DE102018114218A1

DE102018114218A1 - Method for operating a sensor arrangement in a motor vehicle based on a DSI protocol

Info

Publication number: DE102018114218A1
Application number: DE102018114218.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Hallek; Marek Lewandowski
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2038-06-15
Also published as: DE102018114218B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung (2) in einem Kraftfahrzeug (1) auf Basis eines DSI-Protokolls, wobei- die Sensoranordnung (2) eine Zentraleinheit (3) als Master und eine Mehrzahl von Sensoreinheiten (S1, S2, S3) als von dem Master gesteuerte Slaves aufweist,- die Zentraleinheit (3) und die Sensoreinheiten (S1, S2, S3) an eine Busleitung (4) angeschlossen sind und- über die Busleitung (4) eine Kommunikation zwischen der Zentraleinheit (3) und den Sensoreinheiten (S1, S2, S3) erfolgt,gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:- Erstellen von Nutzdaten, die in einer Botschaft von der Zentraleinheit (3) an eine Sensoreinheit (S1, S2, S3) oder von einer Sensoreinheit (S1, S2, S3) an die Zentraleinheit (3) gesandt werden sollen,- Prüfen der Datenlänge der Nutzdaten,- Vergleichen der Datenlänge der Nutzdaten mit einer vorbestimmten maximalen Datenlänge,- Berechnen eines CRC-Wertes für die Botschaft unter Einbeziehung der Nutzdaten, wobei der CRC-Wert eine erste Datenlänge aufweist, wenn die Datenlänge der Nutzdaten kleiner oder gleich der vorbestimmten maximalen Datenlänge ist, und der CRC-Werte eine zweite Datenlänge aufweist, wenn die Datenlänge der Nutzdaten größer als die vorbestimmte maximale Datenlänge ist, wobei die zweite Datenlänge größer als die erste Datenlänge ist, und- Senden einer Botschaft von der Zentraleinheit (3) an eine Sensoreinheit (S1, S2, S3) bzw. Senden einer Botschaft von einer Sensoreinheit (S1, S2, S3) an die Zentraleinheit (3), wobei die Botschaft aus einem Frame mit mehreren Pakten besteht und die Pakete ein Paket mit den erstellten Nutzdaten und ein Paket mit dem berechneten CRC-Wert umfassen. Auf diese Weise wird ein derartiges Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung (2) in einem Kraftfahrzeug (1) bereitgestellt, bei dem eine Kommunikation zwischen dem Master und den Slaves regelmäßig mit einer hohen Nutzdatenrate unter gleichzeitiger Gewährleistung eines vorbestimmten ASIL-Levels möglich ist.The invention relates to a method for operating a sensor arrangement (2) in a motor vehicle (1) based on a DSI protocol, the sensor arrangement (2) comprising a central unit (3) as a master and a plurality of sensor units (S1, S2, S3) ) as slaves controlled by the master, - the central unit (3) and the sensor units (S1, S2, S3) are connected to a bus line (4) and - via the bus line (4) communication between the central unit (3) and The sensor units (S1, S2, S3) are characterized by the following method steps: - Creation of user data that is sent in a message from the central unit (3) to a sensor unit (S1, S2, S3) or from a sensor unit (S1, S2, S3) to be sent to the central unit (3), - checking the data length of the user data, - comparing the data length of the user data with a predetermined maximum data length, - calculating a CRC value for the message, including the user data, de r CRC value has a first data length if the data length of the user data is less than or equal to the predetermined maximum data length, and the CRC value has a second data length if the data length of the user data is greater than the predetermined maximum data length, the second data length is greater than the first data length, and - sending a message from the central unit (3) to a sensor unit (S1, S2, S3) or sending a message from a sensor unit (S1, S2, S3) to the central unit (3), wherein the message consists of a frame with several packets and the packets comprise a packet with the created user data and a packet with the calculated CRC value. In this way, a method of this type for operating a sensor arrangement (2) in a motor vehicle (1) is provided, in which communication between the master and the slaves is regularly possible with a high user data rate while at the same time ensuring a predetermined ASIL level.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung in einem Kraftfahrzeug auf Basis eines DSI-Protokolls, wobei die Sensoranordnung eine Zentraleinheit als Master und eine Mehrzahl von Sensoreinheiten als von dem Master gesteuerte Slaves aufweist, die Zentraleinheit und die Sensoreinheiten an eine Busleitung angeschlossen sind und über die Busleitung eine Kommunikation zwischen der Zentraleinheit und den Sensoreinheiten erfolgt. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines solchen Verfahrens in einem Kraftfahrzeug, eine Sensoranordnung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Sensoranordnung.The invention relates to a method for operating a sensor arrangement in a motor vehicle based on a DSI protocol, the sensor arrangement having a central unit as a master and a plurality of sensor units as slaves controlled by the master, the central unit and the sensor units being connected to a bus line and Communication between the central unit and the sensor units takes place via the bus line. The invention further relates to the use of such a method in a motor vehicle, a sensor arrangement and a motor vehicle with such a sensor arrangement.

Im Automotive-Bereich können bei der Kommunikation mit Sensoren im Kraftfahrzeug der DSI3-Bus und das DSI-Protokoll Anwendung finden. Das DSI-Protokoll Distributed System Interface, siehe: DSI3 Bus Standard, Revision 1.00 vom 16. Februar 2011, dessen Spezifikation hiermit durch explizite Einbeziehung zum Teil der Offenbarung der vorliegenden Erfindung gemacht wird, ist ein Protokoll, das es gestattet, auf Basis einer einfachen Zweidraht-Verkabelung ein Sensor-Netzwerk aufzubauen, in dem ein Master mit einem oder mehreren Slaves über eine Busleitung kommuniziert. Das DSI-Protokoll richtet sich dabei primär auf die Verwendung in Kraftfahrzeugen, um mittels des Masters eine Mehrzahl von Slaves, insbesondere Sensoren und Aktoren, abzufragen und/oder anzusteuern.In the automotive sector, the DSI3 bus and the DSI protocol can be used for communication with sensors in the motor vehicle. The DSI protocol Distributed System Interface, see: DSI3 Bus Standard, Revision 1:00 dated February 16, 2011, the specification of which is hereby made explicitly part of the disclosure of the present invention, is a protocol which allows a sensor network to be built on the basis of simple two-wire cabling, in which a master with one or communicated to several slaves via one bus line. The DSI protocol is primarily aimed at use in motor vehicles in order to query and / or control a plurality of slaves, in particular sensors and actuators, by means of the master.

