-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versenden von Daten zwischen einem getakteten Datenkommunikationsnetzwerk und einem ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk. Weiter betrifft die Erfindung ein Datenkommunikationssystem für ein Fahrzeug.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Die elektronischen Systeme eines Fahrzeugs lassen sich in Subsysteme gliedern. So werden beispielsweise Motor- und Getriebesteuerung dem Antriebstrang (Powertrain), eine elektronische Bremse dem Fahrwerksbereich (Chassis), Komfortfunktionen wie Klimaanlage dem Body-Bereich zugeordnet.
-
Die häufige strikte Trennung der Subsysteme und den damit verbundenen Datenkommunikationsnetzwerken, wie etwa den Kommunikationsbussen CAN, LIN, MOST und FlexRay, begründet sich in der Regel durch unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich Sicherheit, Bandbreite, Antwortzeit und Kosten.
-
Die Voraussetzung zur Realisierung von subsystemübergreifenden Funktionen erfordert eine Vernetzung der elektronischen Systeme über die Subsystemgrenzen hinweg, dies wird durch ein oder mehrere Systemschnittstellen bzw. Gateways realisiert.
-
Neben den typischen Automotive-Bussystemen wird nun auch Datenkommunikation mittels Ethernet für Fahrzeuge eingeführt. Allerdings werden auf Ethernet basierende Netzwerke bislang nur sporadisch im Automobil eingesetzt. Zudem wird eine übergreifende Kommunikation nur für spezielle Anwendungen wie Software-Updates durchgeführt, d. h., die Vorzüge der Technologie Ethernet werden noch nicht in vollem Maße ausgeschöpft.
-
Verschiedene Gateways können zwischen den oben genannten Bussystemen vermitteln. Jedoch gehen beim Datentransport bzw. Datenaustausch von einem in das andere Datenkommunikationsnetzwerk in der Regel die Güte und zeitliche Zuordenbarkeit der Daten verloren.
-
Ein Problem kann darin bestehen, dass die Zykluszeiten, d. h. die Versendezeiten, von getakteten bzw. zeitgesteuerten Bussystemen wie FlexRay beim Transport über das Gateway verloren gehen. Sollen beispielsweise zwei FlexRay-Datenkommunikationsnetzwerke durch ein Ethernet-Datenkommunikationsnetzwerk verbunden werden, könnte das bedeuten, dass nur mit sehr hohem Aufwand an Speicher und unter Berücksichtigung einer schlechteren Dienstgüte des jeweiligen Netzwerkes ein Datenaustausch möglich wäre. In Fahrzeugen können mehrere FlexRay-Datenkommunikationsnetzwerke verbaut sein. Ein möglicher Ethernet-Backbone-Bus könnte dann dieses Problem besitzen.
-
Es gibt Lösungen für die Vermittlung zwischen einem zeitgesteuertem bzw. getakteten und einem nicht zeitgesteuertem bzw. ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk. Allerdings gehen bei diesen Lösungen die Zeitinformation verloren, d. h., es ist möglich, Daten, die in einem zeitgesteuerten Netzwerk entstanden sind, in ein nicht zeitgesteuertes Netzwerk zu versenden und umgekehrt, aber die zeitliche Synchronisierung geht dabei verloren. Diese Art der Dienstgüte der Daten ist durch diese Lösungen nicht gegeben, sobald sie ein zeitgesteuertes Netzwerk verlassen. Beispielsweise müsste die Zuordnung von Datenpaketen zu fixen Zeitmarken beibehalten werden. Für die Bewertung der Dienstgüte von Daten können z. B. Parameter wie Verzögerung, Jitter herangezogen werden.
-
Diese Lösungen und Realisierungen sind auch vielfach im Einsatz und werden im Allgemeinen als Gateways bezeichnet. Ethernet-AVB als Netzwerktechnologie wird noch nicht im Fahrzeug eingesetzt, das Bussystem FlexRay aber ausschließlich in diesem Industriezweig.
-
Weiter sind Lösungen für nicht-zeitgesteuerte Netzwerke bekannt, eine gemeinsame Zeitbasis in einem nicht-zeitgesteuerten Netzwerk herzustellen, wie etwa mittels PTP (Precision Time Protocol). Spezielle Ausführungen hiervon sind standardisiert, beispielsweise über IEEE1588, IEEE1588v2 und IEEE802.1AS. Auf Basis dieser zeitlichen Synchronität werden diese Zeitinformationen in Protokollen wie IEEE1722 und IEEE1733 genutzt, um den dazugehörigen Daten einen fixen absoluten Zeitstempel im Netzwerk mitzugeben.
