteten Systemen zyklisch über das Datenkommunikationsnetzwerk ausgetauscht werden. Dies bedeutet, dass beispielsweise ein Steuergerät in vorfestgelegten Intervallen die von ihm erfassten und aufbereiteten Messwerte in Form von Signalen jeweils in einem Datenrahmen übermittelt. Die Übermittlung des Datenrahmens kann gezielt an ein anderes Steuergerät, d.h. ein anderes eingebettetes System, oder an alle oder mehrere eingebettete Systeme des Datenkommunikationsnetzwerkes erfolgen. Ein Versenden eines Rahmens mittels einer Zieladresse an alle oder mehrere eingebettete Systeme wird als Broadcast- oder Multicast-Versand bezeichnet.
In einem Funktionssystem eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise vorgesehen, dass ein Steuergerät, welches die Messsignale eines Radimpulssensors empfängt und aufbereitet, alle 100 ms einen aus diesen Messsignalen errechneten Geschwindigkeitswert überträgt. Dieser Geschwindigkeitswert wird jeweils an einer vorfestgelegten Stelle in dem Rahmen übertragen, den dieses Steuergerät über das Datenkommunikationsnetzwerk sendet. Dies bedeutet, dass in dem Datenrahmen eine bestimmte Anzahl von Bits an einer bestimmten Stelle in dem Rahmen festgelegt ist, die für den Geschwindigkeitswert reserviert sind. Andere Steuergeräte des Funktionssystems, die diesen Rahmen empfangen, interpretieren diese entsprechenden Bits als Geschwindigkeitswert.
Eine Schwierigkeit besteht darin, als fehlerhaft erkannte Messwerte für die anderen eingebetteten Systeme kenntlich zu machen. Wird nur ein Signal von dem sendenden eingebetteten System zyklisch pro Rahmen übertragen, so besteht die Möglichkeit, das Senden von Signalen so lange zu unterlassen, wie die zu übertragenen Signale fehlerhaft sind. In der Regel werden jedoch von einem Steuergerät in einem Rahmen mehrere Signale übertragen, von denen ein einziges fehlerhaft sein kann. Wünschenswert ist es daher, ein als fehlerhaft erkanntes Signal für die anderen eingebetteten Systeme auf möglichst einfache Weise kenntlich zu machen. Ferner kann eine Fehlerhaftigkeit eines Signals, zumindest bei Signalen, deren Weiterverarbeitung zeitkritisch ist, häufig erst ermittelt werden, nachdem das Signal bereits übermittelt wurde.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eingebetteter Systeme sowie ein eingebettetes System und ein Funktionssystem zu schaffen, mit denen eine zuverlässige und einfache Kennzeichnung von fehlerhaften und/oder nicht vertrauenswürdigen Daten möglich ist.
Das technische Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein eingebettetes System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie ein integriertes Funktionssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei einem Verfahren zum Betreiben von über ein Datenkommunikationsnetzwerk verknüpften eingebetteten Systemen in einem Kraftfahrzeug, bei dem die eingebeteten Systeme untereinander Daten austauschen, die in Rahmen über das Datenkommunikationsnetzwerk mittels eines Protokoll übertragen werden, wobei die Rahmen einen Rahmenkopf und einen Datenbereich umfassen, ist vorgesehen, dass mindestens eine Kennung erster Art vorgesehen ist, die in den Rahmenkopf eines der Rahmen eingefügt wird, mit dem Daten übertragen werden, die Diagnosedaten umfassen, um diesen als Diagnosedatenrahmen gegenüber weiteren der Rahmen zu kennzeichnen, die keine Diagnosedaten umfassen und als Nutzdatenrahmen bezeichnet werden. Ein solcher Diagnosedatenrahmen wird dann versandt, wenn es notwenig ist, fehlerhafte Daten zu kennzeichnen oder andere Diagnoseinformationen anderen eingebetteten Systemen zur Verfügung zu stellen. Um eine möglichst große Übertragungsbandbreite zu gewährleisten, werden die in Nutzdatenrahmen übertragenen Daten anhand ihrer Position in dem Rahmen und beispielsweise eines Identifikators, einer Absender- oder Empfängerkennung bzw. -adresse identifiziert oder einem Signal zugeordnet. Gegenüber einem Verfahren nach dem Stand der Technik, bei dem in allen übertragenen Rahmen Übertragungsbandbreite für Diagnosedaten, vorgehalten wird, beispielsweise in Form von den Signalen zugeordneten Fehlerstatusbits, ergibt sich bei einem fehlerfreien Betrieb gemäß der Erfindung eine deutliche Einsparung von verwendeter Übertragungsbandbreite. Nur wenn Diagnosedaten zu übermitteln sind, wird hierfür auch Übertragungsbandbreite auf dem Datenkommunikationsnetzwerk benötigt. Insbesondere fehlerhafte 1-Bit-Signale können so effizient signalisiert werden. Durch ein Einfügen der Kennung erster Art in den Rahmenkopf wird eine eindeutige und leichte Erkennung als Diagnosedatenrahmen für alle empfangenden eingebetteten Systeme ermöglicht. Die empfangenden eingebetteten Systeme müssen lediglich den Rahmenkopf analysieren, was in der Regel ohnehin der Fall ist, um einen Diagnosedatenrahmen zu erkennen. Für eingebettete Systeme, die keine Diagnosedaten verarbeiten können, kann so eine Auswertung der Diagnosedaten unterbleiben. Dieses schont die Ressourcen solcher Systeme. Eingebettete Systeme, beispielsweise ein zentrales Diagnosesystem, welches Nutzdaten nicht auswertet, können zu verlässig Diagnosedatenerkennen und müssen hierfür nur den Datenbereich der Diagnosedatenrahmen auswerten.