Die Spezifikation des DSI-Protokolls sieht dabei vor, dass eine solche Sensoranordnung in einer von zwei Betriebsklassen betrieben werden kann, und zwar einerseits in der „Signal Function Class“, andererseits in der „Power Function Class“. Das Protokoll sieht weiterhin grundsätzlich drei unterschiedliche Typen der Nutzung des Busses zwischen dem Master und den Slaves vor:

Im CRM-Modus (Command and Response Modus) findet eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Master und den Slaves statt. Der Master sendet ein Kommando (Command), auf das die Slaves antworten (Response). Dieses Verfahren wird beispielsweise verwendet, um die Slaves zu konfigurieren oder um bestimmte Werte gezielt von einem Slave abzufragen.

The specification of the DSI protocol provides that such a sensor arrangement can be operated in one of two operating classes, on the one hand in the "Signal Function Class" and on the other hand in the "Power Function Class". The protocol basically provides three different types of bus usage between the master and the slaves:

In CRM mode (Command and Response mode), bidirectional communication takes place between the master and the slaves. The master sends a command to which the slaves respond. This procedure is used, for example, to configure the slaves or to query specific values from a slave.

Im PDCM-Modus (Periodic Data Collection Mode) übertragen die Slaves vergleichsweise große Datenmengen innerhalb eines vorgegebenen Zeitschlitzes an den Master, wobei die Sendetätigkeit des Masters sich darauf beschränkt, durch ein Synchronisierungssignal (Broadcast Read Command) den Slaves einen Bezugspunkt zur Bestimmung dieses Zeitschlitzes zur Verfügung zu stellen. Die Slaves sind bereits zuvor mit Informationen zu ihrem jeweiligen Zeitschlitz ausgestattet worden, so dass sie in Reaktion auf das Synchronisierungssignal ihr jeweiliges Sendezeitintervall bestimmen und auf Basis dessen ihre Sensordaten an den Master senden können.In PDCM mode (Periodic Data Collection Mode), the slaves transmit comparatively large amounts of data to the master within a predefined time slot, whereby the transmission activity of the master is limited to the slaves using a synchronization signal (broadcast read command) as a reference point for determining this time slot To make available. The slaves have already been provided with information about their respective time slot so that they can determine their respective transmission time interval in response to the synchronization signal and can use this to send their sensor data to the master.

In der Power-Phase findet die Übertragung von vergleichsweise großen Mengen elektrischer Energie statt, um die Slaves mit hohem Energiebedarf mit ausreichend Energie zu versorgen.In the power phase, comparatively large amounts of electrical energy are transmitted in order to supply the slaves with high energy requirements with sufficient energy.

Die oben genannte Signal Function Class gemäß der oben genannten Spezifikation dient primär der Anbindung von Slaves mit geringem Energiebedarf und vergleichsweise hohem Datenaufkommen, das von dem Slave zum Master zu senden ist. Nach Inbetriebnahme einer Sensoranordnung der Signal Function Class findet zunächst eine Phase der Kommunikation im CRM-Modus zwischen dem Master und dem Slave statt, im Rahmen derer der Slave üblicherweise konfiguriert wird, beispielsweise in Hinblick auf die Parameter des oben genannten PDCM-Zeitschlitzes dieses Slaves. Ist diese Phase abgeschlossen, so geht die Sensoranordnung in den PCDM-Modus über, in dem immer in Reaktion auf das Synchronisierungssignal des Masters die Slaves die erfassten Daten im jeweils zugeordneten Zeitschlitz an die Zentralinstanz senden. Diese Phase im PDCM-Modus wird üblicherweise nicht mehr verlassen, bis der Betrieb der Sensoranordnung unterbrochen wird. Eine Power-Phase ist gemäß Signal Function Class nicht vorgesehen und aufgrund des geringen Energiebedarfs der Slaves auch nicht erforderlich.The above-mentioned signal function class in accordance with the above-mentioned specification primarily serves to connect slaves with low energy consumption and comparatively high data volume, which is to be sent from the slave to the master. After commissioning a sensor arrangement of the Signal Function Class, there is first a phase of communication in CRM mode between the master and the slave, during which the slave is usually configured, for example with regard to the parameters of the above-mentioned PDCM time slot of this slave. When this phase is complete, the sensor arrangement switches to PCDM mode, in which the slaves always send the captured data to the central instance in the respectively assigned time slot in response to the synchronization signal from the master. This phase in PDCM mode is usually no longer left until the operation of the sensor arrangement is interrupted. According to the Signal Function Class, a power phase is not provided and is not required due to the low energy consumption of the slaves.