-
Der Bedarf einer zeitlichen Synchronität in nicht-zeitgesteuerten Netzwerken ist bekannt, und daher gibt es hierfür verschiedene Verfahren, die zu verschiedenen Echtzeit-Ethernet-Varianten geführt haben. Eine spezielle Variante ist hierbei Ethernet-AVB (Audio Video Bridging), das innerhalb von IEEE802.1 standardisiert ist.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, Daten hoher Güte an allen Stellen im Fahrzeug bereitzustellen.
-
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.
-
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versenden von Daten zwischen einem getakteten (zeitgesteuerten) Datenkommunikationsnetzwerk, in dem ein Zeitraster vorgegeben ist, um Datenpakete zu versenden, und einem ungetakteten (nicht-zeitgesteuerten) Datenkommunikationsnetzwerk mit flexiblen Sendezeiten, d. h. Sendezeiten für Datenpakete, die nicht auf eine vorgegebene Taktfrequenz beschränkt sind.
-
Das getaktete Datenkommunikationsnetzwerk kann ein FlexRay-Netzwerk bzw. FlexRay-Bus sein. Das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk kann ein Ethernet-Netzwerk, beispielsweise in Form eines Ethernet-Backbone, sein.
-
FlexRay wurde als Automotive-Netzwerk speziell für sicherheitskritische Funktionen entwickelt. Es bietet heute eine maximale Bandbreite von 10 Mbit/s. Durch die Zunahme von sicherheitskritischen Funktionen und dem Trend zum autonomeren Fahren wird erwartet, dass auch diese Bandbreite an Grenzen stößt.
-
Ethernet bietet mindestens die 10-, 100- oder 1000-fache Bandbreite wie FlexRay und kann so auch zwischen mehreren FlexRay-Netzwerken vermitteln, welche heute schon an ihren Kapazitätsgrenzen arbeiten.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt von: Synchronisieren des getakteten Datenkommunikationsnetzwerks mit dem ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk mittels eines Gateways, der das getaktete Datenkommunikationsnetzwerk und das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk verbindet, so dass Paketsendezeiten von Datenpaketen aus dem getakteten Datenkommunikationsnetzwerk mit Paketsendezeiten von Datenpaketen aus dem ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk synchronisiert sind.
-
Vor der Übertragung (d. h. einer Abbildung von FlexRay-Daten auf Ethernet-Daten) kann eine Synchronisation beider Netzwerktechnologien notwendig sein. Hierzu gibt es beispielsweise die Möglichkeit der externen Uhrensynchronisation im FlexRay (Spezifikation V2.1). Die Synchronisation wird vom Gateway als Teilnehmer beider Datenkommunikationsnetzwerke durchgeführt. Der Gateway kann der Taktgeber des getakteten Datenkommunikationsnetzwerkes sein und/oder kann der Zeitgeber für das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk sein.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter die Schritte von: Empfangen eines getakteten Datenpakets aus dem getakteten Datenkommunikationsnetzwerk im Gateway zu einem Sendezeitpunkt des getakteten Datenpakets; Verpacken des getakteten Datenpakets in einem ungetakteten Datenpaket; Versehen des ungetakteten Datenpakets mit einem Zeitstempel; Versenden des ungetakteten Datenpakets mit dem Gateway über das ungetaktete Netzwerk; Empfangen des ungetakteten Datenpakets in einem Knoten des ungetakteten Netzwerks; und Ermitteln des Sendezeitpunkts des getakteten Datenpakets aus dem Zeitstempel des ungetakteten Datenpakets.
-
Der Sendezeitpunkt des getakteten Datenpakets kann somit im ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk wieder rekonstruiert werden. Somit ist es möglich, Synchronitätsprobleme durch die Verwendung der Zeitinformation des getakteten Datenkommunikationsnetzwerkes zu lösen. Somit ist es möglich, speziell auch zur Verwendung im Automobil, Daten zwischen einem per se ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk und einem getakteten Datenkommunikationsnetzwerk synchron zum getakteten Datenkommunikationsnetzwerk auszutauschen. Demzufolge wird eine Vereinheitlichung der beiden Netzwerktechnologien möglich. Dies kann zu einer insgesamt kostengünstigeren Vernetzung aufgrund von Skaleneffekten führen.
