DE102012201669B4

DE102012201669B4 - Method and communication controller for data transmission between two data processing units connected by means of transmission links

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Publication number: DE102012201669B4
Application number: DE102012201669.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Lorenz; Clemens Schroff
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2021-05-06
Anticipated expiration: 2032-02-11
Also published as: DE102012201669A1

Abstract

Verfahren zur Datenübertragung zwischen zwei Datenverarbeitungseinheiten (110, 210), die durch zwei oder mehr Übertragungsstrecken (300, 301, 302) miteinander verbunden sind,wobei wenigstens zwei der Übertragungsstrecken (300, 301, 302) zur Übertragung von Nachrichten gemäß der CAN-Norm ISO 11898 geeignet sind, wobei der logische Aufbau der übertragenen Nachrichten den Vorgaben des CAN-Protokolls gemäß ISO 11898 entspricht,wobeiin einem ersten Betriebsmodus wenigstens eine (300, 301) der zwei oder mehr Übertragungsstrecken (300, 301, 302) zur jeweils unidirektionalen Übertragung von Nachrichten verwendet wird,wobei das unidirektionale Übertragungsverfahren gegenüber dem Übertragungsverfahren der CAN-Norm derartig modifiziert wird, dass über die unidirektional verwendete Übertragungsstrecke eine höhere mittlere Datenübertragungsrate von der auf dieser Übertragungsstrecke sendenden Datenverarbeitungseinheit zur auf dieser Übertragungsstrecke empfangenden Datenverarbeitungseinheit erzielt wird.,wobei die wenigstens eine (300, 301) der zwei oder mehr Übertragungsstrecken (300, 301, 302), welche im ersten Betriebsmodus zur unidirektionalen Übertragung von Nachrichten verwendet wird, in einem zweiten Betriebsmodus zur bidirektionalen Übertragung von Nachrichten, die die zu übertragenden Daten enthalten, verwendet wird.Method for data transmission between two data processing units (110, 210) which are connected to one another by two or more transmission links (300, 301, 302), at least two of the transmission links (300, 301, 302) for the transmission of messages according to the CAN standard ISO 11898 are suitable, whereby the logical structure of the transmitted messages corresponds to the specifications of the CAN protocol according to ISO 11898, whereby in a first operating mode at least one (300, 301) of the two or more transmission links (300, 301, 302) for unidirectional transmission of messages is used, the unidirectional transmission method being modified compared to the transmission method of the CAN standard in such a way that a higher average data transmission rate is achieved from the data processing unit sending on this transmission link to the data processing unit receiving on this transmission link over the unidirectional transmission link is., wherein the at least one (300, 301) of the two or more transmission links (300, 301, 302), which is used in the first operating mode for the unidirectional transmission of messages, in a second operating mode for the bidirectional transmission of messages that the to transmitted data is used.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Datenübertragung zwischen zwei Datenverarbeitungseinheiten, die durch zwei oder mehr Übertragungsstrecken miteinander verbunden sind,
wobei wenigstens zwei der Übertragungsstrecken zur Übertragung von CAN-Nachrichten gemäß der CAN- Norm ISO 11898 geeignet sind und der logische Aufbau der übertragenen Nachrichten den Vorgaben des CAN-Protokolls gemäß der Normen-Familie ISO 11898 entspricht.The invention is based on a method for data transmission between two data processing units that are connected to one another by two or more transmission paths,
at least two of the transmission paths for the transmission of CAN messages according to the CAN ISO 11898 standard are suitable and the logical structure of the transmitted messages complies with the specifications of the CAN protocol according to the family of standards ISO 11898 corresponds to.

Für die Übertragung derartiger Nachrichten geeignete Übertragungsstrecken sind üblicherweise als verdrillte Zweidraht-Leitungen ausgebildet, bei denen eine Datenübertragung durch Anlegen einer Folge von Differenzspannungen erfolgen kann. Die an der Kommunikation teilnehmenden Datenverarbeitungseinheiten weisen eine Busanschlusseinheit (Transceiver) auf. Eine Busanschlusseinheit wird im Sendefall von einem über eine geeignete Schnittstelle angebundenen Mikrocontroller oder Protokollcontroller mit logischen Eingangsdaten beschickt und generiert eine geeignete, in der Spezifikation der „physikalischen Schicht“ festgelegte Spannungsfolge, die auf die Busleitungen aufgeprägt wird. Im Empfangsfall übersetzen die Busanschlusseinheiten die empfangenen Spannungspegel in logische Signale, die über eine geeignete Schnittstelle an Kommunikationscontroller oder Mikrocontroller weitergegeben werden.Transmission paths suitable for the transmission of such messages are usually designed as twisted two-wire lines in which data can be transmitted by applying a sequence of differential voltages. The data processing units participating in the communication have a bus connection unit (transceiver). In the case of transmission, a bus connection unit is supplied with logical input data by a microcontroller or protocol controller connected via a suitable interface and generates a suitable voltage sequence defined in the specification of the “physical layer”, which is impressed on the bus lines. In the case of reception, the bus connection units translate the received voltage levels into logical signals, which are passed on to the communication controller or microcontroller via a suitable interface.

Die Normen der Familie ISO 11898-1 bis -5 beschreiben das Controller Area Network (CAN) sowie eine als „Time Triggered CAN“ (TTCAN) bezeichnete Erweiterung des CAN. Die Normen umfassen sowohl die Spezifikation einer physikalischen Schicht der Datenübertragung, als auch eine Spezifikation des eigentlichen Kommunikationsprotokolls, also insbesondere auch des Nachrichtenformates. Gemäß dieser Festlegung sind die übertragenen Nachrichten logisch als eine Abfolge von Feldern, nämlich Start-of-Frame-Bit, Arbitration Field, Control Field, Data Field, CRC Field, Acknowledge Field und End-of-Frame-Field aufgebaut, wobei jedes Feld aus einem oder mehreren Bits besteht, welche seriell übertragen werden. Weiterhin werden durch die ISO-Norm unter anderem das Buszugriffsverfahren und die Fehlerbehandlung festgelegt.The norms of the family ISO 11898-1 to -5 describe the Controller Area Network (CAN) as well as an extension of the CAN called "Time Triggered CAN" (TTCAN). The standards include both the specification of a physical layer of the data transmission and a specification of the actual communication protocol, i.e. in particular the message format. According to this definition, the transmitted messages are logically structured as a sequence of fields, namely start-of-frame bit, arbitration field, control field, data field, CRC field, acknowledge field and end-of-frame field, with each field consists of one or more bits that are transmitted serially. The ISO standard also defines the bus access procedure and error handling, among other things.

Das beim CAN verwendete Buszugriffsverfahren beruht auf einer bitweisen Arbitrierung. Bei der bitweisen Arbitrierung können mehrere Datenverarbeitungseinheiten gleichzeitig Daten über die Leitungen des Bussystems übertragen, ohne dass hierdurch die Datenübertragung gestört wird. Die Datenverarbeitungseinheiten können weiterhin beim Senden eines Bits über die Leitungen des Bussystems den logischen Zustand (0 oder 1) des Busses ermitteln. Entspricht der ermittelte logische Zustand des Busses nicht dem Wert des gerade gesendeten Bits, dann beendet die Datenverarbeitungseinheit den Sendezugriff auf den Bus.The bus access method used with CAN is based on bit-by-bit arbitration. With bit-by-bit arbitration, several data processing units can simultaneously transmit data over the lines of the bus system without the data transmission being disrupted as a result. The data processing units can continue to display the logical state ( 0 or 1 ) of the bus. If the determined logical state of the bus does not correspond to the value of the bit just sent, the data processing unit terminates the send access to the bus.

