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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Datenaufzeichenvorrichtung zum Aufzeichnen von Kommunikationsdaten eines Fahrzeugnetzwerks, eine Diagnoseanordnung und ein Verfahren zum Aufzeichnen von Kommunikationsdaten eines Fahrzeugnetzwerks.
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Hintergrund der Erfindung
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Datenaufzeichenvorrichtungen bzw. Datenlogger werden dazu eingesetzt, Kommunikationsdaten zwischen Elektronikkomponenten, beispielsweise Steuergeräten, eines Fahrzeugs auszulesen und zu Diagnosezwecken weiterzuverarbeiten.
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Beispielsweise können CAN-, FlexRay- und MOST-Busse die Elektronikkomponenten eines Fahrzeugnetzwerkes bzw. eines Fahrzeugkommunikationsnetzwerkes untereinander vernetzen und so ein vernetztes Fahrzeugnetzwerk bilden. Zur Verbindung dieser Feldbusse hat sich eine sternförmige Netzwerktopologie etabliert, in der ein zentrales Gateway alle Busse verbindet und gleichzeitig den externen Fahrzeugzugang zu Datenaufzeichenvorrichtungen hin, beispielsweise über einen einzelnen Diagnose-Stecker, bereitstellt. Hierdurch können zur Laufzeit alle Signale des am zentralen Gateway angeschlossenen Bussystems mitgelesen werden.
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Die Fahrzeugdiagnose beschreibt in Anlehnung an den medizinischen Begriff ”Diagnose” die genaue Zuordnung von Befunden zu Fehlern an elektrischen und elektronischen Komponenten an Fahrzeugen. Unter dem Begriff ”Fahrzeugdiagnose” sind eine Reihe von technischen Verfahren und Anwendungen zusammengefasst, welche zum Beispiel bei der Fehleranalyse im Reparaturfall, in der Qualitätssicherung für statistische Auswertungen und bei der Fahrzeugentwicklung angewendet werden. Darüber hinaus dient die Fahrzeugdiagnose zur Information bzw. Warnung des Fahrers über aufgetretene Fehler und zum Einleiten von Deaktivierungen von Fahrzeugeigenschaften, wenn deren Betrieb nicht zweifelsfrei sichergestellt werden kann.
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Die Fahrzeugdiagnose kann grundsätzlich aufgegliedert werden in Diagnosebestandteile innerhalb des Fahrzeugs-On-Board- Diagnose, auch Fahrzeugeigendiagnose, und in Diagnosebestandteile außerhalb des Fahrzeugs-Off-Board-Diagnose (Diagnoseinformationen, Diagnosewerkzeuge).
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Im engeren Sinne kann Fahrzeugdiagnose in der Automobilindustrie die (Diagnose-)Kommunikation zwischen einem externen Prüfgerät, dem Diagnose-Tester (Fahrzeugdiagnosesystem) und den einzelnen Elektronikkomponenten über ein Diagnoseprotokoll bedeuten.
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Der Diagnosetester bzw. das Prüfgerät kann dabei eine Datenaufzeichenvorrichtung umfassen, die die Kommunikationsdaten zwischen den Elektronikkomponenten erfasst und ausliest.
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Als Bindeglied zwischen Diagnosetester und dem Fahrzeug können Diagnosedaten dienen (inzwischen genormt über ODX), welche die Kommunikation beschreiben und in den Diagnosesystemen der Off-Board-Diagnose vorgehalten werden. Sie beschreiben das verwendete Diagnoseprotokoll, die einzelnen Befehle, deren mögliche Antworten von der Elektronikkomponente und die Interpretation der Daten, z. B. Umrechnung in physikalische Werte.
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Als Zugang zur Fahrzeugdiagnose kann ein Diagnosezugang (beispielsweise kabellos oder kabelgebunden) genutzt werden, welcher auch für das Flashen der Elektronikkomponenten bedient werden kann.
