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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bus-Microcontroller und eine Bus-Knoten-Schaltung mit einem Bus-Microcontroller. Ein solcher Bus-Microcontroller und Bus-Knoten-Schaltung wird insbesondere zur Kopplung mit einem Kommunikationsbus für ein Fahrzeug eingesetzt, um ein sogenanntes ”Partial Networking” zu realisieren. Beispielsweise handelt es sich hierbei um einen CAN-Bus-Microcontroller, der mit einem CAN-Kommunikationsbus koppelbar ist. Die Erfindung betrifft auch eine elektronische Steuereinheit (”ECU”) für ein Fahrzeug mit einem Bus-Microcontroller bzw. einer Bus-Knoten-Schaltung.
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Ein Kommunikationsbus, wie beispielsweise in einem Fahrzeug, ist typischerweise mit einer Mehrzahl von elektronischen Steuereinheiten (sogenannte ”electronic control units”, ECUs) gekoppelt, die verschiedene Funktionen ausführen und einen jeweiligen Bus-Knoten bilden. So ist beispielsweise eine ECU für die Türsteuerung und/oder eine ECU für die Kofferraumsteuerung vorgesehen, mit denen ein Schließen bzw. Öffnen der Türen bzw. des Kofferraums gesteuert und überwacht werden kann. Solche ECUs können hinsichtlich ihrer Funktion in Gruppen unterteilt werden und unterschiedlichen Funktionsgruppen (sogenannten ”Domains”) zugeordnet werden. So gibt es z. B. eine ”Body Domain” bezogen auf Funktionen zur Benutzerkomfortabilität, eine ”Chassis Domain” bezogen auf Benutzersicherheit, und eine ”Infotainment Domain” bezogen auf Information und Entertainment, etc. Jede dieser ”Domains” kann einen eigenen Kommunikationsbus, beispielsweise in Form eines CAN-Busses, aufweisen, an dem die ECUs der entsprechenden zu steuernden Module als Bus-Teilnehmer angeschlossen sind. Jede einer solchen ECU enthält dazu eine Bus-Knoten-Schaltung, über welche ein Bus-Microcontroller der ECU an den Bus gekoppelt ist und mit einem zentralen Bus-Steuermodul (z. B. einem sogenannten ”Body Control Module” (BCM) für die ”Body Domain”), welche den Datenverkehr auf dem Kommunikationsbus steuert und überwacht, kommunizieren kann. Gemäß einem anderen Beispiel kann die Bus-Kommunikation auch dezentral ohne zentrales Bus-Steuermodul erfolgen.
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Ein Bus-Microcontroller einer ECU, etwa einer Türsteuerung, empfängt beispielsweise über den Kommunikationsbus eine Bus-Nachricht, dass ein Fenster der Türe geöffnet werden soll. Der Bus-Microcontroller führt daraufhin einen sogenannten Task (einen Prozess) aus, der eine entsprechende Schaltung zum Öffnen der Fenster ansteuert. Ein weit verbreiteter Kommunikationsbus für solche Zwecke ist der bekannte CAN-Kommunikationsbus.
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Ein Trend bei modernen Fahrzeugen besteht zunehmend darin, dass die Anzahl der Funktionseinheiten, und damit die Anzahl der ECUs, mit steigender Anzahl von Komfort- und Sicherheitsfunktionen im Fahrzeug ansteigt. Ein Problem, das damit verbunden ist, besteht jedoch darin, dass mit der Anzahl von ECUs im Fahrzeug auch der Energieverbrauch zum Betreiben der ECUs ansteigt. Diese werden nicht nur bei aktiver Funktion mit elektrischer Energie betrieben, sondern auch in der übrigen Zeit, in der sie passiv sind und keine Funktionsschaltung zum Ausführen einer bestimmten Funktion, wie dem Öffnen der Fenster, ansteuern. Damit erhöht sich der Energieverbrauch des Fahrzeugs und dessen CO2-Emission.
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Es existieren derzeit Technologien, die es ermöglichen, den Energieverbrauch von ECUs im sogenannten ”Stand-by-Betrieb”, in dem keine Funktion ausgeführt wird, zu reduzieren. Eine solche Technologie ist beispielsweise als sogenanntes ”Partial Networking” bekannt, indem ein Bus-Teilnehmer, wie etwa ein Bus-Microcontroller einer ECU, für eine bestimmte Zeit aktiv bzw. inaktiv geschaltet wird. Allgemein bezeichnet ”Partial Networking” die Funktion, einen spezifischen Teil eines Netzwerks zu einem bestimmten Zeitpunkt zu aktivieren. Beispielsweise unterstützt das Protokoll des CAN-Busses (CAN bedeutet ”Control Area Network”) ein ”Partial Networking” für am CAN-Bus angeschlossene Komponenten eines Fahrzeugs. Es wird in diesem Zusammenhang beispielsweise vom Bus-Microcontroller ein Zustand erkannt, in dem er sich inaktiv schalten kann, z. B. wenn bei einem Abstellen des Fahrzeugs längere Zeit kein Fenster geöffnet werden soll. Beispielsweise übermittelt das BCM des Fahrzeugs eine entsprechende Nachricht auf den Kommunikationsbus, die von der ECU bzw. deren Bus-Microcontroller der Türsteuerung erkannt wird, und der Bus-Microcontroller daraufhin inaktiv geschaltet wird. Wenn jedoch eine Bus-Nachricht an eine ECU adressiert ist, muss sie durch den entsprechenden Bus-Microcontroller der ECU bedient werden. Beispielsweise müssen interne Speicher dafür betrieben und initialisiert werden. Dies kann verhindern, dass der Bus-Microcontroller in einen Stand-by-Betrieb eintreten kann.
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Es ist in einem Ansatz des ”Partial Networking” beispielsweise vorgesehen, dass der Bus-Microcontroller einer ECU eine Spannungsversorgungsschaltung ansteuert, welche daraufhin die Versorgungsspannung des Bus-Microcontrollers abschaltet. Dies hat zur Folge, dass der Bus-Microcontroller in diesem Zustand keine elektrische Energie verbraucht. Wird von der Sende-Empfänger-Schaltung (sogenannter ”Transceiver”) der ECU eine Nachricht auf dem Bus empfangen und erkannt, den Bus-Microcontroller zu aktivieren (insbesondere durch eine sogenannte ”Wake-up”-Nachricht, die ein bestimmtes Bitmuster hat und einen sogenannten ”Wake-up event”, mithin eine bestimmte Aktivierungsaktion, definiert), so wird von dem Transceiver die Spannungsversorgungsschaltung angesteuert, woraufhin diese die Versorgungsspannung des Bus-Microcontrollers wieder einschaltet. Dies kann auch die Versorgungsspannung weiterer Komponenten der ECU einschliessen.
