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Die Erfindung betrifft die Adressierung von Steuergeräten, insbesondere von einer Vielzahl von gleichartigen oder baugleichen Steuergeräten, in einem Fahrzeug.
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Wenn gleiche bzw. gleichartige bzw. baugleiche Steuergeräte, die über einen Bus miteinander kommunizieren oder über einen Bus gesteuert werden, eingesetzt werden, ist es vorteilhaft, wenn die Steuergeräte verbaut werden können, ohne dass im Vorfeld jedem Steuergerät eine eigene Adresse zugewiesen werden muss. Die Zuweisung von Adressen im Vorfeld der Montage der Steuergeräte führt zu einem erhöhten Aufwand. Insbesondere erhöht sich durch die Zuweisung von dedizierten Adressen die Anzahl der unterschiedlichen Sachnummern, wenn die gleichartigen Steuergeräte bereits in der Produktion unterschiedliche Adressen zugewiesen bekommen. Aufgrund der unterschiedlichen Adressen sind die gleichartigen Steuergeräte dann keine Gleichteile mehr, und müssen jeweils als eigenständige Komponenten mit einer eigenständigen Sachnummer behandelt werden. Dadurch steigt der logistische Aufwand bei der Produktion der Steuergeräte und bei dem Verbau der Steuergeräte in einem Fahrzeug. Außerdem ist die vorbereitende Planung und Zuweisung von Adressen mit einem Planungsaufwand verbunden.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, Steuergeräte, die keine vordefinierte Adresse aufweisen, in einem Kommunikationsnetz eines Fahrzeugs zu adressieren. Desweiteren befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe, eine kosteneffektive Kommunikation zwischen derartigen Steuergeräten in dem Kommunikationsnetz des Fahrzeugs zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u. a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Initialisierung einer Vielzahl von Steuergeräte eines Fahrzeugs beschrieben. Das Fahrzeug kann ein einspuriges oder ein zweispuriges Fahrzeug umfassen (z. B. ein Motorrad, einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen). Die Steuergeräte der Vielzahl von Steuergeräte können baugleich sein. Insbesondere können die Steuergeräte die gleiche Sachnummer aufweisen. Desweiteren können die Steuergeräte über keine Adresse verfügen, über die die Steuergeräte im Fahrzeug adressiert und/oder angesteuert werden können. Beispielsweise kann die Vielzahl von Steuergeräte eingerichtet sein, eine entsprechende Vielzahl von Beleuchtungseinheiten (z. B. RGB-Lichter) des Fahrzeugs zu steuern.
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Die Steuergeräte der Vielzahl von Steuergeräte können über ein Kommunikationsnetzwerk mit einem Kommunikationsmaster verbunden sein. Der Kommunikationsmaster kann ein weiteres Steuergerät des Fahrzeugs umfassen. Insbesondere kann der Kommunikationsmaster eingerichtet sein, eine Kommunikation zwischen ein oder mehreren der Vielzahl von Steuergeräte und anderen Komponenten des Fahrzeugs zu ermöglichen. Dazu kann der Kommunikationsmaster eine Cross-Referenz-Tabelle umfassen, aus der die Adressen und die Verbauorte der Vielzahl von Steuergeräten hervorgehen. Die Cross-Referenz-Tabelle kann anhand des in diesem Dokument beschriebenen Verfahrens ermittelt werden, und dann auf einer Speichereinheit des Kommunikationsmasters gespeichert werden.
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Das Kommunikationsnetzwerk kann eine direkte Kommunikation des Kommunikationsmasters mit jedem einzelnen der Vielzahl von Steuergeräte ermöglichen. Insbesondere kann ggf. jedes der Vielzahl von Steuergeräte eine Nachricht an den Kommunikationsmaster senden oder von dem Kommunikationsmaster empfangen, ohne über ein anderes der Vielzahl von Steuergeräte kommunizieren zu müssen. Somit kann das Kommunikationsnetzwerk derart ausgelegt sein, dass es keine eindeutige Reihenfolge und/oder Anordnung der Vielzahl von Steuergeräte im Fahrzeug wiedergibt.
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Beispielsweise kann das Kommunikationsnetzwerk ein elektrisches Bordnetz des Fahrzeugs umfassen. Zu Kommunikationszwecken kann dann z. B. Power Line Communication oder Funk-Kommunikation verwendet werden. Dies ist vorteilhaft, da die Vielzahl von Steuergeräte typischerweise bereits zur Stromversorgung an das elektrische Bordnetz angeschlossen ist, und somit kein eigenständiges physikalisches Kommunikationsnetz verbaut werden muss.
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Das Verfahren umfasst, das zeitliche Versetzten der Inbetriebnahmen der Steuergeräte der Vielzahl von Steuergeräte relativ zueinander. Zu diesem Zweck können beispielsweise den Steuergeräten unterschiedliche Wartezeiten zur Inbetriebnahme zugewiesen werden. Die Wartezeiten können insbesondere zufällige Wartezeiten sein. Die einzelnen Steuergeräte können die jeweiligen zufälligen Wartezeiten z. B. anhand eines Zufallsgenerators des Steuergeräts mit einem zufälligen Startwert bestimmen. Der Zufallsgenerator kann seinen Startwert beispielsweise aus einem Digital-Wandler des Steuergeräts beziehen, der ein gewisses Rauschniveau aufweist. Die Zuweisung von zufälligen Wartezeiten zur Inbetriebnahme gewährleistet (mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit) die zeitlich versetzte Inbetriebnahme der Steuergeräte.