-
Das Gateway kann zwischen verschiedenen getakteten Datenkommunikationsnetzwerken und ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerken vermitteln. Ein Datenaustausch, der die Dienstgüte des jeweiligen sendenden Datenkommunikationsnetzwerkes bzw. der zu übertragenden Datenpakete nicht beim Transport in das andere Datenkommunikationsnetzwerk verletzt.
-
Es ist möglich, zwischen den einzelnen Netzwerk-Technologien, unter Beibehaltung der Vorteile der zeitlichen Synchronität, Datenpakete auszutauschen. Zusätzlich besteht damit die Möglichkeit, auf eine Vereinheitlichung der verwendeten Vernetzungstechnologien hinzuarbeiten, d. h. bestehende Datenkommunikationsnetzwerke sukzessive durch ein einheitliches Netzwerksystem zu ersetzen.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Zeitstempel einen Sendezeitpunkt des ungetakteten Datenpakets. Der Sendezeitpunkt des getakteten Datenpakets kann aus dem Sendezeitpunkt des ungetakteten Datenpakets ermittelt werden. Beispielsweise kann am Empfangsknoten berechnet werden, welcher letzte Sendezeitpunkt für das getaktete Datenpaket zeitlich vor dem Sendezeitpunkt des ungetakteten Datenpakets gelegen hat und angenommen werden, dass der letzte Sendezeitpunkt der wirkliche Sendezeitpunkt des getakteten Datenpakets war.
-
Es ist jedoch auch möglich, dass der Zeitstempel zusätzlich oder alternativ den Sendezeitpunkt des getakteten Datenpakets direkt umfasst.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter die Schritte:
Sammeln von getakteten Datenpaketen aus dem ersten Datenkommunikationsnetzwerk, bis ein vorgegebener Sendezeitpunkt des ungetakteten Datenpakets erreicht ist;
Verpacken der gesammelten getakteten Datenpakete in dem ungetakteten Datenpaket.
-
Auf diese Weise könnten gleich mehrere ungetaktete Datenpakete mit einem ungetakteten Datenpaket versendet werden. Beispielsweise können am Empfängerknoten die letzten möglichen Sendezeitpunkte des getakteten Datenkommunikationsnetzwerkes als die Sendezeiten der zusammengefassten Datenpakete ermittelt werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden Datenpakete, in denen wenigstens ein ungetaktetes Datenpaket verpackt ist, im ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk zu vorgegebenen Sendezeitpunkten mit konstanten Zeitabständen verschickt. Dabei ist zu verstehen, dass die beiden Taktfrequenzen bzw. Taktraten der beiden Datenkommunikationsnetzwerke nicht synchron sein müssen. Beispielsweise können in einem Ethernet-Netzwerk die ungetakteten Datenpakete mit dem AVB-Protokoll versendet werden.
-
Der auf allen AVB Netzwerkknoten vorhandene und zueinander synchrone Takt kann dazu genutzt werden, das Gateway FlexRayseitig mit diesem Takt zu treiben. Das Gateway stellt dabei einen zeitgebenden Knoten (Sync-Knoten) innerhalb des FlexRay-Clusters dar. Somit steht dem Gateway auch die Zeitdifferenz (Offset) oder ein möglicher Drift immer zur Verfügung da es Teil von beiden Taktzonen und beider Netzwerke ist. Dies kann dann beim Datentransport berücksichtigt werden.