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Ein zu beachtender Aspekt daran ist, dass der Bus-Microcontroller nach dem Einschalten der Versorgungsspannung eine relativ lange Zeitspanne benötigt, um sich zu starten und alle benötigten Software-Routinen in die internen Speicher zu laden (sogenannter Boot-Vorgang). Ein solcher Boot-Vorgang dauert beispielsweise in der Größenordnung von 100 ms. Dies verhindert jedoch, dass sich der Bus-Microcontroller auch in Zeiten abschaltet, in denen er eigentlich inaktiv ist, jedoch an dem zentralen Bus-Steuermodul (BCM) noch als aktiver Bus-Teilnehmer angemeldet ist (etwa in Zeiten, in denen während der Fahrt keine Öffnung des Fensters vorgenommen wird). Denn bei einem auftretenden Ereignis, etwa dem Betätigen des Fensterhebers, wäre die Reaktionsdauer von dem Hochfahren des Microcontrollers bis zum Öffnen des Fensters zu lang.
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Auch wäre es in solchen ”inaktiven” Zeiträumen denkbar, den Bus-Microcontroller in einer Zeit, in der er nicht am Bus-Verkehr teilnimmt, für weitere Aufgaben zu nutzen, etwa für die Kontaktüberwachung von Schalterkontakten, wie der Schalter für die Fensterheber. Eine solche Kontaktüberwachung könnte etwa in Zeitintervallen von 50 ms stattfinden. Aufgrund der langen Boot-Dauer des Bus-Microcontrollers ist es jedoch nicht möglich, den Microcontroller jedesmal für eine einzelne Kontaktüberwachung hochzufahren, da diese Zeitspanne wesentlich länger wäre als das Überprüfungsintervall. Dies führt dazu, dass der Bus-Microcontroller für eine solche Kontaktüberprüfung im aktiven Zustand verbleiben muss, so dass der Energieverbrauch auch in einem solchen Anwendungsfall nicht gesenkt werden kann.
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DE 10 2012 201 185 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben mindestens zweiter Datenverarbeitungseinheiten mit hoher Verfügbarkeit, insbesondere in einem Fahrzeug. Beide Datenverarbeitungseinheiten können die gleichen Schritte ausführen, wobei hierdurch eine hohe Redundanz geschaffen wird. Das Ziel ist dabei, ein Verfahren anzugeben, das trotz des Vorliegens einer hohen Redundanz energieeffizient arbeitet. Vorgesehen ist dazu, dass die zweite Datenverarbeitungseinheit automatisch mindestens einen Vermerk für einen auszuführenden Prozess aus einer Speichereinheit entfernt oder sich automatisch in einen Ruhezustand versetzt. Der entfernte Vermerk kann automatisch wieder durch die zweite Datenverarbeitungseinheit eingetragen werden, vorzugsweise abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Maschine.
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DE 10 2008 041 454 A1 betrifft eine Steuerung für einen Mikroprozessor, die ausgebildet ist, in Ansprechen auf und in Abhängigkeit von Schaltsignalen, die an der Steuerung eingehen, fortlaufend Steuersignale zu erzeugen und auszugeben, die angepasst sind, einen Stromsparmodus des Prozessors zu aktivieren.
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WO 2007/071589 A1 betrifft ein Datenverarbeitungssystem umfassend wenigstens eine erste und eine zweite Ausführungseinheit und eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, zwischen wenigstens einem ersten und einem zweiten Betriebszustand des Systems umzuschalten. Der erste Betriebszustand ist ein energiesparender Betriebszustand, in welchem die Leistungsaufnahme der ersten Ausführungseinheit gegenüber der Leistungsaufnahme im zweiten Betriebszustand reduziert ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Bus-Microcontroller und eine Bus-Knoten-Schaltung für einen Kommunikationsbus mit einem Bus-Microcontroller bereitzustellen, welche im Zusammenhang mit der ”Partial Networking” Funktionalität eines Bus-Netzwerks einen weiter reduzierten Energieverbrauch ermöglichen.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Bus-Microcontroller nach Anspruch 1. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Bus-Knoten-Schaltung für einen Kommunikationsbus nach Anspruch 11. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit für ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Bus-Microcontroller oder mit einer erfindungsgemäßen Bus-Knoten-Schaltung zur Verbindung mit einem Fahrzeug-Kommunikationsbus.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Bus-Microcontroller beschrieben, insbesondere zur Kopplung mit einem Fahrzeug-Kommunikationsbus, der folgendes umfasst: eine Prozessorschaltung mit wenigstens einer Einheit, die zur Ausführung einer oder mehrerer Funktionen infolge eines Bus-Befehls über einen Kommunikationsbus ausgebildet ist, eine Leistungssteuerungsschaltung, die mit einer Sende-Empfänger-Schaltung zum Erhalt von Bus-Nachrichten über den Kommunikationsbus koppelbar ist, und Mittel zum Versetzen mindestens eines Teils der Prozessorschaltung in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus, ohne die vollständige Prozessorschaltung in den leistungsreduzierten Betriebsmodus zu versetzen. Die Leistungssteuerungsschaltung ist dazu ausgebildet, eintreffende Bus-Nachrichten hinsichtlich einer Aktivierungs-Bus-Nachricht auszuwerten, die Information darüber enthält, mindestens einen Teil der Prozessorschaltung zu aktivieren, und ein entsprechendes Aktivierungssteuersignal auszugeben. Weiterhin sind Mittel zum Aktivieren mindestens eines Teils der Prozessorschaltung, der in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus versetzt ist, in Reaktion auf ein ausgegebenes Aktivierungssteuersignal der Leistungssteuerungsschaltung vorgesehen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Bus-Knoten-Schaltung für einen Kommunikationsbus, insbesondere eines Fahrzeugs, bereitgestellt, die folgende Komponenten aufweist: einen Bus-Microcontroller mit einer Prozessorschaltung, die wenigstens eine Einheit aufweist, die zur Ausführung einer oder mehrerer Funktionen infolge eines Bus-Befehls über einen Kommunikationsbus ausgebildet ist, eine Sende-Empfänger-Schaltung zum Erhalt von Bus-Nachrichten, die über einen Bus-Knoten mit dem Kommunikationsbus koppelbar ist, eine Leistungssteuerungsschaltung, die mit der Sende-Empfänger-Schaltung verbunden ist, und Mittel zum Versetzen mindestens eines Teils der Prozessorschaltung in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus, ohne die vollständige Prozessorschaltung in den leistungsreduzierten Betriebsmodus zu versetzen. Die Leistungssteuerungsschaltung ist dazu ausgebildet, eintreffende Bus-Nachrichten hinsichtlich einer Aktivierungs-Bus-Nachricht auszuwerten, die Information darüber enthält, mindestens einen Teil der Prozessorschaltung zu aktivieren, und ein entsprechendes Aktivierungssteuersignal auszugeben. Weiterhin sind Mittel zum Aktivieren mindestens eines Teils der Prozessorschaltung, der in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus versetzt ist, in Reaktion auf ein ausgegebenes Aktivierungssteuersignal der Leistungssteuerungsschaltung vorgesehen.
