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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung einer Kommunikation,
eine Einrichtung zur Bereitstellung einer Kommunikation, ein Computerprogramm
und ein Computerprogrammprodukt.
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Stand der Technik
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Sensorsysteme
bestehen üblicherweise
aus einer Sensoreinheit, einer Sensordatenaufbereitung sowie einer
Kommunikationsschnittstelle. Im allgemeinen sind diese Sensoreinheiten
mittels Drahtverbindungen miteinander gekoppelt. Es ist vorgesehen, dass
zukünftige
Sensorsysteme als modulare Baugruppen mit automatischer Anpassung
an die zentralen Steuereinheiten auszurüsten sind. Diese Sensorsysteme
müssen
eine störsichere
und abstrahlungsfreie Kommunikation zwischen einzelnen Sensoren und
einem Steuergerät
ermöglichen.
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Die
Druckschrift
DE 100
48 808 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steuerung von Betriebsabläufen,
insbesondere bei einem Fahrzeug, wobei wenigstens ein Sensor mit
einer Verbindungseinheit über
ein Bussystem mit wenigstens einer Steuereinheit zur Steuerung der
Betriebsabläufe
verbunden ist. Dabei weist diese Steuereinheit ebenfalls eine Verbindungseinheit
auf, über die
Sensorinformationen zur Steuereinheit übertragen werden. Des weiteren
ist vorgesehen, dass die Steuereinheit die Sensorinformationen zu
vorgebbaren Synchronisationspunkten einliest und/oder verarbeitet.
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Ein
Verfahren sowie eine Anordnung zur Initialisierung einer Anzahl
gleichartiger sekundärer Steuergeräte ist aus
der Druckschrift
DE
199 46 769 A1 bekannt. Dabei sind die gleichartigen sekundären Steuergeräte einem
primären
Steuergerät
nachgeschaltet. Bei dem Verfahren werden die sekundären Steuergeräte an eine
für den
primären
Steuergerät steuerbare Spannungsversorgung
angeschlossen. Danach werden Identifizierungssignale von jedem sekundären Steuergerät an das
primäre
Steuergerät übermittelt.
Eine Initialisierung eines noch zu initialisierenden sekundären Steuergeräts erfolgt
durch Aufrechterhaltung der Spannungsversorgung des zu initialisierenden
sekundären
Steuergeräts
bei gleichzeitiger Unterbrechung der Spannungsversorgung für die anderen
sekundären
Steuergeräte.
Dabei wird jeweils ein Initialisierungssignal von dem primären Steuergerät an das
zu initialisierende sekundäre Steuergerät übertragen.
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Ein
elektronisches System und ein Verfahren zum Adressieren von Geräten ist
in der Druckschrift
DE
101 38 121 A1 beschrieben. Hierbei ist ein erstes Bussystem,
das auf statischen Adressen beruht, sowie ein zweites Bussystem,
das bei einer Initialisierung auf dynamisch zu vergebenden Adressen
beruht, vorgesehen. Außerdem
sind dem zweiten Bussystem statische Adressen zugeordnet. Dieses
System weist Mittel zur Transformation einer dynamischen Adresse
in eine quasi-statische Adresse auf, wobei die quasi-statische Adresse
die dem zweiten Bussystem zugeordneten statischen Adressen umfasst.
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Offenbarung der Erfindung
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Bereitstellung einer Kommunikation zwischen Datenmodulen, die über Kommunikationseinheiten
einer Einrichtung zur Bereitstellung der Kommunikation miteinander
verbunden sind, wird ein Datenmodul durch mindestens eine Kommunikationseinheit über ein
Datenprotokoll automatisch ausgewählt.
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Bei
einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Identität eines
Datenmoduls über
einen als dynamischen oder statischen Identifikationscode ausgebildeten
Parameter und über
eine Struktur der durch das Datenprotokoll zu übertragenden Daten als weiteren
Parameter, also typischerweise durch mehrere Parameter des Datenprotokolls,
festgelegt.
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Hierbei
kann der zur Festlegung der Identität vorgesehene Identifikationscode
des Datenmoduls zwei voneinander getrennte Bereiche aufweisen, wobei
ein erster Bereich eine Identifikation der Einrichtung zur Bereitstellung
der Kommunikation aufweist und ein zweiter Bereich eine Identifikation
des Datenmoduls aufweist.
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Der
Identifikationscode für
ein Datenmodul wird von einem Codegenerator über ein Zufallsmuster automatisch
erzeugt. Eine derartige Erzeugung kann zu unterschiedlichen Anlässen und/oder
Zeitpunkten erfolgen, bspw. bei einer Erstinbetriebnahme des Datenmoduls,
nach einer Modifikation der Einrichtung und somit der Kommunikationseinheiten oder
mindestens eines der Datenmodule und auch nach einer Störung einer
Anordnung, die die Einrichtung und die Datenmodule umfasst.