Bei CAN wird die bitweise Arbitrierung anhand des Identifiers der zu übertragenden Nachricht vorgenommen. Nachdem eine Datenverarbeitungseinheit den Identifier vollständig über den Bus gesendet hat, weiß sie, dass sie exklusiven Zugriff auf den Bus hat. Gemäß der Protokollspezifikation des CAN dürfen dann andere Datenverarbeitungseinheiten so lange nicht auf den Bus zugreifen, bis die sendende Datenverarbeitungseinheit ein Prüfsummenfeld (CRC-Feld) der Nachricht übertragen hat. Die an der Kommunikation teilnehmenden Datenverarbeitungseinheiten prüfen anhand der empfangenen Prüfsumme den korrekten Empfang und bestätigen diesen durch Senden eines Bestätigungs-Bits (Acknowledge-Bit). Erhält der Sender im vorgesehenen Zeitfenster kein Bestätigungs-Bit, meldet er einen Übertragungsfehler. Datenverarbeitungseinheiten, die die Arbitrierung verloren haben oder bei deren Nachrichtenübertragung ein Fehler aufgetreten ist, starten anschließend automatisch einen erneuten Übertragungsversuch.With CAN, bit-by-bit arbitration is carried out using the identifier of the message to be transmitted. After a data processing unit has sent the identifier completely over the bus, it knows that it has exclusive access to the bus. According to the protocol specification of the CAN, other data processing units are then not allowed to access the bus until the sending data processing unit has transmitted a checksum field (CRC field) of the message. The data processing units participating in the communication check the correct receipt on the basis of the received checksum and confirm this by sending a confirmation bit (acknowledge bit). If the sender does not receive a confirmation bit in the designated time window, it reports a transmission error. Data processing units that have lost the arbitration or whose message transmission has failed, then automatically start a new transmission attempt.

Durch die bitweise Arbitrierung wird also eine unverzügliche Übertragung derjenigen Nachricht über den Bus erreicht, die das Arbitrierungsverfahren gewonnen hat. Die Protokolle des CAN eignen sich besonders zum Übertragen relativ kurzer Meldungen unter Echtzeitbedingungen, wobei durch geeignete Zuweisung der Identifier sichergestellt werden kann, dass besonders wichtige Nachrichten nahezu immer die Arbitrierung gewinnen und erfolgreich gesendet werden. Die Art des Buszugriffsverfahrens und die Empfangsbestätigung machen es erforderlich, dass alle an der Kommunikation beteiligten Datenverarbeitungseinheiten ein einheitliches Bild des logischen Zustandes des Busses (Null oder Eins, bzw. High oder Low) haben müssen. Hieraus und aus der maximal tolerierbaren Latenzzeit ergeben sich Begrenzungen für die maximale Nachrichtenlänge, die Länge der Busleitungen und die Bitlänge. Der Norm-CAN ist für Leitungslängen bis 40 m, Bitlängen oberhalb 1 Mikrosekunde, und Datenfelder bis 8 Byte ausgelegt.Bit-by-bit arbitration therefore immediately transmits that message via the bus that has won the arbitration process. The CAN protocols are particularly suitable for the transmission of relatively short messages under real-time conditions, whereby appropriate assignment of the identifier can ensure that particularly important messages almost always win the arbitration and are sent successfully. The type of bus access method and the acknowledgment of receipt make it necessary that all data processing units involved in the communication must have a uniform picture of the logical state of the bus (zero or one, or high or low). This and the maximum tolerable latency result in limits for the maximum message length, the length of the bus lines and the bit length. The standard CAN is designed for cable lengths up to 40 m, bit lengths above 1 microsecond, and data fields up to 8 bytes.

Mit der zunehmenden Vernetzung moderner Fahrzeuge und dem Einzug zusätzlicher Systeme zur Verbesserung beispielsweise der Fahrsicherheit oder des Fahrkomforts wachsen die Anforderungen an die zu übertragenden Datenmengen und die bei der Übertragung zulässigen Latenzzeiten. Beispiele sind Fahrdynamikregelsysteme wie z.B. das elektronische Stabilitätsprogramm ESP, Fahrerassistenzsysteme wie z.B. die automatische Abstandsregelung ACC, oder Fahrerinformationssysteme wie z.B. die Verkehrszeichenerkennung (vgl. beispielsweise Beschreibungen in „Bosch Kraftfahrtechnisches Handbuch“, 27. Auflage, 2011, Vieweg+Teubner). Auch in anderen Bereichen wie zum Beispiel der Automatisierungstechnik, der allgemeinen Kommunikationstechnik, in Datennetzen oder der Luft-und Raumfahrttechnik wachsen die diesbezüglichen Anforderungen.With the increasing networking of modern vehicles and the introduction of additional systems to improve, for example, driving safety or driving comfort, the demands on the amount of data to be transmitted and the latency times permitted during transmission are growing. Examples are vehicle dynamics control systems such as the electronic stability program ESP, driver assistance systems such as the automatic distance control ACC, or driver information systems such as the Traffic sign recognition (see, for example, descriptions in “Bosch Kraftfahrtechnisches Handbuch”, 27th edition, 2011, Vieweg + Teubner). The relevant requirements are also growing in other areas such as automation technology, general communication technology, data networks or aerospace technology.

Das auf der Internet-Seite http://www.semiconductors.bosch.de/ veröffentlichte Dokument „CAN with Flexible Data-Rate, White Paper“ (CAN FD White Paper) stellt ein modifiziertes Datenübertragungsprotokoll vor, welches unter anderem eine Vergrößerung des Datenfeldes, sowie für einen Teil der CAN-Nachricht nach erfolgter Arbitrierung eine Verkürzung der Bitlänge ermöglicht. Der logische Aufbau der Nachrichten als Abfolge von Feldern (nämlich Start-of-Frame-Bit, Arbitration Field, Control Field, Data Field, CRC Field, Acknowledge Field und End-of-Frame-Field, wobei jedes Feld aus einem oder mehreren Bits besteht, welche seriell übertragen werden) wird bei CAN FD beibehalten.The document "CAN with Flexible Data-Rate, White Paper" (CAN FD White Paper) published on the Internet site http://www.semiconductors.bosch.de/ presents a modified data transmission protocol which, among other things, increases the size of the data field , as well as a shortening of the bit length for part of the CAN message after arbitration has taken place. The logical structure of the messages as a sequence of fields (namely Start-of-Frame-Bit, Arbitration Field, Control Field, Data Field, CRC Field, Acknowledge Field and End-of-Frame-Field, each field consisting of one or more bits which are transmitted serially) is retained with CAN FD.

Eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Lösung für die Bewältigung des zunehmenden Datenaufkommens ist die Aufteilung des jeweiligen Kommunikationsnetzwerkes in mehrere Teilnetze, welche über geeignete Vorrichtungen, wie zum Beispiel Gateways, miteinander verbunden werden. Diese Vorrichtungen sind dazu eingerichtet, einen Austausch der erforderlichen Nachrichten zwischen den verbundenen Bussystemen zu gewährleisten und / oder empfangene Nachrichteninhalte nach geeigneter Verarbeitung in modifizierter Form auf einem der verbundenen Bussysteme wieder auszugeben. Ein in dieser Weise beispielsweise durch Gateways in mehrere Teilnetze unterteiltes Netzwerk kann Abschnitte oder Teilnetze aufweisen, welche ein besonders hohes Datenaufkommen bewältigen müssen. Dadurch können höhere Latenzzeiten für die Übermittlung von Nachrichten auftreten.Another solution known from the prior art for coping with the increasing volume of data is the division of the respective communication network into several subnetworks, which are connected to one another via suitable devices, such as gateways. These devices are set up to ensure an exchange of the required messages between the connected bus systems and / or to output received message contents after suitable processing in modified form on one of the connected bus systems. A network that is subdivided into several subnetworks by gateways, for example, can have sections or subnetworks which have to cope with a particularly high volume of data. This can result in higher latency times for the transmission of messages.

In anderen Kommunikationsnetzwerken werden Punkt-zu-Punkt-Verbindungen verwendet, um hohe Datenübertragungsraten zu realisieren, wie z.B. bei den schnellen Ausprägungen des Ethernet. Die hierfür erforderlichen Kommunikationscontroller und Busanschlusseinheiten sind jedoch häufig teurer oder aufwändiger, als beispielsweise ein CAN-Controller und -Transceiver.In other communication networks, point-to-point connections are used in order to achieve high data transmission rates, e.g. with the fast versions of Ethernet. However, the communication controllers and bus connection units required for this are often more expensive or complex than, for example, a CAN controller and transceiver.