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Desweiteren umfasst das Verfahren das Vergeben einer Vielzahl von Adressen an die entsprechende Vielzahl von Steuergeräte, in Abhängigkeit von den zeitversetzten Inbetriebnahmen der Steuergeräte der Vielzahl von Steuergeräte. Insbesondere können den Steuergeräten jeweilige Adressen gemäß der Reihenfolge der Inbetriebnahme vergeben bzw. zugewiesen werden. Durch das zeitliche Versetzen der Inbetriebnahmen kann eine eindeutige Zuweisung von Adressen gewährleistet werden, auch wenn das Kommunikationsnetzwerk direkte und/oder gleichzeitige Kommunikationen der Vielzahl von Steuergeräte mit dem Kommunikationsmaster ermöglicht. Somit kann durch die zeitversetzte Inbetriebnahme eine kosteneffiziente Zuweisung von Adressen für baugleiche, adresslose Steuergeräte ermöglicht werden.
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Wie bereits oben dargelegt, kann das zeitliche Versetzen das Vergeben einer ersten zufälligen Wartezeit für die Inbetriebnahme eines ersten Steuergeräts der Vielzahl von Steuergeräte umfassen. In gleicher Weise können allen Steuergeräten der Vielzahl von Steuergeräte jeweilige zufällige Wartezeiten zugewiesen werden. Die Wartezeiten der Vielzahl von Steuergeräte werden mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit unterschiedlich voneinander sein. Die zufällige Vergabe von Wartezeiten ermöglicht es, dass die Wartezeiten unabhängig voneinander für die und/oder durch die einzelnen Steuergeräte ermittelt werden können. Mit anderen Worten, jede Steuergerät kann ggf. selbstständig eine Wartezeit ermitteln.
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Das zeitliche Versetzen der Inbetriebnahmen kann weiter das Versenden einer Adress-Anfrage von dem ersten Steuergerät an den Kommunikationsmaster nach Ablauf der ersten Wartezeit umfassen. Mit anderen Worten, nach Ablauf der jeweiligen Wartezeit kann ein Steuergerät in Betrieb gehen und dabei durch Versenden einer Adress-Anfrage die Zuteilung einer Adresse (durch den Kommunikationsmaster) anfordern. Die zufällig verteilten Wartezeiten gewährleisten (mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit), dass der Kommunikationsmaster zu einem bestimmten Zeitpunkt nur die Adress-Anfrage von genau einem Steuergerät der Vielzahl von Steuergeräte empfängt, und der Kommunikationsmaster damit eindeutig eine Adresse zuweisen kann.
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Das zeitliche Versetzen der Inbetriebnahmen der Steuergeräte kann weiter das Versenden eines Inbetriebnahme-Aufrufs (typischerweise durch den Kommunikationsmaster) umfassen, um einen Beginn der Wartezeit einzuleiten. Der Inbetriebnahme-Aufruf kann von jedem der Vielzahl der Steuergeräte empfangen werden. Dadurch kann ein Timer in den jeweiligen Steuergeräten ausgelöst werden. Nach Ablauf der jeweiligen Wartezeit kann das Steuergerät dann die o. g. Adress-Anfrage versenden. Durch das Versenden eines zentralen Inbetriebnahme-Aufrufs kann sichergestellt werden, dass die jeweiligen Wartezeiten von den Steuergeräten korrekt eingehalten werden.
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Das Vergeben der Vielzahl von Adressen kann das Zuweisen einer ersten Adresse der Vielzahl von Adressen, in Reaktion auf einen Empfang der Adress-Anfrage von dem ersten Steuergerät umfassen (z. B. durch den Kommunikationsmaster). In analoger Weise können den anderen der Vielzahl von Steuergeräte in Abhängigkeit von dem relativen Zeitpunkt des Empfangs der Adress-Anfragen durch den Kommunikationsmaster jeweilige Adressen zugewiesen werden. Der Kommunikationsmaser kann eingerichtet sein, Adress-Nachrichten über das Kommunikationsnetzwerk zu versenden. Die Adress-Nachrichten können die jeweiligen zugewiesenen Adressen anzeigen.
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Das Vergeben der Vielzahl von Adressen kann weiter umfassen, das Empfangen der Adress-Nachricht durch das erste Steuergerät. Somit kann das erste Steuergerät über seine Adresse informiert werden. In analoger Weise können auch die anderen Steuergeräte über ihre jeweilig zugewiesenen Adressen informiert werden. Der Empfang einer Adress-Nachricht ist für das erste Steuergerät typischerweise eindeutig (d. h. das erste Steuergerät kann sicher sein, dass die Adress-Nachricht an das erste Steuergerät gerichtet ist), wenn in einem Zeitintervall seit Versenden der Adress-Anfrage durch das erste Steuergerät kein anderes der Vielzahl von Steuergeräte eine Adress-Anfrage versendet hat. Somit kann dem ersten Steuergerät (sowie den anderen Steuergeräten) auch ohne eigene ursprüngliche Adresse, bei Inbetriebnahme eine Adresse zugewiesen werden.
