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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Netzknoten zur Übertragung mindestens einer ereignisgesteuerten Botschaft über ein zeitgesteuertes Kommunikationssystem.
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In der Daten- und Netzwerktechnik existieren verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Übertragen von Botschaften zwischen Netzknoten in verteilten Systemen. Die Übertragung erfolgt dabei über Kommunikationssysteme, insbesondere Datenbusse. Zum Einsatz kommen Datenbusse auch in Kraftfahrzeugen, um beispielsweise eine Kommunikation zwischen verschiedenen Steuergeräten des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.
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Hierbei können verschiedene Arten von Botschaften und verschiedene Arten von Kommunikationssystemen unterschieden werden. Es existieren z.B. ereignisgesteuerte Botschaften, wobei ereignisgesteuerte Botschaften getriggert durch ein Auftreten eines Ereignisses zu einem nicht vorhersagbaren Zeitpunkt gesendet werden. In Abgrenzung zu so genannten zeitgesteuerten Botschaften ist ein genauer Übertragungszeitpunkt einer ereignisgesteuerten Botschaft nicht a priori bekannt und planbar, sondern wird erst zur Laufzeit bestimmt. Daher ist für eine ereignisgesteuerte Botschaft keine Planung von Übertragungszeitpunkten und eine statische Festlegung von Übertragungskapazität auf beispielsweise einem Datenbus möglich oder sinnvoll.
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Zeitgesteuerte Botschaften sind Botschaften, die zyklisch in einem festen zeitlichen Raster gesendet werden. In Abgrenzung zu den ereignisgesteuerten Botschaften ist der genaue Übertragungszeitpunkt von zeitgesteuerten Botschaften, zumindest aber die Übertragungsrate, a priori bekannt und planbar. Eine notwendige Übertragungskapazität für zeitgesteuerten Botschaften kann also bereits zur Entwicklungszeit bestimmt werden.
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Im Bereich der Kommunikationssysteme kann beispielsweise zwischen ereignisgesteuerten Kommunikationssystemen und zeitgesteuerten Kommunikationssystemen unterschieden werden. Ein zeitgesteuertes Kommunikationssystem ist charakterisiert durch statisch geplante und zur Laufzeit invariante Übertragungszeitpunkte für die Botschaften, die über das zeitgesteuerte Kommunikationssystem übertragen werden. Alle Kommunikationsteilnehmer, die an ein zeitgesteuertes Kommunikationssystem angeschlossen sind, verwenden eine gemeinsame Zeitbasis. Hiermit sind die Zeitbasen der an das zeitgesteuerte Kommunikationssystem angeschlossenen Kommunikationsteilnehmer synchron zu einer Referenzzeit. Zeitgesteuerte Kommunikationssysteme sind beispielsweise Datenbusse wie FlexRay, TTP, TTCAN.
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Im Gegensatz zu einem zeitgesteuerten Kommunikationssystem ist eine Übertragung von Botschaften in einem ereignisgesteuerten Kommunikationssystem nicht statisch und daher nicht planbar. Es existieren insbesondere keine zeitinvarianten Übertragungszeitpunkte für Botschaften. Weiterhin weisen die an ein ereignisgesteuertes Kommunikationssystem angeschlossenen Kommunikationsteilnehmer in der Regel keine synchrone Zeitbasis auf, sie verfügen also nicht über eine Referenzzeit.
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Sind an ein zeitgesteuertes Kommunikationssystem Netzknoten angeschlossen, die neben zeitgesteuerten Botschaften auch ereignisgesteuerte Botschaften senden können, so ist eine Übertragung von ereignisgesteuerten Botschaften auch über ein zeitgesteuertes Kommunikationssystem wünschenswert.
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Auch bei einer gewünschten Kommunikation zwischen Netzknoten eines ereignisgesteuerten Kommunikationssystems und Netzknoten eines zeitgesteuerten Kommunikationssystems ist eine Übertragung von ereignisgesteuerten Botschaften der Netzknoten des ereignisgesteuerten Kommunikationssystems über das zeitgesteuerte Kommunikationssystem wünschenswert.
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Aus der
US 2007/0140294 A1 , der
US 2005/0254518 A1 , der
DE 11 2008 000 598 T5 , der
US 2006/0259204 A1 , der
DE 10 2009 025 965 A1 und der
US 2004/0153859 A1 sind jeweils Verfahren zur Übertragung mindestens einer ereignisgesteuerten Botschaft zwischen mindestens einem ersten Netzknoten und mindestens einem zweiten Netzknoten bekannt, wobei die mindestens eine ereignisgesteuerte Botschaft zumindest teilweise über ein zeitgesteuertes Kommunikationssystem übertragen wird. Dabei regelt ein Kommunikationsprotokoll eine Übertragung von zeitgesteuerten Botschaften und mindestens einer Trägerbotschaft über das zeitgesteuerte Kommunikationssystem, wobei die mindestens eine ereignisgesteuerte Botschaft oder mindestens ein Teil der mindestens einen ereignisgesteuerten Botschaft der mindestens einen Trägerbotschaft oder weiteren Trägerbotschaften zugeordnet wird.