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In der Qualitätssicherung und während der Fahrzeugentwicklung werden in der Regel Diagnosetester verwendet, die sich auf das Aufzeichnen der On-Board-Kommunikation beschränken. Dies kann relativ große und schwer zu analysierende Datenmengen erzeugen. Einige für den Automotive-Bereich basierende Beispiele sind MultiLOG (GiN, Vector Informatik), MC Log (IHR GmbH), CCO DLIII (Condalo GmbH), M-LOG (IPETRONIK GmbH & CoKG), blue PiraT (Telemotive).
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Eine andere Gruppe von Diagnosetestern ist überwiegend rein softwarebasiert (kann also auf Laptops oder Industrie-PCs im Auto betrieben werden) und bietet auch Datenloggerfunktionalität, wie z. B. CANoe, X-Analyzer, canAnalyzer, CANcorder, EDICmobil, TraceRunner, IPEmotion u. a. Einige dieser Fahrzeugdiagnosewerkzeuge bieten zusätzliche Funktionalitäten wie z. B. (Restbus-)Simulation (CANoe) an.
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Weiterhin existieren auch Diagnosetester, die beide Hauptfunktionalitäten Fehlerspeicheranalyse und Aufzeichnen der Datenbuskommunikation unterstützen. Beispiele sind CANape (Vector Informatik), DiagRA MCD (RA Consulting) und Tedradis (IT-Designers). Diese erstellen einen zeitlichen Zusammenhang zwischen den aufgezeichneten CAN-Nachrichten und den ausgelesenen Fehlerspeichern der Elektronikkomponenten und erleichtern auf diese Weise die Analyse. Das Werkzeug Tedradis unterstützt zusätzlich den Benutzer durch weitere Möglichkeiten zur Datenreduktion (wie z. B. Trigger), visuelle Aufbereitung der relevanten Daten, Auslesen und Aufzeichnen von Fahrzeuginformationen wie z. B. Steuergerätekodierung u. a. Auch Hersteller von Embeddedgeräten wie Telemotive (blue PiraT) und Condalo GmbH (CCO DLII) arbeiten zurzeit an Funktionen, die den Benutzer bei der Analyse der Daten unterstützen.
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Bei allen diesen Systemen wird der Datenlogger jedoch an einer zentralen Schnittstelle des Fahrzeugnetzwerks angeschlossen, wenn die Daten eines Gesamtfahrzeugs ausgelesen werden. Während der Entwicklung können auch einzelne Steuergeräte separat ausgelesen werden. Zusätzlich kann dies auch vom Feldbus selbst und den möglichen Netzwerktopologien abhängen. Bei MOST (mit Ring-Struktur) kann z. B. auch die Position eine entscheidende Rolle spielen.
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Auch Ethernet kann als Kommunikationsmittel zwischen Elektronikkomponenten im Fahrzeug einsetzt werden.
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Beispielsweise kann sich bei größeren Datenumfängen der Fahrzeugzugang über Ethernet als neuen Diagnosezugang von großem Vorteil erweisen. Mit der Einführung von standardisierten IP-Diagnose-Schnittstellen, wie in ISO 13400 spezifiziert, kann mit Ethernet als physikalischer Schicht eine Einführung eines Diagnosezugangs noch schneller vorangetrieben werden.
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Im Gegensatz zu den vorhandenen Bussystemen wie MOST, FlexRay und CAN stellt Ethernet heutzutage aber kein Shared-Medium (geteiltes Medium) dar. Bei einem Shared-Medium teilen sich alle Teilnehmer (Elektronikkomponenten) die Bandbreite und alle haben Zugriff auf die Dateninhalte. Ethernet war in der ursprünglichen Version auch Shared-Medium, wird aber im Wesentlichen nur noch als ein Switched-Medium (geschaltetes Medium) betrieben, bei welchem die maximale Bandbreite (z. B. 100 Mbit/s) jeweils auf jedem Link (einer Netzwerkverbindung zwischen zwei Elektronikkomponenten) in beide Richtungen (full duplex) zur Verfügung steht.