Es zeigt sich also, dass der Stand der Technik für die technische Aufgabe, eine schnelle und kostengünstige Datenübertragungstechnologie bereitzustellen, nicht in jeder Hinsicht befriedigende Ergebnisse liefert.It has thus been shown that the state of the art does not provide satisfactory results in every respect for the technical task of providing a fast and inexpensive data transmission technology.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Im Folgenden wird die Erfindung mit ihren Vorteilen anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen beschrieben. Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die dargestellten und geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt.The invention and its advantages are described below with reference to drawings and exemplary embodiments. The subject matter of the invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in einem ersten Betriebsmodus wenigstens eine Übertragungsstrecke zwischen den zwei beteiligten Datenverarbeitungseinheiten zur unidirektionalen Übertragung von Nachrichten verwendet wird, wobei das unidirektionale Übertragungsverfahren derartig modifiziert wird, dass über die unidirektional verwendete Übertragungsstrecke eine höhere mittlere Datenübertragungsrate von der auf dieser Übertragungsstrecke sendenden Datenverarbeitungseinheit zur auf dieser Übertragungsstrecke empfangenden Datenverarbeitungseinheit erzielt wird. Die vorgeschlagenen Modifikationen sind dabei derart, dass idealerweise keine oder jedenfalls nur geringfügige Veränderungen gegenüber herkömmlichen Transceiver- und Controller-Komponenten notwendig sind. Dadurch kann das Verfahren kostengünstig unter Verwendung von handelsüblichen Komponenten oder zumindest von standardnahen Komponenten realisiert werden.The method according to the invention is characterized in that, in a first operating mode, at least one transmission link between the two data processing units involved is used for the unidirectional transmission of messages, the unidirectional transmission method being modified in such a way that a higher average data transmission rate from the one on the unidirectional transmission link is used This transmission link sending data processing unit to the data processing unit receiving on this transmission link is achieved. The proposed modifications are such that ideally no or at least only slight changes compared to conventional transceiver and controller components are necessary. As a result, the method can be implemented cost-effectively using commercially available components or at least components that are close to the standard.

In einer vorteilhaften Ausführungsform werden wenigstens zwei Übertragungsstrecken zur unidirektionalen Übertragung von Nachrichten verwendet, wobei jeweils wenigstens eine Übertragungsstrecke in jeder Übertragungsrichtung betrieben wird. Dadurch kann kostengünstig eine schnelle Kommunikation in beiden Richtungen aufgebaut werden.In an advantageous embodiment, at least two transmission links are used for the unidirectional transmission of messages, with at least one transmission link being operated in each transmission direction. This enables fast communication in both directions to be established at low cost.

In einer besonders vorteilhaften Ausprägung wird für die zur unidirektionalen Übertragung verwendeten Übertragungsstrecken der im CAN-Protokoll gemäß ISO 11898 vorgesehene Mechanismus zur automatischen Sendewiederholung bei Verlust der Arbitirierung oder Feststellen einer Störung in der Nachrichtenübertragung abgeschaltet. Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn für die zur unidirektionalen Übertragung verwendeten Übertragungsstrecken die im CAN-Protokoll gemäß ISO 11898 vorgesehene Signalisierung eines Fehlers durch ein von der sendenden Datenverarbeitungseinheit übertragenes Error-Flag bei Ausbleiben einer Empfangsbestätigung (Acknowledge) abgeschaltet wird. Beide Maßnahmen ermöglichen die Verwendung eines höheren Bustaktes für die Datenübertragung.In a particularly advantageous embodiment, for the transmission links used for unidirectional transmission, the mechanism provided in the CAN protocol in accordance with ISO 11898 for automatic retransmission is switched off if the arbitration is lost or a fault is detected in the message transmission. It is also advantageous if, for the transmission links used for unidirectional transmission, the signaling of an error provided in the CAN protocol in accordance with ISO 11898 is switched off by an error flag transmitted by the sending data processing unit if an acknowledgment is not received. Both measures enable the use of a higher bus clock for data transmission.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn über wenigstens eine der zur unidirektionalen Übertragung verwendeten Übertragungsstrecken eine höhere mittlere Datenübertragungsrate erzielt wird, indem Nachrichten mit einer zumindest in Teilen der Nachricht gegenüber den Vorgaben der ISO 11898-1 bis 11898-5 reduzierten Bitlänge übertragen werden, oder indem Nachrichten mit gegenüber den Vorgaben der ISO 11898-1 bis 11898-5 vergrößerten Datenfeldern übertragen werden. In letzterem Fall die Nachrichten mit einer von den Vorgaben der ISO 11898-1 bis 11898-5 abweichenden CRC-Prüfsumme abgesichert und übertragen werden. Durch diese Maßnahmen wird unmittelbar die mittlere Datenübertragungsrate erhöht, das Verhältnis von Nutzdaten zu Protokoll-Overhead verbessert und eine hohe Übertragungssicherheit erhalten.It is particularly advantageous if a higher average data transmission rate is achieved over at least one of the transmission links used for unidirectional transmission, by sending messages with at least parts of the message against the specifications of the ISO 11898-1 to 11898-5 reduced bit length are transmitted, or by sending messages with compared to the specifications of the ISO 11898-1 to 11898-5 enlarged data fields are transmitted. In the latter case, the messages with one of the specifications of the ISO 11898-1 to 11898-5 different CRC checksum are secured and transmitted. These measures immediately increase the average data transmission rate, improve the ratio of user data to protocol overhead, and maintain a high level of transmission security.

Dadurch dass in wenigstens einer der zur unidirektionalen Übertragung verwendeten Übertragungsstrecken eine Busauslastung von mehr als 50% verwendet wird und/oder die Nachrichten zeitgesteuert übertragen werden, kann eine weitere Optimierung der Übertragungsrate erfolgen.The fact that a bus load of more than 50% is used in at least one of the transmission links used for unidirectional transmission and / or the messages are transmitted in a time-controlled manner means that the transmission rate can be further optimized.

Sofern von den zwei erfindungsgemäßen Datenverarbeitungseinheiten, die durch zwei oder mehr Übertragungsstrecken miteinander verbunden sind, zumindest eine über wenigstens ein Kommunikationssystem mit weiteren Datenverarbeitungseinheiten in Verbindung steht, kann mittels der Erfindung zwischen den Teilnehmern dieses Kommunikationssystems und beiden erfindungsgemäßen Datenverarbeitungseinheiten eine Kommunikation aufgebaut werden. Stehen beide erfindungsgemäßen Datenverarbeitungseinheiten über Kommunikationssysteme mit weiteren Datenverarbeitungseinheiten in Verbindung, kann eine Kopplung der Kommunikationssysteme beziehungsweise der beiderseitigen Teilnehmer erzielt werden. Es kann sich bei den angesprochenen Kommunikationssystemen beispielsweise um ein CAN-Bussystem oder ein CAN FD-Bussystem oder ein FlexRay-Bussystem oder auch ein Ethernet-Netzwerk oder ein drahtloses Netzwerk handeln.If at least one of the two data processing units according to the invention, which are connected by two or more transmission links, is connected to further data processing units via at least one communication system, communication can be established between the participants of this communication system and the two data processing units according to the invention by means of the invention. If both data processing units according to the invention are connected to further data processing units via communication systems, a coupling of the communication systems or the participants on both sides can be achieved. The communication systems mentioned can be, for example, a CAN bus system or a CAN FD bus system or a FlexRay bus system or also an Ethernet network or a wireless network.

Wenn wenigstens eine der zwei oder mehr Übertragungsstrecken, welche im ersten Betriebsmodus zur unidirektionalen Übertragung von Nachrichten verwendet wird, in einem zweiten Betriebsmodus zur bidirektionalen Übertragung von Nachrichten, die die zu übertragenden Daten enthalten, verwendet werden kann, lässt sich in vorteilhafter Weise eine Rückfallebene für die Kommunikation zwischen den beiden erfindungsgemäßen Datenverarbeitungseinheiten einrichten. Der zweite Betriebsmodus wird dann sinnvollerweise eingenommen, wenn wenigstens eine der zwei oder mehr Übertragungsstrecken unterbrochen ist oder einen Fehler aufweist.If at least one of the two or more transmission links, which are used in the first operating mode for the unidirectional transmission of messages, can be used in a second operating mode for the bidirectional transmission of messages containing the data to be transmitted, a fallback level for set up communication between the two data processing units according to the invention. The second operating mode is then expediently adopted when at least one of the two or more transmission links is interrupted or has an error.