Die oben genannte Power Function Class dient primär der Anbindung von Slaves mit vergleichsweise hohem Energiebedarf und vergleichsweise geringem Datenaufkommen, das von dem Master zum Slave zu senden ist. Im Betrieb einer Sensoranordnung der Power Function Class finden im Wechsel einerseits Phasen der Kommunikation zwischen dem Master und dem Slave im CRM-Modus sowie andererseits Power-Phasen statt. Dabei überwiegen zeitlich üblicherweise die Power-Phasen deutlich. Durch die Speisung der Slaves in diesen Phasen mit vergleichsweise viel Energie bei, verglichen mit dem CRM-Modus, höherer Spannung können insbesondere Aktoren betrieben werden, wobei dies üblicherweise auf Basis von zuvor in der CRM-Phase von dem Master an die Slaves übertragenen Steuerbefehlen erfolgt. Der PDCM-Modus findet gemäß Power Function Class keine Anwendung, da er bei den genannten Aktoren aufgrund des geringen Datenaufkommens auch nicht erforderlich ist.The above-mentioned power function class primarily serves to connect slaves with a comparatively high energy requirement and comparatively low data volume, which is to be sent from the master to the slave. In the operation of a sensor arrangement of the Power Function Class, phases of communication between the master and the slave alternate in CRM mode on the one hand and power phases on the other. The power phases usually predominate significantly in terms of time. By supplying the slaves in these phases with a comparatively large amount of energy at a higher voltage compared to the CRM mode, actuators in particular can be operated, this usually being done on the basis of control commands previously transmitted from the master to the slaves in the CRM phase , According to the Power Function Class, the PDCM mode is not used because it is not required for the actuators mentioned due to the low data volume.

Im PDCM-Modus folgt die Datenübertragung einem festen, vom Master vorgegebenen Schema. Dabei wird in der Regel jedem Slave ein fester Zeitschlitz zugewiesen, also eine relativ zu einem vom Master ausgesandten Synchronisationssignal vorgegebene Zeitdauer, in der vom jeweiligen Slave Daten an den Master zu übertragen sind. In PDCM mode, data transmission follows a fixed scheme specified by the master. As a rule, a fixed time slot is assigned to each slave, that is to say a time period, relative to a synchronization signal sent by the master, in which data is to be transmitted from the respective slave to the master.

Heutige auf Ultraschalltechnologie basierende Parkhilfesysteme in Kraftfahrzeugen werden immer mehr in Funktionen eingebunden, die über den klassischen Einparkvorgang hinausgehen. Neben der funktionsübergreifenden Verwendung dieser Sensoren, wie für automatische Bremsvorgänge, spielen die Zuverlässigkeit und die Sicherheitseinstufung im Hinblick auf eine ASIL-Klassifikation (ASIL = „Automotive Safety Integrity Level“) einer immer bedeutendere Rolle. Diesbezüglich sei auch verwiesen auf die Norm ISO 26262:2011 „Straßenfahrzeuge - Funktionale Sicherheit“, die einen international gültigen Standard im Automotive-Bereich für elektrische und elektronische Systeme von Kraftfahrzeugen darstellt. Die ASIL-Klassifikation ist ein in der zuvor genannten Norm definiertes Risiko-Klassifizierungssystem, bei dem mit Hilfe von drei Parametern für bestimmte Situationen bzw. Gegebenheiten ein ASIL-Level ermittelt werden kann, aus dem sich verschiedene Klassen ableiten lassen, die sich unter anderem auf zulässige Ausfallwahrscheinlichkeiten beziehen: ASIL A: empfohlene Ausfallwahrscheinlichkeit kleiner 10^-6/Stunde ASIL B: empfohlene Ausfallwahrscheinlichkeit kleiner 10^-7/Stunde ASIL C: geforderte Ausfallwahrscheinlichkeit kleiner 10^-7/Stunde ASIL D: geforderte Ausfallwahrscheinlichkeit kleiner 10^-8/Stunde Today's parking assistance systems based on ultrasound technology in motor vehicles are increasingly being incorporated into functions that go beyond the classic parking process. In addition to the cross-functional use of these sensors, such as for automatic braking, the reliability and safety classification with regard to an ASIL classification (ASIL = "Automotive Safety Integrity Level") play an increasingly important role. In this regard, reference is also made to the standard ISO 26262: 2011 “Road Vehicles - Functional Safety”, which is an internationally applicable standard in the automotive sector for electrical and electronic systems in motor vehicles. The ASIL classification is a risk classification system defined in the aforementioned standard, in which three parameters can be used to determine an ASIL level for certain situations or circumstances, from which different classes can be derived, which can be based on, among other things Obtain permissible default probabilities: ASIL A: recommended failure probability less than 10 ^-6 / hour ASIL B: recommended failure probability less than 10 ^-7 / hour ASIL C: required failure probability less than 10 ^-7 / hour ASIL D: required failure probability less than 10 ^-8 / hour

Mit den ASIL-Levels A, B, C und D sind entsprechende Anforderungen an das jeweilige System verbunden. Für den Fall, dass das Kraftfahrzeug trotz entsprechender Anforderung vom Fahrer nicht beschleunigt, gilt z.B. nur ASIL B, während für Systeme für vollautonomes Fahren in der Regel ASIL D gilt.The ASIL levels A, B, C and D are associated with corresponding requirements for the respective system. In the event that the motor vehicle does not accelerate despite a corresponding request from the driver, e.g. only ASIL B, while ASIL D generally applies to systems for fully autonomous driving.

Standard-Interfaces, wie der DSI3-Bus, bieten dazu eine Absicherung der über den Bus gesandten Botschaften mittels zyklische Redundanzprüfung (englisch „Cyclic Redundancy Check“, abgekürzt CRC). Vor der Übertragung wird der Botschaft für jeden Datenblock der zu sendenden Botschaft eine zusätzliche Redundanz in Form eines CRC-Werts angefügt. Dies ist ein nach einem vorbestimmten Verfahren berechneter Prüfwert, mit dessen Hilfe man Fehler erkennen kann, die auf dem Weg von Sender zum Empfänger aufgetreten sind. Das CRC-Verfahren ist so ausgelegt, dass Fehler bei der Übertragung der Daten, wie sie durch Rauschen auf der Leitung verursacht werden können, mit hoher Wahrscheinlichkeit entdeckt werden. Die Berechnung des CRC-Werts beim DSI3-Bus beruht auf Polynomdivision. Zur Überprüfung der Daten wird dasselbe Berechnungsverfahren auf den Datenblock einschließlich des angefügten CRC-Werts angewandt. Ist das Ergebnis Null, kann angenommen werden, dass der Datenblock unverfälscht ist. Für den DSI3-Bus ist ein CRC-Wert mit 8 Bit vorgesehen.Standard interfaces, such as the DSI3 bus, offer a safeguard for the messages sent via the bus by means of a cyclical redundancy check ("Cyclic Redundancy Check", abbreviated CRC). Before the transmission, an additional redundancy in the form of a CRC value is added to the message for each data block of the message to be sent. This is a test value calculated according to a predetermined method, with the aid of which errors can be identified which have occurred on the way from the transmitter to the receiver. The CRC method is designed in such a way that errors in the transmission of the data, which can be caused by noise on the line, are very likely to be detected. The calculation of the CRC value on the DSI3 bus is based on the polynomial division. To check the data, the same calculation procedure is applied to the data block including the added CRC value. If the result is zero, it can be assumed that the data block is not corrupt. A CRC value with 8 bits is provided for the DSI3 bus.

