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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Daten und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.
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Stand der Technik
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In Kraftfahrzeugen wird eine große Anzahl von Steuergeräten eingesetzt, die zum Steuern und Regeln von Komponenten des Kraftfahrzeugs und im Kraftfahrzeug ablaufenden Verfahren eingesetzt werden. Im Betrieb des Kraftfahrzeugs werden große Datenmengen erzeugt und zwischen den Steuergeräten ausgetauscht. Weiterhin ist es in der Regel erforderlich, diese Daten zu erfassen bzw. aufzuzeichnen, was auch als data logging bezeichnet wird.
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Verfahren zum Erfassen bzw. Aufzeichnen von Daten sind bekannt. Bei diesen ist vorgesehen, dass Daten, die bspw. von Sensoren bereitgestellt werden, empfangen und gespeichert werden. Die Datenerfassung kann durch eine Datenerfassungseinrichtung, die im Kraftfahrzeug vorgesehen ist, durchgeführt werden. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass Daten außerhalb des Kraftfahrzeugs, bspw. in einer Cloud, abgelegt werden. Auf diese Cloud hat eine Vielzahl von Fahrzeugen bzw. eine Fahrzeugflotte Zugriff, so dass durch Auswertung der in der Cloud gespeicherten Daten nicht nur Informationen zu einzelnen Fahrzeugen gewonnen, sondern auch darüber hinaus Aussagen zu der entsprechenden Fahrzeugflotte getroffen werden können.
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Somit können die erfassten Daten zu externen datenverarbeitenden Einheiten gesendet werden. Dabei werden typischerweise den Daten Zeitstempel zugeordnet und beigefügt. Mit diesen Zeitstempeln können den Daten eindeutige Zeitpunkte zugeordnet werden.
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Es stellt sich jedoch in vielen Fällen als problematisch heraus, die Vielzahl von erfassten Daten ohne weiteres zu der externen Einheit, bspw. einer Cloud, zu übertragen und in dieser abzulegen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgestellt. Es werden weiterhin ein Computerprogramm nach Anspruch 9 und ein maschinenenlesbares Speichermedium gemäß Anspruch 10 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
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Das vorgestellte Verfahren dient zum Verarbeiten von Daten in einem Steuergerät, insbesondere einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, wobei die Daten von mindestens einem Eingang des Steuergeräts empfangen werden, anschließend in dem Steuergerät verarbeitet werden und nach der Verarbeitung an mindestens einen Ausgang des Steuergeräts gegeben werden, wobei die Verarbeitung der Daten in dem Steuergerät unter Berücksichtigung von Konfigurationsdaten, die eine Konfiguration des Steuergeräts repräsentieren, erfolgt.
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Das vorgestellte Verfahren verwirklicht eine Funktion, die als Connectivity Service Engine bezeichnet wird. Diese Funktion wiederum implementiert einige einzigartige Methoden, mit denen Daten im Fahrzeug vorverarbeitet werden können, bevor diese an ein ünergeordnetes System gesendet werden. Die Vorverarbeitung kann frei konfiguriert werden. Ein Werkstattaufenthalt zur Aktivierung der Vorverarbeitung ist nicht notwendig. Somit kann die Konfiguration der Datenverarbeitung ohne Aufenthalt in einer Werkstatt geändert werden.
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Die beschriebene Anordnung ist zum Durchführen des vorgestellten Verfahrens eingerichtet und ist bspw. in einer Hardware und/oder Software implementiert. Weiterhin kann die Anordnung in einem Steuergerät, insbesondere einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, integriert oder als solches ausgebildet sein. Die Software kann als Computerprogramm vorliegen, das wiederum in einem maschinenlesbaren Speichermedium abgelegt ist.
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Das vorgestellte Verfahren stellt eine neue Vorgehensweise bzw. Funktion zum dynamischen Einrichten und Organisieren bzw. Durchführen einer Datenerfassung bereit. Diese Funktionsweise ermöglicht es einem Steuergerät, auf einfache Weise mit einer externen Einheit, wie bspw. einer Cloud, Daten gemeinsam zu nutzen, um einen vorgegebenen Dienst oder vorgegebene Dienste zu verbessern. In Vergleich zu ähnlichen Verfahren werden die Daten nicht einfach gesendet. Diese können vielmehr vor dem Senden lokal verarbeitet werden. Außerdem kann die Methode, wie die Daten verarbeitet werden, auf schnelle Weise geändert werden. Weiterhin ist zu beachten, dass es nicht erforderlich ist, Daten lokal zu speichern.