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Dies kann bei einem Auslesen von Kommunikationsdaten zu Problemen führen, da ausgelesene Kommunikationsdaten über eine Netzwerkverbindung zu dem zentralen Gateway gesendet werden müssten, die gleichzeitig zum Versenden von Kommunikationsdaten zwischen zwei Elektronikkomponenten benutzt werden soll. Auch können weitere Probleme entstehen: Die Kommunikation wird nicht im gesamten Netzwerk verteilt. Die Kommunikation erfolgt nur meist nur zwischen benachbarten Knoten. Wenn die Links ausgelastet sind, kann die gesamte Kommunikation nicht über einen gleichschnellen Link verteilt werden. Dies kann zu einem Engpass in der Bandbreite führen.
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Dies wird weiter unten auch in Bezug auf 1 näher erläutert.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein effizientes Diagnosesystem für ein Fahrzeugnetzwerk bereitzustellen, bei dem keine Daten verloren gehen und bei dem eine zeitliche Zuordnung bzw. die zeitliche Reihenfolge der Daten bestehen bleiben kann.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Datenaufzeichenvorrichtung bzw. einen Datenlogger zum Aufzeichnen von Kommunikationsdaten eines Fahrzeugnetzwerks. Das Fahrzeugsystem kann eine Mehrzahl von Netzwerkverbindungen umfassen, die Elektronikkomponenten eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Automobils, PKWs, LKWs, Busses, Motorrades usw., verbinden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Datenaufzeichenvorrichtung einen ersten Eingang zum Empfangen erster Kommunikationsdaten aus einem ersten Punkt des Fahrzeugnetzwerks und einen zweiten Eingang zum Empfangen zweiter Kommunikationsdaten aus einem zweiten Punkt des Fahrzeugnetzwerks. Mit anderen Worten kann die Datenaufzeichenvorrichtung über wenigstens zwei Eingänge mit unterschiedlichen Netzwerkverbindungen bzw. Netzwerkkabeln des Fahrzeugnetzwerks verbunden werden. Die Datenaufzeichenvorrichtung kann dazu ausgeführt sein, an verschiedenen Punkten des Fahrzeugnetzwerks Kommunikationsdaten zu loggen. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass Netzwerkverbindungen dazu verwendet werden müssen, um Kommunikationsdaten zwischen Elektronikkomponenten und der Datenaufzeichenvorrichtung zu übertragen.
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Beispielsweise kann die Datenaufzeichenvorrichtung durch eine Mehrzahl von Eingängen bzw. Schnittstellen parallel Kommunikationsdaten aus dem Fahrzeugnetzwerk entnehmen und optional diese weiterverarbeiten. Es ist zu verstehen, dass die Eingänge direkt mit den betreffenden Punkten des Netzwerks verbunden sein können, d. h. dass die Kommunikationsdaten über gesonderte Leitungen bzw. Verbindungen, die nicht Bestandteil des Fahrzeugnetzwerks sind, von den Punkten zu den Eingängen übertragen werden. Eine derartige Verbindung kann eine TAP (T-Stück) oder einen zusätzlichen Switch umfassen. Hierfür kann eine bestehende Verbindung zwischen den Elektronikkomponenten aufgetrennt werden.
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Weiter ist die Datenaufzeichenvorrichtung dazu ausgeführt, die ersten Kommunikationsdaten mit einem ersten Zeitstempel und die zweiten Kommunikationsdaten mit einem zweiten Zeitstempel zu versehen, wobei der erste Zeitstempel und der zweite Zeitstempel miteinander synchronisiert sind. Auf diese Weise können Kommunikationsdaten, die von verschiedenen Punkten und/oder auch von verschiedenen Geräten des Fahrzeugnetzwerks eingelesen wurden, in eine zeitliche Beziehung gesetzt werden und/oder zeitlich protokolliert werden, um beispielsweise bei den Daten zwischen Aktionsereignis und Reaktionsereignis unterscheiden zu können.