Probleme können jedoch dann auftreten, wenn z.B. eine lange PDCM-Botschaft mit einem standardmäßig vorgesehenen CRC-Wert mit 8 Bit keine ausreichende Absicherung mehr bietet, um ein vorbestimmtes ASIL-Level zu gewährleisten. Eine ausreichende Absicherung im Rahmen des Standards kann mitunter also nur gewährleistet werden, indem die Botschaften kürzer gewählt werden. Dies hat aber eine Reduzierung der Nutzdatenrate zur Folge, da für die gleiche Anzahl von Nutzdaten mehrere Botschaften mit entsprechendem Overhead, wie Adress- und Verwaltungsdaten, benötigt werden. Eine weitere Möglichkeit innerhalb des Standards ist eine zusätzliche CRC-Absicherung und Übertragung innerhalb des Frames auf Kosten der Nutzdaten. Auch diese Möglichkeit erhöht insgesamt den Overhead und reduziert damit die Nutzdatenrate drastisch.However, problems can arise if e.g. a long PDCM message with a standard CRC value with 8 bits no longer offers sufficient security to guarantee a predetermined ASIL level. Adequate protection within the framework of the standard can therefore only be guaranteed if the messages are chosen to be shorter. However, this results in a reduction in the user data rate, since for the same number of user data, several messages with corresponding overhead, such as address and administration data, are required. Another possibility within the standard is an additional CRC protection and transmission within the frame at the expense of the user data. This possibility also increases the overall overhead and thus drastically reduces the user data rate.

In der WO 2016/054345 A1 ist ein Ultraschallsystem zum Überwachen des Zustands oder der Integrität einer Struktur, wie z. B. in der Öl-, Gas- oder Energieerzeugungswirtschaft genutzt, beschrieben. Das System umfasst eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren und wenigsten ein Digital Sensor Interface.In the WO 2016/054345 A1 is an ultrasound system for monitoring the condition or integrity of a structure, such as B. used in the oil, gas or power generation industry described. The system comprises a plurality of ultrasonic sensors and at least one digital sensor interface.

Die DE 10 2013 226 376 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystem mit einem Ultraschallsensor und einem Steuergerät, wobei Daten von dem Ultraschallsensor an das Steuergerät strommoduliert und Daten von dem Steuergerät zum Ultraschallsensor spannungsmoduliert übertragen werden. Durch diese Lösung können nach Modifikation einer entsprechenden PSI5-Datenbus-Schnittstelle eben dieser Datenbus und ein LIN-Datenbus zur Datenübertragung zur Ausnutzung der Vorteile der beiden Bussystem miteinander kombiniert werden.The DE 10 2013 226 376 A1 describes a method for operating a sensor system with an ultrasound sensor and a control unit, data from the ultrasound sensor being current modulated to the control unit and data being transmitted from the control unit to the ultrasound sensor in a voltage-modulated manner. With this solution, after modification of a corresponding PSI5 data bus interface, this data bus and a LIN data bus for data transmission can be combined with one another to take advantage of the advantages of the two bus systems.

In der DE 10 2012 103 907 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Empfangseinheit eines mit einer Sendeeinheit verbundenen Kraftfahrzeugsteuergeräts beschrieben. Die Empfangseinheit fügt dem empfangenen Signal eine Kennung hinzu, welche eine virtuelle Adresse der Sendeeinheit enthält. Dies kann verwendet werden, um eine Sensoreinheit nach dem PSI5-Version1-Standard an ein Kraftfahrzeugsteuergerät anzuschließen, das Signale im PSI-Version2-Standard verarbeitet.In the DE 10 2012 103 907 A1 describes a method for operating a receiving unit of a motor vehicle control unit connected to a transmitting unit. The receiving unit adds that received signal add an identifier which contains a virtual address of the transmitting unit. This can be used to connect a sensor unit according to the PSI5 version 1 standard to a motor vehicle control unit that processes signals in the PSI version 2 standard.

Die EP 2 263 102 B1 beschreibt schließlich ein ultraschallbasiertes Fahrerassistenzsystem mit mehreren Sensoren. Die Sensoren sind jeweils mit einem individuellen Identifikationscode belegt, der über eine Schnittstelle von einem Steuergerät auslesbar ist. Die Schnittstelle ist eine 2-Draht-Bussschnittstelle, die nach einer Periphere Sensor Schnittstelle (Peripheral Sensor Interface PSI) ausgebildet ist.The EP 2 263 102 B1 finally describes an ultrasound-based driver assistance system with several sensors. The sensors are each assigned an individual identification code that can be read out by a control unit via an interface. The interface is a 2-wire bus interface that is designed according to a peripheral sensor interface (PSI).