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Es stellt sich daher das technische Problem, ein Verfahren und ein Netzknoten zur Übertragung ereignisgesteuerter Botschaften über ein zeitgesteuertes Kommunikationssystem zu schaffen, die eine flexiblere Ausnutzung der Bandbreite ermöglichen.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Übertragung mindestens einer ereignisgesteuerten Botschaft zwischen mindestens einem ersten Netzknoten und mindestens einem zweiten Netzknoten, wobei die mindestens eine ereignisgesteuerte Botschaft zumindest teilweise über ein zeitgesteuertes Kommunikationssystem übertragen wird, wobei ein Kommunikationsprotokoll eine Übertragung von zeitgesteuerten Botschaften und mindestens einer Trägerbotschaft über das zeitgesteuerte Kommunikationssystem regelt, wobei die mindestens eine ereignisgesteuerte Botschaft oder mindestens ein Teil der mindestens einen ereignisgesteuerten Botschaft der mindestens einen Trägerbotschaft oder weiteren Trägerbotschaften zugeordnet wird.
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Hierbei kann mindestens eine zeitgesteuerte Botschaft als Trägerbotschaft dienen.
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Die Übertragung von zeitgesteuerten Botschaften über das zeitgesteuerte Kommunikationssystem erfolgt in Zyklen, wobei das Kommunikationsprotokoll Sendezeitpunkte und Sendedauer der zeitgesteuerten Botschaften innerhalb des Zyklus festlegt. Das Kommunikationsprotokoll wird hierbei beispielsweise durch Kommunikationskontroller der einzelnen Netzknoten ausgeführt. Ein Zyklus besteht hierbei beispielsweise aus einer Anzahl von Slots, wobei den Slots durch das Kommunikationsprotokoll feste Sendezeiten und Sendedauern im Zyklus zugeordnet sind. Die Teilnehmer des zeitgesteuerten Kommunikationssystems, beispielsweise der erste und/oder zweite Netzknoten, die an das zeitgesteuerte Kommunikationssystem angeschlossen sind, können zeitgesteuerte Botschaften in diesen Slots übertragen, wobei in der Regel jedem Teilnehmer des zeitgesteuerten Kommunikationssystems mindestens ein Slot pro Zyklus zugeordnet ist.
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Das Kommunikationsprotokoll regelt den Sendezeitpunkt und die Sendedauer der mindestens einen Trägerbotschaft. Die Trägerbotschaften können somit statisch auf dem zeitgesteuerten Kommunikationssystem, beispielsweise einem Datenbus wie dem FlexRay-Bus, allokiert sein. Beispielsweise wird die Trägerbotschaft einem oder mehreren Slots eines Zyklus zugeordnet.
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Hierbei kann in jedem Zyklus mindestens eine Trägerbotschaft vorgesehen sein. Auch ist vorstellbar, dass in jedem Zyklus mehrere Trägerbotschaften vorgesehen sind. Auch ist vorstellbar, dass in einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen die mindestens eine Trägerbotschaft einmalig übertragen wird.
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Die Trägerbotschaften dienen hierbei nicht zur Übertragung von zeitgesteuerten Botschaften der Teilnehmer des zeitgesteuerten Kommunikationssystems, sondern zur Übertragung ereignisgesteuerter Botschaften der Teilnehmer des zeitgesteuerten Kommunikationssystems. Auch können die Trägerbotschaften der Übertragung von ereignisgesteuerten Botschaften von Netzknoten eines ereignisgesteuerten Kommunikationsnetzes dienen, wobei das ereignisgesteuerte Kommunikationssystem beispielsweise über ein Gateway mit dem zeitgesteuerten Kommunikationssystem verbunden ist.
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Der Trägerbotschaft kann dann eine ereignisgesteuerte Botschaft zugeordnet werden. Ereignisgesteuerte Botschaften werden hierdurch in Trägerbotschaften verpackt und können über das zeitgesteuerte Kommunikationssystem übertragen werden. Wird eine ereignisgesteuerte Botschaft mittels einer Trägerbotschaft von einem sendenden Netzknoten, beispielsweise dem ersten Netzknoten, gesendet, so kann die ereignisgesteuerte Botschaft von einem empfangenden Netzknoten, beispielsweise dem zweiten Netzknoten, aus der Trägerbotschaft extrahiert werden.
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Auch ist vorstellbar, dass der Trägerbotschaft nur ein Teil einer ereignisgesteuerten Botschaft zugeordnet werden kann.