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Das Verfahren kann das erneute Vergeben von zufälligen Wartezeiten für die Inbetriebnahmen der Vielzahl von Steuergeräte und/oder das erneute Vergeben der Vielzahl von Adressen umfassen, wenn ein zeitlicher Abstand zwischen dem Versenden von Adress-Anfragen von mindestens zwei der Vielzahl von Steuergeräten kleiner oder gleich ist wie ein vordefinierter Mindestabstand. Mit anderen Worten, insbesondere der Kommunikationsmaster kann eingerichtet sein, eine Kollision von Adress-Anfragen und/oder eine Kollision von zeitgleichen Inbetriebnahmen von Steuergeräten zu detektieren. Als Reaktion darauf kann das Verfahren zur Vergabe von Adressen erneut begonnen werden. Insbesondere kann die Vergabe von neuen zufälligen Wartezeiten eingeleitet werden. Somit kann sichergestellt werden, dass auch für den (unwahrscheinlichen) Fall, dass zwei Steuergeräte gleichzeitig in Betrieb gehen, eindeutige Adressen vergeben werden können.
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Nach Zuweisung der Adressen können die einzelnen Steuergeräte dediziert adressiert und angesteuert werden. Andererseits können jedoch die Verbauorte der Steuergeräte im Fahrzeug ggf. weiter unbekannt sein. Zur Ermittlung der Verbauorte kann das Verfahren weiter umfassen, das Ansteuern zumindest einer der Vielzahl von Steuergeräte anhand der entsprechenden zumindest einen vergebenen Adresse. Beispielsweise kann ein Steuergerät angewiesen werden, anhand der zugewiesenen Beleuchtungseinheit Licht auszusenden. Das Verfahren kann weiter das Erfassen einer Reaktion des zumindest einen Steuergeräts auf das Ansteuern umfassen. Insbesondere kann anhand eines Lichtsensors das emittierte Licht und der Ort des emittierten Lichts erfasst werden. Das Verfahren kann weiter das Ermitteln eines Verbauorts im Fahrzeug des zumindest einen Steuergeräts, auf Basis der erfassten Reaktion, umfassen. In analoger Weise kann auch für die anderen Steuergeräte der jeweilige Verbauort ermittelt werden. Der Verbauort kann insbesondere im Rahmen eines Qualitätstests der im Fahrzeug verbauten Steuergeräte ermittelt werden. So können die Verbauorte der Vielzahl von Steuergeräte ohne zusätzlichen Aufwand bestimmt werden.
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Das zeitliche Versetzen der Inbetriebnahmen der Vielzahl von Steuergeräte kann die Inbetriebnahme eines ersten der Vielzahl von Steuergeräten in Reaktion auf eine Montage des ersten Steuergeräts im Fahrzeug umfassen. Mit anderen Worten, das zeitliche Versetzen der Inbetriebnahmen kann aufgrund der zeitlich nacheinander erfolgenden Montage der Steuergeräte im Fahrzeug erfolgen. Die Inbetriebnahme eines Steuergeräts kann direkt mit der Montage (z. B. direkt mit dem Anstecken des Steuergeräts an das elektrische Bordnetz des Fahrzeugs) erfolgen. Das Vergeben der Vielzahl von Adressen erfolgt dann in Abhängigkeit von einer Reihenfolge der Montage der Vielzahl von Steuergeräte im Fahrzeug. Aufgrund der Reihenfolge der Montage können auch die Verbauorte der Vielzahl von Steuergeräte bekannt sein. Somit können in effizienter Weise direkt bei der Montage die Adressen zugewiesen und die Verbauorte ermittelt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kommunikationsmaster für ein Netzwerk von Steuergeräten, insbesondere in einem Fahrzeug, beschrieben. Das Netzwerk umfasst eine Vielzahl von baugleichen Steuergeräten. Die Steuergeräte der Vielzahl von Steuergeräte sind eingerichtet, die Inbetriebnahmen der Steuergeräte der Vielzahl von Steuergeräte relativ zueinander zeitlich zu versetzen. Der Kommunikationsmaster ist eingerichtet, über ein Kommunikationsnetzwerk mit den Steuergeräten der Vielzahl von Steuergeräte zu kommunizieren. Desweiteren ist der Kommunikationsmaster eingerichtet, in Abhängigkeit von den zeitversetzten Inbetriebnahmen der Steuergeräte der Vielzahl von Steuergeräte, eine Vielzahl von Adressen an die entsprechende Vielzahl von Steuergeräte zu vergeben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein erstes Steuergerät für ein Netzwerk von baugleichen Steuergeräten beschrieben. Das erste Steuergerät ist eingerichtet, über ein Kommunikationsnetzwerk mit einem Kommunikationsmaster zu kommunizieren. Desweiteren ist das erste Steuergerät eingerichtet, die Inbetriebnahmen des ersten Steuergeräts relativ zu der Inbetriebnahme eines anderen baugleichen Steuergeräts des Netzwerks zeitlich zu versetzen. Darüber hinaus ist das erste Steuergerät eingerichtet, den Kommunikationsmaster aufzufordern, in Abhängigkeit von einem Zeitpunkt der Inbetriebnahme des ersten Steuergeräts relativ zu einem Zeitpunkt der Inbetriebnahme des anderen baugleichen Steuergeräts, dem ersten Steuergerät eine Adresse zuzuweisen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Netzwerk von baugleichen Steuergeräten beschrieben, wobei das Netzwerk die in diesem Dokument beschriebenen Steuergeräte und einen in diesem Dokument beschriebenen Kommunikationsmaster umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z. B. ein zweispuriges oder einspuriges Fahrzeug) beschrieben, das ein in diesem Dokument beschriebenes Netzwerk von baugleichen Steuergeräten umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt