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Bei bisherigen Verfahren liegt der Fokus auf dem Verhältnis zwischen Datenquelle, Datenerfassung und externer Datenverarbeitungseinrichtung. Bei dem vorgestellten Verfahren liegt der Schwerpunkt auf der Flexibilität, und zwar hinsichtlich der Art und Weise, wie die Daten verwaltet, verarbeitet und übertragen werden.
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Bei der vorgeschlagenen Funktion, die als Connectivity Service Engine bezeichnet wird, kann jede Eingabe eines vorbestimmten Satzes von Eingaben mit einer Datenverarbeitungseinheit auf schnelle Weise verbunden werden. Die Datenverarbeitungseinheit selbst ist dafür verantwortlich, eine Reihe von Algorithmen zu erzeugen oder einfach die Eingangs- bzw. Eingabedaten zu dem Ausgang weiterzureichen. Die Art, wie die Ausgangs- bzw. Ausgabedaten verwaltet werden, kann ebenfalls auf schnelle Weise modifiziert werden.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Gesamtanordnung zum Durchführen einer Ausführungsform des beschriebenen Verfahrens.
- 2 zeigt eine Konfiguration eines CSE-Servers.
- 3 zeigt einen CSE-Server und einen CSE-Klienten zum Durchführen des Verfahrens.
- 4 zeigt einen CSE-Server.
- 5 zeigt einen Überblick über ein Algorithmen-Wörterbuch.
- 6 zeigt Konfigurationen einer Verarbeitungseinheit.
- 7 zeigt Konfigurationen eines beispielhaften Ausgangstreibers.
- 8 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des vorgestellten Verfahrens.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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1 gibt einen Überblick über das gesamte vorgestellte Konzept. Die Darstellung zeigt ein Fahrzeug 10, in dem ein erstes Steuergerät 12, ein zweites Steuergerät 14 und ein drittes Steuergerät 16 vorgesehen sind. Das zweite Steuergerät 14 dient auch als Netzübergang bzw. Überleiteinrichtung, d. h. als sogenanntes Gateway.
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In dem ersten Steuergerät 12 ist ein erster CSE-Server 20 vorgesehen, der als Eingänge externe Eingangssignale 22 und interne Eingangssignale 24, bspw. von Sensoren, empfängt und diese verarbeitet. In dem zweiten Steuergerät 14 ist ein CSE-Klient 30 vorgesehen, der über eine erste Verbindung 32 Daten und Konfigurationsdaten mit dem ersten CSE-Server 20 austauscht. In dem dritten Steuergerät 16 ist ein zweiter CSE-Server 40 vorgesehen, der als Eingänge externe Eingangssignale 42 und interne Eingangssignale 44, bspw. von Sensoren, empfängt und diese verarbeitet. Über eine zweite Verbindung 46 tauschen der zweite CSE-Server 40 und der CSE-Klient 30 Daten und Konfigurationsdaten aus. Weiterhin ist eine dritte Verbindung 48 vorgesehen, über die der CSE-Klient 30 mit einem externen Netzwerk, in diesem Fall mit einer Cloud 50, verbunden ist.
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2 zeigt die Konfiguration eines CSE-Servers. Die Darstellung zeigt ein Steuergerät 100, in dem ein CSE-Server 102 und ein Speicher 104, in dem ein Konfigurationsdatenstrom abgelegt ist, vorgesehen sind. Über eine Verbindung 106 wird der Konfigurationsdatenstrom zwischen dem Speicher 104 und dem CSE-Server 102 ausgetauscht. Über eine externe Verbindung 108 kann ebenfalls ein Konfigurationsdatenstrom von einer externen Quelle zu dem CSE-Server 102 übertragen werden.
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Zu beachten ist, dass die anfängliche Konfiguration aus dem Speicher 104 gelesen wird. Für eine schnelle Rekonfiguration kann ein Konfigurationsdatenstrom von einer externen Quelle gelesen werden. Die dazu gehörigen Daten können temporär in einem anderen Datenabschnitt abgelegt werden.