-
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versenden von Daten von einem ersten getakteten Datenkommunikationsnetzwerk in ein zweites getaktetes Datenkommunikationsnetzwerk. Das Verfahren kann dazu verwendet werden, Datenpakete zwischen zwei FlexRay-Netzwerken unter Beibehaltung der Dienstgüte zu übertragen.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte von:
Empfangen eines getakteten Datenpakets aus dem ersten getakteten Datenkommunikationsnetzwerk und Versenden eines ungetakteten Datenpakets, in das das getaktete Datenpaket verpackt ist, mittels eines ersten Gateways und Empfangen des ungetakteten Datenpakets in einem zweiten Gateway;
Ermitteln des ursprünglichen Sendezeitpunkts des getakteten Datenpakets in dem ersten getakteten Datenkommunikationsnetzwerk aus dem Zeitstempel des ungetakteten Datenpakets in dem zweiten Gateway;
Entpacken des getakteten Datenpakets aus dem ungetakteten Datenpaket in dem zweiten Gateway;
Ermitteln eines neuen Sendezeitpunkts für das ungetaktete Datenpaket in dem zweiten getakteten Datenkommunikationsnetzwerk aus dem ursprünglichen Sendezeitpunkt;
Versenden des getakteten Datenpakets in dem zweiten getakteten Datenkommunikationsnetzwerk zu dem neuen Sendezeitpunkt.
-
Zusammenfassend können getaktete Datenpakete aus dem ersten getakteten Datenkommunikationsnetzwerk unter Beibehaltung der zeitlichen Synchronisation zueinander und zum getakteten Ursprungs-Netzwerk über ein ungetaktetes Datenkommunikationsnetzwerk in das zweite getaktete Datenkommunikationsnetzwerk gesendet werden. Die beiden Gateways stellen dabei sicher, dass die Sendezeitpunkte von Datenpaketen im zweiten getakteten Datenkommunikationsnetzwerk zu den entsprechenden Sendezeitpunkten der Datenpakete im getakteten Datenkommunikationsnetzwerk synchron sind. Beispielsweise können die Sendezeitpunkte in den beiden getakteten Datenkommunikationsnetzwerken einen konstanten Zeitversatz aufweisen.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter die Schritte von: Ermitteln einer Zeitdifferenz für das ungetaktete Datenpaket zwischen dem Versenden im ersten Gateway und dem Empfangen im zweiten Gateway und Ermitteln des neuen Sendezeitpunkts basierend auf der Zeitdifferenz. Beispielsweise kann das zweite Gateway die getakteten Datenpakete mit einem konstanten Zeitversatz versenden, der größer ist als die Zeit, die das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk benötigt, um die Datenpakete zu übertragen. Es ist auch möglich, dass der Zeitversatz abhängig von der Art der Daten in den getakteten Datenpaketen ist. Beispielsweise kann das zweite Gateway eine Mapping-Tabelle für FlexRay-Datenpakete verwenden, um die Flex-Ray-Datenpakete wieder zu den Sendezeitpunkten zu versenden, so wie es die Mapping-Tabelle vorsieht.
-
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Datenkommunikationssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug, wie etwa ein Pkw, Lkw oder Bus.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Datenkommunikationssystem ein getaktetes Datenkommunikationsnetzwerk; ein ungetaktetes Datenkommunikationsnetzwerk; ein Gateway, der das getaktete Datenkommunikationsnetzwerk und das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk verbindet, und einen Empfangsknoten im ungetakteten Datenkommunikationsnetzwerk, wobei das Gateway und der Empfangsknoten dazu ausgeführt sind, das Verfahren, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, durchzuführen.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Datenkommunikationssystem weiter ein zweites getaktetes Datenkommunikationsnetzwerk; ein zweites Gateway als Empfangsknoten, der das zweite getaktete Datenkommunikationsnetzwerk und das ungetaktete Datenkommunikationsnetzwerk verbindet; wobei das erste Gateway und das zweite Gateway dazu ausgeführt sind, das Verfahren, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, durchzuführen.
-
Es ist zu verstehen, dass Merkmale des Verfahrens, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, auch Merkmale des Datenkommunikationssystems sein können und umgekehrt.
-
Kurze Beschreibung der Figuren
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
-
1 zeigt schematisch ein Datenkommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
2 zeigt schematisch ein Datenkommunikationssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
-
3 zeigt ein Diagramm, das ein Verpacken von Datenpaketen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung illustriert.
-
4 zeigt ein Diagramm, das ein Verschieben der Sendezeitpunkte von Datenpaketen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung illustriert.
