DE10225578A1 - Verfahren und Chipeinheit zum Ansprechen und/oder Aktivieren eines Teilnehmers - Google Patents

Verfahren und Chipeinheit zum Ansprechen und/oder Aktivieren eines Teilnehmers

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Abstract

Um ein Verfahren sowie eine Chipeinheit (30) zum Ansprechen und/oder Aktivieren mindestens eines mindestens einem Datenbus (10) zugeordneten, zum Ausführen mindestens einer Applikation vorgesehenen Teilnehmers (40) so weiterzubilden, dass einzelne Teilnehmer im Netzwerk, das heißt, einzelne Teilnehmer am Datenbus selektiv und gezielt geweckt werden können, um auf diese Weise im Bedarfsfalle individuelle Teilnetze bilden zu können, ohne das gesamte Netz wecken zu müssen, wird vorgeschlagen, dass im Falle mindestens einer auf dem Datenbus (10) anstehenden eingehenden Nachricht zunächst mindestens eine dem Teilnehmer (40) zugeordnete Protokollcontrollereinheit (42) mit Spannung versorgt wird.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansprechen und/oder Aktivieren mindestens eines mindestens einem Datenbus zugeordneten, zum Ausführen mindestens einer Applikation vorgesehenen Teilnehmers.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren eine Chipeinheit, insbesondere Systemchipeinheit, zum Ansprechen und/oder Aktivieren mindestens eines mindestens einem Datenbus zugeordneten, zum Ausführen mindestens einer Applikation vorgesehenen Teilnehmers, sowie ein zugeordnetes System.
    • Stand der Technik
  • Mit zunehmender Komplexität in der seriellen Vernetzung insbesondere von Automobilen nimmt auch der Energiebedarf der bei der seriellen Vernetzung eingesetzten Elektronikkomponenten immer weiter zu. Hinzu kommt der Effekt, dass immer mehr Komfortfunktionen auch im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs aktiv sind, die dann unmittelbar aus der Fahrzeugbatterie betrieben werden müssen.
  • Bedingt durch die serielle Vernetzung vieler Funktionen über beispielsweise den C[ontroller]A[rea]N[etwork]-Bus wird daher auch bei Betreiben nur einiger weniger Fahrzeugfunktionen stets das gesamte Bussystem aktiviert, denn jeder Teilnehmer am Bus wird durch die Datenübertragung einiger weniger Teilnehmer "geweckt" bzw. "wachgehalten"; dies führt zu einer unerwünscht hohen und - angesichts des Betriebs nur einiger weniger Fahrzeugfunktionen - auch gar nicht erforderlichen Stromaufnahme des Systems.
  • Gemäß dem Stand der Technik sind nun Verfahren bekannt, bei denen durch globales Wecken zunächst alle Teilnehmer geweckt werden. Danach können beliebig viele Teilnehmer wieder in den Schlafzustand versetzt werden, aus dem sie nur mittels eines gesondert definierten Wecksymbols oder mittels eines besonderen Pegelschemas wieder geweckt werden können.
  • Allerdings ist hierbei nachteilig, dass immer erst alle Knoten geweckt werden müssen, bevor sich das Teilnetz durch Abschalten der nicht benötigten Knoten einstellt. Dies führt zumindest kurzzeitig zu großem Stromverbrauch, der insbesondere bei zyklischen Weckvorgängen sehr störend ist.
  • Bei einem weiteren Verfahren wird von einer speziellen Hardware jedes Telegramm auf dem Bus analysiert, um zu entscheiden, ob die Nachricht für den schlafenden und damit abgeschalteten Knoten relevant ist. Erst bei einem erfolgreichen Vergleich der Nachricht mit einer zuvor definierten Nachricht wird die Anwendung geweckt und gestartet. Allerdings ist hierbei nachteilig, dass ein zweiter dauerversorgter Bus-Protokollcontroller erforderlich ist, der mit einem komplexen Nachrichtenfilter den Bus überwacht und auf relevante Botschaften durchsucht.