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3 gibt einen Überblick zur Funktion CSE und zeigt einen CSE-Server 150 und einen CSE-Klienten 152. Der CSE-Server 150 empfängt Eingangssignale 160 und umfasst eine CSE-Maschine 162, eine CSE-Transporteinheit 164 und eine Verarbeitungseinheit 166, in der wiederum ein erster Algorithmus 170, ein zweiter Algorithmus 172, ein dritter Algorithmus 174 und ein n-ter Algorithmus 176 abgelegt sind. Über eine erste Verbindung 178 werden Daten zwischen der CSE-Maschine 162 und der Verarbeitungseinheit 166 ausgetauscht, d. h. gelesen und geschrieben.
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Der CSE-Klient 152 ist über eine zweite Datenverbindung 180 mit dem CSE-Server zum Austausch von Daten- und Konfigurationsdatenströmen verbunden. In dem CSE-Klienten 152 ist eine CSE-Transporteinheit 182 vorgesehen. Weiterhin ist der CSE-Klient 152 über eine dritte Verbindung 190 mit einem externen Netzwerk, in diesem Fall einer Cloud 192, verbunden.
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4 zeigt einen CSE-Server, der insgesamt mit der Bezugsziffer 200 bezeichnet ist. In diesem CSE-Server 200 sind eine CSE-Maschine 202, eine Verarbeitungseinheit 204, eine CSE-Transporteinheit 206 und eine CSE-Aktualisierungseinheit 208 vorgesehen. Zwischen der CSE-Maschine 202 und der Verarbeitungseinheit 204 ist eine erste Verbindung 210 vorgesehen, die ein bidirektionales Lesen und Schreiben von Daten ermöglicht. Eine zweite bidirektionale Verbindung 212 ist zwischen der CSE-Maschine 202 und der CSE-Transporteinheit 206 bereitgestellt. Zwischen der CSE-Maschine 202 und der CSE-Aktualisierungseinheit 208 besteht eine dritte Verbindung 214.
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In der CSE-Maschine 202 sind eine CSE-Konfigurationsanalyseeinheit 220, eine Eingangsabstraktionseinheit 222, ein Kanalverwalter 224, ein Algorithmen-Wörterbuch 226, ein Datenspeicher 228 und ein Ausgangstreiber 230 vorgesehen. In der Verarbeitungseinheit 204 sind ein erster Algorithmus 240, ein zweiter Algorithmus 242, ein dritter Algorithmus 244 und ein n-ter Algorithmus 246 vorgesehen. In der CSE-Transporteinheit 206 sind ein Zeitgeberdienst 250, ein Datenpuffer 252 und ein Fenstermechanismus 254 vorgesehen.
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5 zeigt einen Überblick über ein Algorithmen-Wörterbuch, das insgesamt mit Bezugsziffer 300 bezeichnet ist. In diesem sind ein erster Bezeichner 302 für einen ersten Algorithmus, ein zweiter Bezeichner 304 für einen zweiten Algorithmus und ein dritter Bezeichner 306 für einen dritten Algorithmus vorgesehen.
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6 zeigt oben eine Verarbeitungseinheit mit anfänglicher Konfiguration 350 und unten diese Verarbeitungseinheit nach einer Rekonfiguration 352. Die Verarbeitungseinheit 350 oben empfängt Eingangsdaten über einen ersten Eingang 360 und einen zweiten Eingang 362 und sendet Daten über einen ersten Ausgang 364, einen zweiten Ausgang 366, einen dritten Ausgang 368 und einen vierten Ausgang 370. Weiterhin sind in der Verarbeitungseinheit 350 oben ein erster Algorithmus 380, ein zweiter Algorithmus 382 und ein dritter Algorithmus 384 vorgesehen. Zu beachten ist, dass der dritte Algorithmus 384 nicht verwendet wird.
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Die Verarbeitungseinheit 352 unten empfängt Eingangsdaten über den ersten Eingang 360 und den zweiten Eingang 362 und sendet Daten über den ersten Ausgang 364, den zweiten Ausgang 366 und den dritten Ausgang 368. Weiterhin sind in der Verarbeitungseinheit 352 der erste Algorithmus 380, der zweite Algorithmus 382 und der dritte Algorithmus 384 vorgesehen. Zu beachten ist, dass der zweite Algorithmus 382 vom Datenpfad des zweiten Eingangs 362 entfernt ist. Der dritte Algorithmus 384 ist aktiviert und auf den Datenpfaden des ersten Eingangs 360 und des zweiten Eingangs 362 platziert. Der vierte Ausgang 370 ist entfernt.