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Wenn die Kommunikationsdaten bereits Zeitstempel aufweisen, bevor sie eingelesen wurden, ist es auch möglich, dass diese bereits vorhandenen Zeitstempel zeitlich in Bezug gesetzt und/oder zeitlich abgeglichen werden. Beispielsweise bieten FlexRay und Ethernet AVB eine zeitsynchrone Datenkommunikation.
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Die Datenaufzeichenvorrichtung kann dazu ausgeführt sein, ein Zeitsynchronisationsprotokoll zum Synchronisieren der Kommunikationsdaten zu verwenden. Hierbei können verteilt im ganzen Fahrzeugnetzwerk Kommunikationsdaten aufgenommen werden und den Kommunikationsdaten ein Zeitstempel zugeordnet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Fahrzeugnetzwerk Ethernet-Verbindungen. Die ersten Kommunikationsdaten und die zweiten Kommunikationsdaten können Ethernet-Datenpakete sein. Die Datenaufzeichenvorrichtung kann dazu ausgeführt sein, Ethernet-Kommunikationsdaten einzulesen bzw. zu loggen. Die Kommunikationsdaten können aus einem Ethernet-basierten Netzwerk aufgenommen und verarbeitet werden.
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Beispielsweise kann die Datenaufzeichenvorrichtung mehrere Ethernet-Ports als Eingänge aufweisen, um an verschiedenen Stellen des Fahrzeugnetzwerkes Daten aufzunehmen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Datenaufzeichenvorrichtung einen Ausgang zum Ausgeben der ersten Kommunikationsdaten und der zweiten Kommunikationsdaten. Die Datenaufzeichenvorrichtung kann dazu ausgeführt sein, die ersten Kommunikationsdaten und die zweiten Kommunikationsdaten mittels der ersten Zeitstempel und zweiten Zeitstempel zeitlich anzuordnen. Auf diese Weise können die Kommunikationsdaten zeitlich in Bezug gesetzt und weiterverarbeitet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Datenaufzeichenvorrichtung einen Synchronisationseingang zum Synchronisieren der Datenaufzeichenvorrichtung mit einer weiteren Datenaufzeichenvorrichtung, so dass die ersten Zeitstempel und zweiten Zeitstempel mit Zeitstempeln der weiteren Datenaufzeichenvorrichtung synchronisiert werden. Sind mehrere Datenlogger im Einsatz, können diese wiederum miteinander synchronisiert werden. Auf diese Weise kann ein verteiltes Loggingsystem aufgebaut werden, das mehrere Datenaufzeichenvorrichtungen umfasst.
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Zur Synchronisation der Datenaufzeichenvorrichtungen kann ein Protokoll, wie beispielsweise IEEE1588 bzw. IEEE802.1AS, verwendet werden, um mehrere der Datenaufzeichenvorrichtungen zeitlich zu synchronisieren. Auf diese Weise können auch die Kommunikationsdaten sehr großer Ethernet-Netzwerke (d. h. viele einzelne Verbindungen) mit Hilfe von mehreren synchronisierten Datenaufzeichenvorrichtungen aufgezeichnet und ein zeitlicher Bezug der aufgezeichneten Daten hergestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Datenaufzeichenvorrichtung bzw. deren Logik zumindest teilweise in Hardware ausgeführt. Beispielsweise können die Zeitstempel bereits durch eine entsprechende Hardware-Einheit beim Empfang von Kommunikationsdaten sein. Diese Möglichkeit wird beispielsweise auch in IEEE1588 bzw. IEEE802.1AS benutzt und von diversen Bausteinen bereits unterstützt. Durch diese Zeitstempel kann die Kommunikation jeder einzelnen Verbindung in Bezug zu den anderen Verbindungen gebracht werden.