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung in einem Kraftfahrzeug anzugeben, bei dem eine Kommunikation zwischen dem Master und den Slaves regelmäßig mit einer hohen Nutzdatenrate unter gleichzeitiger Gewährleistung eines vorbestimmten ASIL-Levels möglich ist.It is the object of the invention to provide such a method for operating a sensor arrangement in a motor vehicle, in which communication between the master and the slaves is regularly possible with a high user data rate while at the same time ensuring a predetermined ASIL level.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Preferred developments of the inventions are described in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen ein Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung in einem Kraftfahrzeug auf Basis eines DSI-Protokolls, wobei

- die Sensoranordnung eine Zentraleinheit als Master und eine Mehrzahl von Sensoreinheiten als von dem Master gesteuerte Slaves aufweist,
- die Zentraleinheit und die Sensoreinheiten an eine Busleitung angeschlossen sind und
- über die Busleitung eine Kommunikation zwischen der Zentraleinheit (3) und den Sensoreinheiten erfolgt,

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Erstellen von Nutzdaten, die in einer Botschaft von der Zentraleinheit an eine Sensoreinheit oder von einer Sensoreinheit an die Zentraleinheit gesandt werden sollen,
- Prüfen der Datenlänge der Nutzdaten,
- Vergleichen der Datenlänge der Nutzdaten mit einer vorbestimmten maximalen Datenlänge,
- Berechnen eines CRC-Wertes für die Botschaft unter Einbeziehung der Nutzdaten, wobei der CRC-Wert eine erste Datenlänge aufweist, wenn die Datenlänge der Nutzdaten kleiner oder gleich der vorbestimmten maximalen Datenlänge ist, und der CRC-Werte eine zweite Datenlänge aufweist, wenn die Datenlänge der Nutzdaten größer als die vorbestimmte maximale Datenlänge ist, wobei die zweite Datenlänge größer als die erste Datenlänge ist, und
- Senden einer Botschaft von der Zentraleinheit an eine Sensoreinheit bzw. Senden einer Botschaft von einer Sensoreinheit an die Zentraleinheit, wobei die Botschaft aus einem Frame mit mehreren Pakten besteht und die Pakete ein Paket mit den erstellten Nutzdaten und ein Paket mit dem berechneten CRC-Wert umfassen.

According to the invention, a method for operating a sensor arrangement in a motor vehicle based on a DSI protocol is provided, wherein

the sensor arrangement has a central unit as master and a plurality of sensor units as slaves controlled by the master,
- The central unit and the sensor units are connected to a bus line and
- Communication between the central unit via the bus line ( 3 ) and the sensor units,

characterized by the following process steps:

- Creation of user data to be sent in a message from the central unit to a sensor unit or from a sensor unit to the central unit,
- checking the data length of the user data,
Comparing the data length of the user data with a predetermined maximum data length,
- Calculating a CRC value for the message including the user data, the CRC value having a first data length if the data length of the user data is less than or equal to the predetermined maximum data length, and the CRC values having a second data length if the Data length of the user data is greater than the predetermined maximum data length, the second data length being greater than the first data length, and
- Sending a message from the central unit to a sensor unit or sending a message from a sensor unit to the central unit, the message consisting of a frame with several packets and the packets a packet with the user data created and a packet with the calculated CRC value include.

Erfindungsgemäß ist damit ein CRC-Wert vorgesehen, der abhängig ist von der Länge der Nutzdaten. Wenn die Datenlänge der Nutzdaten größer als die vorbestimmte maximale Datenlänge ist, wird im laufenden Betrieb dynamisch auf einen größeren CRC-Wert gewechselt und umgekehrt. Somit kann das Verhältnis zwischen Nutzdatenlänge und Datenlänge des Overhead annähernd ideal ausbalanciert und eine schnelle Datenübertragung mit ausreichender Absicherung sichergestellt werden. Damit kann immer eine ausreichende Absicherung der Datenkommunikation erzielt werden, da geringere Datenlängen der Nutzdaten in der Regel nicht so eine hohe Absicherung erfordern wie längere Datenlängen. Damit sind längere Datenframes möglich, was eine Erhöhung der Nutzdatenrate ermöglicht. Somit ist auch eine sichere Wahl der jeweils erforderlichen Länge des CRC-Wertes basierend auf der Nutzdatenlänge zu sendender Botschaften möglich.According to the invention, a CRC value is thus provided which is dependent on the length of the user data. If the data length of the user data is greater than the predetermined maximum data length, the system switches dynamically to a larger CRC value during operation and vice versa. This means that the relationship between the useful data length and the data length of the overhead can be almost ideally balanced and fast data transmission with sufficient security can be ensured. Adequate protection of the data communication can thus always be achieved, since shorter data lengths of the user data generally do not require as much protection as longer data lengths. Longer data frames are thus possible, which enables an increase in the user data rate. This means that the required length of the CRC value can also be reliably selected based on the length of the user data to be sent.

Wenn es vorliegend heißt, dass es sich um ein Verfahren auf Basis eines DSI-Protokolls handelt, so bedeutet dies, dass das Verfahren das DSI-Protokoll verwendet, nicht aber, dass das Verfahren vollständig dem DSI3-Standard entsprechen muss. Vielmehr kann das Verfahren über den Standard hinausgehen bzw. diesen erweitern. Im Übrigen bedeutet die Formulierung, dass ein CRC-Wertes für die Botschaft unter Einbeziehung der Nutzdaten berechnet wird, dass in die Berechnung des CRC-Wertes jedenfalls die Nutzdaten eingehen, aber auch andere Daten der zu senden Botschaft eingehen können. Dabei gilt, dass vorzugsweise alle Daten der zu senden Botschaft bei der Berechnung des CRC-Wertes für die Botschaft berücksichtigt werden.If it is said in the present case that it is a method based on a DSI protocol, this means that the method uses the DSI protocol, but not that the method must fully comply with the DSI3 standard. Rather, the process can go beyond or expand the standard. Incidentally, the wording means that a CRC value for the message is calculated, including the user data, that the user data is included in the calculation of the CRC value, but other data of the message to be sent can also be included. It applies that preferably all data of the message to be sent are taken into account when calculating the CRC value for the message.