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Mit Hilfe der Trägerbotschaften wird somit ein virtuelles, ereignisgesteuertes Kommunikationssystem bereitgestellt, das in vorteilhafter Weise die Übertragung ereignisgesteuerte Botschaften über ein zeitgesteuertes Kommunikationssystem ermöglicht. Insbesondere ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, ereignisgesteuerte Botschaften, die zu einem beliebigen Zeitpunkt auftreten können, über ein zeitgesteuertes Kommunikationssystem zu übertragen. Eine Übertragungskapazität und eine Übertragungslatenz des virtuellen, ereignisgesteuerten Kommunikationssystems sind durch das Kommunikationsprotokoll, insbesondere die Sendezeitpunkte der Trägerbotschaften, definiert.
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Die Zuordnung der ereignisgesteuerten Botschaften zu den Trägerbotschaften erfolgt zur Laufzeit.
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Das virtuelle, ereignisgesteuerte Kommunikationssystem ermöglicht hiermit in vorteilhafter Weise eine Übertragung ereignisgesteuerter Botschaften zwischen Netzknoten, die an dem zeitgesteuerten Kommunikationssystem angeschlossen sind, sowie zwischen Netzknoten, die an einem ereignisgesteuerten Kommunikationssystem angeschlossen sind, und Netzknoten, die an dem zeitgesteuerten Kommunikationssystem angeschlossen sind. Für diesen Fall erfolgt die Übertragung der ereignisgesteuerten Botschaften über ein Gateway, welches später näher erläutert wird.
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Dabei wird in einem oder mehreren Zyklen eine Anzahl von Trägerbotschaften über das zeitgesteuerte Kommunikationssystem gesendet, wobei die Anzahl der Trägerbotschaften zur Laufzeit einstellbar ist. Hierbei ist möglich, dass die Anzahl der Trägerbotschaften aufgabenabhängig eingestellt werden. Hierbei ist auch das Kommunikationsprotokoll zur Laufzeit veränderbar. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Übertragungskapazität für ereignisgesteuerte Botschaften, insbesondere die für eine Übertragung von ereignisgesteuerten Botschaften zur Verfügung stehende Bandbreite, zur Laufzeit geändert werden kann. Hiermit ist also die Übertragungskapazität des virtuellen, ereignisgesteuerten Kommunikationssystems nicht durch z.B. eine vorbestimmte Anzahl an Trägerbotschaften in einem Zyklus des zeitgesteuerten Kommunikationssystems begrenzt.
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Dabei wird in mindestens einem ersten Betriebsmodus des zeitgesteuerten Kommunikationssystems eine erste Anzahl von Trägerbotschaften und in einem zweiten Betriebsmodus des zeitgesteuerten Kommunikationssystems eine zweite Anzahl von Trägerbotschaften eingestellt. Hierbei wird im ersten Betriebsmodus ein erstes Kommunikationsprotokoll des zeitgesteuerten Kommunikationssystems und im zweiten Betriebsmodus ein zweites Kommunikationsprotokoll des zeitgesteuerten Kommunikationssystems ausgeführt. Weiter erfolgt mindestens eine Umschaltung zwischen dem mindestens ersten und zweiten Betriebsmodus, wobei ein Umschaltprotokoll die Umschaltung zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus regelt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine höhere Anwendbarkeit, z.B. für mehrere Fahrzeugsysteme, aufweist.
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Insbesondere kann z.B. ein so genannter Kern-Betriebsmodus definiert werden, der projektinvariant, d.h. unabhängig von z.B. einem Kraftfahrzeugtyp, ist. Beispielsweise kann der Kern-Betriebsmodus der erste Betriebsmodus sein. Ein derartiger Kern-Betriebsmodus erlaubt hierbei z.B. die Abwicklung eines Kommunikationsprotokolls des zeitgesteuerten Kommunikationssystems für folgende Aufgaben: a) eine Identifikation einer Kraftfahrzeug-Betriebsmodus-Version und Abgleich mit einer Software-Version der an das zeitgesteuerte Kommunikationssystem angeschlossenen Netzknoten, insbesondere von Steuergeräten, b) Übertragung von Verwaltungs- und/oder Kommunikationsprotokoll-Informationen zur Realisierung eines oder mehrerer virtueller, ereignisgesteuerter Kommunikationssysteme, c) Bereitstellung eines Services zur koordinierten Ausführung von vorbestimmten oder definierten Operationen, beispielsweise einer Umschaltung von Betriebsmodi auf mehreren Netzknoten eines verteilten Systems.
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Die Umschaltung zwischen Betriebsmodi kann jeweils zur Laufzeit erfolgen, wobei das Umschaltprotokoll eine gleichzeitige Ausführung von notwendigen Aktionen auf einzelnen Netzknoten in einem verteilten System sicherstellt.