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7 zeigt oben die anfängliche Konfiguration eines beispielhaften Ausgangstreibers 400. Die Darstellung zeigt einen ersten Zeitschlitz 410 für einen ersten Ausgang 412, einen zweiten Zeitschlitz 414 für einen zweiten Ausgang 416, einen dritten Zeitschlitz 418 für einen dritten Ausgang 420 und einen vierten Zeitschlitz 422 für einen vierten Ausgang 424. Zu beachten ist, dass die Ausgänge aus 5 verwendet werden.
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In der 7 unten ist ein Ausgangstreiber 430 nach einer Rekonfiguration gezeigt. Die Darstellung zeigt einen ersten Zeitschlitz 440 für einen ersten Ausgang 442, einen zweiten Zeitschlitz 444 für einen zweiten Ausgang 446 und einen dritten Zeitschlitz 448 für einen dritten Ausgang 450.
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8 zeigt in einem Flussdiagramm einen einfachen Datenflusspfad in einem CSE-Server 500. Dieser empfängt Daten über einen ersten Eingang 502 und sendet Datenpakete über einen Ausgang 504.
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In dem CSE-Server 500 sind weiterhin eine Verarbeitungseinheit 510 und eine CSE-Transporteinheit 512 vorgesehen. In der Verarbeitungseinheit 510 sind ein erster Algorithmus 520 und ein zweiter Algorithmus 522 vorgesehen.
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Die über den ersten Eingang 502 eingegebenen Daten werden zunächst einer Eingangsabstraktion 530 unterzogen und anschließend in einen Datenspeicher 532 geschrieben. Dieser Datenspeicher 532 ist über eine erste birektionale Verbindung 534 mit dem ersten Algorithmus 520 und über eine zweite bidirektionale Verbindung 536 mit dem zweiten Algorithmus 522 verbunden. Über die Verbindungen 534 und 536 können Daten gelesen und geschrieben werden.
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Ein Ausgangstreiber 540 liest Daten aus dem Datenspeicher 532 und schreibt Daten in die CSE-Transporteinheit 512, die wiederum die Datenpakete über den Ausgang 504 ausgibt.
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Im Folgenden wird das vorgestellte Verfahren anhand von neun Funktionen bzw. Vorschlägen mit Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Diese neun Szenarien stellen mögliche Ausführungen bzw. Anwendungen des vorgestellten Verfahrens da. Eine Beschränkung auf diese Anwendungen ist jedoch nicht gegeben.
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1. Verfahren zum dynamischen Rekonfigurieren einer Datenverarbeitungseinheit
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Diese Funktion ermöglicht auf schnelle Weise ein erneutes Routen des Datenpfads der Eingabe, d. h. wie eine Eingabe verarbeitet wird und modifiziert werden kann durch einfaches Aktualisieren der Konfiguration der Connectivity Service Engine. 2 zeigt die Hauptidee hinter der dynamischen Rekonfiguration.
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Wenn die CSE zu Beginn gestartet wird, werden vorbereitete Konfigurationsdaten aus dem Speicher 104 gelesen. Wenn eine Aktualisierung erforderlich ist, werden die neuen Konfigurationsdaten an einem anderen Speicherort abgelegt. Nachdem die Validierung der Daten durchgeführt wurde, wird eine Aktualisierung initiiert.
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2. Verfahren zum Beschreiben von Eingangssignalen durch Zuordnen eines Zeitschlitzes und Skalieren zueinander
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Diese Funktion wird durch eine Kundensprache-Syntax bereitgestellt, die verwendet wird, um die Konfigurationsdaten zu erzeugen. Die Konfigurationsdaten bestehen aus drei Teilen, die Eingangs- bzw. Eingabebeschreibung ist der erste von diesen. Es ist zu bemerken, dass die Handhabung des Eingangssignals durch die Eingangsabstraktionseinheit 222 durchgeführt wird, der in 4 gezeigt ist.
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3. Verfahren zum dynamischen Organisieren bzw. Verwalten der Algorithmen
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Diese Funktion wird durch eine Kundensprache-Syntax bereitgestellt, wie diese in Vorschlag 2 genannt wird. Eine einfache Reorganisation des Algorithmus wird in 6 gezeigt. Wie zu sehen ist, kann die datenverarbeitetende Logik auf schnelle Weise erneut angeordnet werden. Die Algorithmus-Organisation ist der zweite Teil der Konfigurationsdaten, die in Vorschlag 2 genannt werden. Die Handhabung der Algorithmus-Organisation wird durch den Kanalverwalter 224 durchgeführt, wie dies in 4 gezeigt ist.