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Die Leistungssteuerungsschaltung (hierin auch als sogenanntes ”Partial Networking Modul” bezeichnet), die Mittel zum Versetzen mindestens eines Teils der Prozessorschaltung in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus und/oder die Mittel zum Aktivieren mindestens eines Teils der Prozessorschaltung können in dem Bus-Microcontroller, in der Sende-Empfänger-Schaltung oder auf dem Chip des Bus-Microcontrollers oder der Sende-Empfänger-Schaltung vorgesehen sein, oder auch unter diesen Komponenten verteilt sein.
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In einem Verfahren zum Betrieb des Bus-Microcontrollers bzw. der Bus-Knoten-Schaltung versetzen bzw. schalten die Mittel zum Versetzen mindestens eines Teils der Prozessorschaltung in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus einen oder mehrere Teile der Prozessorschaltung in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus, ohne die vollständige Prozessorschaltung in den leistungsreduzierten Betriebsmodus zu versetzen. Die Sende-Empfänger-Schaltung erhält wenigstens eine Bus-Nachricht über den Kommunikationsbus und leitet diese an die Leistungssteuerungsschaltung weiter. Die Leistungssteuerungsschaltung wertet eintreffende Bus-Nachrichten hinsichtlich einer Aktivierungs-Bus-Nachricht, die Information darüber enthält, mindestens einen Teil der Prozessorschaltung zu aktivieren, aus und gibt ein entsprechendes Aktivierungssteuersignal aus. In Reaktion auf ein ausgegebenes Aktivierungssteuersignal der Leistungssteuerungsschaltung aktivieren die Mittel zum Aktivieren mindestens eines Teils der Prozessorschaltung einen oder mehrere Teile der Prozessorschaltung, die zuvor in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus versetzt wurden. Beispielsweise kann die Aktivierungs-Bus-Nachricht Information darüber enthalten, welcher Teil bzw. welche Teile der Prozessorschaltung aus dem leistungsreduzierten Betrieb zu aktivieren sind.
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Insbesondere werden der oder die Teile der Prozessorschaltung, die in einen leistungsreduzierten Betrieb versetzt sind, im leistungsreduzierten Betrieb weiterhin mit einer Betriebsspannung betrieben, die von einem Spannungsgenerator bereitgestellt wird (insbesondere einer positiven Betriebsspannung, die z. B. auch im Normalbetrieb anliegt).
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Beispielsweise ist der Bus-Microcontroller ein CAN-Bus-Microcontroller.
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Die Leistungssteuerungsschaltung ist beispielsweise in der Sende-Empfänger-Schaltung (auch als ”Transceiver” bezeichnet) oder in dem Bus-Microcontroller enthalten.
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Gemäß einer Ausführungsform weisen die Mittel zum Versetzen mindestens eines Teils der Prozessorschaltung in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus eine Bestimmungseinrichtung auf, die eingerichtet ist zu bestimmen, welche Teile der Prozessorschaltung in den leistungsreduzierten Betriebsmodus versetzt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Mittel zum Versetzen mindestens eines Teils der Prozessorschaltung in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus derart eingerichtet, dass mindestens ein zweiter Teil der Prozessorschaltung einen Task (Prozess) ausführt, während mindestens ein erster Teil der Prozessorschaltung in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus versetzt ist.
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Beispielsweise führt der zweite Teil der Prozessorschaltung einen Task aus, wobei ein Prozessorkern der Prozessorschaltung sich im leistungsreduzierten Betriebsmodus befindet und an der Ausführung des Task nicht beteiligt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Leistungssteuerungsschaltung dazu ausgebildet, Bus-Nachrichten ohne Beteiligung der Prozessorschaltung zu analysieren.
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Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
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1 zeigt ein Beispiel einer ECU, welche einen Bus-Microcontroller, eine Sende-Empfänger-Schaltung, welche eine ”Partial Networking”-Funktionalität beinhaltet, sowie einen Versorgungsspannungsgenerator aufweist. Die ECU ist an einen CAN-Bus eines Fahrzeugs gekoppelt.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines Bus-Microcontrollers gemäß einem Aspekt der Erfindung.
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3 zeigt ein Beispiel einer Aktivierungs-Bus-Nachricht in Form eines ”Wake-up Frame (WUF)” zur Auswertung durch die Leistungssteuerungsschaltung.
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Die 1 zeigt ein Beispiel einer elektronischen Steuereinheit (sogenannte ”electronic control unit”, ECU), welche beispielsweise in einem Fahrzeug-Kommunikationsbus zur Anwendung kommt. Im vorliegenden Beispiel ist sie an einen CAN-Bus gekoppelt, welcher im Fahrzeugbereich ein weit verbreiteter Kommunikationsbus ist. Der CAN(Control Area Network)-Bus als ein Beispiel eines hierin verwendeten Kommunikationsbusses ist ein Fahrzeug-Kommunikationsbus-Standard, der dazu ausgebildet ist, dass Microcontroller, die an den Bus koppelbar sind (hierin als Bus-Microcontroller bezeichnet), miteinander innerhalb eines Fahrzeugs in standardisierter Weise kommunizieren können. Die Bus-Microcontroller kommunizieren typischerweise miteinander, indem sie Sensordaten, Aktuatordaten, Aktuatorbefehle und/oder Anwendungsdaten austauschen. Ein Bus-Microcontroller bildet zusammen mit einer Sende-Empfänger-Schaltung, über die der Bus-Microcontroller an den Bus ankoppelbar ist, eine Bus-Knoten-Schaltung, welche im Bus-Netzwerk einen Bus-Knoten bildet. Gegebenenfalls beinhaltet die Bus-Knoten-Schaltung weitere Komponenten, wie etwa einen Versorgungsspannungsgenerator. Eine solche Bus-Knoten-Schaltung ist z. B. in einer ECU enthalten, welche somit einen Bus-Knoten bildet.
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Das CAN-Kommunikationsbus-Protokoll ist im Standard ISO 11898-1 bis ISO 11898-6 standardisiert, wobei ISO 11898-6 die bisher als „Partial Networking” bekannte Technologie spezifiziert. Der Ausdruck ”Partial Networking” wird in offiziellen Dokumenten oftmals nicht mehr benutzt, insbesondere im ISO-Standard 11898-6, der betitelt ist mit: ”High-speed medium access unit with selective wake-up functionality”. Daher wird „Partial Networking” auch oftmals mit ”Selective Wake-Up” bezeichnet, insbesondere in der offiziellen Fachliteratur, obwohl „Partial Networking” oftmals besser bekannt ist und der Fachmann weiß, was damit gemeint ist.