-
5 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Versenden von Datenpaketen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
6 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Empfangen von Datenpaketen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
-
1 zeigt ein Datenkommunikationssystem 10, das ein getaktetes Datenkommunikationsnetzwerk 12 in der Form eines FlexRay-Clusters 12 und ein ungetaktetes Datenkommunikationsnetzwerk 14 in der Form eines Ethernet-Netzwerkes 14 umfasst. Der FlexRay-Cluster 12 umfasst eine Mehrzahl von FlexRay-Knoten 16, das Ethernet-Netzwerk 14 eine Mehrzahl von Ethernet-Knoten 18. Die beiden Netzwerke 12, 14 sind über einen Gateway 20 verbunden, der jeweils einen FlexRay-Knoten 16 und einen Ethernet-Knoten 18 umfasst und der dazu ausgeführt ist, Datenpakete zwischen den beiden Netzwerken 12, 14 zu übertragen und physikalisch zu vermitteln. Der Ethernet-Knoten weist mehrere Schichten auf, wie etwa eine Anwendungsschicht 18a, eine TCP/UDP-Schicht 18b, eine IP-Schicht 18c und eine Ethernet-Schicht 18d.
-
2 zeigt ein Datenkommunikationssystem 10, das ein erstes getaktetes Datenkommunikationsnetzwerk 12 in der Form eines FlexRay-Clusters 12, ein ungetaktetes Datenkommunikationsnetzwerk 14 in der Form eines Ethernet-Netzwerkes 14 bzw. Ethernet-Backbones 14 und ein zweites getaktetes Datenkommunikationsnetzwerk 22 in der Form eines weiteren FlexRay-Clusters 22 umfasst. Die beiden FlexRay-Cluster 12, 22 sind über das Ethernet-Netzwerk 12 miteinander verbunden. Das Datenkommunikationssystem 10 umfasst einen erstes Gateway 20, der die beiden Netzwerke 12, 14 verbindet, und einen zweites Gateway 24, der die beiden Netzwerke 14, 22 verbindet.
-
3 zeigt ein Diagramm, das ein Verpacken von Datenpaketen 30 aus dem FlexRay-Netzwerk 12 darstellt, wie es etwa vom Gateway 20 durchgeführt werden kann.
-
FlexRay ist ein zeitgesteuertes TDMA(Time Division Multiple Access)-Netzwerk 12, 22, wodurch Nachrichten bzw. Datenpakete 30 immer in festen, sich wiederholenden Zyklen gesendet werden.
-
Ein FlexRay-Netzwerk 12, 22 ist gekennzeichnet durch eine zeitliche Synchronität mit einer Taktrate von typischerweise 5 ms. Dieser Takt kann von mehreren Sync-Knoten zur Verfügung gestellt und alle Teilnehmer 16 des FlexRay-Netzwerks 12, 22 synchronisieren sich zu diesem Takt, d. h., alle arbeiten synchron zu diesem Takt.
-
Bei den in den 1 und 2 gezeigten Netzwerken sind die Flex-Ray-Knoten 16 der Gateways 20, 24 die Sync-Knoten. Das Gateway 24 bzw. die Gateways 20, 24 synchronisieren den Takt des Flex-Ray-Netzwerkes 12 (bzw. der Netzwerke 12, 22) mit der Uhr bzw. dem Zeitgeber des Ethernet-Netzwerks 14.
-
3 verdeutlicht eine Abbildung der FlexRay-Slots 30 bzw. FlexRay-Datenpakete 30 auf Datenpakete 32 eines Ethernet AVB 1722 Protokolls. Auch das bei AVB verwendete Transportprotokoll sendet Datenpakete 32 in fixen Zyklen. Bei der 3 wurde angenommen, dass die Takte bzw. Zyklen unterschiedlich zueinander laufen und der FlexRay-Zyklus schneller ist. 3 verdeutlicht auch eine slotgenaue Übertragung. Sobald ein FlexRay-Slot 30 am Gateway 20 angekommen ist, werden die enthaltenen Daten im nächsten IEEE 1722 Zyklus übertragen.
-
Der Gateway 20 empfängt dazu die Datenpakete 30 und sammelt diese so lange, bis der Zeitpunkt 34 des nächsten Zyklus des Netzwerks 14 erreicht ist. Die bis zu diesem Zeitpunkt 34 empfangenen Datenpakete 30 werden in einem Datenpaket 32 verpackt und zum Zeitpunkt 34 im Ethernet-Netzwerk 14 versendet. Das Datenpaket 32 wird darüber hinaus mit einem Zeitstempel versehen, beispielsweise der Zeitpunkt 34 und/oder der oder die Zeitpunkte 36, zu dem die Datenpakete 30 in dem Datenpaket 32 im Flexray-Netzwerk 12 versendet wurden.