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4. Verfahren zum Verwalten der Ausgangssignale
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Diese Funktion wird durch eine Kundensprache-Syntax bereitgestellt, wie diese in Vorschlag 2 und Vorschlag 3 genannt wird und ermöglicht ein Ändern des Zeitschlitzes einer Ausgabe lediglich durch Ändern der Konfigurationsdaten der CSE, siehe hierzu 7. Die Ausgangskonfiguration ist der dritte Teil der Konfigurationsdaten. Es ist zu beachten, dass der Ausgangstreiber 230, der in 4 gezeigt ist, die Handhabung des Ausgangssignals durchführt.
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Für die Konfiguration der Verarbeitung können alle zum Produktionszeitpunkt definierten Engänge und Algorithmen verwendet werden. Die Erzeugung der Beschreibung der Konfiguration kann durch ein weiteres Werkzeug unterstützt werden, das die Eingangsbeschreibung sowie Algorithmen abstrahiert.
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5. Verfahren zum Beschreiben eines Satz von Algorithmen
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Die Algorithmen werden lokal im Steuergerät verwendet und auf die Eingänge angewendet. Diese Funktion wird verwendet, um die Algorithmen zu klassifizieren, die von der Verarbeitungseinheit 204 verwendet werden, und sicherzustellen, dass diese korrekt ausgeführt werden. In 4 und 5 repräsentiert das Algorithmen-Wörterbuch 300 diese Funktion. Es ist wichtig zu erwähnen, dass das Algorithmen-Wörterbuch 300 ein Speicherort für Algorithmen-Bezeichner ist. Die Algorithmen-Bezeichner 302, 304, 306 selbst werden für Plausibilitätsprüfungen eingesetzt, wenn eine neue Konfiguration angewendet wird. Wenn eine Änderung in den Algorithmen, die von der Verarbeitungseinheit 204 verwendet werden, vorliegt, muss das Algorithmen-Wörterbuch 300 auch aktualisiert werden.
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6. Verfahren zum dynamischen Hinzufügen oder Entfernen von Algorithmen
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Es ist von Bedeutung, dass, wenn ein Algorithmus hinzugefügt oder entfernt wird, das Algorithmus-Wörterbuch aktualisiert werden muss.
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7. Verfahren zum dynamischen Verbinden einer Eingabe mit einem oder mehreren Algorithmen und/oder Ausgängen
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Dieser Vorschlag kann als Ergänzung zu Vorschlag 3 betrachtet werden. In diesem Fall kann ein Eingang mit einem Algorithmus 380, 382, 384 und/oder einem Ausgang 364, 366, 368, 370 verbunden werden, ohne dass diese ausgeführt werden muss. 6 kann als Referenz verwendet werden.
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8. Verfahren für eine zuverlässige Datenübertragung
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Hierbei wird ein Kundenanwendungsschicht-Protokoll aufgerufen, um sicherzustellen, dass keine Daten während der Übertragung verloren gehen. Diese Funktion besteht aus einem Fenstermechanismus 254 und einem Datenpuffer 252, wie dies in 4 gezeigt ist. Der Fenstermechanismus 254 verwendet eine Sequenz- und Bestätigungsnummern, um die Daten im Blick zu behalten. Wenn aus irgendeinem Grund Daten verloren gehen, wird ein Triggerereignis durch einen Zeitgeber-Server erzeugt.
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9. Verfahren zum Organisieren eines internen Erfassungsnetzwerks
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Das Erfassungsnetzwerk besteht aus mehreren CSE-Knoten, die in verschiedenen Steuergeräten 12, 14, 16 sitzen. Die hauptsächliche Idee ist in 1 gezeigt, wo mehrere CSE-Server 20, 40 und ein einzelner CSE-Klient 30 vorgesehen sind. Die Rolle des CSE-Klienten 30 ist die eines Mediators zwischen dem Fahrzeugnetzwerk und dem externen Netzwerk. Die CSE-Server 20, 40 sind dafür verantwortlich, die Eingangsdaten von Interesse zu bearbeiten.