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1 ein Blockdiagram eines beispielhaften Local Interconnect Networks;
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2 ein Blockdiagram eines beispielhaften Powerline Communication Networks zur Vernetzung von Steuergeräten;
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3 ein Blockdiagram einer beispielhaften Messvorrichtung zur Lokalisierung von Steuergeräten; und
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4 ein Flussdiagram eines beispielhaften Verfahrens zur Adressierung eines Steuergeräts in einem Bordnetz eines Fahrzeugs.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Adressierung von Steuergeräten in einem Fahrzeug. Besonderer Fokus wird dabei auf die Adressierung von gleichartigen oder baugleichen Steuergeräten gelegt. Beispielsweise wird in Fahrzeugen typischerweise eine Vielzahl von Steuergeräten für die Innenraumbeleuchtung der Fahrzeuge verbaut. Die Steuergeräte steuern jeweils ein oder mehrere Beleuchtungseinheiten (z. B. ein oder mehrere Red, Green, Blue (RGB) Dioden) an, und können dadurch eine steuerbare Innenraumbeleuchtung in einem Fahrzeug bereitstellen.
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Um die Anzahl von unterschiedlichen Bauelementen und/oder Komponenten eines Fahrzeugs gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenn die Vielzahl von Steuergeräten vor Einbau in das Fahrzeug keine spezifische Adresse aufweist, und somit die einzelnen Steuergeräte baugleich sind. Andererseits erfordert die Steuerung der einzelnen Steuergeräte eine eindeutige Adressierung der einzelnen Steuergeräte. Desweiteren sollte bekannt sein, welche Beleuchtungseinheit durch welches Steuergerät gesteuert wird. Mit anderen Worten, es sollte bekannt sein, an welchen Stellen im Fahrzeug die einzelnen Steuergeräte verbaut sind.
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1 zeigt ein Blockdiagram eines beispielhaften Netzwerks 100 von Steuergeräten 102. Das Netzwerk 100 umfasst einen Master 101 und ein oder mehrere Slave-Steuergeräte 102 (kurz ein oder mehrere Slaves 102). Die einzelnen Steuergeräte 102 sind in dem dargestellten Beispiel über einen LIN-(Local Interconnect Network)Bus 103 miteinander und mit dem Master 101 verbunden. Desweiteren umfassen die Steuergeräte 102 und der Master 101 einen Anschluss zur elektrischen Versorgungsspannung 110 (z. B. zu einem elektrischen Bordnetz und/oder zu einer Batterie) des Fahrzeugs, sowie einen Anschluss zur Erdung 111.
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Die Steuergeräte 102 sind in Serie geschaltet und bilden eine vom Master 101 abgehende Daisy Chain. Das führt dazu, dass eine Nachricht von dem Master 101 zu einem bestimmten Slave 102 über alle Slaves 102 übertragen wird, die sich auf dem LIN-Bus 103 zwischen Master 101 und dem bestimmten Slave 102 befinden. Das führt insbesondere auch dazu, dass die Nachricht von den dazwischen liegenden Slaves 102 ausgewertet werden kann.
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Bei der erstmaligen Inbetriebnahme des LIN-Busses 103 können die Slaves 102 eingerichtet sein, einen nachfolgenden Slave 102 (d. h. einen nachfolgenden Knoten 102 auf dem seriellen LIN-Bus 103) erst dann freizuschalten, wenn sie selbst eine Adresse von dem Master 101 bezogen haben. Der LIN-Master 101 kann so bei der Inbetriebnahme nacheinender allen Slaves 102 eine Adresse zuweisen. Somit können nach Inbetriebnahme die einzelnen Steuergeräte 102 auf dem LIN-Bus 103 eindeutig adressiert werden. Aufgrund der vordefinierten Topologie des LIN-Busses 103 sind auch die Positionen der Steuergeräte 102 im Fahrzeug eindeutig bekannt. Wenn die Steuergeräte 102 z. B. für die Ansteuerungen von Beleuchtungsmitteln im Fahrzeug verwendet werden, können somit die einzelnen Beleuchtungsmittel im Fahrzeug nach Inbetriebnahme eindeutig über den Master 101 angesteuert werden.