Um insbesondere eine Migration in bestehende Datenkommunikationsnetzwerke zu ermöglichen, ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass die mindestens eine Kennung erster Art als ein Bestandteil des Rahmenkopfes eingefügt wird, dem in dem Protokoll eine Funktion oder Bedeutung zugeordnet ist, die nicht ausschließlich ein Charakterisieren eines Inhalts der Daten des Datenbereichs sind. Beispielsweise kann die Kennung erster Art als eine Adresse oder Identifikator (Identifier) ausgebildet sein. Eine solche Adresse kann sowohl eine Adresse sein, die einem oder mehreren Empfängern als Zieladresse zugeordnet ist als auch eine Absenderadresse sein. Die Kennung erster Art kann auch als ein anderer Bestandteil eines Rahmenkopfes ausgestaltet sein, beispielsweise als eine Längenangabe des Datenbereichs. Beispielsweise kann eine ausgezeichnete Längenangabe des Datenbereichs, die nicht in Nutzdatenrahmen vorkommt verwendet werden. Im Sinne des hier Beschriebenen kann die Kennung erster Art auch als ein Bestandteil des Rahmenkopfes mit einem Wert eingefügt werden, der für diesen Bestandteil des Rahmenkopfes nach dem Protokoll ungültig oder undefiniert ist. Auch einem solchen Wert bzw. Bestandteil ist im Sinne des hier Beschriebenen eine Bedeutung oder Funktion im Protokoll zugeordnet. Als Rahmenkopf werden die Bestandteile des Rahmens angesehen, die im Protokoll zur Abwicklung der Übertragung und gegebenenfalls zur Absicherung oder Validierung, beispielsweise Prüfsummenfelder, der übertragenen Daten dienen. Der Rahmenkopf ist in der Regel am Anfang des Rahmens angeordnet. Er kann jedoch auch aufgeteilt und/oder an einer anderen Stelle des Rahmens angeordnet sein.
Um mit einer möglichst geringen Bandbreite möglichst viele unterschiedliche Diagnoseinformationen übertragen zu können, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass mindestens eine Kennung zweiter Art vorgesehen ist, die in den einen der Rahmen eingefügt wird, um die damit übertragenen Diagnosedaten zu kategorisieren. Die mindestens eine Kennung zweiter Art ist vorzugsweise aus einer Mehrzahl von Kennungen zweiter Art ausgewählt, denen jeweils ein Kanal-Identifizierungswert zugeordnet ist. Jedem Kanal-Identifizierungswert ist wiederum eine Kategorie von Diagnosedaten zugeordnet. Ein erster Kanalidentifizierungswert kann die Diagnosedaten einer Kategorie „eindeutiges Kennzeichnen von Signalen oder deren Gültigkeiten" zuordnen. Ein zweiter Kanalidentifizierungswert kann die Diagnosedaten einer Kategorie „Übertragung von erweiterten Diagnoseinformationen und einer Bezeichnung des sendenden eingebetteten Systems" zuordnen. Eine Vielzahl weiterer Kategorien können mittels der Kennung zweiter Art hierdurch festgelegt werden. In jeder Kategorie, die auch als Kanal bezeichnet wird, ist vorzugsweise Datenformat für die Diagnosedaten festgelegt. Über die entsprechende Kennung zweiter Art ist den Diagnosedaten somit ein Datenformat zugeord net. Dieses ermöglicht eine einfache Codierung der Diagnosedaten und erleichtert eine selektive Auswertung der Diagnosedaten.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass weitere Kennungen erster Art zum Einfügen in jene der Rahmen, mit denen Diagnosedaten übertragen werden, vorgesehen sind, um diese als Diagnosedatenrahmen zu kennzeichnen, wobei jedem der eingebetteten Systeme die mindestens eine Kennung erster Art oder eine der weiteren Kennungen erster Art eineindeutig zugeordnet sind. Hierdurch wird es möglich anhand der Kennung erster Art, das eingebetete System zu identifizieren, das den Diagnosedatenrahmen versandt hat. Eine selektive Auswertung durch die eingebetteten Systeme wird hierdurch erleichtert. Es kann somit vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Kennung erster Art oder die weiteren Kennungen erster Art als (Absender)-Adressen oder Identifikatoren ausgestaltet sind.