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Durch die Verwendung einer entsprechenden Hardware-Einheit kann eine Genauigkeit für die Zeitstempel im Bereich von Nanosekunden (weniger als 10 Nanosekunden) erreicht werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Diagnoseanordnung, die zum Testen eines Fahrzeugnetzwerks eines Fahrzeugs verwendet werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Diagnoseanordnung ein Fahrzeugnetzwerk, das eine Mehrzahl von Elektronikkomponenten und eine Mehrzahl von Netzwerkverbindungen umfasst, die die Elektronikkomponenten verbinden. Weiter umfasst die Diagnoseanordnung eine Datenaufzeichenvorrichtung, so wie sie obenstehend und untenstehend beschrieben ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Datenaufzeichenvorrichtung mit einem Eingang mit einem Ausgang einer Netzwerkweiche (d. h. eines Switches) verbunden. Eine Mehrzahl von Eingängen der Datenaufzeichenvorrichtung können (beispielsweise über ein Netzwerkkabel und einen Stecker) mit mehreren Switches verbunden sein, um an verschiedenen Stellen des Fahrzeugnetzwerks Daten einzulesen. Der erste oder zweite Punkt, von dem die Kommunikationsdaten stammen, kann somit ein Switch sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Datenaufzeichenvorrichtung mit einem Eingang mittels eines Abgriffs (z. B. Taps) mit einer Netzwerkleitung verbunden. Die Eingänge können auch mit mehreren Taps an verschiedenen Netzwerkleitungen, die eine Netzwerkverbindung bereitstellen, verbunden sein. Der erste oder zweite Punkt, von dem die Kommunikationsdaten stammen, kann somit eine Netzwerkverbindung bzw. eine Netzwerkleitung sein.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufzeichnen von Kommunikationsdaten eines Fahrzeugnetzwerks. Es ist zu verstehen, dass Merkmale des Verfahrens, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, auch Merkmale der Datenaufzeichenvorrichtung und/oder der Diagnoseanordnung sein können und umgekehrt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren umfassend die Schritte von:
- – Empfangen erster Kommunikationsdaten aus einem ersten Punkt des Fahrzeugnetzwerks in einer Datenaufzeichenvorrichtung;
- – Empfangen zweiter Kommunikationsdaten aus einem zweiten Punkt des Fahrzeugnetzwerks in der Datenaufzeichenvorrichtung;
- – Versehen der ersten Kommunikationsdaten in der Datenaufzeichenvorrichtung mit einem ersten Zeitstempel;
- – Versehen der zweiten Kommunikationsdaten in der Datenaufzeichenvorrichtung mit einem zweiten Zeitstempel, wobei der erste Zeitstempel und der zweite Zeitstempel miteinander synchronisiert sind.
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Mit einer einzigen Datenaufzeichenvorrichtung können Daten von mehreren Punkten eines Fahrzeugnetzwerks aufgenommen bzw. eingelesen und zeitlich abgeglichen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter den Schritt von:
- – Synchronisieren der Datenaufzeichenvorrichtung mit einer weiteren Datenaufzeichenvorrichtung. Der Abgleich kann auch zwischen mehreren Datenaufzeichenvorrichtungen, die sich gegenseitig synchronisieren können, erfolgen.
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Das Verfahren ermöglicht es, die Kommunikation eines gesamten Netzwerkes, beispielsweise eines Ethernet-Fahrzeugnetzwerkes, zu protokollieren und einen zeitlichen Bezug herzustellen. Das Aufzeichnen kann unabhängig von der Bandbreite des Netzwerkes durch die mehreren Eingänge und optional durch eine Skalierbarkeit mittels einer Verwendung von mehreren Datenloggern erfolgen. Auf diese Weise kann genügend Kapazität bereitgestellt werden, alle Daten aufzunehmen.
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Durch die Eingänge bzw. Logging-Ports zusammen mit der erweiterten Funktionalität der Zeitsynchronisation ist es möglich, den eintreffenden Datenpaketen einen Zeitstempel zuzuordnen. Dadurch können die an unterschiedlichen Stellen aufgenommenen Daten zeitlich exakt zugeordnet werden. Auf diese Weise können Fehler mittels des Aufzeichnens der Kommunikation in einem Fahrzeugnetzwerk gefunden werden, die ansonsten unentdeckt oder nur mittels aufwendigeren Verfahren entdeckt werden können.