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Ein weiterer Betriebsmodus kann ein Diagnose-Betriebsmodus sein. Hierbei wird eine große Übertragungskapazität, insbesondere eine hohe Bandbreite, für ereignisgesteuerte Botschaften bereitgestellt. Dies kann z.B. durch eine Allokation einer entsprechenden Anzahl an Trägerbotschaften im statischen und/oder dynamischen Segment eines Zyklus erfolgen. Auch kann der Diagnose-Betriebsmodus in der Länge des dynamischen Segments von einem Normal-Betriebsmodus abweichen.
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In einer weiteren Ausführungsform werden der mindestens einen Trägerbotschaft eine oder mehrere ereignisgesteuerte Botschaften und/oder Teile einer oder mehrerer ereignisgesteuerter Botschaften eines oder mehrerer Netzknoten zugeordnet. In einer ersten Alternative werden einer individuellen Trägerbotschaft nur ereignisgesteuerte Botschaften oder Teile einer ereignisgesteuerten Botschaft eines bestimmten Netzknotens zugeordnet. Unter einer individuellen Trägerbotschaft wird also nachfolgend eine Trägerbotschaft verstanden, der nur ereignisgesteuerte Botschaften eines Netzknotens zuordenbar sind. Der bestimmte Netzknoten kann hierbei beispielsweise der erste oder zweite Netzknoten sein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass einem Netzknoten eine bestimmte Übertragungskapazität für ereignisgesteuerte Botschaften dieses Netzknotens zugeteilt ist.
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In einer weiteren Alternative werden einer oder mehreren allgemeinen Trägerbotschaften ereignisgesteuerte Botschaften oder Teile von ereignisgesteuerten Botschaften mehrerer oder aller Netzknoten zugeordnet. Hierbei ist möglich, dass einer allgemeinen Trägerbotschaft mehrere ereignisgesteuerte Botschaften zugeordnet werden können. Unter einer allgemeinen Trägerbotschaft wird also nachfolgend eine Trägerbotschaft verstanden, der ereignisgesteuerte Botschaften mehrerer Netzknoten zuordenbar sind. Auch ist möglich, dass eine Segmentierung von ereignisgesteuerten Botschaften stattfindet, wobei ein Teil der ereignisgesteuerten Botschaft einer ersten Trägerbotschaft und ein weiterer Teil der ereignisgesteuerten Botschaft einer zweiten Trägerbotschaft zugeordnet wird. Können der Trägerbotschaft ereignisgesteuerte Botschaften mehrerer Netzknoten zugeordnet werden, so ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass sich mehrere Netzknoten Übertragungskapazitäten für ereignisgesteuerte Botschaften teilen können. Unter einer Übertragungskapazität wird hierbei insbesondere eine der Übertragung zugeordnete Bandbreite verstanden.
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In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Übertragung von zeitgesteuerten Botschaften über das zeitgesteuerte Kommunikationssystem in Zyklen, wobei ein Zyklus aus einem statischen und einem dynamischen Segment besteht, wobei der mindestens eine Sendezeitpunkt der mindestens einen Trägerbotschaft im statischen und/oder dynamischen Segment liegt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass eine Allokation der Trägerbotschaften im statischen und/oder dynamischen Segment erfolgen kann. Vorzugsweise erfolgt eine Allokation individueller Trägerbotschaften im statischen Segment und eine Allokation von allgemeinen Trägerbotschaften im dynamischen Segment eines Zyklus. Unter einer Allokation wird hierbei die Festlegung des Sendezeitpunkts und/oder der Sendedauer der Trägerbotschaft verstanden.
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In einer weiteren Ausführungsform besteht die mindestens eine Trägerbotschaft aus einem Headersegment und einem Datensegment. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass verschiedene Adressierungsverfahren durch das Format der Trägerbotschaften unterstützt werden können. Wird der Trägerbotschaft eine ereignisgesteuerte Botschaft zugeordnet, so enthält das Datensegment die Daten der ereignisgesteuerten Botschaft. Im Headersegment können neben den Adressinformationen auch eine Botschaftslänge und/oder weitere Informationen, wie z.B. Botschaftstyp und Datenbusidentifizierer (BusID), enthalten sein. Insbesondere sind folgende Adressformate in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar: ESeL Standard 32 Bit ID, ISO TP, AUTOSAR TP, CAN Standard 11 Bit und CAN Extendend 29 Bit.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Länge der mindestens einen Trägerbotschaft variabel. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ereignisgesteuerte Botschaften verschiedener Länge mittels der Trägerbotschaften über das zeitgesteuerte Kommunikationssystem übertragen werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren kann hierbei auch eine Segmentierung von ereignisgesteuerten Botschaften bei der Zuordnung zu Trägerbotschaften und/oder eine Verkettung von ereignisgesteuerten Botschaften bei der Extraktion der ereignisgesteuerten Botschaft aus der Trägerbotschaft ermöglichen.