Vorteilhafterweise ist bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die mindestens eine Kennung erster Art oder zumindest eine der weiteren Kennungen erster Art im Bezug auf ein Protokoll als Multicast- oder Broadcastadresse ausgestaltet sind. Hierdurch ist es möglich, die Diagnosedaten einfach in dem Datenkommunikationsnetzwerk auszutauschen. Die Diagnosedaten können unabhängig von Diagnosekonzepten, die auf den einzelnen eingebetteten Systemen eingesetzt werden, zuverlässig ausgetauscht werden. Auch wenn den eingebetteten Systemen eine Kennung erster Art eineindeutig zugeordnet ist, können eine oder mehrere der weiteren Kennungen erster Art als Broadcastadresse ausgebildet sein und neben den eineindeutig zugeordneten Kennungen erster Art, die eine eindeutige Herkunft des Diagnosedatenrahmens angeben, verwendet werden. Hierdurch wird es, abhängig von einem verwendeten Protokoll, beispielsweise möglich unterschiedliche Adressierungsschemata für die Diagnosedatenrahmen zu verwenden. Um beispielsweise eine Überlastung von bestimmten eingebetteten Systemen bei der Analyse von Diagnosedatenrahmen zu vermeiden, können Diagnosedaten die nur ein eingebettetes System betreffen über einen an einen oder einige Empfänger gezielt gerichteten Diagnosedatenrahmen übertragen werden. Andere Diagnosedaten können hingegen an alle oder einige der eingebetteten Systeme mittels einer Broadcast- oder Multicastadressierung übertragen werden. Die Verwendung einer Kennung erster Art, die als Multicast- oder Broadcastadresse ausgestaltet ist, ermöglicht eine Migration des Betriebsverfahrens in Datenkommunikationsnetzwerke, in denen eingebettete Systeme nur fest vorgegebene Rahmen analysieren. Ferner ist eine Anwendung des Betriebsverfahrens unabhängig von der Anzahl der in dem Datenkommunikationsnetzwerk integrierten eingebeteten Systeme.
Bei einigen Datenkommunikationsnetzwerken wird die Übertragung der Rahmen anhand von Identifikatoren (ID) der eingebeteten Systeme ausgehandelt. Hier hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, jedem der eingebetteten Systeme zwei Identifikatoren eineindeutig zuzuweisen. Ein Identifikator wird für die Übertragung von Nutzdatenrahmen verwendet, der andere Identifikator zum Übertragen der Diagnosedatenrahmen. Insbesondere in solchen Datenkommunikationsnetzwerken ist eine Ausführungsform vorteilhaft, bei der jedem der eingebeteten Systeme ein erster Identifikator eindeutig zugeordnet ist, der in jene der Rahmen, die Nutzdatenrahmen sind, eingefügt wird, und die dem jeweiligen eingebetteten System eineindeutig zugeordnete mindestens eine Kennung erster Art oder eine der weiteren Kennungen erster Art als zweiter Identifikator ausgestaltet ist, der anstelle des ersten Identifikators in die der Rahmen eingefügt wird, die Diagnosedatenrahmen sind. So können beispielsweise, wenn die Identifikatoren ebenfalls einen Einfluss auf eine Priorität einer Übertragung der Rahmen haben unterschiedliche Priorisierungen für die Nutzdatenrahmen und die Diagnosedatenrahmen auf einer Ebene der eingebeteten Systeme realisiert werden. Bei einer Ausführungsform können alle Diagnosedatenrahmen mit einer geringeren Priorität als die Nutzdatenrahmen übertragen werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann beispielsweise Diagnosedatenrahmen einzelner sicherheitsrelevanter eingebetteter Systeme eine höhere Priorität zugewiesen werden als den Nutzdatenrahmen von nicht sicherheitsrelevanten eingebetteten Systemen.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die mindestens eine Kennung von allen den eingebetteten Systemen zur Kennzeichnung der Diagnosedatenrahmen verwendet wird. Hierdurch ist eine Identifizierung der Diagnosedatenrahmen besonders einfach möglich.