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Das beschriebene Verfahren beeinflusst bzw. verfälscht insbesondere das Kommunikationsverhalten (beispielsweise den zeitlichen Ablauf) des Netzwerkes nicht, das untersucht werden soll.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug-Kommunikationsnetzwerk mit einem Diagnosegerät.
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2 zeigt schematisch ein Fahrzeug-Kommunikationsnetzwerk mit einem Diagnosegerät.
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3 zeigt schematisch eine Diagnoseanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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4 zeigt schematisch eine Diagnoseanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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5 zeigt ein Flussdiagramm für Verfahren zum Aufzeichnen von Kommunikationsdaten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Ethernet wird in den kommenden Jahren nicht nur eine Diagnoseschnittstelle zum Auto darstellen, sondern auch im Fahrzeugnetzwerk im Fahrzeug Verwendung finden. Aufgrund der hohen Bandbreite von Ethernet-Netzwerken können neue Lösungen erforderlich sein, um eine Loggingfunktionalität zu gewährleisten. Dies wird auch in Bezug auf die beiden folgenden 1 und 2 näher erläutert.
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Die 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug-Kommunikationsnetzwerk 10 mit Stern-Stern-Topologie und einem Diagnosegerät 12.
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Elektronikkomponenten 14 sind dabei jeweils durch eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung 16 mit einer Fullduplex-Bandbreite von 100 Mbit/s (d.h. jeweils 100 Mbit/s in beide Richtungen) an einen Switch 18a, 18b angeschlossen. Die Verbindungen 16 können beispielsweise mit einer Ethernet-Leitung bereitgestellt werden.
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An Switch 18a ist exemplarisch das Diagnosegerät 12 angeschlossen.
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Ein Problemfall kann folgendermaßen auftreten:
Gerät 14a kommuniziert mit Gerät 14b mit einer Bandbreite von 90 Mbit/s und 14c mit 14b mit einer Bandreite von 70 Mbit/s. Diese Kommunikation ist problemlos möglich, da switched Ethernet Vollduplex-fähig ist. Dies bedeutet, dass die Senderichtung die Empfangsrichtung nicht beeinflusst.
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Soll jedoch die gesamte Kommunikation beispielsweise durch ein Verfahren, das als ”Port Mirroring” bekannt ist, zum Diagnosegerät 12 weitergeleitet werden, so stellt die Verbindung 16 zwischen Switch 18a und Switch 18b einen Flaschenhals dar.
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Port Mirroring (Port Spiegelung) ermöglicht das Spiegeln des Netzwerkverkehrs von einem oder mehreren Ports (Eingängen) eines Switches an einen anderen Port (der auch Mirror Port genannt wird). Bei aktivem Port Mirroring würde theoretisch eine Datenrate von 90 Mbit/s + 70 Mbit/s = 160 Mbit/s und somit 60 Mbit/s über der tatsächlich möglich zu transportierenden Datenrate liegen. Switch 18a wird dementsprechend Datenpakete verwerfen, und es werden nicht alle Datenpakete beim Diagnosegerät 12 ankommen.
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2 zeigt schematisch ein weiteres Fahrzeugnetzwerk 10 mit einem Diagnosegerät 12, das in den Switch 18b integriert ist.
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Bei dem Fahrzeug-Kommunikationsnetzwerk 10 sind beide Switche 18a, 18b, die Elektronikkomponente 14a und der Switch 18a sowie die Elektronikkomponente 14b und der Switch 18a durch eine 1000 Mbit/s Verbindung 16 verbunden.
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Ansonsten entspricht das in der 2 gezeigte Fahrzeug-Kommunikationsnetzwerk 10 dem in der 1 gezeigten.
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Auch in diesem Scenario kann der Datentransport zum Diagnosegerät 12 nicht immer garantiert werden, wenn beispielsweise die Kommunikation von der Elektronikkomponente 14a zu der Elektronikkomponente 14c auch die Geschwindigkeit von 1000 Mbit/s bietet. Unter der Annahme, dass die Elektronikkomponente 14a mit der Elektronikkomponente 14c mit 950 Mbit/s kommuniziert und dass die Elektronikkomponente 14c mit der Elektronikkomponente 14b mit 60 Mbit/s kommuniziert, ist die Verbindung 16 zwischen den beiden Switchen 18a, 18b überlastet (1010 Mbit/s statt den maximalen 1000 Mbit/s). Beispielsweise bei in Fahrzeugen verwendeten Kameras können diese Datenraten bei der Übertragung von Videos auftreten.