Grundsätzlich erfordert die Erfindung nur, dass die zweite Datenlänge größer als die erste Datenlänge ist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die zweite Datenlänge jedoch wenigstens doppelt so groß wie die erste Datenlänge. Vorzugsweise ist die zweite Datenlänge genau doppelt so groß wie die erste Datenlänge ist. Ganz besonders bevorzugt gilt dabei, dass die erste Datenlänge 8 Bit und die zweite Datenlänge 16 Bit entspricht. Basically, the invention only requires that the second data length is greater than the first data length. According to a preferred development of the invention, however, the second data length is at least twice as large as the first data length. The second data length is preferably exactly twice as long as the first data length. It is particularly preferred that the first data length 8th Bit and the second data length 16 Bit corresponds.

Grundsätzlich kann die Datenlänge des CRC-Wertes unabhängig von einem mit den Nutzdaten verbundenen ASIL-Level sein. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die jeweilige maximale Datenlänge für verschiedene, mit den Nutzdaten verbundene ASIL-Level verschieden vorbestimmt sind. Dabei gilt vorzugsweise weiter, dass beim Vergleich von zwei verschiedenen ASIL-Level die maximale Datenlänge für das höhere ASIL-Level größer und für das niedrigere ASIL-Level kleiner ist.In principle, the data length of the CRC value can be independent of an ASIL level associated with the user data. However, it is preferably provided that the respective maximum data length is predetermined differently for different ASIL levels associated with the user data. It is further preferred that when comparing two different ASIL levels the maximum data length is greater for the higher ASIL level and smaller for the lower ASIL level.

Erfindungsgemäß ist die Verwendung eines Verfahrens wie zuvor beschrieben in einem Kraftfahrzeug vorgesehen.According to the invention, the use of a method as described above is provided in a motor vehicle.

Außerdem betrifft die Erfindung auch ein nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium mit darauf abgespeicherten Befehlen, die bei ihrer Ausführung auf einem Prozessor ein Verfahren wie zuvor beschrieben bewirken.The invention also relates to a non-volatile, computer-readable storage medium with instructions stored thereon which, when executed on a processor, bring about a method as described above.

Die Erfindung betriff auch eine Sensoranordnung, die zum Betrieb mittels eines Verfahrens wie zuvor beschrieben eingerichtet ist. Vorzugsweise weist die Sensoranordnung als Sensoreinheiten Ultraschallsensoreinheiten zum Senden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen auf.The invention also relates to a sensor arrangement which is set up for operation by means of a method as described above. The sensor arrangement preferably has, as sensor units, ultrasonic sensor units for transmitting and / or receiving ultrasonic signals.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dargestellten Merkmale können sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings using a preferred exemplary embodiment. The features shown can represent an aspect of the invention both individually and in combination.

Es zeigen

1. schematisch ein Fahrzeug mit einer Sensoranordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Zentraleinheit als Master und drei Sensoreinheiten als Slaves in einer „Daisy Chain“-Konfiguration,
2a schematisch eine Botschaft gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem CRC-Wert von 8 bit und
2b schematisch eine Botschaft gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem CRC-Wert von 16 bit.

Show it

1 , schematically a vehicle with a sensor arrangement according to a preferred exemplary embodiment of the invention with a central unit as master and three sensor units as slaves in a “daisy chain” configuration,
2a schematically a message according to a preferred embodiment of the invention with a CRC value of 8 bits and
2 B schematically a message according to a preferred embodiment of the invention with a CRC value of 16 bits.

Aus 1 ist schematisch ein Fahrzeug 1 mit einer Sensoranordnung gemäß einem bevorzugt Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Sensoranordnung 2 weist eine Zentraleinheit 3 und drei Sensoreinheiten S1, S2 und S3 auf. Der Master 3 und die Sensoreinheiten S1, S2, S3 sind mittels einer Busleitung 4 miteinander verbunden, die als Zweidrahtleitung ausgebildet ist. Dabei gilt weiterhin, dass die drei Sensoreinheiten S1, S2, S3 mit der Zentraleinheit 3 in Serie miteinander verbunden sind, also in einer sogenannten „Daisy Chain“-Konfiguration.Out 1 is schematically a vehicle 1 shown with a sensor arrangement according to a preferred embodiment of the invention. The sensor arrangement 2 has a central unit 3 and three sensor units S1 . S2 and S3 on. The master 3 and the sensor units S1 . S2 . S3 are by means of a bus line 4 connected to each other, which is designed as a two-wire line. It also applies that the three sensor units S1 . S2 . S3 with the central unit 3 are connected together in series, in a so-called “daisy chain” configuration.

Die Zentraleinheit 3 stellt im Sinne der oben genannten DSI3-Spezifikation einen Master dar, der über die Busleitung 4 mit den drei im Sinne der DSI3-Spezifikation als Slaves fungierenden Sensoreinheiten S1, S2, S3 verbunden ist, so dass insgesamt ein Bus im Sinne der DSI3-Spezifikation vorliegt. Des Weiteren handelt es sich bei den Sensoreinheiten S1, S2, S3, um Ultraschallsensoreinheiten zum Senden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen, welche Ultraschallsensoreinheiten eines Parkassistenzsystems darstellen.The central unit 3 represents a master within the meaning of the DSI3 specification mentioned above, which is via the bus line 4 with the three sensor units acting as slaves in the sense of the DSI3 specification S1 . S2 . S3 is connected, so that there is a total bus as defined by the DSI3 specification. Furthermore, it concerns the sensor units S1 . S2 . S3 to ultrasonic sensor units for transmitting and / or receiving ultrasonic signals, which represent ultrasonic sensor units of a parking assistance system.