  • Fig. 1 zeigt eine für C[ontroller]A[rea]N[etwork]-Anwendungen im Automobil vorgesehene exemplarische Implementierung für ein derartiges CAN-System gemäß dem Stand der Technik:
    Der Systemchip B analysiert den Datenverkehr auf dem CAN-Bus A mittels eines CAN-Transceivers B.1 sowie mittels eines eigenen CAN-Controllers (einschließlich Quarz) B.2, während der Applikationsmikrocontroller (einschließlich Quarz) C.2 sowie die Applikationshardware D abgeschaltet sein können, um Strom im System zu sparen.
  • Allerdings ist hier ein zweiter Applikations-CAN-Controller C.1 erforderlich, der mit hoher Genauigkeit (→ gesonderter Quarz sowie gesonderter CAN-Controller) arbeiten muss, damit es nicht zu durch automobiltypische Störungen bedingten Fehlentscheidungen kommt. Wenn der Botschaftsvergleicher B.3 die vordefinierte Weckbotschaft gefunden hat, wird die Applikation D aktiviert und bestromt. Eine derart aufwendige Implementierung ist aber in der Regel sehr kostspielig.
    • Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
  • Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Chipeinheit der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass einzelne Teilnehmer im Netzwerk, das heißt einzelne Teilnehmer am Datenbus selektiv und gezielt geweckt werden können, um auf diese Weise im Bedarfsfalle individuelle Teilnetze bilden zu können, ohne das gesamte Netz wecken zu müssen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Chipeinheit mit den im Anspruch 8 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Mithin basiert die vorliegende Erfindung auf dem Prinzip des Teilnetzbetriebs durch selektives Wecken. Hierbei kann gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung die im Stand der Technik obligatorische Verdopplung der Protokoll-Controller-Hardware vermieden werden, indem der im Applikationscontroller bereits vorhandene Protokollcontroller eingesetzt und partiell vom Systemchip oder von einer anderen Hardware nur dann versorgt wird, wenn gerade Verkehr im seriellen Datenbussystem anliegt. Für den Signalaustausch zwischen dem Systemchip und dem Applikationscontroller werden hierbei die ohnehin vorhandenen Verbindungen genutzt, so dass kein weiterer externer Aufwand betrieben werden muss.
  • Was den Verfahrensablauf gemäß der vorliegenden Erfindung anbelangt, so erfolgt die Spannungsversorgung des Protokollcontrollers durch mindestens einen vorgeschalteten Transceiver oder durch den Systemchip immer dann, wenn auf dem Datenbus Nachrichten anstehen (der Begriff "Nachrichten" soll hierbei neben Nachrichten auch auf dem Datenbus anstehende Botschaften und/oder Telegramme umfassen).
  • In diesem Zusammenhang wirkt sich in vorteilhafter Weise aus, dass der Protokollcontroller, zum Beispiel auf C[ontroller]A[rea]N[etwork]-Basis, systemgemäß innerhalb der Applikation separat versorgt werden kann; der Protokollcontroller selbst kann separat ausgebildet ("stand alone") oder auch im Mikrocontroller integriert sein.
  • Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung kann der separat versorgte Protokollcontroller, der zweckmäßigerweise über eine eigene, den Anforderungen entsprechende Taktung verfügen kann, einen Vergleich der anstehenden eingehenden Nachrichten mit gespeicherten Referenznachrichten durchführen, wobei für diesen Nachrichtenabgleich innerhalb des Protokollcontrollers mindestens eine Nachrichtenfiltereinheit zur Verfügung steht.