Im zweiten Betriebsmodus können Nachrichten, die bidirektional über die wenigstens eine Übertragungsstrecke übertragen werden, welche im ersten Betriebsmodus zur unidirektionalen Übertragung von Nachrichten verwendet wird, vorteilhaft das Format von CAN-Nachrichten gemäß ISO 11898 oder von CAN FD-Nachrichten aufweisen und nach den entsprechenden Vorgaben übertragen werden. Wegen der Übereinstimmung im Aufbau der unidirektional und bidirektional übertragenen Nachrichten kann dann die Umschaltung in den zweiten Betriebsmodus einfach und aufwandsarm durchgeführt werden.In the second operating mode, messages that are bidirectionally transmitted over the at least one transmission link that is used in the first operating mode for unidirectional transmission of messages can advantageously have the format of CAN messages in accordance with ISO 11898 or of CAN FD messages and according to the corresponding specifications be transmitted. Because of the correspondence in the structure of the unidirectional and bidirectionally transmitted messages, switching to the second operating mode can then be carried out easily and with little effort.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung wird im weiteren anhand der Zeichnungen näher erläutert.

1 zeigt ein System aus zwei erfindungsgemäßen Datenverarbeitungseinheiten.
2 zeigt schematisch den Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels einer Datenverarbeitungseinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
3 zeigt schematisch den Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Datenverarbeitungseinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

1 shows a system of two data processing units according to the invention.
2 shows schematically the structure of a first exemplary embodiment of a data processing unit for carrying out the method according to the invention.
3 shows schematically the structure of a further exemplary embodiment of a data processing unit for carrying out the method according to the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

In der 1 ist ein System aus zwei erfindungsgemäßen Datenverarbeitungseinheiten dargestellt. Die erste Datenverarbeitungseinheit 110 ist durch eine erste, zweite und dritte Übertragungsstrecke 300, 301 und 302 mit der zweiten Datenverarbeitungseinheit 210 verbunden. Die Datenverarbeitungseinheit 110 steht weiterhin in Verbindung mit dem Kommunikationssystem 100 und kommuniziert über dieses mit weiteren Datenverarbeitungseinheiten (nicht gezeigt), während die Datenverarbeitungseinheit 210 über das Kommunikationssystem 200 ebenfalls mit weiteren Datenverarbeitungseinheiten (nicht gezeigt) in Verbindung steht. Es können auch zwei, oder auch mehr als drei Übertragungsstrecken zwischen den Datenverarbeitungseinheiten 110 und 210 vorgesehen werden.In the 1 a system of two data processing units according to the invention is shown. The first data processing unit 110 is through a first, second and third transmission link 300 , 301 and 302 with the second data processing unit 210 connected. The data processing unit 110 is still in connection with the communication system 100 and communicates via this with further data processing units (not shown), while the data processing unit 210 via the communication system 200 is also connected to other data processing units (not shown). There can also be two or more than three transmission links between the data processing units 110 and 210 are provided.

In alternativen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Systemes kann entweder eines der Kommunikationssysteme 100 oder 200 entfallen, oder es können auch beide Kommunikationssysteme entfallen. Wesentlich für die Erfindung ist lediglich die Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen den zwei Datenverarbeitungseinheiten.In alternative embodiments of a system according to the invention, either one of the communication systems 100 or 200 omitted, or both communication systems can be omitted. Only the point-to-point connection between the two data processing units is essential for the invention.

Erfindungsgemäß wird wenigstens eine der Übertragungsstrecken, beispielsweise die Übertragungsstrecke 300, zur unidirektionalen Kommunikation, beispielsweise von der Datenverarbeitungseinheit 110 zur Datenverarbeitungseinheit 210 verwendet.According to the invention, at least one of the transmission links, for example the transmission link 300 , for unidirectional communication, for example from the data processing unit 110 to the data processing unit 210 used.

In einer möglichen Ausführungsform weist das System zwei Übertragungsstrecken auf, von denen eine unidirektional von der Datenverarbeitungseinheit 110 zur Datenverarbeitungseinheit 210 betrieben wird und die andere unidirektional von der Datenverarbeitungseinheit 210 zur Datenverarbeitungseinheit 110 betrieben wird.In one possible embodiment, the system has two transmission links, one of which is unidirectional from the data processing unit 110 to the data processing unit 210 is operated and the other unidirectional by the data processing unit 210 to the data processing unit 110 is operated.

In einer alternativen Ausführungsform weist das System zwei Übertragungsstrecken auf, von denen eine unidirektional von der Datenverarbeitungseinheit 110 zur Datenverarbeitungseinheit 210 betrieben wird und die andere bidirektional zwischen der Datenverarbeitungseinheit 210 und der Datenverarbeitungseinheit 110 betrieben wird.In an alternative embodiment, the system has two transmission links, one of which is unidirectional from the data processing unit 110 to the data processing unit 210 is operated and the other bidirectional between the data processing unit 210 and the data processing unit 110 is operated.

In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist das System drei Übertragungsstrecken auf, von denen eine erste Übertragungsstrecke 300 unidirektional von der Datenverarbeitungseinheit 110 zur Datenverarbeitungseinheit 210 betrieben wird, eine zweite Übertragungsstrecke 301 unidirektional von der Datenverarbeitungseinheit 210 zur Datenverarbeitungseinheit 110 betrieben wird, und eine dritte Übertragungsstrecke 302 bidirektional zwischen der Datenverarbeitungseinheit 210 und der Datenverarbeitungseinheit 110 betrieben wird. Weitere Kombinationen und zusätzliche Übertragungsstrecken sind selbstverständlich möglich. Auch mehrere unidirektionale Übertragungsstrecken in derselben Richtung in Kombination mit einer oder mehreren bidirektionalen Strecken sind vorstellbar.In the in 1 In the illustrated embodiment, the system has three transmission links, of which a first transmission link 300 unidirectional from the data processing unit 110 to the data processing unit 210 is operated, a second transmission link 301 unidirectional from the data processing unit 210 to the data processing unit 110 is operated, and a third transmission link 302 bidirectional between the data processing unit 210 and the data processing unit 110 is operated. Other combinations and additional transmission links are of course possible. Several unidirectional transmission links in the same direction in combination with one or more bidirectional links are also conceivable.

Jede Übertragungsstrecke ist in diesem Ausführungsbeispiel als Leitungspaar ausgebildet, beispielsweise als verdrillte Kupferleitungen mit oder ohne Schirmung. Andere Übertragungsstrecken, die für die Übertragung von CAN-Nachrichten geeignet sind, sind möglich. Die mehreren Übertragungsstrecken 300, 301 und 302 müssen nicht übereinstimmend ausgeführt sein.In this exemplary embodiment, each transmission path is designed as a line pair, for example as twisted copper lines with or without shielding. Other transmission routes that are suitable for the transmission of CAN messages are possible. The multiple transmission lines 300 , 301 and 302 do not have to be executed in accordance.

Um schnell Daten von der Datenverarbeitungseinheit 110 zur Datenverarbeitungseinheit 210 zu übertragen, werden durch geeignete Kommunikationscontroller CAN-Nachrichten mit einem Format gemäß dem ISO-Standard oder gemäß den Vorgaben des CAN FD White Paper generiert und an eine Busanschlusseinheit übergeben, die mit der ersten Übertragungsstrecke 300 in Verbindung steht. Durch die Verwendung des unidirektionalen Übertragungsverfahren kann über die unidirektional verwendete Übertragungsstrecke eine höhere mittlere Datenübertragungsrate von der sendenden Datenverarbeitungseinheit zur empfangenden Datenverarbeitungseinheit erzielt werden, als im CAN-Standard oder nach den Vorgaben des CAN FD White Paper.To quickly get data from the data processing unit 110 to the data processing unit 210 to be transmitted, CAN messages with a format in accordance with the ISO standard or in accordance with the specifications of the CAN FD White Paper are generated by suitable communication controllers and transferred to a bus connection unit, which is connected to the first transmission path 300 communicates. By using the unidirectional transmission method, a higher average data transmission rate from the sending data processing unit to the receiving data processing unit can be achieved over the unidirectional transmission path than in the CAN standard or according to the specifications of the CAN FD White Paper.

Eine erste Erhöhung der Datenübertragungsrate wird schon allein dadurch möglich, dass auf der Übertragungsstrecke keine Arbitrierung um den Buszugriff stattfinden muss. Dadurch, dass an der Datenübertragung nur eine Datenverarbeitungseinheit sendend teilnimmt, kann die Übertragungsstrecke problemlos bis annähernd 100 Prozent ausgelastet werden.An initial increase in the data transmission rate is possible simply because there is no need to arbitrate for bus access on the transmission path. Because only one data processing unit takes part in the data transmission, the transmission link can be used to capacity of almost 100 percent without any problems.