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Zur
Ermittlung des Identifikationscodes wird regelmäßig eine Startsequenz, die
eine nicht-wiederholbare
bzw. einzigartige Zahlenkombination, bspw. eine Fahrgestellnummer
eines Fahrzeugs, aufweist, benutzt.
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Somit
ist es möglich,
ein während
des Betriebs der Einrichtung neu hinzukommendes Datenmodul automatisch
an die Einrichtung anzupassen.
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Die
Erfindung betrifft des weiteren eine Einrichtung zur Bereitstellung
einer Kommunikation zwischen Datenmodulen, die Kommunikationseinheiten zum
Verbinden der Datenmodule aufweist, und bei der die Kommunikationseinheiten
dazu ausgebildet sind, Datenmodule über ein Datenprotokoll automatisch
auszuwählen.
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Diese
Einrichtung weist in der Regel einen zur automatischen Erzeugung
eines Identifikationscodes ausgebildeten Codegenerator auf. Außerdem kann
die Einrichtung zur Bereitstellung einer zumindest teilweise, in
der Regel vollständig
drahtlosen Kommunikation ausgebildet sein. Die Einrichtung ist bei
einer Anwendung zur Bereitstellung einer Kommunikation in einem
Fahrzeug ausgebildet.
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Allgemein
kann die Einrichtung mindestens ein Modul, insbesondere den Codegenerator,
auf weisen, wobei dieses mindestens eine Modul zur Ausführung mindestens
eines Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens
und/oder zur Bereitstellung mindestens einer der voranstehend angeführten Funktionen
der Einrichtung ausgebildet ist. Als das mindestens eine Modul kann
jedes programmierbare Gerät,
bspw. ein Computer, eine Recheneinheit, ein ASIC bzw. eine anwendungsspezifische
integrierte Schaltung, ein FPGA bzw. programmierbarer Logikschaltkreis
und dergleichen vorgesehen sein.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogramm mit
Programmcodemitteln ist zum Durchführen aller Schritte eines beschriebenen
Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer
oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer voranstehend
beschriebenen erfindungsgemäßen Einrichtung,
ausgeführt
wird.
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Die
Erfindung betrifft zudem ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln,
die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle
Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens
durchzuführen,
wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
ausgeführt
wird.
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Mit
vorliegender Erfindung wird somit eine Modularchitektur für Datenerfassungsanordnungen bzw.
Datenerfassungssysteme bereitgestellt. Dabei wird mit Hilfe einfacher,
jedoch störsicherer
Datenprotokolle eine Kommunikation zwischen beliebigen Datenmodule,
die als Sensoren oder Aktoren und somit als Datengeber oder Datenempfänger ausgebildet
sind, ermöglicht.
Die Datenmodule kann man bei möglichen
Anwendungen an Steuergeräte
anflanschen und somit verbinden. Dabei werden die Datenmodule automatisch
an die Einrichtung und somit an ein bestehendes Kommunikationsnetz
angepaßt,
abgeglichen und datenmäßig eindeutig
identifizierbar angeschlossen, so dass sich der Einbau von Datenmodulen
nur auf die mechanische Erweiterung sowie einen anschließenden Start-/Kalibrierzyklus
beschränkt.
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Die
Datenmodule können
dabei entweder mit Hilfe einer traditionellen Kfz-tauglichen drahtgeführten Schnittstelle
oder über
Funk mit und ohne Batteriebetrieb im Sensorumfeld angeflanscht werden.
Direkt nach dem Anflanschen wird bei der ersten Inbetriebnahme automatisch über das
Zufallsmuster der Identifikationscode erzeugt, bei dem jedoch bereits
benutzte Identifikationscodes ausgelassen werden. Dieser Identifikationscode
kann statisch sein, so dass dieser dauerhaft benutzt wird, oder
er kann dynamisch sein, was bedeutet, dass der Identifkationscode
in einem festen Zeitraster oder auf Anforderung ausgetauscht wird.
Eine zusätzliche
dynamische Anpassung des Identifikationscodes kann auf vorhandene
Störungen
reagieren. Wird ein Gerät
bzw. Datenmodul angesprochen, wird daraufhin der Identifikationscode
des betreffenden Geräts
nach dem Zufallsmuster neu generiert.
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Es
ist denkbar, dass eine Geräteaktivierung fehlerhaft,
beispielsweise durch Störung
aus der Umgebung, abläuft.