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Die auf dem Bus-Microcontroller implementierte Software ist insbesondere gemäß AUTOSAR im Rahmen des ”AUTOSAR Communication Service” implementiert. Hierzu sind einschlägige Spezifikationen verfügbar und dem Fachmann hinreichend bekannt, so dass auf technische Details betreffend diese Technologie hierin nicht näher eingegangen wird.
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Die Erfindung kann jedoch auch in Verbindung mit anderen Kommunikationsbus-Standards (Hardware und/oder Software) eingesetzt werden.
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Typischerweise ist ein Bus-Microcontroller mit dem Bus über eine Sende-Empfänger-Schaltung (sogenannter ”Transceiver”) koppelbar. Der Transceiver ist typischerweise als eigene Komponente neben dem Bus-Microcontroller angeordnet, wie in 1 dargestellt. Es ist jedoch auch eine integrierte Implementierung möglich. Der Bus-Microcontroller bildet die Kernverarbeitungs- oder Kernrecheneinheit der Bus-Knoten-Schaltung, ist mithin die zentrale Recheneinheit zur Ausführung von Bus-Anwendungen bzw. Funktionen infolge eines Bus-Befehls, welche der Bus-Microcontroller bzw. die Bus-Knoten-Schaltung (hier die ECU) in Zusammenwirkung mit einer Sensorschaltung und/oder einer Aktuatorschaltung auf Grundlage eines oder mehrerer Bus-Befehle ausführen soll. Eine Bus-Anwendung oder Funktion infolge eines Bus-Befehls ist beispielsweise das Öffnen einer Fahrzeugtüre infolge einer Betätigung eines Schlüsselschalters durch den Benutzer und der dadurch verursachten Ausgabe eines entsprechenden Bus-Befehls des BCM an die ECU der Türsteuerung.
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Zum Versenden einer Übertragungsnachricht sendet der Bus-Microcontroller die Übertragungsnachricht an einen vorgesehenen CAN-Decoder, welcher die Nachricht encodiert und die Bitfolge über den Transceiver auf den CAN-Bus sendet. Beim Empfangen werden Übertragungsnachrichten vom CAN-Decoder entsprechend decodiert. Der Transceiver passt die Signalpegel der Bus-Nachrichten an die Signalpegel an, welche der CAN-Decoder und der Bus-Microcontroller verarbeiten können.
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Im vorliegenden Beispiel gemäß 1, welches in an sich bekannter Weise bereits angewandt wird, weist die ECU 1 einen Bus-Microcontroller 10 und eine Sende-Empfänger-Schaltung (Transceiver) 20 auf. Der Transceiver 20 beinhaltet eine logische Sende-Empfänger-Einheit 21 für die CAN-Bus-Nachrichten und einen CAN-Decoder 22, welcher auch die ”Partial Networking”-Funktionalität implementiert. Der Transceiver 20 ist mit einem CAN-Bus 30 verbunden. Der Bus-Microcontroller 10 beinhaltet einen Prozessorkern 12 und eine CAN-Frame-Codier- und Decodierschaltung 11. Diese Komponenten der ECU 1 werden von einer Batteriespannung VB versorgt. Die Spannungsversorgung des Bus-Microcontrollers 10 wird über eine Spannungsversorgungsschaltung (Spannungsgenerator) 40 vorgenommen. Über eine Treiberschaltung 50 kann eine Aktuatorschaltung oder eine Sensorschaltung, wie z. B. ein oder mehrere Schalter für eine Türöffnung, angesteuert werden.
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Wie oben bereits beschrieben, ermöglicht die als ”Partial Networking” bekannte Technologie, den Energieverbrauch von ECUs in einem Stand-by-Betrieb, in dem keine Bus-Funktion ausgeführt wird, zu reduzieren. Hierzu wird etwa in einem Fall, in dem die Bus-Knoten-Schaltung der ECU 1 nicht benötigt wird, die gesamte Bus-Knoten-Schaltung mit Ausnahme des Transceivers 20 abgeschaltet. Insbesondere der Bus-Microcontroller 10 der ECU 1 veranlasst, dass er für eine bestimmte Zeit inaktiv ist. Beispielsweise wird vom Bus-Microcontroller 10 ein Zustand erkannt, in dem er sich inaktiv schalten kann, z. B. wenn über den CAN-Bus 30 vom BCM des Fahrzeugs (nicht dargestellt) eine Bus-Nachricht übertragen wird, die dem Bus-Microcontroller 10 signalisiert, dass er sich inaktiv schalten kann.
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Dazu ist in einem bereits angewandten Ansatz des ”Partial Networking” beispielsweise vorgesehen, dass der Bus-Microcontroller 10 die Spannungsversorgungsschaltung 40 ansteuert, welche daraufhin die Versorgungsspannung VDD des Bus-Microcontrollers 10 abschaltet. Dies hat zur Folge, dass der Bus-Microcontroller 10 in diesem Zustand keine elektrische Energie verbraucht. Wird von dem Transceiver 20 der ECU 1 eine Nachricht auf dem Bus 30 empfangen und erkannt, den Bus-Microcontroller 10 zu aktivieren (sogenannte ”Wake-up”-Nachricht, die ein bestimmtes Bitmuster hat), so wird von dem CAN-Decoder 22 des Transceivers 20 die Spannungsversorgungsschaltung 40 angesteuert, woraufhin diese die Versorgungsspannung VDD des Bus-Microcontrollers 10 wieder einschaltet. Ein zu beachtender Aspekt daran ist, dass der Bus-Microcontroller 10 nach dem Einschalten der Versorgungsspannung VDD eine relativ lange Zeitspanne benötigt, um den Boot-Vorgang durchzuführen, etwa um alle benötigten Software-Routinen in die internen Speicher zu laden und die internen Spannungsgeneratoren in den einzelnen Teilen des Bus-Microcontrollers hochzufahren.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines Bus-Microcontrollers gemäß einem Aspekt der Erfindung, der in einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 2 enthalten sein kann. Der Bus-Microcontroller 100 ist in diesem Beispiel einerseits mit einem CAN-Bus 30 und andererseits mit einer Treiberschaltung 50 gemäß 1 koppelbar. Im Unterschied zum Bus-Microcontroller 10 gemäß 1 weist der Bus-Microcontroller 100 gemäß 2 eine Leistungssteuerungsschaltung 102 auf (sogenanntes ”Partial Networking Modul”), die zum Erhalt von Bus-Nachrichten über eine in 2 nicht dargestellte Sende-Empfänger-Schaltung (wie einen Transceiver oder die logische Sende-Empfänger-Einheit 21 gemäß 1) mit einem Kommunikationsbus (wie dem CAN-Bus 30 gemäß 1) koppelbar ist. Darüber hinaus weist der Bus-Microcontroller 100 eine Prozessorschaltung 101 mit wenigstens einer Einheit (hier mehreren Einheiten 102 bis 113) auf, wobei mindestens eine der Einheiten (hier vor allem die Einheiten 103-1 bis 103-n) zur Ausführung einer oder mehrerer Funktionen infolge eines Bus-Befehls über den Bus 30 ausgebildet ist. Der oder die Bus-Befehle zur Ausführung einer oder mehrerer Funktionen werden beispielsweise von einem BCM eines Fahrzeugs an den Bus-Microcontroller 100 gesandt.