  • Der Protokollcontroller gibt nur dann eine Rückmeldung zum vorgeschalteten Transceiver bzw. zum vorgeschalteten Systemchip, wenn der Vergleich positiv ausfällt; nur im Falle einer derartigen, entsprechend positiven Rückmeldung vom Protokollcontroller versorgt dann der vorgeschaltete Transceiver bzw. der vorgeschaltete Systemchip die Applikation und deren Mikrocontroller.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung eines Verfahrens gemäß der vorstehend dargelegten Art und/oder mindestens einer Chipeinheit gemäß der vorstehend dargelegten Art zum Ansprechen und/oder Aktivieren mindestens eines mindestens einem Datenbus zugeordneten, zum Ausführen mindestens einer Applikation vorgesehenen Teilnehmers in der Automobilelektronik, insbesondere in der Elektronik von Kraftfahrzeugen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die den Ansprüchen 1 und 4 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend anhand der durch Fig. 2 veranschaulichten exemplarischen Implementierung gemäß einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:
  • Fig. 1 in schematischer Blockdarstellung ein Ausführungsbeispiel für ein System mit Chipeinheit und mit Mikrocontrollereinheit gemäß dem Stand der Technik; und
  • Fig. 2 in schematischer Blockdarstellung ein Ausführungsbeispiel für ein System mit Chipeinheit und mit Mikrocontrollereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
  • In Fig. 2 ist schematisch ein System 100 dargestellt, mittels dessen ein zum Ausführen einer Applikation vorgesehener Teilnehmer 40, der an einen Knoten 12 eines seriellen C[ontroller]A[rea]N[etwork]-Datenbusses 10 angeschlossen ist, angesprochen und/oder aktiviert werden kann. Das Funktionsprinzip des Systems 100 ist hierbei wie folgt: Wenn auf der CAN-Datenbusleitung 10 Nachrichtenverkehr erkannt wird und ansteht, schaltet eine an den Datenbus 10 angeschlossene, mit einer Kontrollogik ausgerüstete Transceivereinheit 34 bzw. die die Transceivereinheit 34 aufnehmende Systemchipeinheit 30, die permanent aus der Batterieeinheit 20 versorgt ist, einen mit der Transceivereinheit 34 in Verbindung 92, 94 stehenden ersten Spannungsregler 32 ein, . der dazu dient, eine dem Applikationsteilnehmer 40 zugeordnete und über eine eigene, den Anforderungen entsprechende Taktung verfügende Protokollcontrollereinheit 42 zu bestromen. Hierzu ist der erste Spannungsregler 32 an die Batterieeinheit 20 angeschlossen.
  • Über eine RXD-Leitung 52, die die Transceivereinheit 34 und die Protokollcontrollereinheit 42 miteinander verbindet, wird der Bitstrom an die Protokollcontrollereinheit 42 weitergegeben und dort analysiert. In der Protokollcontrollereinheit 42 findet sodann mittels eines Botschaftsvergleichers bzw. Nachrichtenfilters ein Abgleich der eingegangenen Botschaften, Nachrichten bzw. Telegramme mit gespeicherten Referenzbotschaften, -nachrichten bzw. -telegrammen statt.
  • Durch die Verfügbarkeit des Quarztaktes (↔ Quarzeinheit in der Protokollcontrollereinheit 42) und der Protokoll-Hardware kann das Erkennen bestimmter Nachrichten mit hoher Präzision erfolgen; weil aber die Applikation selbst einschließlich des Applikationsmikrocontrollers 44 noch unbestromt ist, wird hier erheblich Strom gespart.
  • Bei positivem Vergleichsergebnis gibt die Protokollcontrollereinheit 42 über eine TXD- Verbindung 54 ein Feedbacksignal an die Transceivereinheit 34 bzw. an die Systemchipeinheit 30. Daraufhin wird ein ebenfalls an die Batterieeinheit 20 angeschlossener, mit der Transceivereinheit 34 in Verbindung 96 stehender zweiter Spannungsregler 36 eingeschaltet und die Applikation über die Verbindungsleitung 82 komplett gestartet, indem die dem Teilnehmer 40 zugeordnete Applikationscontrollereinheit 44 mit Spannung versorgt wird; wie des weiteren aus der Darstellung der Fig. 2 hervorgeht, verläuft zwischen dem zweiten Spannungsregler 36 und der Applikations-Mikrocontrollereinheit 44 des weiteren noch eine Rücksetzleitung 84 ("reset").
  • Wenn hingegen keine Nachricht erkannt wird, das heißt wenn die über den CAN- Datenbus 10 eingehende Nachricht keiner der in der Protokollcontrollereinheit 42 gespeicherten, der Applikation zugeordneten Referenznachrichten entspricht, so wird der zweite Spannungsregler 36 nicht eingeschaltet.