-
Ein Empfangsknoten 18 oder der zweite Gateway 24 können aus diesem Zeitstempel wieder den Sendezeitpunkt 36 eines im Datenpaket 32 verpackten FlexRay-Datenpakets 30 rekonstruieren.
-
Dadurch ist es möglich, FlexRay-Daten 30 über das per se nicht zeitgesteuerte Ethernet-Netzwerk 14 zu übertragen und dann synchron zu einem möglichen weiteren FlexRay-Netzwerk 22 einzuspeisen, um ein an FlexRay angelehntes Kommunikationsverhalten zu erzielen, bzw. die Zwischenstrecke über Ethernet für den Sender und Empfänger transparent zu halten.
-
4 zeigt ein Verschieben von Sendezeitpunkten 30a, 30b zwischen den beiden FlexRay-Netzwerken 12, 22, was zu einer slotgenauen Datenübertragung zwischen den beiden Netzwerken 12, 22 führt.
-
4 zeigt zwei synchron laufende FlexRay-Netzwerke 12, 22, die vordefinierte Nachrichtenslots 30a, 30b umfassen. Die Nachrichtenslots 30a, 30b sind dabei Datenpakete 30, die zu bestimmten Zeitpunkten 36a, 36b im ersten FlexRay-Netzwerk 12 versendet werden.
-
Die Nachricht im Slot 30a hat eine Zykluszeit von 5 ms und wird somit in jedem FlexRay-Takt bzw. FlexRay-Zyklus versendet, die Nachricht im Slot 30b besitzt eine Zykluszeit von 10 ms und wird in jedem zweiten FlexRay-Takt bzw. FlexRay-Zyklus versendet. Der Gateway 20 empfängt die Slots 30a, 30b und versendet sie, wie oben beschrieben, in das Ethernet-Netzwerk 14, beispielsweise mittels der Datenpakete 32.
-
Nach einer gewissen Verzögerungszeit empfängt der Gateway 24 die Datenpakete 32, entpackt die Datenpakete 30 der Slots 30a, 30b wieder und rekonstruiert für dies die Sendezeitpunkte 36. Beispielsweise anhand einer Mapping-Tabelle des FlexRay-Netzwerks 22, die mit der entsprechenden Mapping-Tabelle des Flex-Ray-Netzwerks 12 übereinstimmt und die Nachrichten bestimmten Slots zuordnet, kann nun der Gateway 24 bestimmen, welchen Slots 30a, 30b die entpackten Datenpakete 30a, 30b zuzuordnen sind.
-
Um die Daten von Slot 30a aus einem ersten Zyklus des ersten FlexRay-Netzwerks 12 in das FlexRay-Netzwerk 22 einspeisen zu können, muss eine Verzögerungszeit von beispielsweise 5 ms abgewartet werden (die sich beispielsweise aus der Mapping-Tabelle bestimmt), und die Daten können dann im nächsten Zyklus in den Slot 30a des zweiten FlexRay-Netzwerks 22 eingespeist werden. Für die Daten aus Slot 30b ist jedoch eine Verzögerung von 10 ms vorgegeben, da erst im übernächsten Zyklus wieder ein freier Slot 30b hierfür definiert ist. Die Verzögerungszeit entspricht der Zykluszeit der jeweiligen Nachricht und kann sich somit für weniger häufig übertragene Nachrichten weiter erhöhen.
-
Die 5 und 6 stellen Flussdiagramme für Gateway-Routinen dar, die zur zeitgenauen Protokollumsetzung verwendet werden können.
-
5 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Versenden von Datenpaketen 32 durch den Gateway 20 bzw. ein Abbilden der FlexRay-Datenpakete 30 aus dem Netzwerk 12 auf Ethernet-Datenpakete 32.
-
Im Schritt 50 wird ein Datenpaket (bzw. Frame oder Slot) 30 aus dem FlexRay-Netzwerk 12 im Gateway 20 empfangen.
-
Im Schritt 52 wird das Datenpaket 30 analysiert. Beispielsweise kann der Typ der Nachricht in dem Datenpaket 30 bestimmt werden und gegebenenfalls das Datenpaket 30 dann verworfen werden, wenn dieser Typ von Nachricht nicht in das Ethernet-Netzwerk 14 übertragen werden soll.