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Insbesondere weist die Prozessorschaltung 101 in dieser Ausführungsform einen oder mehrere Prozessorkerne 103-1 bis 103-n auf, die jeweils für sich oder in Kombination miteinander eine oder mehrere Funktionen oder Anwendungen infolge von einem oder mehreren Bus-Befehlen ausführen. Z. B. wird von dem Prozessorkern (allgemein als ”Core” bezeichnet) 103-1 eine Anwendung zum Öffnen der Türen oder eines Fensters einer Tür ausgeführt, wenn von dem BCM des Fahrzeugs an die ECU 2, welche den Bus-Microcontroller 100 enthält, eine entsprechende Bus-Nachricht übermittelt wird. Dazu ist es notwending, dass der Prozessorkern 103-1 auf einen flüchtigen Speicher, z. B. das RAM 110 (”random access memory”), oder einen nicht-flüchtigen Speicher, z. B. den Flash-Speicher 109, zugreift, in dem entsprechende Daten gespeichert sind. Für diesen Zugriff ist es erforderlcih, dass die Speicher 109 bzw. 110 mit einer Versorgungsspannung versorgt sind, und nicht erst hochgefahren werden müssen.
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Weiterhin sind in der Prozessorschaltung 101 beispielhaft folgende Einheiten oder Schaltungskomponenten vorgesehen: Eine CAN2-Schaltung 104, ein Quarz-Oszillator 105, eine FMPLL System-Taktschaltung 106, eine Echtzeit-Taktschaltung 107, ein Spannungsregulator 108, ein Eingabe-/Ausgabe-System (sogenanntes I/O System) 111, z. B. ein eMIOS System, ein Analog-/Digital-Konverter 112, und gegebenenfalls andere Schaltungskomponenten 113.
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Weiterhin sind Mittel zum Versetzen mindestens eines Teils der Prozessorschaltung 101 in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus (im folgenden auch als Stand-by-Betriebsmodus bezeichnet) vorgesehen. Diese Mittel sind beispielsweise durch eine oder mehrere der Einheiten 102–113 implementiert, etwa durch einen der Prozessorkerne 103-1 bis 103-n. Diese Mittel versetzen mindestens einen der Teile oder Einheiten 103–113 der Prozessorschaltung 101 in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus, ohne die vollständige Prozessorschaltung 101 in den leistungsreduzierten Betriebsmodus zu versetzen (wie etwa durch Abschalten der Versorgungsspannung VDD des Bus-Microcontrollers, wie beim Bus-Microcontroller 10 der 1). Insbesondere versetzen diese Mittel mindestens einen der Teile oder Einheiten 103–113 der Prozessorschaltung 101 in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus, ohne die vollständige Prozessorschaltung 101 abzuschalten. Zum Beispiel wird der Prozessorkern 103-1 in einen Stand-by-Betriebsmodus geschaltet, in welchem er noch mit einer Versorgungsspannung versorgt wird, jedoch keine (leistungsintensiven) Rechenoperationen durchführt. Dies hat den Vorteil, dass die Prozessorschaltung 101 nicht erst wieder in einem Boot-Vorgang hochgefahren werden muss, wenn sie erstmal abgeschaltet wurde, insbesondere deren Versorgungsspannung abgeschaltet wurde. Es ist auch möglich, die Versorgungsspannung für einzelne Teile des Bus-Microcontrollers und/oder der ECU ganz abzuschalten. Diese Teile können beim Eintreffen einer WUF-Nachricht (Aktivierungs-Bus-Nachricht) auch wieder aktiviert werden, sofern dann genug Zeit zum Hochfahren besteht. Es muss ja nicht mehr auf jede Bus-Nachricht in kurzer Zeit reagiert werden.
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Im Rahmen der ”Partial Networking”-Funktion ist die Leistungssteuerungsschaltung 102 dazu ausgebildet, eintreffende Bus-Nachrichten hinsichtlich einer Aktivierungs-Bus-Nachricht auszuwerten, die Information darüber enthält, mindestens einen Teil der Prozessorschaltung 101 zu aktivieren, und ein entsprechendes Aktivierungssteuersignal WU auszugeben. Der zu aktivierende, mindestens eine Teil der Prozessorschaltung befindet sich bei Erhalt der Aktivierungs-Bus-Nachricht in einem leistungsreduzierten Betriebsmodus. Leistungsreduziert kann auch unversorgt bedeuten. In einem solchen Fall kann eine Leistungsreduktion durch ein Abschalten der Spannungsversorgung erfolgen. In Reaktion auf ein ausgegebenes Aktivierungssteuersignal WU der Leistungssteuerungsschaltung 102 aktivieren vorgesehene Mittel mindestens einen Teil der Prozessorschaltung 101, der zuvor in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus versetzt wurde. Diese Mittel zum Aktivieren können beispielsweise durch die Leistungssteuerungsschaltung 102 und/oder einen der Prozessorkerne implementiert sein. Beispielsweise signalisiert das Aktivierungssteuersignal WU dem Prozessorkern 103-1, dass er den leistungsreduzierten Betriebsmodus beenden soll. Dies kann in relativ kurzer Zeit bewerkstelligt werden, im Vergleich zu einer Zeitspanne, die für einen Boot-Vorgang des Prozessorkerns benötigt wird. Diese Mittel können wiederum durch eine der Einheiten 102–113 implementiert sein. Teile der Prozessorschaltung können ohne Versorgung sein, andere Teile werden z. B. nur im leistungsreduzierten Modus (z. B. mit reduzierter Spannung) versorgt. Eine Aktivierungs-Bus-Nachricht (WUF) kann sie dann wieder aufwecken – abhängig von der verfügbaren Zeit.
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Gemäß einer Ausführungsform weisen die Mittel zum Versetzen mindestens eines Teils der Prozessorschaltung in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus eine Bestimmungseinrichtung auf, die eingerichtet ist zu bestimmen, welche Teile der Prozessorschaltung in den leistungsreduzierten Betriebsmodus versetzt werden. Diese Mittel können beispielsweise die Leistungssteuerungsschaltung 102 oder einer der Prozessorkerne 103-1 bis 103-n sein.