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In dem Netzwerk 100 sind die einzelnen Steuergeräte 102 über einen dedizierten LIN-Bus 103 miteinander verbunden. Durch die Bereitstellung eines derartigen LIN-Busses 103 entstehen zusätzlichen Kosten. Außerdem wird durch den LIN-Bus 103 das Gewicht des Fahrzeugs erhöht, und Bauraum im Fahrzeug eingenommen.
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Es wäre daher vorteilhaft, die Vielzahl von Steuergeräte 102 ohne Verwendung eines zusätzlichen drahtgebundenen Busses 103 miteinander zu koppeln, um eine Kommunikation zwischen den Steuergeräten 102 und/oder eine Kommunikation zwischen Master 101 und ein oder mehreren Steuergeräten 102 zu ermöglichen. Auch bei Verwendung von alternativen Kommunikationsnetzwerken sollte keine vorbereitende Zuweisung von Adressen an die Steuergeräte 102 erforderlich sein, um die einleitend genannten Nachteile zu vermeiden.
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Als mögliche alternative Kommunikationsnetzwerke kommen z. B. drahtlose Kommunikationsnetzwerke (wie z. B. WLAN, Wireless Local Area Network) und/oder ein elektrisches Bordnetz (durch Verwendung von Power Line Communication, PLC, Verfahren) des Fahrzeugs in Frage. Insbesondere die Verwendung des elektrischen Bordnetzes 110, 111 ist vorteilhaft, da die einzelnen Steuergeräte 102 bereits über Versorgungsanschlüsse an das elektrische Bordnetz 110, 111 des Fahrzeugs angeschlossen sind. So kann in kosteneffizienter Weise eine Kommunikation zwischen Master 101 und Steuergeräten 102 bereitgestellt werden. Beispielhafte PLC Verfahren sind in den Standards IEEE1901, G.hn, HPAV und HPGP spezifiziert.
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2 zeigt ein Netzwerk 200 einer Vielzahl von Steuergeräten 202, die über ein elektrisches Bordnetz 110 des Fahrzeugs miteinander und mit einem Master 201 (z. B. mit einem Master-Steuergerät) verbunden sind. In dem in 2 dargestellten Beispiel können die Steuergeräte 202 und der Master 201 über ein PLC-Verfahren über das elektrische Bordnetz 110 kommunizieren. Es ist somit kein dediziertes Netzwerk 103 (z. B. kein dedizierter LIN-Bus) für die Ansteuerung der Steuergeräte 202 mehr erforderlich.
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Bei der in 2 dargestellten Netzwerkstruktur können alle Steuergeräte 202 direkt mit dem Master 201 kommunizieren, ohne dabei ein oder mehrere dazwischen angeordnete Steuergeräte 202 zu involvieren. Mit anderen Worten, im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten Netzwerk 100 ermöglicht das in 2 dargestellte Netzwerk 200 eine direkte Kommunikation zwischen jedem der Vielzahl von Steuergeräten 202 des Netzwerks 200 und dem Master 201. Das Netzwerk 200 weist eine sternförmige Anordnung der Steuergeräte 202 auf, im Gegensatz zu der Serienanordnung der Steuergeräte 102 in Netzwerk 100. Dies hat den Vorteil, dass keine dedizierten Leitungen von einem Steuergerät 202 zu einem folgenden Steuergerät 202 erforderlich sind. Andererseits ermöglicht das Netzwerk 200 nicht die serielle Vergabe von Adressen, wie im Zusammenhang mit 1 dargelegt. Es kann somit nicht ohne weiteres sichergestellt werden, dass den Steuergeräten 202 bei der Initialisierung eine eindeutige Adresse zugewiesen wird. Desweiteren ist nach Zuordnung der Adressen typischerweise nicht bekannt, an welcher Stelle sich die einzelnen Steuergeräte 202 im Fahrzeug befinden.
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Im Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, durch das eine eindeutige Adressierung der Steuergeräte 202 in einem beliebig angeordneten Netzwerk 200 gewährleistet werden kann. Die Steuergeräte 202 können eingerichtet sein, bei der (ggf. erstmaligen) Inbetriebnahme zu unterschiedlichen Zeitpunkten eine Kommunikation mit dem Master 201 aufzunehmen. Mit anderen Worten, die Knoten können bei der Inbetriebnahme nach zufällig verteilten Wartezeiten aufstarten. Die einzelnen Steuergeräte 202 können zu diesem Zweck einen Zufallsgenerator umfassen und/oder die Steuergeräte 202 können mit einer zufälligen Wartezeit versehen werden (z. B. durch Eintrag einer zufälligen Wartezeit in eine jeweilige Speichereinheit der Steuergeräte 202).
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Der Kommunikationsmaster 201 vergibt dann Adressen an die sich meldenden Steuergeräte 202. Da die Steuergeräte 202 sich zu unterschiedlichen Zeitpunkten melden, kann die Adressvergabe von der Reihenfolge der Anmeldezeitpunkte der einzelnen Steuergeräte 202 abhängig gemacht werden. Beispielsweise kann dem ersten Knoten 202 der sich meldet die erste Adresse, dem zweite Knoten 202 die zweite Adresse usw. zugeordnet werden.