Ein erfindungsgemäßes eingebetetes System ist in der Lage Diagnosedatenrahmen zu erzeugen, die durch die mindestens eine Kennung erster Art als Diagnosedatenrahmen gekennzeichnet sind.
Die Merkmale eines eingebetteten Systems sowie eines integrierten Funktionssystems weisen ansonsten dieselben Vorteile auf wie die entsprechenden Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Funktionssystem, welches eingebettete Systeme umfasst;
2 eine schematische Darstellung eines Rahmens;
3 beispielhafte schematische Darstellung einen Nutzdatenrahmens;
4 eine schematische Darstellung eines Diagnosedatenrahmens; und
5 bis 7 schematische Darstellungen eines Diagnosedatenrahmen, die exemplarisch Diagnosedaten unterschiedlicher Kategorien umfassen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein integriertes Funktionssystem 2. Das integrierte Funktionssystem 2 stellt für das Kraftfahrzeug 1 unterschiedliche Funktionalitäten zur Verfügung. Die zur Bereitstellung dieser Funktionalitäten notwendigen Funktionen werden von eingebetteten Systemen 3, 3', 3'', 3''' zur Verfügung gestellt. Die eingebetteten Systeme 3, 3', 3'', 3''' sind über ein Datenkommunikationsnetzwerk 4 miteinander in der Weise verknüpft, dass sie über das Datenkommunikationsnetzwerk 4 Daten austauschen können. Das Kraftfahrzeug 1 kann weitere Funktionssysteme und eingebettete Systeme umfassen.
Das Datenkommunikationsnetzwerk 4 ist vorzugsweise als Bussystem ausgestaltet. Bei dem Bussystem kann es sich um einen CAN-Bus, einen Flexray-Bus oder ein anderes Bussystem handeln.
Mit dem eingebetteten System 3 sind Sensoren 5 über ein weiteres Bussystem 6 verknüpft. Das weitere Bussystem 6 ist vorzugsweise ein LIN-Bussystem (Local Interconnect Network), ein MOST-Bus (Media Oriented System Transport Bus) oder ebenfalls ein CAN-Bus oder Flexray-Bus. Die Sensoren 5 können auch über direkte Signalleitung (nicht dargestellt) mit dem eingebetteten System 3 verbunden sein. Das eingebettete System 3, welches beispielsweise als Steuergerät ausgebildet ist, wertet Messsignale der Sensoren 5 aus und bereitet diese auf. Bei den Sensoren 5 kann es sich beispielsweise um Radimpulsgebersensoren handeln. Aufgearbeitete Signale der Radimpulsgebersensoren geben beispielsweise eine zurückgelegte Strecke und eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 an.
Mittels einer Sendevorrichtung 7 überträgt das eingebettete System 3 die aufbereiteten Signale über das Datenkommunikationsnetzwerk 4. Die Übertragung erfolgt hierbei in so genannten Rahmen.
In 2 ist schematisch ein Aufbau eines Rahmens 8 dargestellt. Der Rahmen 8 umfasst einen Rahmenkopf 9 (Frame Header), der notwendige Informationen, beispielsweise Adressierungsinformationen, umfasst, die zur Abwicklung einer Übertragung des Rahmens 8 gemäß einem Protokoll eines jeweiligen Bussystems notwendig sind. Der Rahmen 8 umfasst ferner einen Datenbereich 10. In dem Datenbereich 10 werden Nutzdaten oder Diagnosedaten übertragen. Die Ausgestaltung sowohl des Rahmenkopfes 9 als auch des Datenbereichs 10 sind zum einen von dem Übertragungsprotokoll des Datenkommunikationsnetzwerks 4 bzw. Bussystems abhängig, über das der Rahmen 8 übertragen wird. Zum andern ist die Struktur des Datenbereichs 10 davon abhängig, welches der eingebetteten Systeme 3, 3', 3'', 3''' den Rahmen 8 sendet und was gesendet wird.