Außerdem kann für die Durchführung der erfindungsgemäßen Datenübertragung die automatische Retransmission bei Fehlererkennung deaktiviert werden. Dies ist im Rahmen des CAN-Protokolles vorgesehen, wird also von bestehenden CAN-Controllern unterstützt. Es kann außerdem auf die Bestätigung des erfolgreichen Empfanges (Acknowledge) verzichtet werden, wodurch die erzielbare Datenübertragungsrate weiter erhöht werden kann. Der damit verbundene Verlust an Übertragungssicherheit kann in höheren Übertragungsschichten, etwa durch eine Plausibilisierung in der Anwendungs-Software, ausgeglichen werden.In addition, the automatic retransmission can be deactivated for the implementation of the data transmission according to the invention when an error is detected. This is provided within the framework of the CAN protocol, so it is supported by existing CAN controllers. Confirmation of successful receipt (acknowledge) can also be dispensed with, which means that the achievable data transmission rate can be further increased. The associated loss of transmission security can be compensated for in higher transmission layers, for example by a plausibility check in the application software.

Weiterhin können abweichend vom ISO-Standard und vom CAN FD White Paper höhere Taktraten beziehungsweise kürzere Bitlängen verwendet werden. Die höheren Taktraten können insbesondere - anders als bei CAN FD - für die gesamte Nachricht verwendet werden. Dies verbietet bei CAN FD die Anforderung, dass eine Arbitrierung um den Buszugriff unter den an der Kommunikation teilnehmenden Datenverarbeitungseinheiten möglich sein muss. In der vorliegenden Datenübertragung muss hingegen keine Arbitirierung stattfinden, da es nur einen sendenden Teilnehmer an der (unidirektionalen) Datenübertragung gibt. In einem besonders einfachen und vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird ein ansonsten im Wesentlichen unveränderter Kommunikationscontroller mit einem Taktgeber mit höherer Grundfrequenz betrieben. Es kann aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine höhere Taktrate für Teile der Nachricht, beispielsweise für die bei CAN FD höher getakteten Teile der Nachricht, verwendet werden.Furthermore, contrary to the ISO standard and the CAN FD White Paper, higher clock rates or shorter bit lengths can be used. The higher clock rates can in particular - unlike with CAN FD - be used for the entire message. In the case of CAN FD, this prohibits the requirement that arbitration for bus access must be possible among the data processing units participating in the communication. In the present data transmission, however, no arbitration has to take place, since there is only one sending participant in the (unidirectional) data transmission. In a particularly simple and advantageous embodiment, an otherwise essentially unchanged communication controller is operated with a clock with a higher basic frequency. However, within the scope of the present invention, a higher clock rate can also be used for parts of the message, for example for the parts of the message that are clocked higher in CAN FD.

Weiterhin kann eine gegenüber ISO-Standard und CAN FD White Paper veränderte Größe des Datenfeldes verwendet werden, um den Protokoll-Overhead klein zu halten. In diesem Fall müssen die für den Sende- und Empfangsprozess benötigten Pufferspeicher und Register entsprechend angepasst werden. Werden die in der CAN-Norm oder in CAN FD vorgesehenen Datenfeld-Größen verwendet, kann eine solche Anpassung entfallen und die für CAN beziehungsweise CAN FD verfügbaren Bauteile (Transceiver, Kommunikationscontroller) können mit nur sehr geringen Modifikationen für das erfindungsgemäße Übertragungsverfahren eingesetzt werden.Furthermore, a size of the data field that has changed compared to the ISO standard and CAN FD White Paper can be used in order to keep the protocol overhead small. In this case, the buffers and registers required for the sending and receiving process must be adapted accordingly. If the data field sizes provided in the CAN standard or in CAN FD are used, such an adaptation can be omitted and the components available for CAN or CAN FD (transceiver, communication controller) can be used for the transmission method according to the invention with only very minor modifications.

Es kann ein gegenüber ISO-Standard und CAN FD White Paper modifiziertes CRC-Polynom verwendet werden, um die übertragenen Daten abzusichern. Dies macht vor allem dann Sinn, wenn größere Datenfelder verwendet werden, kann aber auch unter anderen Gesichtspunkten wie z.B. höhere Übertragungssicherheit sinnvoll sein. Auch hier müssen die für die Berechung der CRC-Prüfsumme üblicherweise verwendeten Schaltungen und Schieberegister angepasst werden. Werden die in der CAN-Norm oder in CAN FD vorgesehenen CRC-Polynome verwendet, kann eine solche Anpassung entfallen und die verfügbaren Bauteile können mit nur sehr geringen Modifikationen für das erfindungsgemäße Übertragungsverfahren eingesetzt werden.A modified CRC polynomial compared to the ISO standard and CAN FD White Paper can be used to describe the transmitted data secure. This is particularly useful when larger data fields are used, but can also be useful from other points of view, such as higher transmission security. Here, too, the circuits and shift registers usually used for calculating the CRC checksum must be adapted. If the CRC polynomials provided in the CAN standard or in CAN FD are used, such an adaptation can be dispensed with and the available components can be used for the transmission method according to the invention with only very minor modifications.

Damit lässt sich unter Nutzung von im Wesentlichen unveränderten Komponenten aus dem Stand der Technik ein schneller Kommunikationskanal, beispielsweise zur Übertragung zeitkritischer Nachrichten von der Datenverarbeitungseinheit 110 zur Datenverarbeitungseinheit 210, über eine für CAN-Übertragung konzipierte Verkabelung darstellen. Der Kommunikationskanal weist durch die getroffenen Maßnahmen eine gegenüber den herkömmlichen Übertragungsverfahren höhere mittlere Datenübertragungsrate auf.In this way, using essentially unchanged components from the prior art, a fast communication channel can be used, for example for the transmission of time-critical messages from the data processing unit 110 to the data processing unit 210 , via a cabling designed for CAN transmission. As a result of the measures taken, the communication channel has a higher average data transmission rate than conventional transmission methods.

Durch den Verzicht auf Arbitirierung, Retransmission und Acknowledge kann die Taktrate beispielsweise auf 4 Mbit/s erhöht werden, also gegenüber der CAN-Norm um einen Faktor vier. Wenn gleichzeitig die Busauslastung gegenüber den bei der CAN-Kommunikation üblichen Werten verdoppelt wird, kann auf der Übertragungsstrecke die achtfache Übertragungsgeschwindigkeit ertzeilt werden, ohne dass die Anforderungen an die Controller- und Transceiver-Hardware sowie die Verkabelung höher sind als für eine Norm-CAN-Verbindung.By dispensing with arbitration, retransmission and acknowledge, the clock rate can be increased, for example, to 4 Mbit / s, i.e. by a factor of four compared to the CAN standard. If at the same time the bus load is doubled compared to the usual values for CAN communication, eight times the transmission speed can be achieved on the transmission path without the requirements on the controller and transceiver hardware and cabling being higher than for a standard CAN Connection.

Durch eine analoge Verwendung der zweiten Übertragungsstrecke 301 mit vertauschten Rollen der Datenverarbeitungseinheiten 110 und 210 lässt sich ein vergleichbar schneller Kommunikationskanal in Gegenrichtung aufbauen. Über die dritte, bidirektional verwendete Übertragungsstrecke 302 kann beispielsweise die Übertragung weniger zeitkritischer Nachrichten zwischen den Datenverarbeitungseinheiten nach einem Protokoll aus dem Stand der Technik wie zum Beispiel CAN, LIN oder FlexRay bewerkstelligt werden. Die Organisation der Nachrichten, insbesondere die Zuordnung zu den verschiedenen Kommunikationswegen beziehungsweise Übertragungsstrecken wird von einer übergeordneten Applikationsschicht durchgeführt.By using the second transmission path in the same way 301 with reversed roles of the data processing units 110 and 210 a comparably fast communication channel can be set up in the opposite direction. Via the third, bidirectional transmission link 302 For example, the transmission of less time-critical messages between the data processing units can be accomplished using a prior art protocol such as CAN, LIN or FlexRay. The organization of the messages, in particular the assignment to the various communication paths or transmission links, is carried out by a higher-level application layer.