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Es wird somit vorgeschlagen, die, sich aus der seriellen Anordnung des LIN-Busses 103 ergebende, örtliche Reichenfolge aus 1 durch eine zeitliche Reihenfolge zu ersetzten. Dies ermöglicht eine eindeutige Vergabe von Adressen an die einzelnen Steuergeräte 202 des Netzwerks 200 bei der (ggf. erstmaligen) Inbetriebnahme des Netzwerks 200. Die Vergabe von unterschiedlichen Wartezeiten an die einzelnen Steuergeräte 202 kann zufällig erfolgen, und erfordert daher keinen zusätzlichen vorbereitenden Aufwand. Außerdem können aufgrund der zufälligen Wartezeiten, die einzelnen Steuergeräte 202 weiterhin als einheitlich betrachtet werden und mit einer gemeinsamen Sachnummer versehen werden.
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Die Inbetriebnahme der einzelnen Steuergeräte 202 kann durch den Kommunikationsmaster 201 eingeleitet werden. Zu diesem Zweck kann der Kommunikationsmaster 201 einen Inbetriebnahme-Aufruf versenden, und auf Antworten von den Steuergeräten 202 warten. Die Inbetriebnahme-Aufrufe können so oft von dem Kommunikationsmaster 201 versendet werden, bis keine Kollisionen mehr zwischen ggf. gleichzeitigen Rückmeldungen der Steuergeräte 202 auftreten und bis sich keine Knoten 202 mehr melden. Die Knoten 202 sind bevorzugt derart eingerichtet, dass Knoten 202, die bereits eine Adresse besitzen, nicht mehr auf den Inbetriebnahme-Aufruf reagieren.
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Beispielsweise können N unterschiedliche Zufallszahlen zwischen [1, ..., N] als Wartezeiten verfügbar sein. Diese können durch einen Zufallsgenerator geniert werden. Alternativ oder ergänzend kann das Rauschen eines Analog-zu-Digital Wandlers zur Generierung der Zufallszahlen verwendet werden. Beispielsweise können die N unterschiedlichen Wartezeiten in einem Speicher der Steuergeräte 202 gespeichert sein (z. B. als log2(N) bit Wert). Die N Zufallszahlen können gleichmäßig auf einen vordefinierten Inbetriebnahmezeitraum T (z. B. 1 Sekunde) aufgeteilt sein. Somit ergibt sich für ein Steuergerät 202 mit der Zufallszahl n, mit n = 1, ..., N eine Wartezeit von n/N·T.
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Der Kommunikationsmaster 201 kann eingerichtet sein, in einem zeitlichen Abstand von T/N Inbetriebnahme-Aufrufe zu senden. Das Steuergerät 202 mit der Zufallszahl n (d. h. mit der Wartezeit n·T/N) meldet sich dann bei dem Kommunikationsmaster 201 in Antwort auf den n-ten Inbetriebnahme-Aufruf. Andererseits meldet sich ein Steuergerät 202 mit der Zufallszahl m (d. h. mit der Wartezeit m·T/N), mit m unterschiedlich zu n, in Antwort auf den m-ten Inbetriebnahme-Aufruf. So kann sichergestellt werden, dass sich Steuergeräte 202 mit unterschiedlichen Wartezeiten in Antwort auf unterschiedliche Inbetriebnahme-Aufrufe, und damit auch zu unterschiedlichen Zeitpunkten melden. Desweiteren kann dadurch sichergestellt werden, dass der Kommunikationsmaster 201 nach Versendung des N-ten Inbetriebnahme-Aufrufs davon ausgehen kann, dass sich alle im Netzwerk 200 befindlichen Steuergeräte 202 gemeldet haben.
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Alternativ kann der Kommunikationsmaster 201 eingerichtet sein, einen Inbetriebnahme-Aufruf an alle Steuergeräte 202 des Netzwerks 200 zu versenden. Bei Empfang des Aufrufs kann in den Steuergeräten 202 ein Timer bzgl. der Wartezeit angestoßen werden. Nach Ablauf der jeweiligen Wartezeit können dann die Steuergeräte 202 zeitversetzte Adress-Anfragen an den Kommunikationsmaster 201 senden, um die Vergabe einer Adresse anzufordern. Nach Ablauf eines vordefinierten Zeitraums (z. B. nach Ablauf der maximalen Wartezeit T) kann der Kommunikationsmaster 201 davon ausgehen, dass sich alle Steuergeräte 202 im Netzwerk 200 gemeldet haben. Das letztere Verfahren hat den Vorteil, dass der Datenverkehr auf dem Kommunikationsnetzwerk 110 reduziert wird (da nur ein initialer Inbetriebnahme-Aufruf verwendet wird). Andererseits muss in diesem Fall in jedem Steuergeräte 202 ein Timer bereitstellt werden. In dem o. g. Verfahren bei periodischer Versendung des Inbetriebnahme-Aufrufs ist dies nicht erforderlich.