Eine Kommunikation zwischen der Zentraleinheit 3 und den Sensoreinheiten S1, S2, S3 kann vorliegend in einem CRM-Modus stattfinden, indem, wie aus 1 ersichtlich, die Zentraleinheit 3 Kommandos F1, F2, F3, wie Fragen, an die Sensoreinheiten S1, S2, S3 sendet die darauf hin mit Antworten A1, A2, A3 antworten, die an die Zentraleinheit 3 gesandt und von dieser empfangen werden. Im Übrigen ist, wenn auch eine Kommunikation zwischen der Zentraleinheit 3 und den Sensoreinheiten S1, S2, S3 in einem PDCM-Modus möglich, in dem die Sensoreinheiten S1, S2, S3 von ihnen ermittelte Messdaten an die Zentraleinheit 3 senden.Communication between the central unit 3 and the sensor units S1 . S2 . S3 can take place here in a CRM mode by how from 1 evident the central unit 3 commands F1 . F2 . F3 how questions to the sensor units S1 . S2 . S3 then send them with answers A1 . A2 . A3 reply to the central unit 3 sent and received by it. Incidentally, if there is communication between the central unit 3 and the sensor units S1 . S2 . S3 possible in a PDCM mode in which the sensor units S1 . S2 . S3 measurement data determined by them to the central unit 3 send.

Sowohl für den CRM-Modus als auch für den PDCM-Modus gilt, dass die zwischen der Zentraleinheit 3 und den Sensoreineheiten S1, S2, S3 über die Busleitung 4 ausgetauschten Botschaften, wie weiter oben beschrieben, mit einem CRC-Wert abgesichert sind. Das bedeutet, dass die Botschaften außer den auszutauschenden Nutzdaten einen aus den Nutzdaten nach einem vorbestimmten Verfahren berechneten CRC-Wert aufweisen, mit Hilfe dessen beim jeweiligen Empfänger geprüft werden kann, ob die Nutzdaten auf dem Weg zum Empfänger verfälscht worden sind, z.B. aufgrund von Rauschen auf der Busleitung 4.Both for the CRM mode and for the PDCM mode applies that between the central unit 3 and the sensor units S1 . S2 . S3 over the bus line 4 exchanged messages, as described above, are secured with a CRC value. That means the messages besides the User data to be exchanged have a CRC value calculated from the user data according to a predetermined method, with the aid of which it can be checked at the respective receiver whether the user data has been falsified on the way to the receiver, for example due to noise on the bus line 4 ,

Sollen nun von der Zentraleinheit 3 an eine Sensoreinheit S1, S2, S3 oder von einer Sensoreinheit S1, S2, S3 an die Zentraleinheit Nutzdaten gesandt werden, z.B. um von einer Sensoreinheit S1, S2, S3 Daten abzufragen oder um der Zentraleinheit 3 entsprechende Daten zukommen zu lassen, wird gemäß dem vorliegend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel wie folgt vorgegangen:

Vorliegend wird der Fall betrachtet, dass von einer Sensoreinheit S1 von dieser erfasste Messdaten an die Zentraleinheit 3 gesandt werden sollen. Dies erfolgt im Rahmen einer Botschaft, die von der Sensoreinheit S1 an die Zentraleinheit 3 geschickt wird und die, wie aus den 2a und 2b ersichtlich, aus einem Frame 5 mit mehreren Paketen 6, 7, 8 besteht. Bei den Paketen 6, 7, 8 handelt es sich um ein Paket 6 mit Nutzdaten, ein Paket 7 mit einem CRC-Wert und ein Paket 8 mit dem Overhead der Botschaft, wie Verwaltungs- und Adressdaten. Im Rahmen des DSI3-Protokolls kann der Frame 5 einer solchen Botschaft zusätzliche Pakete aufweisen, die vorliegend der Übersichtlichkeit halber jedoch weggelassen sind.

Are now from the central unit 3 to a sensor unit S1 . S2 . S3 or from a sensor unit S1 . S2 . S3 user data are sent to the central unit, for example from a sensor unit S1 . S2 . S3 Query data or to the central unit 3 According to the preferred exemplary embodiment described here, the corresponding data is sent as follows:

In the present case, the case is considered that of a sensor unit S1 measurement data collected by it to the central unit 3 should be sent. This is done as part of a message from the sensor unit S1 to the central unit 3 is sent and as from the 2a and 2 B evident from a frame 5 with multiple packages 6 . 7 . 8th consists. With the packages 6 . 7 . 8th it is a package 6 with user data, a package 7 with a CRC value and a packet 8th with the overhead of the message, such as administrative and address data. As part of the DSI3 protocol, the frame 5 of such a message have additional packages, which are omitted for the sake of clarity.

Der Frame 5 ist in den 2a und b jeweils aufgeteilt in Datenblöcke zu einem Byte (8 Bit) in 2a umfassen die Nutzdaten also eine Datenlänge von 7 Byte, während in 2b eine Nutzdatenlänge von 9 Byte dargestellt ist. Wie ein Vergleich der 2a und 2b zeigt, erhöht sich mit einem Wechsel der Nutzdatenlänge von 7 Byte auf 9 Byte auch die Datenlänge des CRC-Wertes, nämlich von 8 Bit (einem Byte) auf 16 Bit (2 Byte). Diese Erhöhung des CRC-Wertes von 8 Bit auf 16 Bit liegt die Überlegung zugrunde, dass ab einer bestimmten Nutzdatenlänge, vorliegend ab 9 Byte, die Absicherung mit einem CRC-Wert nur noch dann gewährleistet ist, wenn der CRC-Wert erhöht wird.The frame 5 is in the 2a and b each divided into data blocks of one byte ( 8th Bit) in 2a The user data thus comprise a data length of 7 bytes, while in 2 B a user data length of 9 bytes is shown. Like a comparison of the 2a and 2 B shows, when the user data length changes from 7 bytes to 9 bytes, the data length of the CRC value also increases, namely from 8 bits (one byte) to 16 bits ( 2 Byte). This increase in the CRC value from 8 bits to 16 bits is based on the consideration that from a certain useful data length, in this case from 9 bytes, protection with a CRC value is only guaranteed if the CRC value is increased.