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In einer weiteren Ausführungsform regelt ein Zuordnungsschema die Zuordnung von mehr als einer ereignisgesteuerten Botschaft oder von Teilen der mehr als einen ereignisgesteuerten Botschaften zu der mindestens einen Trägerbotschaft. Insbesondere kann das Zuordnungsschema ein prioritätsgesteuertes Zuordnungsschema sein. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass Übertragungskapazitäten des virtuellen, ereignisgesteuerten Kommunikationssystems vorrangig für die Übertragung von Botschaften mit hoher Priorität genutzt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die ereignisgesteuerte Botschaft z.B. wichtig für zeitkritische Anwendungen, wie z.B. Regelprozesse, ist. Erfolgt die Zuordnung der ereignisgesteuerten Botschaften zu den Trägerbotschaften nach einem prioritätsgesteuerten Verfahren, so können in Abhängigkeit des Typs der Trägerbotschaft, also in Abhängigkeit von einer individuellen oder allgemeinen Trägerbotschaft, verschiedene Zuordnungsschemata eingesetzt werden. Ist eine Trägerbotschaft eine individuelle Trägerbotschaft, so können anstehende Sendeaufträge für ereignisgesteuerte Botschaften in Abhängigkeit von einer Adresse der ereignisgesteuerten Botschaften geordnet werden und dann in dieser Reihenfolge zeitlich sequenziell den Trägerbotschaften zugeordnet werden.
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Bei einer allgemeinen Trägerbotschaft ist eine Interaktion von Netzknoten bei der Zuordnung von ereignisgesteuerten Botschaften zu der Trägerbotschaft notwendig. Hierbei kann, z.B. bei einem FlexRay-Bus, auf ein für den FlexRay-Bus existierendes Konzept einer Priorisierung bei z.B. einer Allokation von zeitgesteuerten Botschaften in einem dynamischen Segment eines Zyklus, zurückgegriffen werden. Beispielsweise kann eine vorbestimmte Anzahl von Slots im dynamischen Segment eines Zyklus für Trägerbotschaften vorgesehen sein. Eine Gesamtmenge an ereignisgesteuerten Botschaften im System wird dann entsprechend einer Priorität der ereignisgesteuerten Botschaften z.B. absteigend geordnet. In der so entstehenden Reihenfolge werden die geordneten ereignisgesteuerten Botschaften dann den für Trägerbotschaften reservierten Slots aus dem dynamischen Segment zugeordnet. Ereignisgesteuerte Botschaften mit einer hohen Priorität werden hierbei vor ereignisgesteuerten Botschaften mit niedriger Priorität den Slots im dynamischen Segment zugeordnet.
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Eine Kollisionsvermeidung bei einem gleichzeitigen Sendewunsch für eine ereignisgesteuerte Botschaft von mehreren Teilnehmern kann ebenfalls beispielsweise mittels existierender Protokollmechanismen des zeitgesteuerten Kommunikationssystems, beispielsweise des FlexRay-Busses, erfolgen. Auch ist vorstellbar, dass eine Kollisionsvermeidung über weitere, in der Datenübertragungstechnik bekannte, Verfahren realisiert wird, beispielsweise über ein einem Arbitrierungsverfahren auf einem CAN-Bus entsprechendes Verfahren.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die mindestens eine ereignisgesteuerte Botschaft zumindest teilweise über ein ereignisgesteuertes Kommunikationssystem an ein Gateway übertragen, wobei das Gateway die über das ereignisgesteuerte Kommunikationssystem übertragene, ereignisgesteuerte Botschaft empfängt und auf das zeitgesteuerte Kommunikationssystem überträgt, wobei die vom Gateway empfangene ereignisgesteuerte Botschaft oder Teile der vom Gateway empfangenen ereignisgesteuerten Botschaft der mindestens einen Trägerbotschaft zugeordnet werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein ereignisgesteuertes Kommunikationssystem über das Gateway mit dem zeitgesteuerten Kommunikationssystem verbunden werden kann, wobei ereignisgesteuerte Botschaften, die über das Gateway vom ereignisgesteuerten Kommunikationssystem an das zeitgesteuerte Kommunikationssystem übertragen werden, mittels des virtuellen, ereignisgesteuerten Kommunikationssystem des zeitgesteuerten Kommunikationssystems weiter übertragen werden können. Das Gateway kann hierbei als Netzknoten des ereignisgesteuerten und des zeitgesteuerten Kommunikationssystems aufgefasst werden.