Es ist jedoch äußerst unwahrscheinlich,
dass nach einer Anpassung des Identifikationscodes wiederum eine
störende
Vorrichtung sowie das gestörte
Gerät denselben
Identifikationscode haben. Es kann jedoch durch einen auf Code-Redundanz-Verhütung optimierten
Codegenerator die Betriebssicherheit nochmals verbessert werden.
Derartige Codegeneratoren benutzen Startsequenzen zur Ermittlung
des Identifkationscodes, die sich nicht-wiederholbarer Zahlenkombinationen
bedienen. Im Kfz-Wesen ist eine solche Zahlenkombination beispielsweise
die Fahrgestellnummer.
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Die
dazu notwendige Architektur der Einrichtung bzw. des Systems weist
als Komponenten den Codegenerator, Schnittstellen, Datenprotokolle, Steuersignale
sowie eine Energiezufuhr auf.
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Die
Erfindung stellt Möglichkeiten
für eine sich
automatisch anpassende und störunempfindliche
Datenkommunikation bereit. Eine Datenübertragungsstrecke besteht
im wesentlichen aus einer Funkstrecke, die eine große Anzahl
Datenmodule mit mindestens einer Kommunikationseinheit, insbesondere
Sende- und/oder Empfangseinheit verbindet.
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Dabei
können
die Datenmodule einerseits fremdspannungsversorgt sein, wie beispielsweise mit
einem Versorgungsstrang aus dem Kfz Bordnetz, oder sie können die
Energie des Funkfeldes zum Betrieb der Datenerfassung und der Datenkommunikation
bzw. andere autarke Energiequellen nutzen.
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Die
Datenerfassung und -kommunikation wird in Ausgestaltung sowohl als
zeitlich kontinuierlich, zeitlich getastet oder auch nur auf Anfrage
aktiviert durchgeführt.
Durch eine Zuordnungsvorschrift, wie beispielsweise eine Modul-Identnummer,
wird jedem Datenmodul der Identifikationscode eindeutig ansprechbar
zugewiesen. Wählt
eine Kommunikationseinheit ein solches Datenmodul durch Aktivierung des
zugehörigen
Identifikationscodes aus, so erwacht dieses Datenmodul und tastet
sich auf die Funkstrecke. Nach diesem Vorgang eines betriebsbereiten
Meldens wird die Datenkommunikation durchgeführt.
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Auch
parallele Kommunikationen sind denkbar, wenn das System für parallele
Kommunikation ausgelegt ist, wobei parallele Datenkommunikation bedeutet,
dass mindestens zwei Datenmodule und/oder Kommunikationseinheiten
gleichzeitig bedient werden. Damit ist es notwendig diese Kommunikationen
voneinander getrennt zu halten. Das kann durch geeignete HF- oder
Träger-Verfahren,
wie beispielsweise der Trennung von Kanälen im Falle einer Frequenzmodulation
(FM), durch Trennung des oberen und unteren Seitenbandes einer Amplitudenmodulation
sowie verschiedene Trägerfrequenzen
und deren Zusammenfassung zu Primärgruppen, Sekundärgruppen
usw. erfolgen.
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Eine
derart aufgebaute Einrichtung zur modularen Datenerfassung kann
dadurch erweitert werden, dass alle Datenmodule automatisch erkannt werden.
Hierzu wird ein Datenprotokoll verwendet, das einerseits die Identität des Datenmoduls
und andererseits die Struktur der Daten festlegt. Die Identität des Datenmoduls
ist für
die Sicherheit der Kommunikation entscheidend. Wird beispielsweise
eine Identität
mit Code 7 festgelegt, so kann jeder andere Sender, der den Code
sendet, das Datenmodul jedoch nur dann aktivieren, falls des weiteren
die Datenstruktur stimmt und ggf. eine weiterer Parameter des Datenprotokolls
stimmen sollte.
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Datenerzeugende
und datenerfassende Datenmodule, die an schwer zugänglichen
Stellen angeordnet sind, können
in der Regel nur drahtlos durch Funkübertragung Daten austauschen.
Allerdings ist eine derartige Datenübertragung aufgrund einer möglichen
Beeinflussung anderer Funkvorrichtungen störanfällig. Zudem können die
drahtlos kommunizierenden Datenmodule ebenfalls andere Funkvorrichtungen
stören.
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Aus
diesem Grund wird in Ausgestaltung der Erfindung die Identifikation
der tatsächlich
im Kommunikationsnetz befindlichen Datenmodule eindeutig bestimmt.