In dem integrierten Funktionssystem 2 nach 1 senden die eingebetteten Systeme 3, 3', 3'', 3''' beispielsweise zyklisch jeweils versetzt Nutzdatenrahmen 8' über das Datenkommunikationsnetzwerk 4. In jedem Zyklus übertragen hierbei die eingebetteten Systeme 3, 3', 3'', 3''' jeweils die gleichen für das entsprechende eingebettete System 3, 3', 3'', 3''' spezifischen Signale als Daten. Dies bedeutet, dass beispielsweise das eingebettete System 3 alle 100 ms einen Nutzdatenrahmen 8' gemäß 3 über das Datenkommunikationsnetzwerk 4 überträgt. In dem Nutzdatenrahmen 8' ist ein erstes Signal 11 mit 8 Bits codiert, welches beispielsweise das Streckensignal ist. Als zweites Signal 12 ist beispielsweise das Geschwindigkeitssignal mit 11 Bits in dem Datenbereich 10 des Nutzdatenrahmens 8' codiert. Zusätzlich sind ein drittes Signal 13 und ein n-tes Signal 14 jeweils mit einem Bit codiert. Allgemein können ein oder mehrere Signale in einem Nutzdatenrahmen 8' analog dem nach 3 übertragen werden.
Das eingebettete System 3, das weitere eingebettete System 3' und die anderen eingebettete Systeme 3'', 3''' müssen ihre Rahmen 8 nicht notwendigerweise zyklisch mit derselben Zykluszeit übertragen. So kann beispielsweise eines der eingebetteten Systeme 3, 3', 3'', 3''', welches sicherheitsrelevante Signale zu übertragen hat, Nutzdatenrahmen 8' in kürzen Zeitabständen, d. h. mit einer kürzeren Zykluszeit, zyklisch übertragen als die übrigen der eingebetteten Systeme 3, 3', 3'', 3'''. Die Übertragung von Rahmen 8 kann bei einigen Ausführungsformen aber auch nicht zyklisch erfolgen.
Wird beispielsweise von dem eingebetteten System 3 ein fehlerhaftes oder unplausibles Signal festgestellt, so soll ein Diagnosesignal übermittelt werden, um das oder die eingebetteten Systeme 3', 3'', 3''' hierüber zu informieren. Von einer Rahmenerzeugungseinheit 17 wird ein Diagnosedatenrahmen erzeugt und versandt. Diagnosedatenrahmen werden somit ereignisgesteuert übersandt.
Anhand von 4 wird exemplarisch der Aufbau eines Diagnosedatenrahmen 8'' erläutert. Der Diagnosedatenrahmen 8'' umfasst eine Kennung erster Art 30. Diese ist Bestandteil des Rahmenkopfes 9 des Diagnosedatenrahmens 8''. Vorzugsweise im Datenbereich 10 ist eine Kennung zweiter Art 31 angeordnet, die die Diagnosedaten 32 kategorisiert, wie unten näher erläutert ist. Mit der Kategorisierung ist zugleich in der Regel ein Datenformat für die Diagnosedaten 32 festgelegt, welches entsprechend der Kategorisierung vordefiniert ist.
In den 5 bis 7 sind unterschiedliche schematische Darstellungen von Diagnosedatenrahmen 8'' dargestellt. Die Kennung erster Art 30 ist jeweils als Identifikator (ID) des Diagnosedatenrahmens bzw. einer Diagnosebotschaft, die mittels der Diagnosedaten 32 übermittelt wird, ausgestaltet. Der Identifikator wird zur Aushandlung einer Übertragungspriorität verwendet, wie dieses beispielsweise im CAN-Bus-Standard üblich ist. Die Kennung zweiter Art 31 gibt jeweils einen so genannten Kanal an, der die Diagnosedaten 32 kategorisiert. Der Kanal gibt somit eine Information an, wie die Diagnosedaten 32 zu interpretieren sind. Bei dem in den 5-7 dargestellten Beispiel ist der Kanal 0x01 vorgesehen, um ein Signal als fehlerhaft/nicht mehr fehlerhaft zu kennzeichnen. Die Diagnosedaten 32 umfassen einen Identifikator 33 (ID) des Nutzdatenrahmens, mit dem das fehlerhafte Signal übersandt wurde (oder übersandt werden wird, falls der Diagnosedatenrahmen vor dem Nutzdatenrahmen überfragen wird). Dieser Nutzdatenrahmen wird als Quell-Nutzdatenrahmen bezeichnet. Ferner umfassen die Diagnosedaten eine Angabe 34 über eine Startposition des fehlerhaften Signals in dem Quell-Nutzdatenrahmen. So kann das fehlerhafte Signal identifiziert werden, wenn mit dem Quell-Nutzdatenrahmen mehrere Signale übertragen wurden (oder werden). Schließlich umfassen die Diagnosedaten 32 ein Statusbit 35 mit dem das Signal als fehlerhaft (Statusbit=1) oder, später bei erneuter Fehlerfreiheit, als nicht mehr fehlerhaft oder fehlerfrei (Statusbit=0) gekennzeichnet wird. Bei einer anderen Ausführungsform kann dem Statusbit eine andere Bedeutung zugeordnet sein.
