DE102012103907A1

DE102012103907A1 - Verfahren zum Betrieb einer Empfangseinheit eines mit zumindest einer Sendeeinheit verbundenen Kraftfahrzeugsteuergeräts

Info

Publication number: DE102012103907A1
Application number: DE102012103907A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Hamperl
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2013-11-07
Also published as: WO2013163986A1; DE112013002315A5

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Empfangseinheit eines mit zumindest einer Sendeeinheit verbundenen Kraftfahrzeugsteuergeräts vorgestellt. Die Empfangseinheit weist zumindest einen Eingangsanschluss zum Empfang von Signalen der Sendeeinheit auf. Die Empfangseinheit fügt dem empfangenen Signal eine Kennung hinzu, welche zumindest eine virtuelle Adresse der Sendeeinheit, vorzugsweise zudem noch einen Botschaftszähler enthält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Empfangseinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Empfangseinheit.
Zur Erfassung von Fahrzeugs-Zustandsgrößen, beispielsweise zur Sensierung von Kollisionen werden im Fahrzeug mehrere Sensoren an Kraftfahrzeugsteuergeräte, beispielsweise ein zentrales Steuergerät für Insassenschutzeinrichtungen angeschlossen. Hierbei werden ein oder mehrere Sensoren beispielsweise über einen gemeinsamen Kommunikationsbus, beispielsweise gemäß dem PSI5-Standard, oder mehrere Busse parallel betrieben. Für die Aktivierung von Rückhaltemittel werden aus Sicherheitsgründen immer Signale von zwei unabhängigen Sensoren benötigt. Werden die Daten von zwei unabhängigen Sensoren im selben Format – ohne Adresse- übertragen, kann es bei der nachfolgenden Verarbeitung zur Vertauschung der Daten kommen. Alle am Kommunikationsweg beteiligten Hardware- und Software-Komponenten sind somit entsprechend des geforderten Sicherheitslevels (ASIL) zu entwickeln. Aktuell werden Sensordaten nach PSI5 V1.3 übertragen. Hierbei erfolgt die Übertragung ohne Adresse und Botschaftszähler. Zukünftig soll eine überarbeitete 2. Version dieses Standards im Einsatz kommen, wobei dann vorgesehen ist, dass die Sensoren mit dem Signal eine zugewiesene Adresse übertragen und so die Signale eindeutig identifizierbar sind.
Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Empfangseinheit vorzustellen, welche es ermöglicht, auch Sendeeinheiten, also beispielsweise Sensoren, mit derzeitigen Protokoll an ein Kraftfahrzeugsteuergerät anzuschließen, welches bereits den höheren Sicherheitsanforderungen genügt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Eine solche Empfangseinheit weist zumindest einen Eingangsanschluss zum Empfang von Signalen zumindest einer, in der Regel natürlich mehrerer Sendeeinheiten auf. Beispielsweise aus der Spezifikation des PSI5-Standards sind bereits die unterschiedlichen Formen eines Busaufbaus, sei es eine Einzelverbindung, ein paralleler Bus oder Daisy-Chain-Bus bekannt.
Für die Erfindung ist dabei grundsätzlich unerheblich, ob die Empfangseinheit einen oder mehrere Eingangsanschlüsse aufweist und wie viele Sendeeinheiten insgesamt sowie an einem Eingangsanschluss zusammen angeschlossen sind. Natürlich bestimmt diese Anzahl aber die Anzahl erforderlicher virtueller Adressen, damit nachfolgend für das Kfz Steuergerät die Signale eindeutig der jeweiligen Sendeeinheit zuzuordnen sind.
Die Empfangseinheit fügt dem empfangenen Signal nämlich eine Kennung hinzu, welche zumindest eine virtuelle Adresse der Sendeeinheit enthält. Diese Adresse wird innerhalb dieser Anmeldung als virtuell deshalb bezeichnet, weil sie nicht unmittelbar in der Sendeeinheit selbst hinterlegt ist und somit nicht bereits von der Sendeeinheit dem gesendeten Signal hinzugefügt wird, sondern erst von der Empfangseinheit.
Bei einer Einzelverbindung eines Sensors mit einem Eingangsanschluss der Empfangseinheit erfolgt die Zuweisung der virtuellen Adresse allein anhand des Empfang am entsprechenden Eingangsanschluss, das heißt jedem an diesem Eingangsanschluss eingehenden Signal wird diese zugeordnete virtuelle Adresse hinzugefügt. Weist die Empfangseinheit darüber hinaus weitere Eingangsanschlüsse auf, sind diese entsprechend andere virtuelle Adressen zugeordnet.
Sind jedoch an einem Eingangsanschluss mehrere Sendeeinheiten angeschlossen, so wird zusätzlich anhand des Sendezeitraums innerhalb eines Protokollrahmens eine virtuelle Adresse zugewiesen, das heißt die virtuelle Adresse ergibt sich aus dem Eingangsanschluss zusammen mit der konkreten Position des Signals innerhalb des Protokollrahmens.