-
Im Schritt 54 wird der Empfänger bzw. das Empfangsnetzwerk bestimmt. Beispielsweise kann das Gateway mehrere Ethernet-Knoten 18 verschiedener Netzwerke umfassen. Anhand des Empfängers kann das Gateway 20 entscheiden, über welchen Knoten 18 das zu erzeugende Ethernet-Datenpaket 32 versendet werden soll.
-
Im Schritt 56 wird die Zeitdifferenz des sendenden FlexRay-Netzwerkes 12 und des empfangenden FlexRay-Netzwerkes 22 bestimmt. Beispielsweise kann diese Zeitdifferenz dazu verwendet werden, das FlexRay-Datenpaket 30 so lange zurückzuhalten, dass es erst dann beim zweiten Gateway 24 ankommt, so dass es nicht zwischengespeichert werden muss, sondern direkt in das zweite FlexRay-Netzwerk 22 eingespeist werden kann.
-
Im Schritt 58 wird der Sendezeitpunkt bzw. der Sendezyklus berechnet. Beispielsweise können mehrere FlexRay-Datenpakete 30 in einem Ethernet-Datenpaket 32 versendet werden, wobei beispielsweise FlexRay-Datenpakete, die erst später im zweiten FlexRay-Netzwerk eintreffen müssen, in ein späteres Ethernet-Datenpaket 32 verpackt werden können, also solche, die bereits früher dort eintreffen müssen.
-
Die Schritte 52 bis 58 sind optional.
-
Im Schritt 60 wird das FlexRay-Datenpaket 30 im Ethernet-Datenpaket 32 verpackt.
-
Im Schritt 62 wird ein Zeitstempel für das Ethernet-Datenpaket 32 erstellt.
-
Im Schritt 64 wird das Ethernet-Datenpaket 32 versendet.
-
6 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Empfangen von Datenpaketen 32 durch den Gateway 24 bzw. ein Abbilden der Ethernet-Datenpakete 32 auf FlexRay-Datenpakete 30 aus dem Netzwerk 22.
-
Im Schritt 70 wird ein Ethernet-Datenpaket 32 im zweiten Gateway 24 empfangen.
-
Im Schritt 72 wird das Datenpaket 32 analysiert. Beispielsweise kann der Typ der Nachricht in dem verpackten Datenpaket 30 bestimmt werden und gegebenenfalls das Datenpaket 32 dann verworfen werden, wenn dieser Typ von Nachricht nicht weiter übertragen werden soll.
-
Im optionalen Schritt 74 wird der Empfänger bzw. das Empfangsnetzwerk bestimmt. Beispielsweise kann das Gateway 24 mehrere FlexRay-Knoten 16 verschiedener Netzwerke umfassen. Anhand des Empfängers kann das Gateway 24 entscheiden, über welchen Knoten 16 das zu erzeugende Ethernet-Datenpaket 32 versendet werden soll.
-
Im optionalen Schritt 76 wird die Zeitdifferenz des sendenden FlexRay-Netzwerkes 12 und des empfangenden FlexRay-Netzwerkes 22 bestimmt. Beispielsweise kann diese Zeitdifferenz dazu verwendet werden, das FlexRay-Datenpaket 30 so lange zurückzuhalten, wie es in Bezug auf 4 beschrieben wurde.
-
Im Schritt 78 wird der Sendezeitpunkt bzw. der Sendezyklus berechnet, in dem das FlexRay-Datenpaket 30 in das zweite Flex-Ray-Netzwerk 22 eingespeist werden soll. Hierzu kann ein Zeitplan des zweiten FlexRay-Netzwerks 22 herangezogen werden.
-
Im Schritt 80 werden die Daten aus dem Ethernet-Datenpaket 32 in ein FlexRay-Datenpaket 30 verpackt.
-
Im Schritt 82 wird das erzeugte FlexRay-Datenpaket 30 zur bestimmten Sendezeit im entsprechenden Slot und/oder Zyklus versendet.
-
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.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- IEEE1588 [0010]
- IEEE1588v2 [0010]
- IEEE802.1AS [0010]
- IEEE1722 [0010]
- IEEE1733 [0010]
- IEEE802.1 [0011]
- IEEE 1722 [0052]