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Vorzugsweise sind die Mittel zum Versetzen mindestens eines Teils oder Einheit der Prozessorschaltung 101 in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus derart eingerichtet, dass mindestens ein zweiter Teil oder Einheit der Prozessorschaltung 101 oder eine mit der Prozessorschaltung 101 gekoppelte Schaltung einen Task ausführt, während mindestens ein erster Teil oder Einheit der Prozessorschaltung 101 in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus versetzt ist (ein Task bezeichnet einen Prozess der betreffenden Einheit oder Schaltung, um die zugedachte Funktion auszuführen). Zum Beispiel kann eine oder mehrere der Einheiten 103–113 oder auch eine an den Bus-Microcontroller gekoppelte Schaltung aktiviert bleiben, z. B. eine Timer-Schaltung (Zeitsteuerungsschaltung), um etwa eine zyklische Kontaktüberprüfung einer angeschlossenen Treiberschaltung (wie der Treiberschaltung 50 gemäß 1) vorzunehmen. Solche aktivierte Einheiten bzw. Schaltungen können die jeweilige Funktion im leistungsreduzierten Betrieb autonom durchführen. Eine solche Kontaktüberprüfung kann z. B. durch eine (kleine) Prozessoreinheit mit entsprechender Software vorgenommen werden (Software-Treiberschaltung). Beispielsweise kann in Abständen von etwa 50 ms überprüft werden, ob Kontakte einer Tür (etwa ein Fensterheber-Schalter) von einem Benutzer betätigt wurden (sogenanntes ”Contact Monitoring”). Dies benötigt vergleichsweise wenig elektrische Energie, zudem können andere, dafür nicht benötigte Komponenten der Prozessorschaltung 101 in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus geschaltet oder abgeschaltet werden. Der Bus-Microcontroller kann entscheiden, welche Teile der Prozessorschaltung oder welche mit der Prozessorschaltung gekoppelte Schaltungen im leistungsreduzierten Betriebsmodus aktiviert bleiben.
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Insbesondere kann der Bus-Microcontroller bzw. dessen Mittel zum Versetzen mindestens eines Teils der Prozessorschaltung in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus so eingerichtet sein, dass ein bestimmter Teil der Prozessorschaltung (z. B. eine Timer-Schaltung für eine Kontaktüberprüfung) einen Task ausführt, während ein oder mehrere der Prozessorkerne der Prozessorschaltung sich im leistungsreduzierten Betriebsmodus befinden und an der Ausführung des Task nicht beteiligt sind. Z. B. ist es möglich, dass alle vorgesehenen Prozessorkerne im leistungsreduzierten Betriebsmodus sind.
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Gemäß einer Ausführungsform führt ein solcher Teil der Prozessorschaltung 101 einen Task aus, der eingerichtet ist, Schalterkontakte einer an den Bus-Microcontroller 100 angeschlossenen Schaltung, die durch einen Benutzer betätigbar sind, zyklisch zu überprüfen.
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Hinsichtlich der Bus-Kommunikation über den Bus 30 ist der Bus-Microcontroller 100 so eingerichtet, dass er im leistungsreduzierten Betriebsmodus gegenüber einem Bus-Steuermodul (wie dem BCM eines Fahrzeugs), von dem er Bus-Nachrichten erhält, als inaktiver Busteilnehmer gekennzeichnet ist (ein Abmelden kann nach AUTOSAR Partial Networking Spezifikation prinzipiell auch anders erfolgen). Dies hat den Effekt, dass von dem Bus-Microcontroller 100 keine Rückmeldung mehr erwartet wird und er sich so nicht mehr um den Netzwerkverkehr kümmern muss. Dadurch können ein oder mehrere der Prozessorkerne 103-1 bis 103-n in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus eintreten, da eine Überwachung des Netzwerkverkehrs des Busses 30 nicht mehr notwendig ist. Dieser Zustand endet, wenn eine entsprechende Aktivierungs-Bus-Nachricht (”Wake-Up-Frame”) von der Leistungssteuerungsschaltung 102 erkannt wurde.
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In 3 sind Beispiele einer Aktivierungs-Bus-Nachricht in Form eines ”Wake-Up Frame (WUF)” gemäß dem Standard ISO 11898-6 gezeigt. Eine Aktivierungs-Bus-Nachricht wird im folgenden auch als WUF-Nachricht bezeichnet. Es werden mit einem ”Standard Wake-Up Frame”, d. h. einer Aktivierungs-Bus-Nachricht gemäß Standard ISO 11898-6, im wesentlichen zwei Teile übersandt, nämlich zunächst ein Adressierungsteil (oberer Teil der 3 mit 11 Bit der ”Configured ID”), welcher zur Adressierung eines Bus-Knotens (oder einer ECU oder eines Bus-Microcontrollers) dient, gefolgt von einem Datenteil, der bis zu 8 Bytes (im folgenden als „Datenbytes” bezeichnet) umfassen kann (unterer Teil der 3 mit ”Byte 0” bis ”Byte 7”).
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”Configured-ID” bezeichnet eine Identifikationsbitfolge zur Indentifikation einer Aktivierungs-Bus-Nachricht zur Auswertung durch die Leistungssteuerungsschaltung 102. Dies ist in ”Valid WUF IDs” gezeigt, welches gültige WUF-Identifikationen anzeigt. Hierbei spielen die letzten beiden Bits keine Rolle (daher vier mögliche gültige WUF-Identifikationen), da diese maskiert wurden entsprechend den letzten beiden Bits ”d” im ”Mask register” (Maskierungsregister). ”c” bedeutet, dass die entsprechenden Bits hinsichtlich Identifikation einer WUF-Nachricht beachtenswert sind (”care”), die ”d”-Bits hingegen sind dafür nicht beachtenswert (”don't care”). Die ”Non-valid WUF IDs” kennzeichnen die nicht gültigen WUF Identifikationen.
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Beispielsweise ist in einem Bus-Microcontroller eine Identifizierungsbitfolge hinterlegt, die „Configured ID”. Sobald in einer übertragenen Bus-Nachricht eine Bitfolge enthalten ist, die an den Stellen „c” des Maskierungsregisters der in einem Bus-Microcontroller hinterlegten Bitfolge der „Configured ID” entspricht, wird der entsprechende Bus-Microcontroller addressiert.