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Hierbei können im zeitgesteuerten Kommunikationssystem individuelle Trägerbotschaften existieren, denen ausschließlich die vom Gateway übertragenen ereignisgesteuerten Botschaften zugeordnet werden. Auch ist möglich, dass die vom Gateway übertragenen ereignisgesteuerten Botschaften des ereignisgesteuerten Kommunikationssystems allgemeinen Trägerbotschaften des zeitgesteuerten Kommunikationssystems gemäß eines Zuordnungsschemas zugeordnet werden. Hierdurch ergibt sich ein so genanntes dynamisches Routing der ereignisgesteuerten Botschaften des ereignisgesteuerten Kommunikationssystems auf das zeitgesteuerte Kommunikationssystem.
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Weiter vorgeschlagen wird ein Netzknoten zur Übertragung mindestens einer ereignisgesteuerten Botschaft, wobei der Netzknoten mindestens einen Kommunikationscontroller umfasst, wobei der Netzknoten mindestens an ein zeitgesteuertes Kommunikationssystem anschließbar ist, wobei mittels des Kommunikationskontrollers ein Kommunikationsprotokoll des zeitgesteuerten Kommunikationssystems ausführbar ist, wobei mittels des Kommunikationsprotokoll eine Übertragung von zeitgesteuerten Botschaften über das zeitgesteuerte Kommunikationssystem regelbar ist, wobei mindestens eine zeitgesteuerte Botschaft als Trägerbotschaft festlegbar ist, wobei die mindestens eine ereignisgesteuerte Botschaft oder mindestens ein Teil der mindestens einen ereignisgesteuerten Botschaft der mindestens einen Trägerbotschaft oder weiteren Trägerbotschaften zuordenbar ist. Mittels des vorgeschlagenen Netzknotens kann in vorteilhafter Weise das vorhergehend erläuterte Verfahren ausgeführt werden. Der Netzknoten kann ein Gateway sein, wobei das Gateway an ein ereignisgesteuertes Kommunikationssystem anschließbar ist, wobei mittels des Gateway mindestens eine ereignisgesteuerte Botschaft eines weiteren Netzknotens, der an das ereignisgesteuerte Kommunikationssystem angeschlossen ist, empfangbar und auf das zeitgesteuerte Kommunikationssystem übertragbar ist, wobei die mindestens eine ereignisgesteuerte Botschaft des weiteren Netzknotens oder mindestens ein Teil der mindestens einen ereignisgesteuerten Botschaft des weiteren Netzknotens der mindestens einen Trägerbotschaft zuordenbar ist. Der Netzknoten ist weiter derart ausgebildet, dass in einem oder mehreren Zyklen eine Anzahl von Trägerbotschaften über das zeitgesteuerte Kommunikationssystem gesendet werden, wobei die Anzahl der Trägerbotschaften und das Kommunikationsprotokoll zur Laufzeit einstellbar sind, wobei die Anzahl der Trägerbotschaften und das Kommunikationsprotokoll aufgabenabhängig eingestellt wird, wobei in mindestens einem ersten Betriebsmodus des zeitgesteuerten Kommunikationssystems eine erste Anzahl von Trägerbotschaften und in einem zweiten Betriebsmodus des zeitgesteuerten Kommunikationssystems eine zweite Anzahl von Trägerbotschaften eingestellt wird, wobei mindestens eine Umschaltung zwischen dem mindestens ersten und zweiten Betriebsmodus erfolgt, wobei ein Umschaltprotokoll die Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Betriebsmodus regelt.
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Durch das vorgeschlagene Verfahren und den Netzknoten wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass ereignisgesteuerte Botschaften über ein virtuelles ereignisgesteuertes Kommunikationssystem über ein zeitgesteuertes Kommunikationssystem übertragen werden können. Eine Übertragungskapazität, insbesondere eine Bandbreite des virtuellen ereignisgesteuerten Kommunikationssystems kann hierbei einstellbar sein, wodurch z.B. Diagnose-Funktionen oder das so genannte Flashen von Steuergeräten unterstützt wird.
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Durch die Einstellbarkeit der Übertragungskapazität wird in vorteilhafter Weise eine Auslegung des virtuellen, ereignisgesteuerten Kommunikationssystems auf eine maximale Übertragungskapazität für ereignisgesteuerte Botschaften vermieden, wodurch auch eine Beeinträchtigung des Übertragungsverhaltens des zeitgesteuerten Kommunikationssystems verringert wird.
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Durch das dynamische Routing eines Gateways kann in weiterer vorteilhafter Weise ein Botschaftsverlust, der z.B. bei einem Routing mit statischer Zuordnung von ereignisgesteuerten Botschaften zu zeitgesteuerten Botschaften auftritt, vermieden werden.