Kanal 0x02 ist in dem dargestellten Beispiel zur Übertragung eines Fehlercodes 36 (engl. Diagnostic Trouble Code – DTC) vorgesehen. Die Diagnosedaten 32 umfassen den Fehlercode 36 und eine Bezeichnung 37 des eingebetteten Systems, das den Quell-Nutzdatenrahmen übersandt hat. Bei einer Ausführungsform, bei der die Kennungen erster Art den eingebetteten Systemen eineindeutig zugeordnet sind, kann das Übertragen der Bezeichnung 37 des sendenden als Steuergerät ausgebildeten eingebetteten Systems unterbleiben. Die Bezeichnung 36 des eingebetteten Systems ist in der Regel keine Kennung erster Art.
In 7 ist ein Diagnosedatenrahmen 8'' schematisch dargestellt, bei dem aufgrund der Kennung zweiter Art diagnoserelevante Daten 38 in dem Kanal 0x03 übertragen werden.
Grundsätzlich können unterschiedliche Kennungen zweiter Art bzw. Kanalkennzeichnungswerte vorgesehen sein, die eine Vielzahl von Kategorien oder Kanälen kennzeichnen. Die Kanäle werden entsprechend der zu übertragenden Diagnosedaten gewählt und festgelegt.
Die eingebetteten Systeme 3, 3', 3'', 3''' umfassen Empfangsvorrichtungen 18, 18', 18'', 18''', die die Rahmen 8 empfangen, die Nutzdatenrahmen 8' und Diagnosedatenrahmen 8'' umfassen. Analyseeinheiten 19, 19', 19'', 19''' analysieren die empfangenen Rahmen 8. Hierbei wird ermittelt, ob die empfangenen Rahmen eine Kennung erster Art umfassen. Ist dies der Fall, werden die Daten des Datenbereichs als Diagnosedaten jeweils von einer Signalverarbeitungseinheit 20, 20', 20'', 20''' weiterverarbeitet. Die Analyseeinheiten 19, 19', 19'', 19''' erkennen ferner jeweils anhand der Kennung zweiter Art, welche Information die Diagnosedaten umfassen und veranlassen eine dementsprechende angemessene Weiterverarbeitung der Diagnosedaten. Über eine beispielsweise als interaktive Bildschirmanzeige ausgestaltete Ausgabevor richtung 21, die über eine Datenleitung 22 mit dem eingebetteten System 3' informationstechnisch gekoppelt ist, werden die aufbereiten Diagnosedaten ausgegeben. Ferner ist in dem eingebetteten System 3' ein zentraler Fehlerspeicher 23 vorgesehen, in dem alle Fehlercodes abgelegt werden, die in den Rahmen 8'' übertragen sind, die durch die Kennung zweiter Art „Kanal 0x02" gekennzeichnet bzw. kategorisiert sind.
Die beschriebenen Ausführungsformen haben lediglich beispielhaften Charakter. Die eingebetteten, über das Datenkommunikationsnetzwerk vernetzten Systeme können eine beliebige Ausgestaltung annehmen und beliebige Funktionen zur Verfügung stellen.