  • Sobald Busruhe für eine in der Systemchipeinheit 30 bzw. in der Transceivereinheit 34 vorgegebene Zeit einkehrt, wird auch der erste Spannungsregler 32 abgeschaltet und auf diese Weise maximal Strom gespart. Die Systemchipeinheit 30 bzw. die Transceivereinheit 34 lebt jetzt nur noch aus der Batterieeinheit 20 und wartet auf eintreffende Nachrichten aus dem CAN-Datenbus 10, um dann wieder den ersten Spannungsregler 32 einzuschalten.
  • Über eine Moduskontrollschnittstelle ("mode control interface") 70 zwischen der Transceivereinheit 34 (bzw. der Systemchipeinheit 30) und der Applikationscontrollereinheit 44 kann das System 100 konfiguriert und gesteuert werden.
  • Ergänzend sei im Hinblick auf das anhand Fig. 2 veranschaulichte Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung noch angemerkt, dass es für die Umsetzung unerheblich ist, ob ein integrierter Systemchip 30 oder diskrete Komponenten, wie Transceiver 34 und Spannungsregler 32, 36, Verwendung finden. Weiterhin ist es unerheblich, ob der Protokollcontroller 42 im Mikrocontroller integriert ist oder als "stand alone device" verwirklicht ist.
  • Zusammenfassend lässt sich also konstatieren, dass das in Fig. 2 gezeigte System 100 für das Ansprechen und Aktivieren von einem seriellen Datenbussystem 10 zugeordneten, zum Ausführen jeweils einer Applikation vorgesehenen Teilnehmern 40 ausgelegt ist, so dass einzelne Teilnehmer 40 im Netzwerk, das heißt einzelne Teilnehmer 40 am Datenbus 10 selektiv und gezielt geweckt werden können, um auf diese Weise im Bedarfsfalle individuelle Teilnetze bilden zu können, ohne das gesamte Netz wecken zu müssen.
  • Hierzu wird die Protokollcontrollereinheit 42 innerhalb der Applikation in vorteilhafter Weise für die Ansprech-/Aktivierungsanalyse des laufenden Bitstroms herangezogen. Ein separates Stromversorgungskonzept für die Protokollcontrollereinheit 42 sowie für die Applikationscontrollereinheit 44 ermöglicht hierbei eine signifikante Reduzierung des Stromverbrauchs des Systems 100.
  • Ein einfacher "Handshake-Mechanismus" zwischen der physischen Verbindung zum Datenbus 10 der seriellen Protokollcontrollereinheit 42 wird zum Treffen der Entscheidung eingesetzt, ob das lokale System aufwachen soll, das heißt angesprochen und aktiviert werden soll, oder nicht. BEZUGSZEICHENLISTE 100 System
    10 Datenbus, insbesondere C[ontroller]A[rea]N[etwork]-Datenbus
    12 Knoten des Datenbusses 10
    20 Batterieeinheit
    30 Chipeinheit, insbesondere Systemchipeinheit
    32 erster Spannungsregler der Systemchipeinheit 30
    34 Transceivereinheit der Systemchipeinheit 30
    36 zweiter Spannungsregler der Systemchipeinheit 30
    40 Teilnehmer
    42 Protokollcontrollereinheit
    44 Applikationscontrollereinheit
    52 erste Verbindung zwischen Transceivereinheit 34 und Protokollcontrollereinheit 42
    54 zweite Verbindung zwischen Transceivereinheit 34 und Protokollcontrollereinheit 42
    62 Verbindung zwischen erstem Spannungsregler 32 und Protokollcontrollereinheit 42
    70 Schnittstelle zwischen Transceivereinheit 34 und Applikationscontrollereinheit 44
    82 Verbindung zwischen zweitem Spannungsregler 36 und Applikationscontrollereinheit 44
    84 Rücksetzleitung zwischen zweitem Spannungsregler 36 und Applikationscontrollereinheit 44
    92 erste Verbindung zwischen erstem Spannungsregler 32 und Transceivereinheit 34
    94 zweite Verbindung zwischen erstem Spannungsregler 32 und Transceivereinheit 34
    96 Verbindung zwischen Transceivereinheit 34 und zweitem Spannungsregler 36

Claims (10)

1. Verfahren zum Ansprechen und/oder Aktivieren mindestens eines mindestens einem Datenbus (10) zugeordneten, zum Ausführen mindestens einer Applikation vorgesehenen Teilnehmers (40), dadurch gekennzeichnet, dass im Falle mindestens einer auf dem Datenbus (10) anstehenden eingehenden Nachricht zunächst mindestens eine dem Teilnehmer (40) zugeordnete Protokollcontrollereinheit (42) mit Spannung versorgt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Protokollcontrollereinheit (42) durch die eingehende Nachricht angesprochen wird,
- dass die eingehende Nachricht mit mindestens einer in der Protokollcontrollereinheit (42) gespeicherten, der Applikation zugeordneten Referenznachricht verglichen wird,
- dass bei Entsprechung und/oder Übereinstimmung von eingehender Nachricht und Referenznachricht mindestens eine Rückmeldung an mindestens eine dem Teilnehmer (40) vorgeschaltete Transceivereinheit (34) ergeht und
- dass die Applikation, insbesondere mindestens eine dem Teilnehmer (40) zugeordnete Applikationscontrollereinheit (44), durch die Transceivereinheit (34) aktiviert wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikation, insbesondere die Applikationscontrollereinheit (44), nur im Falle der Entsprechung und/oder Übereinstimmung von eingehender Nachricht und Referenznachricht mit Spannung versorgt werden.