Neben der virtuellen Adresse kann die Kennung auch weitere Informationen enthalten, vorzugsweise zusätzlich einen Botschaftszähler. Botschaftszähler sind eine vereinfachte Form eines Zeitstempels und besteht aus einem oder mehreren Bit, die mit jedem eingehenden Signal jeweils um 1 erhöht werden, ist die maximale Anzahl erreicht und der Botschaftszähler somit wieder erneut gestartet wird. Je näher bitte für den Botschaftszähler zur Verfügung stehen, umso mehr aufeinanderfolgende Signale einer Sendeeinheit können zueinander in eine zeitliche Reihenfolge korrekt zugeordnet werden. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Empfangseinheit prüft, ob die Sendeeinheit ihr Signal bereits mit einer Adresse sendet und nur dann dem Signal eine virtuelle Adresse hinzufügt, sofern von der Sendeeinheit keine Adresse gesendet wurde. Eine solche Empfangseinheit ermöglicht nämlich den fließenden Wechsel zwischen Sendeeinheiten ohne Adresse und dem Wechsel zu neuen Sendeeinheiten, die bereits eine ihm unmittelbar zugeordnete reale Adresse versenden und somit für diese Sendeeinheiten ein Hinzufügen der virtuellen Adresse nicht mehr erforderlich ist.
Dieses Verfahren eignet sich damit beispielsweise dazu, um eine Sensoreinheit mit einem PSI5-Version1-Standard an ein Kraftfahrzeugsteuergerät anzuschließen, welches Signale im PSI-Version2-Standard verarbeitet. Frühzeitig können daher Kfz-Steuergeräte mit dem modernen Standard eingesetzt werden, obwohl noch nicht alle Sensoren auf diesen Standard umgestellt sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren und Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen:
1 Fahrzeugsteuergerät mit Empfangseinheit sowie angeschlossenen Sendeeinheit
2 Signale
Die 1 zeigt ein Kfz Steuergerät 1, bspw. einen Steuergerät für Insassenschutzeinrichtungen mit einer Empfangseinheit 3 sowie einer Verarbeitungseinheit 4, beispielsweise einem Mikroprozessor zur Signalverarbeitung. Eine Steuergerät ist eine Sendeeinheit 2 angeschlossen, welche beispielsweise auf einen Synchronisationsimpuls hin über die Leitung 2-1 ihr Signal an die Empfangseinheit 3 sendet. Wie bereits eingangs beschrieben, können an den gleichen Eingangsanschluss der Empfangseinheit 3 auch weitere Sendeeinheiten angeschlossen werden, die dann beispielsweise in anderen Sendezeiträumen bezogen auf dem Synchronisationsimpuls Ihre Daten senden würden. Zudem kann die Empfangseinheit 3 auch weitere Eingangsanschlüsse für weitere Sendeeinheit aufweisen. Die 1 ist insoweit einfach gehalten und soll nur dem Grundverständnis der Erfindung dienen.
Das Signal der Sendeeinheit 2 auf der Leitung 2-1 ist in 2 thematisch dargestellt und besteht beispielsweise aus einigen einleitenden Bits (Header H) sowie einer vorgegebenen Menge an Datenbit D1 ff. sowie vorzugsweise Prüfbits (CRC). Das Signal weist jedoch keine Adresse auf.
Entscheidend ist nun, dass die Empfangseinheit 3 dem empfangenen Signal eine Kennung hinzufügt, welche zumindest eine virtuelle Adresse AD der Sendeeinheit 2 enthält. Die virtuelle Adresse AD kann dabei aus einem oder mehreren Bit bestehen. Die virtuelle Adresse wird zumindest anhand des jeweiligen Eingangsanschlusses, und sofern an diesem Eingangsanschluss mehrere Sendeeinheit angeschlossen sind, zusätzlich anhand der jeweiligen Position der Signale im Protokollrahmens, also anhand des Sendezeitraums zugewiesen.
Das Signal am Ausgang der Empfangseinheit 3 zu Mikroprozessor 4 hin, also auf der Leitung 3-4, weist also nun die hinzugefügte Kennung, also insbesondere die virtuelle Adresse AD1 ff. auf.
Die Empfangseinheit 3 fügt dem empfangenen Signal zusätzlich einen Botschaftszähler (NR) hinzu, der wiederum aus einem oder mehreren Bit bestehen kann und zyklisch die Abfolge aufeinander folgender Signale durch Erhöhung des Botschaftszähler zum Überlauf und Neustart jeweils kennzeichnet, so dass der verarbeitende Mikroprozessor 4 die Signale zeitlich korrekt zueinander bearbeiten kann.
Vorzugsweise werden die Prüfbits (CRC) unter Einbeziehung dieser Kennung neu berechnet und so auch die Kennung durch die Prüfbits gesichert.
Der Kommunikationsbaustein fügt also beispielsweise den gemäß PSI5 zeitlich kodierten Daten (Sensor 1 in Timeslot 1) eine jeweils eindeutige Adresse und einen Botschaftszähler hinzu. Die so entstandene Signalbotschaft wird mit einer CRC abgesichert. In diesem Format kann die Botschaft auch von Kommunikationsschichten, die nach einem geringeren oder keinem Sicherheitslevel (ASIL) entwickelt wurden, übertragen werden. Der Botschaftsempfänger – z.B. eine SW-Komponente in selben Steuergerät/µController – kann anhand CRC, Adresse und Botschaftszähler prüfen, dass die Sensordaten unverfälscht und vom richtigen Sensor durch den ‚unsicheren‘ Kommunikationskanal übertragen wurden.
Die Signalbotschaft kann alternativ in diesem Format auch über weitere Kommunikationskanäle an ein anderes Steuergerät übertragen werden. Die Überprüfung der Botschaft erfolgt dann erst auf diesem Steuergerät. Nachfolgend dazu noch 2 Beispiele:
Beispiel 1:

• PSI5 Transceiver wird gemäß ASIL B entwickelt
• Ein ASIC kann mehrere dieser Transceiver enthalten, die entsprechend unabhängig sind.
• Daten, die von einem Transceiver empfangen werden, können mittels Standard SW-Komponenten (z.B. MCAL SPI Treiber), die nach ASIL A entwickelt wurden übertragen werden. Eine SW-Komponente Airbag überprüft die empfangenen Signalbotschaften. Wurde die SW-Komponente Airbag nach ASIL B entwickelt, kann trotz der geringeren Entwicklungsgüte der SW-Komponente MCAL SPI Treiber, die Signalbotschaft für eine Absicherung nach ASIL B herangezogen werden.

Beispiel 2:

• PSI5 Transceiver wird gemäß ASIL B entwickelt
• Ein ASIC kann mehrere dieser Transceiver enthalten, die entsprechend unabhängig sind.
• Daten von zwei externen Sensoren werden von je einem Transceiver empfangen und abgesichert. Die Signalbotschaften von den beiden Sensoren werden von einem µC incl. SW über ein ASIC mit mehreren Transceiver empfangen und über einen weiteren Kommunikationsbus (z.B. CAN) an ein weiteres Steuergerät übertragen. Für den Sicherheitsnachweis des Gesamtsystems ist entscheidend, nach welchen ASIL Level das ASIC und das empfangende Steuergerät entwickelt wurden. Der µC incl. SW, der in diesem Fall nur als Gateway zwischen Transceiver ASIC und externen CAN Bus agiert ist zweitrangig.

Durch Hinzufügung der virtuellen Adresse, ggfs. noch ergänzt durch einen Botschaftszähler wird also durch die Empfangseinheit möglich, einfache Sensoreinheiten an ein bereits besser gesicherten Gesamtsteuergerät anzuschließen, also bspw. noch eine Sensoreinheit mit einem PSI5-Version1-Standard an ein Kraftfahrzeugsteuergerät, bspw. ein Insassenschutzsystem-Steuergerät anzuschließen, welches bereits Signale im PSI-Version2-Standard verarbeitet, diese beispielweise bereits von anderen Sensoreinheiten in diesem Standard erhält. Durch eine Erkennung des jeweiligen Protokolls kann auch selektiv nur dort die virtuelle Adresse hinzugefügt werden, wo diese erforderlich ist und so ein Systemwechsel selbst bei bereits verbauter Erstausstattung des Fahrzeugs und nachfolgender Umstellung der einzelnen Sensoren bzw. deren Sendeeinheiten erreicht werden.

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Empfangseinheit (3) eines mit zumindest einer Sendeeinheit (2) verbundenen Kraftfahrzeugsteuergeräts, wobei die Empfangseinheit (3) zumindest einen Eingangsanschluss zum Empfang von Signalen der Sendeeinheit (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (3) dem empfangenen Signal eine Kennung hinzufügt, welche zumindest eine virtuelle Adresse (AD) der Sendeeinheit (2) enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des jeweiligen Eingangsanschlusses eine virtuelle Adresse (AD) zugewiesen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem empfangenen Signal zusätzlich anhand des Sendezeitraums innerhalb eines Protokollrahmens eine virtuelle Adresse (AD) zugewiesen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (3) dem empfangenen Signal zusätzlich einen Botschaftszähler (NR) hinzufügt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (3) prüft, ob die Sendeeinheit ihr Signal bereits mit einer Adresse (AD) sendet und nur dann dem Signal eine virtuelle Adresse (AD) hinzufügt, sofern von der Sendeeinheit (2) keine Adresse gesendet wurde.
Empfangseinheit (3) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Empfangseinheit (3) zumindest einen Eingangsanschluss zum Empfang von Signalen der Sendeeinheit (2) aufweist und Mittel aufweist, um dem empfangenen Signal eine Kennung hinzuzufügen, welche zumindest eine virtuelle Adresse (AD) der Sendeeinheit (2) enthält.
Verwendung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, um eine Sensoreinheit mit einem PSI5-Version1-Standard an ein Kraftfahrzeugsteuergerät anzuschließen, welches Signale im PSI-Version2-Standard verarbeitet.