1: Kraftfahrzeug
2: Funktionssystem
3: eingebettetes System
3': weiteres eingebettetes System
3'', 3''': anderes eingebettetes System
4: Datenkommunikationsnetzwerk
5: Sensoren
6: weiteres Bussystem
7, 7', 7'': Sendevorrichtung
8: Rahmen
8': Nutzdatenrahmen
8'': Diagnosedatenrahmen
9: Rahmenkopf
10: Datenbereich
11: erstes Signal
12: zweites Signal
13: drittes Signal
14: n-tes Signal
17, 17', 17'', 17''': Rahmenerzeugungseinheit
18, 18', 18'', 18''': Empfangsvorrichtung
19, 19', 19'', 19''': Analyseeinheit
20, 20', 20'', 20''': Signalverarbeitungseinheit
21: Ausgabevorrichtung
22: Datenleitung
23: zentraler Fehler Speicher
30: Kennung erster Art
31: Kennung zweiter Art
32: Diagnosedaten
33: Identifikator des Quell-Nutzdatenrahmens
34: Angabe über eine Startposition
35: Statusbit
36: Fehlercode
37: Bezeichnung eines eingebetteten Systems
38: diagnoserelevante Daten

Claims

Verfahren zum Betreiben von über ein Datenkommunikationsnetzwerk (4) verknüpften eingebetteten Systemen (3, 3', 3'', 3''') in einem Kraftfahrzeug (1), bei dem die eingebeteten Systeme (3, 3', 3'', 3''') untereinander Daten austauschen, die in Rahmen (8) über das Datenkommunikationsnetzwerk (4) mittels eines Protokolls übertragen werden, wobei die Rahmen (8) einen Rahmenkopf (9) und einen Datenbereich (10) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kennung (30) erster Art vorgesehen ist, die in den Rahmenkopf (9) eines der Rahmen (8) eingefügt wird, mit dem Daten übertragen werden, die Diagnosedaten (32) umfassen, um diesen als Diagnosedatenrahmen (8'') gegenüber weiteren der Rahmen (8) zu kennzeichnen, die keine Diagnosedaten umfassen und als Nutzdatenrahmen (8') bezeichnet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kennung (30) erster Art als ein Bestandteil des Rahmenkopfes (9) eingefügt wird, dem in dem Protokoll eine andere Funktion oder Bedeutung zugeordnet ist, die nicht ausschließlich ein Charakterisieren eines Inhalts der Daten des Datenbereichs sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kennung (31) zweiter Art vorgesehen ist, die in den einen der Rahmen (8) eingefügt wird, um die damit übertragenen Diagnosedaten (32) zu kategorisieren.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Kennungen erster Art zum Einfügen in jene der Rahmen (8), mit denen Diagnosedaten (32) übertragen werden, vorgesehen sind, um diese als Diagnosedatenrahmen (8'') zu kennzeichnen, wobei jedem der eingebetteten Systeme (3, 3', 3'', 3''') die mindestens eine Kennung (30) erster Art oder eine der weiteren Kennungen erster Art eineindeutig zugeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kennung (30) erster Art oder zumindest eine der weiteren Kennungen erster Art im Bezug auf das Protokoll als Multicast- oder Broadcastadresse ausgestaltet sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der eingebeteten Systeme (3, 3', 3'', 3''') ein erster Identifikator eindeutig zugeordnet ist, der in jene der Rahmen (8), die Nutzdatenrahmen (8') sind, eingefügt wird, und die dem jeweiligen eingebetteten System (3, 3', 3'', 3''') eindeutig zugeordnete mindestens eine Kennung (30) erster Art oder eine der weiteren Kennungen erster Art als zweiter Identifikator ausgestaltet ist, der anstelle des ersten Identifikators in die der Rahmen (8) eingefügt wird, die Diagnosedatenrahmen (8'') sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die mindestens eine Kennung von allen den eingebetteten Systemen zur Kennzeichnung der Diagnosedatenrahmen verwendet wird.
Eingebettetes System (3), das mit mindestens einem weiteren eingebetteten System (3') über ein Datenkommunikationsnetzwerk (4) in einem Kraftfahrzeug (1) verknüpft ist oder verknüpfbar ist, wobei über das Datenkommunikationsnetzwerk (4) Daten in Rahmen (8) ausgetauscht werden, umfassend eine Rahmenerzeugungseinheit (17) zum Erzeugen von dem eingebetteten System (3) zu sendenden Senderahmen der Rahmen (8) und eine Sendevorrichtung (7) zum Übertragen der Senderahmen über das Datenkommunikationsnetzwerk (4) mittels eines Protokolls, wobei die Rahmen (8) einen Rahmenkopf (9) und einen Datenbereich (10) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kennung (30) erster Art vorgesehen ist, in den Rahmenkopf (9) jener der Rahmen (8) eingefügt zu werden, mit denen Daten übertragen werden, die Diagnosedaten (32) umfassen, um die jenen der Rahmen (8) als Diagnosedatenrahmen (8'') gegenüber weiteren der Rahmen (8) zu kennzeichnen, die keine Diagnosedaten umfassen und als Nutzdatenrahmen (8') bezeichnet werden, und wobei die Rahmenerzeugungseinheit (17) ausgestaltet ist, die mindestens eine Kennung (30) erster Art in jene der Senderahmen einzufügen, die Diagnosedatenrahmen (8'') sind.