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Die in den 1 und 2 gezeigten Diagnosegeräte weisen einen Datenlogger auf, der nur über eine einzige Datenschnittstelle mit dem Netzwerk 10 verbunden ist. Die in den 1 und 2 gezeigten Netzwerktopologien können somit Kommunikationsdaten erzeugen, die von derartigen Datenloggern nicht vollständig aufgezeichnet werden können. Im schlechtesten Fall kann lediglich eine Verbindung 16 aufgezeichnet werden.
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3 zeigt schematisch eine Diagnoseanordnung 20, die ein Fahrzeugnetzwerk 10 und ein Diagnosegerät 12 umfasst.
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Das Fahrzeugnetzwerk 10 weist eine Daisy-Chain basierte Topologie auf, bei der eine Mehrzahl von Switches 18 in einer Reihe angeordnet ist. Die Switches 18 sind über Netzwerkverbindungen 16 miteinander verbunden, über die sie Kommunikationsdaten, beispielsweise mit 100 Mbit/s, austauschen können. Mit jedem Switch können Elektronikkomponenten 14 verbunden sein, die hier nur beispielhaft dargestellt sind.
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Mit einer Daisy-Chain-Topologie kann im Vergleich zu einer Stern-Topologie der Verkabelungsaufwand geringer gehalten werden und Ausstattungsvarianten einfacher realisiert werden. Es ist jedoch zu verstehen, dass das in der 3 gezeigte Fahrzeugnetzwerk 10 auch andere Topologien, wie etwa die in den 1 und 2 gezeigte Topologie, aufweisen kann.
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Eine Daisy-Chain-Topologie kann aber im Falle einer einzigen Diagnoseschnittstelle Schwächen aufweisen. Diese Topologie ähnelt im Prinzip der Topologie von klassischen Bussystemen wie MOST, CAN und FlexRay. Wenn beispielsweise Switch 18a mit Switch 18b kommuniziert, so steht diese Bandbreite auch den anderen Switches 18 dazwischen nicht mehr zur Verfügung. Jeder Switch 18 kann problemlos über eine Verbindung 16 mit seinem Nachbarknoten mit 100 Mbit/s Daten senden, ohne dass es hierbei zu Paketverlusten kommt. Ein Diagnosegerät mit nur einer Schnittstelle zu der Daisy-Chain des Fahrzeugnetzwerks 10 kann im Allgemeinen nie alle Daten empfangen.
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Das Diagnosegerät 12 weist jedoch eine Datenaufzeichenvorrichtung 22 bzw. einen Ethernet-Datenlogger 22 auf, die über mehrere Eingänge 24 bzw. Ethernet-oder Logging-Ports 24 verfügt, über die Kommunikationsdaten aus mehreren Punkten des Netzwerks 10 eingelesen werden können. Jeder der Eingänge 24 ist mit einem Switch 18a oder über einen Abgriff 26 mit einer Netzwerkverbindung 16 verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise über eine gesonderte (Stich)-Leitung 28 erfolgen.
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Die Datenaufzeichenvorrichtung 22 fusioniert die Kommunikationsdaten aus den Eingängen 24 in seiner Recheneinheit. Die zahlreichen Schnittstellen 24 lösen das weiter oben verdeutlichte Bandbreitenproblem. Bei Standard-Ethernet kann es notwendig sein, dass beide Kommunikationspartner über die Busgeschwindigkeit verfügen. Ein 1000 Mbit/s Port, welcher an einen 100 Mbit/s Port angeschlossen ist, würde somit nur mit der größten gemeinsamen Bandbreite, in diesem Falle 100 Mbit/s, kommunizieren können.