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Desweiteren kann ein Adress-Reset Befehl verwendet werden, um im Fehlerfall die Adressierung der bereits adressierten Knoten 202 (oder zumindest von ein oder mehreren der bereits adressierten Knoten 202) zurücknehmen zu können. Aufgrund der Verwendung von Zufallszahlen kann es vorkommen, dass zwei (oder mehr) Steuergeräte 202 im Netzwerk 200 die gleiche Wartezeit aufweisen. Diese Steuergeräte 202 können sich dann gleichzeitig bei dem Kommunikationsmaster 201 melden, und so zu einem Konflikt führen. Der Konflikt kann dadurch gelöst werden, dass durch einen Adress-Reset Befehl alle Steuergeräte 202 im Netzwerk aufgefordert werden, eine neue zufällige Wartezeit zu beziehen oder zu erzeugen. Die bereits vergebenen Adressen können zurückgesetzt werden. Anschließend kann mit einem neuen Versuch der Inbetriebnahme und mit einem neuen Adressvergabezyklus begonnen werden. Ein derartiger Reset kann so häufig durchgeführt werden, bis in einem Durchlauf keine gleichzeitigen Adressanfragen der Steuergeräte 202 bei dem Master 201 erfolgen, und somit allen Steuergeräten 202 eine eindeutige Adresse zugewiesen wurde.
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Der Kommunikationsmaster 201 kann auf eine Adressanfrage eines Steuergeräts 202 mit der Vergabe einer Adresse (und der Verwendung einer entsprechenden Adress-Nachricht) antworten. Das Steuergerät 202, das die Adress-Anfrage versendet hat, weiß, dass die Adress-Nachricht, welche auf die Adress-Anfrage folgt, an sie gerichtet ist, und kann somit die zugewiesene Adresse aus der Adress-Nachricht entnehmen. Die anderen Steuergeräte 202 haben entweder bereits eine Adresse, und ignorieren daher Adress-Nachrichten, oder sie haben noch keine Adress-Anfrage versendet, und ignorieren daher ebenfalls Adress-Nachrichten. Somit ist es aufgrund der unterschiedlichen Wartezeiten zur Versendung der Adress-Anfragen (und/oder zur Antwort auf einen Inbetriebnahme-Aufruf) nicht erforderlich, dass die einzelnen Steuergeräte 202 durch (ggf. vorläufige) Adressen identifiziert werden können. Der zeitliche Versatz der Adressvergabevorgänge für die einzelnen Steuergeräte 202 ermöglicht eine eindeutige Disambiguierung der Steuergeräte 202, und damit eine eindeutige Zuweisung von Adressen.
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Nach Abschluss der Adressvergabe-Prozedur ist allen Knoten 202 des Netzwerks 200 eine eindeutige Adresse zugewiesen worden, so dass jeder Knoten 202 eindeutig adressiert und damit angesprochen bzw. gesteuert werden kann. Andererseits ist der Verbauort der einzelnen Knoten 202 typischerweise nicht bekannt. Der jeweilige Verbauort der Knoten 202 kann jedoch anhand eines Lokalisierungsverfahrens bestimmt werden. Das Lokalisierungsverfahren kann z. B. im Rahmen der Qualitätssicherung der einwandfreien Funktion der von den Steuergeräten 202 gesteuerten Komponenten des Fahrzeugs durchgeführt werden. Dadurch kann gewährleistet werden, dass durch die Durchführung des Lokalisierungsverfahrens keine oder nur geringe zusätzliche Kosten entstehen.
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3 zeigt eine beispielhafte Testanordnung zur Durchführung des Lokalisierungsverfahrens (und ggf. auch zur Qualitätssicherung). Zur Durchführung des Lokalisierungsverfahrens, d. h. zur Bestimmung der Verbauorte der einzelnen Steuergeräte 202, können ein oder mehrere Sensoren 311 verwendet werden. In dem in 3 dargestellten Beispiel handelt es sich um einen externen Sensor 311. So können zum Beispiel bei RGB-Lichtern als Steuergeräte-Gleichteil mittels ein oder mehrerer Kameras 311 die Positionen der Lichter ermittelt werden. Hierzu kann ein Knoten 202 mindestens einmal angesteuert werden (anhand der bereits zugewiesenen Adresse). Über die Kameras kann dann der Verbauort des Lichtes und damit des dazugehörenden Steuergeräts 202 ermittelt werden. Dabei kann zugleich die Funktion der Lichter getestet werden, so dass die Lokalisierung der Steuergeräte 202 keinen, über die Qualitätssicherung hinausgehenden, Aufwand erfordert.
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3 zeigt gleichartige bzw. baugleiche Steuergeräte 202-1, 202-3, 202-3 die zur Steuerung von entsprechenden Beleuchtungseinheiten (z. B. RBG Lichter) 302-1, 302-2, 302-3 verwendet werden. Der Sensor 311 (z. B. eine Kamera) ist eingerichtet, von den Beleuchtungseinheiten ausgesendetes Licht zu erfassen. Eine Test-Steuereinheit 310 ist eingerichtet, (ggf. über den Kommunikationsmaster 201) die einzelnen Steuergeräte 202-1, 202-2, 202-3 anzusteuern, und die Emission von Licht aus den entsprechenden Beleuchtungseinheiten 302-1, 302-2, 302-3 zu veranlassen. Beispielsweise können nacheinander die unterschiedlichen Steuergeräte 202-1, 202-2, 202-3 angesteuert werden. Anhand des von dem Sensor 311 erfassten Lichtes kann dann der Verbauort der unterschiedlichen Steuergeräte 202-1, 202-2, 202-3 ermittelt werden.