Eingebettetes System (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfügen der mindestens einen Kennung (30) erster Art als ein Bestandteil des Rahmenkopfes (9) erfolgt, dem in dem Protokoll eine andere Funktion oder Bedeutung zugeordnet ist, die nicht ausschließlich ein Charakterisieren eines Inhalts der Daten des Datenbereichs sind.
Eingebettetes System (3) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kennung zweiter Art zum Kategorisieren der entsprechenden in einem der Diagnosedatenrahmen (8'') übertragenen Diagnosedaten (8) vorgesehen ist, und die Rahmenerzeugungseinheit (17) ausgestaltet ist, die mindestens eine Kennung (30) zweiter Art in die Diagnosedatenrahmen einzufügen.
Eingebettetes System (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Kennungen erster Art zum Kennzeichnen von weiteren der Rahmen (8), die Diagnosedatenrahmen (8) sind, vorgesehen sind und die mindestens eine Kennung (30) erster Art oder eine der weiteren Kennungen erster Art dem eingebetteten System (3) eineindeutig zugeordnet sind und über die eineindeutig zugeordnete mindestens eine Kennung (30) erster Art oder eine der weiteren Kennungen erster Art eine Unterscheidung von dem mindestens einen weiteren eingebetteten System (3') möglich ist, dem eine andere der weiteren Kennungen erster Art eineindeutig zugeordnet ist.
Eingebettetes System (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kennung (30) erster Art oder die eine der weiteren Kennungen erster Art im Bezug auf das Protokoll als Multicast- oder Broadcastadresse ausgestaltet sind.
Eingebettetes System (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der eingebeteten Systeme (3, 3', 3'', 3''') ein erster Identifikator eindeutig zugeordnet ist und die Rahmenerzeugungseinheit (17) ausgestaltet ist, in jene der Rahmen (8), die Nutzdatenrahmen (8') sind, den dem eingebeteten System (3) eineindeutig zugeordneten Identifikator einzufügen, wobei die dem eingebetteten Systemen (3) eineindeutig zugeordnete mindestens eine Kennung (30) erster Art oder eine der weiteren Kennungen erster Art als zweiter Identifikator ausgestaltet ist, und die Rahmenerzeugungseinheit (17) weiter ausgestaltet ist, die dem eingebetteten Systemen (3) eineindeutig zugeordnete mindestens eine Kennung (30) erster Art oder eine der weiteren Kennungen erster Art anstelle des ersten Identifikators in die Diagnosedatenrahmen (8'') einzufügen.
Eingebettetes System (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kennung für eine Verwendung von allen den eingebetteten Systemen zur Kennzeichnung der Diagnosedatenrahmen (8'') vorgesehen ist.
Eingebettetes System (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, gekennzeichnet durch eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen von dem mindestens einen weiteren eingebetteten System (3') übertragenen Empfangsrahmen der Rahmen und eine Analyseeinheit (19), die Empfangsrahmen anhand der mindestens einen Kennung (30) erster Art, der einen der weiteren Kennungen erster Art oder der anderen der weiteren Kennungen erster Art als Diagnosedatenrahmen (8'') erkennt und die enthaltenen Diagnosedaten (32) einer entsprechenden Verarbeitung zuleitet.
Eingebettetes System (3) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseeinheit (19) die mindestens eine Kennung (31) zweiter Art erkennt und die Verarbeitung, insbesondere Interpretation, der in dem Empfangsrahmen enthaltenen Diagnosedaten (32) entsprechend der der Kennung (31) zweiter Art zugeordneten Kategorie veranlasst.
Integriertes Funktionssystem (2) eines Kraftfahrzeugs (1), gekennzeichnet durch mindestens zwei eingebettete Systeme (3, 3', 3'', 3''') mit Merkmalen nach einem der Ansprüche 8 bis 16 und ein Datenkommunikationsnetzwerk (4), über das die mindestens zwei eingebetteten Systeme (3, 3', 3'', 3''') gekoppelt sind.