Das Verfahren ermöglicht zudem die Bereitstellung einer Rückfallebene im Fehlerfall. Wird nämlich ein Störungsfall festgestellt, so kann in dem gezeigten System eine Rückfallebene wie folgt dargestellt werden:

Wird beispielsweise in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit zwei unidirektionalen Übertragungsstrecken und einer bidirektionalen Übertragungsstrecke eine Unterbrechung einer der unidirektionalen Verbindungen, beispielsweise der Strecke 300, festgestellt, so kann die verbleibende unidirektionale Verbindung 301 auf bidirektionalen Betrieb umgestellt werden. Über die resultierenden zwei bidirektionalen Übertragungsstrecken 301 und 302 kann dann der gesamte oder zumindest ein nach bestimmten Gesichtspunkten priorisierter Teil des Nachrichtenverkehrs, beispielsweise im Sinne eines Notlaufbetriebs, abgewickelt werden. Alternativ kann auch, beispielsweise wenn die dort stattfindende Datenübertragung besonders zeitkritisch ist, die verbleibende unidirektionale Verbindung 301 als solche beibehalten werden und es kann dann der Datenverkehr, der ursprünglich über die Strecke 300 ablaufen sollte, ganz oder teilweise auf die bidirektionale Strecke 302 verlegt werden.

The method also enables a fallback level to be provided in the event of a fault. If a fault is detected, a fallback level can be represented in the system shown as follows:

If, for example, in the exemplary embodiment shown with two unidirectional transmission links and one bidirectional transmission link, there is an interruption in one of the unidirectional connections, for example the link 300 , detected, the remaining one-way connection can 301 be converted to bidirectional operation. Via the resulting two bidirectional transmission links 301 and 302 the entire or at least a part of the message traffic prioritized according to certain aspects, for example in the sense of emergency operation, can then be handled. Alternatively, for example if the data transmission taking place there is particularly time-critical, the remaining unidirectional connection can also be used 301 as such can be retained and there can then be the data traffic that was originally on the route 300 should run, in whole or in part, on the bidirectional route 302 be relocated.

In 2 ist schematisch der Aufbau einer Datenverarbeitungseinheit 110 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Datenverarbeitungseinheit 110 enthält eine Recheneinheit oder einen Mikrocontroller 140, der über eine geeignete, vorzugsweise mehradrige Schnittstelle mit einem Kommunikationscontroller 150 in Verbindung steht. Der Kommunikationscontroller 150 steht weiterhin mit im dargestellten Beispiel drei Busanschlusseinheiten 130, 131 und 132 in Verbindung. Diese Verbindungen sind typischerweise zumindest zweiadrig ausgebildet, wodurch eine Datenübertragung durch Anlegen einer Folge von Differenzspannungen erfolgen kann. Es sind aber auch einadrige oder andere mehradrige Verbindungen vorstellbar. Die Busanschlusseinheiten 130, 131 und 132 verbinden die Datenverarbeitungseinheit 110 mit den Übertragungsstrecken 300, 301 und 302, welche beispielsweise als zweiadrige Leitungen, etwa durch verdrillte Kupferkabel, ausgebildet sind. Alternativ können an Stelle des integrierten Kommunikationscontrollers 150 auch mehrere Kommunikationscontroller vorgesehen sein, beispielsweise je ein Kommunikationscontroller für jede der Busanschlusseinheiten 130, 131 und 132. Es können auch zwei oder mehr als drei Busanschlusseinheiten vorgesehen sein.In 2 is a schematic of the structure of a data processing unit 110 shown for performing the method according to the invention. The data processing unit 110 contains a processing unit or a microcontroller 140 , via a suitable, preferably multi-core interface with a communication controller 150 communicates. The communication controller 150 also stands with three bus connection units in the example shown 130 , 131 and 132 in connection. These connections are typically formed with at least two wires, so that data can be transmitted by applying a sequence of differential voltages. However, single-core or other multi-core connections are also conceivable. The bus connection units 130 , 131 and 132 connect the data processing unit 110 with the transmission lines 300 , 301 and 302 , which are designed, for example, as two-core lines, for example by twisted copper cables. Alternatively, instead of the integrated communication controller 150 several communication controllers can also be provided, for example one communication controller for each of the bus connection units 130 , 131 and 132 . Two or more than three bus connection units can also be provided.

Der Kommunikationscontroller 150 steht im dargestellten Beispiel auch mit einer weiteren Anschlusseinheit 120 in Verbindung, welche an ein Kommunikationssystem 100, beispielsweise einen Zweidraht-Bus wie den CAN, oder ein Ethernet-Netzwerk angeschlossen ist. Diese Anschlusseinheit 120 kann in alternativen Ausführungsformen der Datenverarbeitungseinheit 110 auch entfallen.The communication controller 150 in the example shown is also available with a further connection unit 120 in connection, which to a communication system 100 , for example a two-wire bus such as the CAN, or an Ethernet network is connected. This connection unit 120 can in alternative embodiments of the data processing unit 110 also omitted.

Die Busanschlusseinheiten 130, 131, 132 und die Anschlusseinheit 120 sind im Beispiel separat dargestellt. Es soll dadurch jedoch eine integrierte Bauweise des Kommunikationscontrollers 150 mit einer oder mehreren Busanschlusseinheiten oder der Anschlusseinheit nicht ausgeschlossen werden. Der Kommunikationscontroller 150 ist also mittelbar oder unmittelbar mit den Übertragungsstrecken 300, 301 verbindbar.The bus connection units 130 , 131 , 132 and the connection unit 120 are shown separately in the example. However, this is intended to result in an integrated design of the communication controller 150 with one or more bus connection units or the connection unit cannot be excluded. The communication controller 150 is therefore directly or indirectly related to the transmission links 300 , 301 connectable.

Der Kommunikationscontroller 150 ist so eingerichtet, dass er die vom Mikrocontroller 140 zum Versenden empfangenen Daten gemäß den Vorgaben des jeweiligen Übertragungsprotokolls der Übertragungsstrecken 300, 301 und 302 und gegebenenfalls des Kommunikationssystems 100 umsetzen kann. Der Kommunikationscontroller 150 ist hierzu vorzugsweise modular aufgebaut und umfasst wenigstens ein Modul, welches die erfindungsgemäß modifizierte Datenübertragung ausführen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist für jede Busanschlusseinheit, im dargestellten Fall also für die drei Busanschlusseinheiten 300, 301 und 302, je ein Modul vorgehalten, welches zwischen dem erfindungsgemäßen Übertragungsverfahren und einem herkömmlichen Übertragungsverfahren umgeschaltet werden kann. Die Umschaltung kann entweder von Mikrocontroller-Seite initiiert werden, oder auch basierend auf einer Auswertung der zugeordneten Übertragungsstrecke durch die jeweilige Busanschlusseinheit oder das Modul selbst erfolgen. Sofern die Umschalt-Entscheidung nicht im Modul getroffen wird, kann eine Verbindung vorgesehen werden, um die Umschalt-Entscheidung an das Modul vom Mikrocontroller oder von der Busanschlusseinheit zu übertragen. Die Umschaltung kann aber auch durch einen entsprechenden Steuerbefehl über eine der bestehenden Verbindungen übermittelt werden.The communication controller 150 is set up in such a way that it can receive those from the microcontroller 140 data received for sending in accordance with the specifications of the respective transmission protocol of the transmission lines 300 , 301 and 302 and, if applicable, the communication system 100 can implement. The communication controller 150 is preferably of modular design for this purpose and comprises at least one module which can carry out the data transmission modified according to the invention. In a preferred embodiment, for each bus connection unit, that is to say for the three bus connection units in the illustrated case 300 , 301 and 302 , one module each, which can be switched between the transmission method according to the invention and a conventional transmission method. The switchover can either be initiated by the microcontroller, or based on an evaluation of the assigned transmission path by the respective bus connection unit or the module itself. If the switchover decision is not made in the module, a connection can be provided in order to transmit the switchover decision to the module from the microcontroller or from the bus connection unit. The switchover can, however, also be transmitted by a corresponding control command via one of the existing connections.

Entscheidet der Mikrocontroller 140 über die Umschaltung, kann flexibel für die drei vorhandenen Übertragungsstrecken die Auswahl zwischen unidirektionaler Übertragung in der einen oder anderen Richtung oder bidirektionaler Übertragung konfiguriert werden. Grundsätzlich kann durch die Umschaltbarkeit der Übertragungsmodus der verschiedenen Übertragungsstrecken an einen festgestellten Systemzustand oder Fehlerzustand der Übertragungsstrecke, beispielsweise im Sinne der weiter oben dargestellten Rückfallebene, angepasst werden.The microcontroller decides 140 Via the switchover, the choice between unidirectional transmission in one or the other direction or bidirectional transmission can be configured flexibly for the three existing transmission paths. As a result of the switchability, the transmission mode of the various transmission links can be adapted to a determined system state or error state of the transmission link, for example in the sense of the fallback level described above.