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Dieser Botschaftsverlust tritt u.a. dann auf, wenn der zeitliche Abstand von zwei aufeinanderfolgenden ereignisgesteuerten Botschaften eine halbe Zykluszeit der Zyklen des zeitgesteuerten Kommunikationssystems unterschreitet. Das dynamische Routing ermöglicht hierbei eine ausreichend schnelle Zuordnung der ereignisgesteuerten Botschaften des ereignisgesteuerten Kommunikationssystems zu Trägerbotschaften des zeitgesteuerten Kommunikationssystems.
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In weiterer vorteilhafter Weise kann im Vergleich zu einer statischen Zuordnung einer ereignisgesteuerten Botschaft zu einer zeitgesteuerten Botschaft eine maximale Latenz der Übertragung von ereignisgesteuerten Botschaften auf z.B. eine zeitlichen Abstand zwischen zwei Trägerbotschaften, denen die ereignisgesteuerte Botschaft zuordenbar ist, begrenzt werden.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
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1 eine schematische Systemübersicht eines verteilten Netzes,
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2 einen schematischen Sendevorgang einer ereignisgesteuerten Botschaft und
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3 einen schematischen Empfangsablauf einer ereignisgesteuerten Botschaft.
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1 zeigt eine schematische Übersicht eines Teils eines verteilten Netzwerks 1. Das verteilte Netzwerk 1 besteht hierbei aus einem CAN-Bus 2, der ein ereignisgesteuertes Kommunikationssystem ist. Weiter besteht das verteilte Netzwerk 1 aus einem FlexRay-Bus 3, der ein zeitgesteuertes Kommunikationssystem darstellt. Der CAN-Bus 2 und der FlexRay-Bus 3 sind über ein Gateway 4 verbunden. Am FlexRay-Bus 3 sind ein erster Netzknoten 5 und ein zweiter Netzknoten 6 angeschlossen. Am CAN-Bus 2 ist ein weiterer Netzknoten 7 angeschlossen. Der erste und der zweite Netzknoten 5, 6 senden hierbei zeitgesteuerte Botschaften über den FlexRay-Bus 3. Der erste und der zweite Netzknoten 5, 6 und das Gateway 4 umfassen jeweils einen nicht dargestellten Kommunikationscontroller, wobei mittels des Kommunikationscontrollers ein Kommunikationsprotokoll des FlexRay-Busses 3 ausführbar ist. Die Kommunikation über den FlexRay-Bus 3 erfolgt in Zyklen. Die Zyklen umfassen jeweils ein statisches Segment und ein dynamisches Segment. Ein statisches Segment umfasst mindestens einen ersten Slot für den ersten Netzknoten 5 und einen zweiten Slot für den zweiten Netzknoten 6. Die Slots werden zu festen Sendezeitpunkten im statischen Segment in einem Zyklus übertragen. Die Slots dienen hierbei der Übertragung von zeitgesteuerten Botschaften des ersten und des zweiten Netzknotens 5, 6 über den FlexRay-Bus 3.
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Weiter können der erste und der zweite Netzknoten 5, 6 ereignisgesteuerte Botschaften senden und empfangen. Hierbei ist der Sendezeitpunkt einer ereignisgesteuerten Botschaft durch den ersten und den zweiten Netzknoten 5, 6 nicht vorab bestimmbar. Weiter kann auch vom weiteren Netzknoten 7 eine ereignisgesteuerte Botschaft des weiteren Netzknotens 7 an den ersten und/oder zweiten Netzknoten 5, 6 übertragen werden. Hierfür wird die ereignisgesteuerte Botschaft des weiteren Netzknotens 7 über den CAN-Bus 2 an das Gateway 4 übertragen.
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In einem Zyklus des FlexRay-Busses 3 sind im statischen Segment zusätzlich zum ersten und zweiten Slot jeweils ein Slot für eine erste Trägerbotschaft, ein Slot für eine zweite Trägerbotschaft und ein Slot für eine dritte Trägerbotschaft angeordnet. Die Sendezeitpunkte des ersten und des zweiten Slots sowie der Slots für die erste, die zweite und die dritte Trägerbotschaft im Zyklus sind durch das Kommunikationsprotokoll des FlexRay-Busses 3 fest im Zyklus vorgegeben. Ereignisgesteuerte Botschaften des ersten Netzknotens 5 werden der ersten Trägerbotschaft zugeordnet. Ereignisgesteuerte Botschaften des zweiten Netzknotens 6 werden der zweiten Trägerbotschaft zugeordnet. Die vom weiteren Netzknoten 7 an das Gateway 4 übertragene ereignisgesteuerte Botschaft wird der dritten Trägerbotschaft zugeordnet. Pro Zyklus kann also jeweils eine ereignisgesteuerte Botschaft des ersten und des zweiten Netzknotens 5, 6 und des weiteren Netzknotens 7 übertragen werden, wobei das Gateway 4 als an den FlexRay-Bus 3 angeschlossenen Netzknoten die vom weiteren Netzknoten 7 übertragene ereignisgesteuerte Botschaft der dritten Trägerbotschaft zuordnet.