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Die Datenaufzeichenvorrichtung 22 umfasst eine weitere Funktionalität, welche auch im neuen Ethernet-Standard IEEE802.1AS genutzt wird. Die Eingänge 24 protokollieren die Ankunftszeit der Kommunikationsdaten. Die Eingänge 24 sind zeitlich synchronisiert und nutzen die gleiche Zeitbasis. Damit können sie die an anderen Eingängen 24 parallel eintreffenden Kommunikationsdaten genau zuordnen und die Datenaufzeichenvorrichtung 22 kann dann bei Bedarf die Kommunikationsdaten fusionieren.
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Das Diagnosegerät 12 kann neben der Datenaufzeichenvorrichtung 22 weitere Komponenten aufweisen, wie etwa einen Filter 30 zum Filtern der zeitsynchronisierten Kommunikationsdaten, eine Anzeige 32 zum Anzeigen der Kommunikationsdaten usw.
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4 zeigt schematisch eine weitere Diagnoseanordnung 20, die mehrere Diagnosegeräte 12 umfasst. Die Diagnosegeräte 12 bzw. deren Datenaufzeichenvorrichtung 22 umfassen dazu jeweils einen weiteren Eingang 34 bzw. Ethernet- oder Logging-Port 34, mit dem sich die Datenaufzeichenvorrichtung 22 synchronisieren kann. Hierfür ist eine zusätzliche Verbindung 36 zwischen den verteilten Diagnosegeräten 12 vorgesehen, um diese zu synchronisieren. Die Datenlogger-Funktion der Anordnung 20 ist somit auf mehrere Instanzen verteilt. Die Datenfusion kann zeitsynchron erfolgen.
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5 zeigt ein Flussdiagramm für Verfahren zum Aufzeichnen von Kommunikationsdaten. Kommunikationsdaten können beispielsweise in Datenpaketen in den Eingängen 24 eingelesen werden.
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Im Schritt 50 wird ein erstes Datenpaket am Eingang 24a aufgenommen bzw. eingelesen. Im Schritt 52 wird ein erster Zeitstempel generiert. Im Schritt 54 wird der erste Zeitstempel dem eintreffenden ersten Datenpaket hinzugefügt.
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Im Schritt 56 wird ein zweites Datenpaket am Eingang 24b aufgenommen bzw. eingelesen. Im Schritt 58 wird ein zweiter Zeitstempel generiert. Im Schritt 60 wird der erste Zeitstempel dem eintreffenden zweiten Datenpaket hinzugefügt.
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Der erste und der zweite Zeitstempel können Hardware-Zeitstempel sein, wenn die Datenaufzeichenvorrichtung 22 in Hardware umgesetzt ist.
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Im Schritt 62 erfolgt ein zentrales Fusionieren der beiden Datenpakete. Beispielsweise können die Datenpakete einem gemeinsamen Datenstrom hinzugefügt werden.
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Im Schritt 64 werden der erste Zeitstempel und der zweite Zeitstempel abgeglichen und eine Eintreffensreihenfolge für die beiden Datenpakete generiert.
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Mit dem Verfahren können eintreffende Datenpakete aus mehreren Quellen 18, 16 mit einer Recheneinheit der Datenaufzeichenvorrichtung 22 fusioniert werden. Im Sinne des Loggings, der Diagnose und Fehlerfindung kann die zeitliche Abfolge der Kommunikation sehr wichtig sein, um Aktion und Reaktion erkennen und unterscheiden zu können. Die Zeitsynchronisation wird dabei benutzt, um die Reihenfolge der Datenpakete erkennen zu können. Durch eine auf Hardware basierende Zeitsynchronisation kann eine Eintreffensgenauigkeit der Daten im unteren Nanosekunden-Bereich garantiert werden.
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Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO 13400 [0015]
- IEEE1588 [0031]
- IEEE802.1AS [0031]
- IEEE1588 [0032]
- IEEE802.1AS [0032]
- Ethernet-Standard IEEE802.1AS [0070]