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Anschließend kann eine Cross-Referenztabelle im Master 201 erstellt werden, die die Zuordnung der Verbauorte zu den Adressen beinhaltet. Mit anderen Worten, der Kommunikationsmaster 201 kann eingerichtet sein, eine Beziehung zwischen Steuergerät-Adresse und Steuergerät-Verbauort zu ermitteln und/oder abzuspeichern (z. B. in einer Speichereinheit 211). Somit kann sichergestellt werden, dass die Steuergeräte 202, z. B. zur Bereitstellung einer bestimmten Innenbeleuchtung, eindeutig angesteuert werden können. Die Ansteuerung kann insbesondere über den Kommunikationsmaster 201 erfolgen.
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In dem oben beschriebenen Verfahren erfolgt die Adressvergabe der Steuergeräte bei Inbetriebnahme des Fahrzeugs. Die Verbauorte der Steuergeräte können im Rahmen eines Qualitätstest ermittelt und abgespeichert werden. Während der Montage der Steuergeräte können die einzelnen Steuergeräte als gleichwertig angesehen werden. D. h. baugleiche Steuergeräte können als eine Sachnummer betrachtet werden, und können in beliebiger Reihenfolge in das Fahrzeug eingebaut werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine relativ hohe Anzahl von baugleichen Steuergeräten im Fahrzeug verbaut wird (wie z. B. für die Bereitstellung von Innenraumbeleuchtungen, bei der typischerweise 50 oder mehr baugleiche Steuergeräte verbaut werden).
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Das oben genannte Verfahren basiert auf der Verwendung von unterschiedlichen, zufälligen Wartezeiten, um die Adressvergabe durch zeitlichen Versatz der Inbetriebnahme zu disambiguieren. Eine alternative oder ergänzende Möglichkeit, den zeitlichen Versatz der Inbetriebnahme für die Disambiguierung bei der Adressvergabe zu verwenden, ist die Montage und die Inbetriebnahme unter Spannung (z. B. gemäß eines sogenannten Hot Plug Verfahrens). Dabei werden die einzelnen Knoten 202 unter Spannung gesteckt. Insbesondere können die Knoten 202 an ein elektrisches Bordnetz (z. B. ein 12 V oder 48 V Bordnetz) angeschlossen werden, während das Bordnetz unter Spannung steht. Somit geht ein Steuergerät 202 direkt bei der Montage in Betrieb und kann mit dem Kommunikationsmaster 201 kommunizieren. Insbesondere kann dem montierten Steuergerät 202 direkt nach Montage (d. h. direkt bei Inbetriebnahme) eine Adresse zugewiesen werden.
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Die Reihenfolge der Montage von Steuergeräten 202 ist typischerweise vorgegeben. Somit ergeben sich über die Montagereihenfolge automatisch die zuzuweisende Adresse und der Verbauort eines Steuergeräts 202.
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4 zeigt ein Flussdiagram eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Initialisierung einer Vielzahl von Steuergeräte 202 eines Fahrzeugs. Die Steuergeräte 202 der Vielzahl von Steuergeräte 202 sind typischerweise baugleich. Desweiteren sind die Steuergeräte 202 der Vielzahl von Steuergeräte 202 über ein Kommunikationsnetzwerk 110 mit einem Kommunikationsmaster 201 verbunden (wie in 2 dargestellt). Das Verfahren 400 umfasst, das zeitliche Versetzten 401 der Inbetriebnahmen der Steuergeräte 202 der Vielzahl von Steuergeräte 202 relativ zueinander. Das zeitliche Versetzen 401 kann insbesondere durch die Zuweisung von zufälligen Wartezeiten für die Inbetriebnahme der Steuergeräte 202 erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann das zeitliche Versetzen 401 durch die Inbetriebnahme bei (zeitlich versetzter) Montage der Steuergeräte 202 (z. B. anhand eines Hot Plug Konzepts) erfolgen. Das Verfahren 400 umfasst weiter, das Vergeben 402 einer Vielzahl von Adressen an die entsprechende Vielzahl von Steuergeräte 202, in Abhängigkeit von den zeitversetzten Inbetriebnahmen der Steuergeräte 202 der Vielzahl von Steuergeräte 202. Beispielsweise können die Adressen in Abhängigkeit von der Reihenfolge der Inbetriebnahme (aufgrund der zufälligen Wartezeiten oder aufgrund der unterschiedlichen Montagezeitpunkte) erfolgen.
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In diesem Dokument wurden Verfahren beschrieben, durch die in effizienter Weise einer Vielzahl von baugleichen Steuergeräten bei Inbetriebnahme eine entsprechende Vielzahl von Adressen zugewiesen werden kann. Die beschriebenen Verfahren sind in beliebigen Kommunikationsnetzwerken anwendbar (z. B. in drahtlosen Netzwerken oder in PLC-basierten Netzwerken). Insbesondere sind die Verfahren in Kommunikationsnetzwerken anwendbar, welche eine direkte Kommunikation zwischen der Vielzahl von baugleichen Steuergeräten und einem Master ermöglichen, wobei die Adressvergabe über den Master erfolgt.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