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Eine WUF-Identifikation kann auch über die Bits in den Datenbytes einer Aktivierungs-Bus-Nachricht (WUF-Nachricht) erfolgen. Z. B. kann auch hierzu eine Bitfolge in dem jeweiligen Bus-Microcontroller (oder Bus-Knoten oder ECU) hinterlegt werden (siehe „Configured data field”: konfiguriertes Datenfeld), hinsichtlich der die eintreffenden Datenbytes ausgewertet werden. Hier können zum Beispiel 8 Datenbytes, oder auch mehr oder weniger Datenbytes ausgewertet werden. Wenn beispielsweise in einer WUF-Nachricht die übertragenen Datenbytes („WUF data fields”) eine Bitfolge aufweisen, die an wenigstens einer Bitstelle eine Übereinstimmung mit dem „Configured data field” aufweisen, wird eine Übereinstimmung („matching”, siehe z. B. viertes Bit von links eines Datenbytes im dargestellten Byte 7) festgestellt. Andernfalls eine Nicht-Übereinstimmung („none matching”). Beispielsweise wird bei einer festgestellten Übereinstimmung eine bestimmte Aktivierungsaktion ausgeführt. Es kann somit mit den Datenbytes ein „Wake-up” (Aktivierung) für einen bestimmten Bus-Microcontroller, Bus-Knoten oder ECU identifiziert werden und/oder die Art eines „Wake-ups” festgelegt werden, z. B. welche Schaltung des betroffenen Bus-Microcontrollers oder welche angeschlossene Schaltung infolge des „Wake-ups” aktiviert werden soll. Die Datenbytes können zum selektiven Aufwecken als Nachrichten verwendet werden. Die Datenbytes können somit als eine Art erweiterter Aufwachmechanismus verwendet werden und von der Leistungssteuerungsschaltung 102 ausgewertet werden. Hierzu können 8 Bytes oder auch mehr bzw. weniger verwendet werden. Inbesondere könnte es auch möglich sein, mehr als 8 Bytes zu verwenden, was z. B. bei dem sogenannten neuen „CAN-FD” (verbessertes CAN-Protokoll) bereits implementiert wird (hier bis zu 64 Bytes).
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Vorzugsweise ist die Leistungssteuerungsschaltung 102 dazu ausgebildet, Bus-Nachrichten, die über den Bus 30 übertragen werden, ohne Beteiligung der Prozessorschaltung 101 zu analysieren.
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Eine Bus-Microcontroller-Partitionierung im Rahmen eines leistungsreduzierten Betriebsmodus (Stand-by-Betriebsmodus) gemäß der Erfindung könnte folgendermaßen gestaltet sein:
Aktiv während des Stand-by-Betriebsmodus mit ”Partial Networking”-Funktionalität sind: Leistungssteuerungsschaltung 102, Spannungsregulator 108. Die übrigen der Komponenten 103–113 können optional aktiv sein, können aber auch heruntergefahren sein (sogenanntes ”powered down”), z. B. in einen Betrieb mit reduzierter Taktrate eintreten, und/oder abgeschaltet sein. Die in 2 mit ”andere Schaltungskomponenten 113” bezeichnete Einheit soll beispielhaft zusätzliche Teile, Einheiten bzw. Module der Prozessorschaltung 101 bezeichnen, die je nach Einsatzgebiet und Anwendungsfall des Bus-Microcontrollers 100 vorgesehen sein können. Diese können im Stand-by-Betriebsmodus aktiv sein oder nicht aktiv sein, je nach jeweiligem Einsatzgebiet und durchzuführender Funktion. ”Aktiv” soll in diesem Zusammenhang bedeuten, dass die jeweiligen Teile, Einheiten bzw. Module 103–113 der Prozessorschaltung 101 so betrieben werden, wie auch in einem Normalbetrieb, in welchem der Bus-Microcontroller 100 die jeweiligen Teile, Einheiten bzw. Module 103–113 der Prozessorschaltung 101 als aktiver Netzwerkteilnehmer betreibt.
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Durch das bedarfsweise Schalten von einem oder mehreren Teilen der Prozessorschaltung in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus wird durch die Erfindung eine Microcontroller-Degradation in Kombination mit der ”Partial Networking”-Funktionalität angewandt, um einen Bus-Microcontroller bzw. eine Bus-Knoten-Schaltung für einen Kommunikationsbus mit einem Bus-Microcontroller bereitzustellen, welche einen weiter reduzierten Energieverbrauch ermöglichen. Gleichzeitig wird ermöglicht, dass bestimmte Teile des Bus-Microcontrollers in einem Zustand des Bus-Microcontrollers als aktiver oder inaktiver Netzwerkteilnehmer Nebenaufgaben durchführen, wie etwa eine zyklische Kontaktüberprüfung, und sich zwischenzeitlich wieder in den leistungsreduzierten Betriebsmodus begeben, um Energie einzuparen. Hierbei ist es möglich, dass dies nur bestimmte Teile der Prozessorschaltung durchführen, ohne die gesamte Prozessorschaltung dafür zu aktivieren oder den Prozessorkern dafür mit voller Versorgungsspannung zu betreiben.
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Andere Funktionen, die zusätzlich oder alternativ in einem leistungsreduzierten Betrieb des Bus-Microcontrollers durchgeführt werden können, können sein: ein Schalten bzw. Abschalten einer Beleuchtung, ein Öffnen oder Schließen der Fenster, eine Sitzsteuerung, eine Ansteuerung von Airbags, eine Ansteuerung der Scheibenwischanlage oder eine Kofferraumsteuerung.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Bus-Microcontroller aus dem leistungsreduzierten Betriebsmodus in mehrere unterschiedliche Aktivierungs-Betriebsmodi versetzbar, die durch unterschiedliche Aktivierungs-Bus-Nachrichten (WUF-Nachrichten) ausgelöst werden. Beispielsweise enthält eine WUF-Nachricht mehrere Bitfolgen (z. B. 8 Bytes), die diesbezüglich ausgewertet werden können. Zum Beispiel können so unterschiedliche Komponenten der Prozessorschaltung 101 aktiviert werden. Die Leistungssteuerungsschaltung ist dazu ausgebildet, eintreffende Bus-Nachrichten hinsichtlich einer der Aktivierungs-Bus-Nachrichten auszuwerten und ein entsprechendes Aktivierungssteuersignal auszugeben. Eine bestimmte Bitfolge einer WUF-Nachricht kann so einen bestimmten ”Wake-Up-Event” definieren. Beispielsweise können CAN-Daten der WUF-Nachricht gespeichert und der Inhalt durch Software evaluiert werden. Zudem können mehrere ”Wake-Up Events” gleichzeitig ausgelöst werden.