Vorliegend ist nun keine proportionale Erhöhung des CRC-Wertes in Abhängigkeit von der Nutzdatenlänge vorgesehen, sondern es ist eine maximale Nutzdatenlänge von 8 Byte definiert, bis zu der ein CRC-Wert mit einer Datenlänge von 8 Bit verwendet wird. Geht die Nutzdatenlänge darüber hinaus, beträgt sie also z.B. 9 Byte, wie in 2b dargestellt, wird die Datenlänge des CRC-Wertes auf 16 Bit erhöht. Gemäß dem vorliegend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die vorbestimmte maximale Datenlänge für die Nutzdaten, bis zu der ein CRC-Wert mit einer Datenlänge von 8 Bit als ausreichend angesehen wird, also dynamisch festgelegt, und zwar in Abhängigkeit des ASIL-Levels, das mit den zu übertragenden Nutzdaten verbunden ist. Die vorliegend beschriebene Grenze von maximal 8 Byte für die Nutzdatenlänge, bevor von einem CRC-Wert mit einer Datenlänge von 8 Bit auf einen CRC-Wert mit einer Datenlänge von 16 Bit gewechselt werden muss, gilt gemäß dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel für ein ASIL-Level von „ASIL B“. Würde es sich bei den Nutzdaten um solche Daten handeln, für die ein ASIL-Level von „ASIL A“ gelten würde, so wäre die maximale Nutzdatenlänge, für die noch ein CRC-Wert mit einer Datenlänge von 8 Bit verwendbar wäre, größer. Entsprechend wäre die maximale Nutzdatenlänge für Nutzdaten, die mit dem ASIL-Level „ASIL C“ verbunden sind, geringer, und würde z.B. nur noch 4 Byte betragen.In the present case there is no proportional increase in the CRC value depending on the useful data length, but a maximum useful data length of 8 bytes is defined, up to which a CRC value with a data length of 8 bits is used. If the useful data length exceeds this, it is, for example, 9 bytes, as in 2 B shown, the data length of the CRC value is increased to 16 bits. According to the preferred exemplary embodiment of the invention described here, the predetermined maximum data length for the user data, up to which a CRC value with a data length of 8 bits is considered sufficient, is thus determined dynamically, depending on the ASIL level that is associated with the user data to be transmitted is connected. The limit described here of a maximum of 8 bytes for the useful data length, before changing from a CRC value with a data length of 8 bits to a CRC value with a data length of 16 bits, applies in accordance with the preferred exemplary embodiment described here for an ASIL Level of "ASIL B". If the user data were data for which an ASIL level of “ASIL A” would apply, the maximum user data length for which a CRC value with a data length of 8 bits could still be used would be greater. Accordingly, the maximum user data length for user data connected to the ASIL level "ASIL C" would be shorter, and would be only 4 bytes, for example.

Auf diese Weise kann das Verhältnis zwischen Nutzdatenlänge und Datenlänge des in dem Frame 5 enthaltenen Overheads annähernd ideal ausgeglichen werden, so dass eine schnelle Datenübertragung mit ausreichender Absicherung bei jedem ASIL-Level sichergestellt werden kann.In this way, the ratio between the useful data length and the data length of the in the frame 5 contained overheads are almost ideally balanced, so that fast data transmission with sufficient security can be ensured at every ASIL level.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kraftfahrzeugmotor vehicle
22: Sensoranordnungsensor arrangement
33: Zentraleinheitcentral processing unit
44: Busleitungbus line
55: Frameframe
66: Paket mit NutzdatenPackage with user data
77: Paket mit CRC-WertPackage with CRC value
88th: Paket mit OverheadPackage with overhead
S1 S1: Sensoreinheitsensor unit
S2S2: Sensoreinheitsensor unit
S3S3: Sensoreinheitsensor unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2016/054345 A1 [0013]
DE 102013226376 A1 [0014]
DE 102012103907 A1 [0015]
EP 2263102 B1 [0016]

Claims

Method for operating a sensor arrangement (2) in a motor vehicle (1) based on a DSI protocol, wherein - the sensor arrangement (2) has a central unit (3) as a master and a plurality of sensor units (S1, S2, S3) as of that Master-controlled slaves, - the central unit (3) and the sensor units (S1, S2, S3) are connected to a bus line (4) and - via the bus line (4) communication between the central unit (3) and the sensor units (S1 , S2, S3), characterized by the following method steps: - Creation of user data that is sent in a message from the central unit (3) to a sensor unit (S1, S2, S3) or from a sensor unit (S1, S2, S3) to the Central unit (3) are to be sent, - checking the data length of the user data, - comparing the data length of the user data with a predetermined maximum data length, - calculating a CRC value for the message, including the user data, the CRC value being a first te data length if the data length of the user data is less than or equal to the predetermined maximum data length, and the CRC value has a second data length if the data length of the user data is greater than the predetermined maximum data length, the second data length being greater than the first data length and - sending a message from the central unit (3) to a sensor unit (S1, S2, S3) or sending a message from a sensor unit (S1, S2, S3) to the central unit (3), the message coming from a Frame with several packets and the packets include a packet with the created user data and a packet with the calculated CRC value.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the second data length is at least twice as long as the first data length.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that the second data length is exactly twice as long as the first data length.

Procedure according to Claim 3 , characterized in that the first data length corresponds to 8 bits and the second data length to 16 bits.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that an ASIL level is associated with the user data and the respective maximum data length is predetermined differently for different ASIL levels.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that when comparing two different ASIL levels, the maximum data length is greater for the higher ASIL level and smaller for the lower ASIL level.

Use of a method according to one of the preceding claims in a motor vehicle (1).

Non-volatile, computer-readable storage medium with instructions stored thereon which, when executed on a processor, use a method according to one of the Claims 1 to 6 cause.

Sensor arrangement for operation by means of a method according to one of the Claims 1 to 6 is set up.

Sensor arrangement, after Claim 9 which, as sensor units (S1, S2, S3), has ultrasonic sensor units for transmitting and / or receiving ultrasonic signals.