Auch ein stärker integrierter Kommunikationscontroller, welcher die beispielsweise drei vorhandenen Busanschlusseinheiten parallel beziehungsweise unabhängig voneinander ansteuert, aber zum Beispiel für die Botschaftsspeicherung, Protokollkontrolle und den Datenaustausch mit dem Mikrocontroller ein integriertes Steuerwerk aufweist, ist möglich. Es können auch Botschaftsspeicherung, Protokollkontrolle und Datenaustausch nur für einige der weiter oben geschilderten Module zusammengefasst werden und andere unabhängig bleiben.A more integrated communication controller, which controls the three bus connection units present, for example, in parallel or independently of one another, but has an integrated control unit for message storage, protocol control and data exchange with the microcontroller, is also possible. Message storage, protocol control and data exchange can only be combined for some of the modules described above and others remain independent.

Zur Kommunikation über die weitere Anschlusseinheit 120 kann kann der Kommunikationscontroller 150 ein weiteres Modul aufweisen, welches die Funktionalität eines CAN-, FlexRay- oder Ethernet-Protokoll-Controllers besitzt. Die von diesem Modul des Kommunikationscontrollers 150 generierten Signale werden an die Anschlusseinheit 120 übermittelt und von dieser auf die Anforderungen der physikalischen Übertragungsschicht des jeweiligen Kommunikationssystems 100 umgesetzt.For communication via the additional connection unit 120 can can the communication controller 150 have another module, which has the functionality of a CAN, FlexRay or Ethernet protocol controller. The from this module of the communication controller 150 generated signals are sent to the connection unit 120 transmitted and from this to the requirements of the physical transmission layer of the respective communication system 100 implemented.

Der Mikrocontroller 140 übernimmt in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen die Priorisierung der Nachrichtenübertragung. Das heisst, der Mikrocontroller 140 entscheidet, welche Nachrichten in welcher Reihenfolge und mit welcher Wiederholrate unidirektional von der Datenverarbeitungseinheit 110 zur Datenverarbeitungseinheit 210 übertragen werden. Der Wert des Identifiers, welcher für die Arbitirierung die Priorität einer Botschaft festlegt, ist für die unidirektionale Übertragung nicht von Bedeutung. Der Mikrocontroller 140 kann auch entscheiden, welche Nachrichten über die unidirektionale Übertragungsstrecke und welche Nachrichten über die bidirektionale Übertragungsstrecke übertragen werden, sofern wie im dargestellten Beispiel beide Strecken vorgesehen sind.The microcontroller 140 takes over the prioritization of the message transmission in the devices according to the invention. That means the microcontroller 140 decides which messages in which order and with which repetition rate unidirectionally from the data processing unit 110 to the data processing unit 210 be transmitted. The value of the identifier, which defines the priority of a message for the arbitration, is of no importance for the unidirectional transmission. The microcontroller 140 can also decide which messages are transmitted over the unidirectional transmission path and which messages are transmitted over the bidirectional transmission path, provided that both paths are provided, as in the example shown.

Wenn von den zwei Datenverarbeitungseinheiten 110 und 210, die durch zwei oder mehr Übertragungsstrecken miteinander verbunden sind, zumindest eine über wenigstens ein Kommunikationssystem mit weiteren Datenverarbeitungseinheiten in Verbindung steht und mit diesen Nachrichten austauschen kann, können bestimmte dieser Nachrichten schnell und/oder häufig an die andere Datenverarbeitungseinheit weitergegeben werden. Stehen beide erfindungsgemäße Datenverarbeitungseinheiten 110 und 210 über jeweils wenigstens ein Kommunikationssystem mit weiteren Datenverarbeitungseinheiten in Verbindung, kann eine schnelle Kopplung dieser Kommunikationssysteme beziehungsweise der teilnehmenden Datenverarbeitungseinheiten aufgebaut werden.When of the two data processing units 110 and 210 that are connected to one another by two or more transmission paths, at least one of which is connected to further data processing units via at least one communication system and can exchange messages with these, certain of these messages can be passed on quickly and / or frequently to the other data processing unit. Are both data processing units according to the invention 110 and 210 A fast coupling of these communication systems or the participating data processing units can be established via at least one communication system in each case in connection with further data processing units.

In 3 ist schematisch der Aufbau eines weiteren Beispiels einer erfindungsgemäßen Datenverarbeitungseinheit 110 dargestellt. Die Datenverarbeitungseinheit 110 enthält eine Recheneinheit oder einen Mikrocontroller 160, der über geeignete, vorzugsweise mehradrige Schnittstellen mit mehreren Kommunikationscontrollern 170, 171, 172 und 190 in Verbindung steht. Jeder Kommunikationscontroller 170, 171, 172 und 190 steht weiter mit einer zugeordneten Busanschlusseinheit 130, 131 und 132, beziehungsweise Netzverbindungseinheit 180 in Verbindung. Diese Verbindungen sind typischerweise zumindest zweiadrig ausgebildet, wodurch eine Datenübertragung durch Anlegen einer Folge von Differenzspannungen erfolgen kann. Die Busanschlusseinheiten 130, 131 und 132 verbinden die Datenverarbeitungseinheit 110 mit den Übertragungsstrecken 300, 301 und 302, welche beispielsweise als zweiadrige Leitungen, etwa durch verdrillte Kupferkabel, ausgebildet sind. Es können auch zwei oder mehr als drei Busanschlusseinheiten vorgesehen sein.In 3 is a schematic of the structure of a further example of a data processing unit according to the invention 110 shown. The data processing unit 110 contains a processing unit or a microcontroller 160 , which via suitable, preferably multi-core interfaces with several communication controllers 170 , 171 , 172 and 190 communicates. Any communication controller 170 , 171 , 172 and 190 continues with an assigned bus connection unit 130 , 131 and 132 , or network connection unit 180 in connection. These connections are typically formed with at least two wires, so that data can be transmitted by applying a sequence of differential voltages. The bus connection units 130 , 131 and 132 connect the data processing unit 110 with the transmission links 300 , 301 and 302 , which are designed, for example, as two-core lines, for example by twisted copper cables. Two or more than three bus connection units can also be provided.

Der Kommunikationscontroller 190 steht im dargestellten Beispiel mit einer Netzverbindungseinheit 180 in Verbindung, welche zur Kommunikation über ein drahtloses Kommunikationsnetz eingerichtet ist. Stattdessen könnte auch, wie im vorangehenden Ausführungsbeispiel, eine Anschlusseinheit zum Anschluss an ein Kommunikationssystem vorgesehen sein. Die Anschluss- beziehungsweise Netzverbindungseinheit kann in alternativen Ausführungsformen der Datenverarbeitungseinheit 110 aber auch entfallen.The communication controller 190 stands in the example shown with a network connection unit 180 in connection, which is set up for communication via a wireless communication network. Instead, as in the previous exemplary embodiment, a connection unit for connection to a communication system could also be provided. The connection or network connection unit can in alternative embodiments of the data processing unit 110 but also omitted.

Die Busanschlusseinheiten 130, 131, 132 und die Anschluss- beziehungsweise Netzverbindungseinheit 180 sind im Beispiel separat dargestellt. Es soll dadurch jedoch eine integrierte Bauweise des Kommunikationscontrollers 190 mit einer oder mehreren Busanschlusseinheiten oder der Anschluss- beziehungsweise Netzverbindungseinheit nicht ausgeschlossen werden.The bus connection units 130 , 131 , 132 and the connection or network connection unit 180 are shown separately in the example. However, this is intended to result in an integrated design of the communication controller 190 with one or more bus connection units or the connection or network connection unit cannot be excluded.