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Zum Beispiel können in der Leistungssteuerungsschaltung folgende Aktivierungsaktionen (”Wake-Up-Events”) einzeln oder in Kombination miteinander implementiert werden (welche z. B. durch Software konfiguriert werden können): Aktivierung (”Wake-up”) der Prozessorschaltung aus dem leistungsreduzierten Betriebsmodus (Stand-by-Betriebsmodus) in den Normalbetrieb (Hauptaktivierungsaktion); Senden eines bestimmten Interrupts an den Prozessorkern; Definieren von sogenannten ”Power-Supply Domains” (Versorgungsspannungs-Bereichen); Aktivierung (”Wake-up”) von einzelnen Prozessorkernen; Auslösen (Triggern) von Timing-Modulen (Zeitsteuerungsmodulen), wie beispielsweise bei der beschriebenen Kontaktüberprüfung (”Contakt-Monitoring”); Erhöhen einer Prozessorkernfrequenz; Starten eines Taktgebers der Prozessorschaltung; Triggern eines Analog-Digital-Wandlers mit vorbestimmten Interrupt-Events; Aktivierung von einzelnen peripheren Schaltungen (wie etwa einer gekoppelten Sensorschaltung oder Aktuatorschaltung); und/oder Aktivierung eines Flash-Speichers.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Bus-Microcontroller eingerichtet, sich im leistungsreduzierten Betriebsmodus gegenüber einem Bus-Steuermodul (wie dem BCM eines Fahrzeugs), von dem er Bus-Nachrichten erhält, als inaktiver Busteilnehmer zu kennzeichnen, wobei er sich gleichzeitig in voller Funktionsbereitschaft befindet und mit einer Betriebsspannung versorgt wird, die auch ausserhalb des leistungsreduzierten Betriebsmodus in einem Normalbetrieb des Bus-Microcontrollers anliegt. Dadurch ist es möglich, dass der Bus-Microcontroller bei einer entsprechenden WUF-Nachricht ohne zeitintensiven Boot-Prozess relativ schnell die gewünschte Funktion ausführt. Gleichzeitig ermöglicht die Kennzeichnung als inaktiver Busteilnehmer, dass sich der Bus-Microcontroller nicht um den Netzwerkverkehr das Busses kümmern muss und so einen dafür benötigten Prozessorkern in den leistungsreduzierten Betriebsmodus versetzen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Mittel zum Versetzen mindestens eines Teils der Prozessorschaltung in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus eingerichtet, mindestens einen Teil der Prozessorschaltung in den leistungsreduzierten Betriebsmodus zu versetzen, der in einem Normalbetrieb des Bus-Microcontrollers einen Task ausführt, bei dem es erforderlich ist, dass der Bus-Microcontroller gegenüber einem Bus-Steuermodul, von dem er Bus-Nachrichten erhält, als aktiver Busteilnehmer angemeldet ist.
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Die Leistungssteuerungsschaltung 102 kann in dem Bus-Microcontroller 100 enthalten sein, wie in 3 dargestellt. Diese hat den Vorteil, dass der Bus-Microcontroller universell und autonom eingesetzt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, dass die Leistungssteuerungsschaltung 102 in der Sende-Empfänger-Schaltung (wie dem Transceiver 20 gemäß 1) enthalten ist, die mit dem Bus-Microcontroller gekoppelt ist. Üblicherweise sind der Transceiver und der Bus-Microcontroller auf unterschiedlichen Chips vorgesehen, die auch von unterschiedlichen Versorgungsspannungen versorgt werden. Die übrigen hierin beschriebenen Aspekte der Erfindung sind gleichermaßen auf beide Ausführungsformen anwendbar.
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Auch können die Mittel zum Versetzen mindestens eines Teils der Prozessorschaltung in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus und die Mittel zum Aktivieren mindestens eines Teils der Prozessorschaltung in dem Bus-Microcontroller und/oder in der Sende-Empfänger-Schaltung vorgesehen sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in der Sende-Empfänger-Schaltung (Transceiver) eine sogenannte ”Handshake”-Prozedur implementiert ist, wie sie dem Fachmann im Zusammenhang mit dem ”Enhanced Voltage Biasing” der ISO 11898-6 bekannt ist, um die Spannungspegel auf Seiten der Sende-Empfänger-Schaltung an die Spannungspegel des Bus-Microcontrollers anzupassen (so dass volle Konformität mit dem Standard ISO 11898-6 hergestellt ist).
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Eine Leistungssteuerungsschaltung gemäß der Erfindung kann auch eine Bus-Nachrichten-Fehlererkennung (sogenannte ”Frame-Error Detection”) gemäß dem Standard ISO 11898-6 enthalten. ”Frame-Error-Detection” ist Bestandteil der ISO 11898-6. Ein bevorzugtes Ziel ist die vollständige Implementierung des Standards inklusive weiterer Funktionalität. Das hier erwähnte ”Frame-Error-Detection” ist ein Beispiel.
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Es können in dem Bus-Microcontroller bzw. in der Bus-Knoten-Schaltung auch mehrere Leistungssteuerungsschaltungen vorgesehen werden, beispielsweise wenn mehrere Busse mit dem Bus-Microcontroller bzw. der Bus-Knoten-Schaltung gekoppelt sind. Hier ist es sinnvoll, eine Leistungssteuerungsschaltung pro angeschlossenem Bus-Netzwerk vorzusehen. Die so vorgesehenen Leistungssteuerungsschaltungen können über einen gemeinsamen Oszillator betrieben werden.
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Ein leistungsreduzierter Betriebsmodus im Zusammenhang mit der Erfindung wurde hierin auch als Stand-by-Betriebsmodus bezeichnet. In Anwendung auf ”Partial Networking” gemäß ISO 11898-6 gibt es jedoch verschiedene leistungsreduzierte Betriebsmodi (sogenannte ”Power-down modes”), wie ”Stand-By” (”STBY”), ”Halt” und ”Stop” Modus. Weitere leistungsreduzierte Modi bis hin zum Abschalten eines Teils, einer Einheit oder Schaltung sind möglich. Ein leistungsreduzierter Betriebsmodus im Zusammenhang mit der Erfindung kann prinzipiell einer dieser leistungsreduzierten Betriebsmodi sein.
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Der hierin beschriebene erfindungsgemäße Bus-Microcontroller bzw. die hierin beschriebene erfindungsgemäße Bus-Knoten-Schaltung ist insbesondere in einer elektronischen Steuereinheit (gemeinhin als ”ECU” bezeichnet) für ein Fahrzeug einsetzbar und kann zu diesem Zweck mit einem Fahrzeug-Kommunikationsbus, insbesondere einem CAN-Bus, verbunden werden. Der Bus-Microcontroller bzw. die Bus-Knoten-Schaltung bildet dann einen Teilnehmer eines Bus-Netzwerks (z. B. CAN-Netzwerks) des Fahrzeugs. Der Bus-Microcontroller bzw. die Bus-Knoten-Schaltung kann in einen leistungsreduzierten Betriebsmodus (Stand-by-Betriebsmodus) eintreten, während das Bus-Netzwerk aktiv ist, z. B. um andere ECUs des Bus-Netzwerks anzusteuern.
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Die Erfindung kann neben dem Automobilbereich auch im industriellen Umfeld eingesetzt werden. Sie kann auch auf andere Arten von Kommunikationsbussen und deren Protokolle angewandt werden, wie z. B. den FlexRay-Bus oder den LIN-Bus (Local Interconnect Network).