Das geschieht durch zwei voneinander getrennte Bereiche in einem
Identifikationscode bzw. einem Codewort. Ein erster Bereich enthält eine
Identifikation des Kommunikationsnetzes, der zweite Bereich eine
dem Datenmodul zugehörige
Identifikation. Mit Hilfe bekannter Codierverfahren, die hier anwendbar
sind, kann diese Identifikation auch im Kfz-Wesen für eindeutige
Kommunikationsnetzzuweisungen als sicher angesehen werden. Diese
Codierverfahren können
sich dabei auch eines sog. "Scrambling
Code" bedienen,
der durch gewisse zeitliche Streuung eine sehr hohe Identifikationssicherheit
erlaubt. Ebenso ist eine deutliche Verbesserung der ungestörten Identifikation
möglich,
wenn das Codierverfahren in zeitlichen Abständen geändert wird.
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Des
weiteren kann auf Anforderung eine stochastische Codeänderung
erreicht werden, indem eine ausgewählte Dateneinheit angefunkt
wird und sofort nach Codeerkennung der Identifikationscode geändert wird.
Wird eine Baugruppe mit mehreren Datenmodulen beispielsweise fehlerhaft
selektiert, kann diese zunächst
auch ein Signal senden, das unter Umständen zu Fehlinterpretationen
führen
kann. Wird jedoch eine Redundanz der Datenabfrage des Identifikationscodes
so gestaltet, dass das zur Kommunikationskette gehörende Steuergerät eine Änderung
des Identifikationscodes durchführt,
so ist es sehr unwahrscheinlich, daß ein benachbartes oder störendes Kommunikationsnetz
exakt die gleiche Änderung
durchführt.
Damit wird die redundante Datenübertragung
mit einem völlig
anderen Identifikationscode durchgeführt. Erst dann, wenn beide
Daten als zum gleichen Datenmodul gehörig erkannt werden, beispielsweise
durch Datenidentität
oder durch andere sinnvolle Kennzeichen, wird diese Datum als gültig gekennzeichnet.
Die Störsicherheit
wird nochmals erhöht,
wenn ein Zufallsgenerator eine Startzahl (seed) benutzt, die einzigartig
ist. Im Kfz-Betrieb
bietet sich hier die Fahrgestellnummer an.
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Die
Erfindung kann bei Kfz-typischen Produkten, die zur Datenerfassung
in kritischen Umgebungen eingesetzt werden, wie den Reifen, dem
Motorraum, dem Antriebsstrang, den Schwingungsdampfern, der Abgasreinigung
und dergleichen zur Anwendung kommen. Dabei ist vorgesehen, dass derartigen
Vorrichtungen eines Fahrzeugs jeweils mindestens ein als Sensor
und/oder Aktor ausgebildetes Datenmodul zugeordnet ist. Ebenso ist
eine derartige Einrichtung bzw. ein derartiges System als drahtgestützte Kfz-Kommunikationseinrichtung
einsetzbar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Einrichtung.
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Ausführungsform
der Erfindung
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Die
in der 1 in schematischer Darstellung gezeigte Anordnung 2 weist
eine Einrichtung 4 zur Bereitstellung einer Kommunikation
zwischen Datenmodulen 6, 8, 10, 12, 14 auf.
Diese Einrichtung 4 umfasst in vorliegender Ausführungsform
zwei Kommunikationseinheiten 16, die dazu ausgebildet sind,
zwischen den Datenmodulen 6, 8, 10, 12, 14 ein in
dieser Ausführungsform
drahtloses Kommunikationsnetz, wie durch die gestrichelten Linien
angedeutet, bereitzustellen. In der vorliegenden Ausführungsform
ist das erste Datenmodul 6 als Steuergerät ausgebildet.
Das zweite und dritte Datenmodul 8, 10 sind jeweils
als Sensor und das vierte sowie fünfte Datenmodul 12, 14 jeweils
als Aktor ausgebildet.
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Hierzu
kommunizieren die Kommunikationseinheiten 16 untereinander
sowie mit den Datenmodulen 6, 8, 10, 12, 14.
Die Kommunikationseinheiten 16 sind dazu ausgebildet, die
Datenmodule 6, 8, 10, 12, 14 über ein
Datenprotokoll automatisch anzuwählen
bzw. auszuwählen.
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Dabei
ist das Datenprotokoll durch eine Anzahl von Parametern definiert. Über diese
Parameter ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine
Identität
jeweils eines Datenmoduls 6, 8, 10, 12, 14 über einen
Identifikationscode des jeweiligen Datenmoduls 6, 8, 10, 12, 14 sowie über eine
Struktur der über
das Kommunikationsnetz übertragenen
Daten festzulegen.