4. Transceivereinheit (34) zum Durchführen eines Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transceivereinheit (34)
- an den Datenbus (10) angeschlossen ist,
- mit der Protokollcontrollereinheit (42) in Verbindung (52, 54) steht und
- mit der Applikationscontrollereinheit (44) in Verbindung (70) steht.
5. Transceivereinheit gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch mindestens eine der Transceivereinheit (34) zugeordnete und/oder in die Transceivereinheit (34) implementierte Kontrollogik.
6. An mindestens eine Batterieeinheit (20) angeschlossener, mit mindestens einer Transceivereinheit (34), insbesondere gemäß Anspruch 4 oder S. in Verbindung (92, 94) stehender erster Spannungsregler (32) zum Versorgen mindestens einer dem Teilnehmer (40) zugeordneten Protokollcontrollereinheit (42) mit Spannung im Falle mindestens einer auf dem Datenbus (10) anstehenden eingehenden Nachricht.
7. An mindestens eine Batterieeinheit (20) angeschlossener, mit mindestens einer Transceivereinheit (34), insbesondere gemäß Anspruch 4 oder 5, in Verbindung (96) stehender zweiter Spannungsregler (36) zum Versorgen mindestens einer dem Teilnehmer (40) zugeordneten Applikationscontrollereinheit (44) mit Spannung im Falle der Entsprechung und/oder Übereinstimmung von eingehender Nachricht und mindestens einer in der Protokollcontrollereinheit (42) gespeicherter, der Applikation zugeordneter Referenznachricht.
8. Chipeinheit (30), insbesondere Systemchipeinheit, zum Ansprechen und/oder Aktivieren mindestens eines mindestens einem Datenbus (10) zugeordneten, zum Ausführen mindestens einer Applikation vorgesehenen Teilnehmers (40), gekennzeichnet durch
- mindestens eine Transceivereinheit (34) gemäß Anspruch 4 oder 5,
- mindestens einen ersten Spannungsregler (32) gemäß Anspruch 6 und
- mindestens einen zweiten Spannungsregler (36) gemäß Anspruch 7.
9. System (100), gekennzeichnet durch
- mindestens eine Transceivereinheit (34) gemäß Anspruch 4 oder 5,
- mindestens einen ersten Spannungsregler (32) gemäß Anspruch 6,
- mindestens einen zweiten Spannungsregler (36) gemäß Anspruch 7 und
- mindestens einen Teilnehmer (40)
- mit mindestens einer dem Teilnehmer (40) zugeordneten Protokollcontrollereinheit (42) sowie
- mit mindestens einer dem Teilnehmer (40) zugeordneten Applikationscontrollereinheit (44).
10. Verwendung eines Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder mindestens einer Chipeinheit (30) gemäß Anspruch 8 zum Ansprechen und/oder Aktivieren mindestens eines mindestens einem Datenbus (10) zugeordneten, zum Ausführen mindestens einer Applikation vorgesehenen Teilnehmers (40) in der Automobilelektronik, insbesondere in der Elektronik von Kraftfahrzeugen.
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