Die Kommunikationscontroller 170, 171 und 172 sind so eingerichtet, dass sie die vom Mikrocontroller 160 zum Versenden empfangenen Daten gemäß den Vorgaben des jeweiligen Übertragungsprotokolls der Übertragungsstrecken 300, 301 und 302 umsetzen. Beispielsweise könnte der Kommunikationscontroller 170 spezifisch zur schnellen, unidirektionalen Datenübertragung von der Datenverarbeitungseinheit 110 zur Datenverarbeitungseinheit 210 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingerichtet sein. Gleichzeitig könnte der Kommunikationscontroller 171 zur unidirektionalen Datenübertragung von der Datenverarbeitungseinheit 210 zur Datenverarbeitungseinheit 110 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingerichtet sein. Der Kommunikationscontroller 172 könnte ein herkömmlicher CAN-Controller zur bidirektionalen Kommunikation zwischen der Datenverarbeitungseinheit 210 und der Datenverarbeitungseinheit 110 sein.The communication controller 170 , 171 and 172 are set up to use the microcontroller 160 data received for sending in accordance with the specifications of the respective transmission protocol of the transmission lines 300 , 301 and 302 implement. For example, the communication controller could 170 specifically for fast, unidirectional data transmission from the data processing unit 110 to the data processing unit 210 be set up according to the method according to the invention. At the same time, the communication controller could 171 for unidirectional data transmission from the data processing unit 210 to the data processing unit 110 be set up according to the method according to the invention. The communication controller 172 could be a conventional CAN controller for bidirectional communication between the data processing unit 210 and the data processing unit 110 be.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kommunikationscontroller 170, 171 und 172 zwischen dem erfindungsgemäßen Übertragungsverfahren und einem herkömmlichen Übertragungsverfahren umschaltbar ausgeführt. Die Umschaltung kann entweder von Mikrocontroller-Seite initiiert werden, oder auch basierend auf einer Auswertung der zugeordneten Übertragungsstrecke durch die jeweilige Busanschlusseinheit oder den jeweiligen Kommunikationcontroller selbst erfolgen. Sofern die Umschalt-Entscheidung nicht im Kommunikationcontroller getroffen wird, kann eine Verbindung vorgesehen werden, um die Umschalt-Entscheidung an den Kommunikationcontroller vom Mikrocontroller oder von der zugeordneten Busanschlusseinheit zu übertragen. Die Umschaltung kann aber auch durch einen entsprechenden Steuerbefehl über eine der bestehenden Verbindungen übermittelt werden.In a preferred embodiment, the communication controllers are 170 , 171 and 172 executed switchable between the transmission method according to the invention and a conventional transmission method. The switchover can either be initiated by the microcontroller, or based on an evaluation of the assigned transmission path by the respective bus connection unit or the respective communication controller itself. If the switchover decision is not made in the communication controller, a connection can be provided in order to transmit the switchover decision to the communication controller from the microcontroller or from the assigned bus connection unit. The switchover can, however, also be transmitted by a corresponding control command via one of the existing connections.

Entscheidet der Mikrocontroller über die Umschaltung, kann flexibel für die drei vorhandenen Übertragungsstrecken die Auswahl zwischen unidirektionaler Übertragung in der einen oder anderen Richtung oder bidirektionaler Übertragung konfiguriert werden. Grundsätzlich kann durch die Umschaltbarkeit der Übertragungsmodus der verschiedenen Übertragungsstrecken an einen festgestellten Systemzustand oder Fehlerzustand der Übertragungsstrecke, beispielsweise im Sinne der weiter oben dargestellten Rückfallebene, angepasst werden.If the microcontroller decides to switch, the choice between unidirectional transmission in one or the other direction or bidirectional transmission can be configured flexibly for the three existing transmission paths. As a result of the switchability, the transmission mode of the various transmission links can be adapted to a determined system state or error state of the transmission link, for example in the sense of the fallback level described above.

Claims

Method for data transmission between two data processing units (110, 210) which are connected to one another by two or more transmission links (300, 301, 302), wherein at least two of the transmission links (300, 301, 302) are suitable for the transmission of messages in accordance with the CAN standard ISO 11898, the logical structure of the transmitted messages corresponding to the specifications of the CAN protocol in accordance with ISO 11898, in which in a first operating mode at least one (300, 301) of the two or more transmission links (300, 301, 302) is used for the unidirectional transmission of messages, The unidirectional transmission method is modified compared to the transmission method of the CAN standard in such a way that a higher average data transmission rate is achieved from the data processing unit sending on this transmission link to the data processing unit receiving on this transmission link via the unidirectional transmission link., wherein the at least one (300, 301) of the two or more transmission links (300, 301, 302) which is used in the first operating mode for the unidirectional transmission of messages, in a second operating mode for the bidirectional transmission of messages containing the data to be transmitted , is used.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that at least two transmission links (300, 301) are used for the unidirectional transmission of messages, with transmission links that are used for unidirectional transmission are used by messages, in each case at least one transmission link (300, 301) is operated in each transmission direction.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that for the transmission links (300, 301) used for unidirectional transmission, the mechanism provided in the CAN protocol in accordance with ISO 11898 for automatic retransmission is switched off if the arbitration is lost or a fault is detected in the message transmission.

Method according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that for the transmission links (300, 301) used for unidirectional transmission, the signaling of an error provided in the CAN protocol in accordance with ISO 11898 is switched off by an error flag transmitted by the sending data processing unit if there is no acknowledgment of receipt.

Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that a higher average data transmission rate is achieved over at least one of the transmission links (300, 301) used for unidirectional transmission by transmitting messages with a bit length that is at least partially reduced compared to the specifications of ISO 11898-1 to 11898-5 become.

Method according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that a higher average data transmission rate is achieved over at least one of the transmission links (300, 301) used for unidirectional transmission by transmitting messages with data fields larger than the specifications of ISO 11898-1 to 11898-5.

Method according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that over at least one of the transmission links (300, 301) used for unidirectional transmission, the messages are secured and transmitted with a CRC checksum deviating from the requirements of ISO 11898-1 to 11898-5.

Method according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that a higher average data transmission rate is achieved in at least one of the transmission links (300, 301) used for unidirectional transmission, in that the messages are transmitted in a time-controlled manner.

Method according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that a higher average data transmission rate is achieved in at least one of the transmission links (300, 301) used for unidirectional transmission by using a bus load of more than 50%.

Method according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that of the two data processing units (110, 210) which are connected to one another by two or more transmission links (300, 301, 302), at least one is connected to further data processing units via at least one communication system (100, 200) and can exchange with these messages containing data.

Procedure according to Claim 10 , characterized in that at least one of the communication systems (100, 200) is a CAN bus system or a CAN FD bus system or a FlexRay bus system.

Method according to one of the Claims 10 to 11 , characterized in that at least one of the communication systems (100, 200) is an Ethernet network or a wireless network.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second operating mode is adopted when at least one of the two or more transmission links (300, 301, 302) is interrupted or has an error.

Procedure according to Claim 1 or 13th , characterized in that in the second operating mode messages that are bidirectionally transmitted over the at least one transmission link (300, 301) which is used in the first operating mode for unidirectional transmission of messages, the format of CAN messages in accordance with ISO 11898 or of CAN FD Messages and are transmitted in accordance with the specifications of the CAN standard or the CAN FD White Paper.

Communication controller (150, 170, 171, 172) comprising at least one module for data transmission, which can be connected directly or indirectly to a transmission path (300, 301, 302), the connected transmission path in a first operating mode of at least one of the included modules for data transmission (300, 301) is used for the unidirectional transmission of messages, the logical structure of the transmitted messages corresponding to the specifications of the CAN protocol according to ISO 11898, the unidirectional transmission method being modified compared to the transmission method of the CAN standard in such a way that the unidirectional The transmission link (300, 301) used has a higher average data transmission rate than the one transmitting on this transmission link Data processing unit for the data processing unit (110, 210) receiving on this transmission link is achieved, the at least one included module for data transmission for carrying out a transmission method according to one of the Claims 1 to 14th is set up.

Data processing unit (110, 210) connectable to two or more transmission links (300, 301, 302), at least two of the connectable transmission links (300, 301) being suitable for the transmission of messages in accordance with the CAN standard ISO 11898, characterized in that the Data processing unit (110, 210) at least one communication controller (150, 170, 171, 172) according to Claim 15 includes.

System of two data processing units (110, 210) and two or more transmission links (300, 301, 302) for their connection, characterized in that at least two of the transmission links (300, 301) are suitable for the transmission of messages according to the CAN standard ISO 11898 and the data processing units (110, 210) each have at least one communication controller (150, 170, 171, 172) according to Claim 15 which is connected to at least one of the transmission links (300, 301, 302).