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Selbstverständlich ist vorstellbar, dass der CAN-Bus 2 und/oder der FlexRay-Bus 3 weitere Netzknoten aufweisen.
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2 zeigt einen schematischen Sendeablauf einer ereignisgesteuerten Botschaft, z.B. des in 1 dargestellten ersten Netzknotens 5. Der erste Netzknoten 5 umfasst hierbei mehrere Software-Schichten. Eine erste Software-Schicht 8 wird als Laufzeitumgebung bezeichnet. Eine zweite Software-Schicht 9 umfasst Software-Module für eine Datenkommunikation des ersten Netzknotens 5. Eine dritte Software-Schicht 10 umfasst Schnittstellen des ersten Netzknotens 5 zu verschiedenen Kommunikationssystemen. Eine vierte Software-Schicht 11 umfasst verschiedene Kommunikationstreiber des ersten Netzknotens 5.
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Eine ereignisgesteuerte Botschaft, die in der ersten Software-Schicht 8 erzeugt wurde, wird in einem ersten Sendeschritt 12 an z.B. ein Modul 13 zur Kommunikation von Diagnosedaten in der zweiten Software-Schicht 9 übertragen. Von dem ersten Modul 13 wird die ereignisgesteuerte Botschaft in einem zweiten Sendeschritt 33 an ein zweites Modul 14 übertragen, wobei das zweite Modul 14 als Router für ereignisgesteuerte Botschaften ausgebildet ist. Das zweite Modul 14 analysiert die ereignisgesteuerte Botschaft und leitet diese in einem dritten Sendeschritt 34 an ein drittes Modul 15 weiter. Das dritte Modul 15 stellt eine Schnittstelle des Steuergeräts zu dem virtuellen ereignisgesteuerten Kommunikationssystem, beispielsweise dem virtuellen CAN-Bus, dar. Das dritte Modul 15 ordnet die ereignisgesteuerte Botschaft einer Trägerbotschaft zu. In einem vierten Sendeschritt 16 überträgt das dritte Modul 15 die Trägerbotschaft und damit die in der Trägerbotschaft verpackte ereignisgesteuerte Botschaft an das zweite Modul 14 zurück. Das zweite Modul 14 analysiert die Trägerbotschaft, insbesondere die in der Trägerbotschaft enthaltenen Adressangaben, und überträgt diese in einem fünften Sendeschritt 17 an eine erste Schnittstelle 18 der dritten Software-Schicht 10 weiter. Die erste Schnittstelle 18 ist hierbei eine FlexRay-Schnittstelle. Die Flex-Ray-Schnittstelle leitet in einem sechsten Sendeschritt 19 die Trägerbotschaft an einen ersten Kommunikationstreiber 20 der vierten Software-Schicht 11 weiter. Der erste Kommunikationstreiber 20 ist hierbei als FlexRay-Treiber ausgebildet. Vom FlexRay-Treiber wird die Trägerbotschaft dann auf beispielsweise den in 1 dargestellten FlexRay-Bus 3 gelegt. Die zweite Software-Schicht 9 umfasst weitere Module 21 zur Kommunikation des ersten Netzknotens 5. Die dritte Software-Schicht 10 umfasst weiter z.B. eine CAN-Bus-Schnittstelle 23 und eine LIN-Bus-Schnittstelle 24. Die vierte Software-Schicht 11 umfasst weiter z.B. einen CAN-Treiber 25 und einen LIN-Treiber 26.
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3 zeigt einen schematischen Empfangsablauf einer ereignisgesteuerten Nachricht, z.B. am ersten Netzknoten 5, der auch in 1 und 2 dargestellt ist. Über den FlexRay-Treiber 20 wird eine Trägerbotschaft mit einer darin verpackten ereignisgesteuerten Botschaft vom FlexRay-Bus 3 zu der FlexRay-Schnittstelle 18 in einem ersten Empfangsschritt 27 übertragen. Von der FlexRay-Schnittstelle 18 wird die Trägerbotschaft in einem zweiten Empfangsschritt 28 an das zweite Modul 14 übertragen. Vom zweiten Modul 14 wird die Trägerbotschaft in einem dritten Empfangsschritt 29 an das dritte Modul 15 übertragen. Im dritten Modul wird die ereignisgesteuerte Botschaft aus der Trägerbotschaft extrahiert. Weiter wird die nun extrahierte ereignisgesteuerte Botschaft in einem vierten Empfangsschritt 30 zurück an das zweite Modul 14 übertragen. Das zweite Modul 14 analysiert die extrahierte ereignisgesteuerte Botschaft und überträgt diese dann beispielsweise in einem fünften und sechsten Empfangsschritt 31, 32 über das erste Modul 13 an die Laufzeitumgebung der ersten Software-Schicht 8.
