DE10246337B3

DE10246337B3 - Verfahren zum Überwachen von Weckvorgängen bei Datenbussystemen

Info

Publication number: DE10246337B3
Application number: DE10246337A
Authority: DE
Inventors: Sven Dipl.-Ing. Fluhrer; Frank Marquardt; Michael Wolf
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2022-10-05

Abstract

Verfahren zum Überwachen von Weckvorgängen bei Datenbussystemen mit mehreren Powermodi, wobei Datenbussignale über Ankopplungsmittel (1, 2) am Datenbus erfasst werden, die Datenbussignale über ein Diagnose-Sende-/Empfangsmittel (3, 4) in Einzelnachrichten umgesetzt und in einem Nachrichtenspeichermittel (5) abgelegt werden, wobei die Datenbussignale während eines Überwachungszeitraums aufgezeichnet werden, der Beginn des Überwachungszeitraums durch Triggern auf ein vorgegebenes Ereignis festgelegt wird und die erfassten Datenbussignale und/oder die Einzelnachrichten auf einem optischen Anzeigemittel (6) dargestellt werden. Erfindungsgemäß wird der Triggervorgang freigegeben, wenn der Datenbus sich in einem Sleep- oder Standby-Modus befindet, bei dem gegenüber dem Übertragungs-Betriebszustand eine reduzierte Anzahl von Nachrichten über den Datenbus übertragen wird und/oder Sende-/Empfangsmittel von Steuergeräten am Datenbus abgeschaltet sind, und wobei beim Wiederauftreten einer Datenbusnachricht der Beginn des Überwachungszeitraums getriggert wird und wobei das Datenbussignal bei einem Datenbus mit mindestens zwei Signalleitungen ausschließlich an einer Datenbus-Signalleitung (CAN_H) erfasst wird, die im Sleep-/Standby-Modus hochohmig gegen Masse geschaltet ist, und dass bei dem Verfahren die empfangenen Datenbussignale in ihrer sequentiellen bitmäßigen Abfolge im Nachrichtenspeichermittel (5) abgelegt werden und die Datenbussignale bezüglich der vorgesehenen ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von Weckvorgängen bei Datenbussystemen mit mehreren Powermodi, wobei Datenbussignale über Ankopplungsmittel am Datenbus erfasst werden, die Datenbussignale über ein Diagnose-Sende-/Empfangsmittel in Einzelnachrichten umgesetzt und in einem Nachrichtenspeichermittel abgelegt werden, wobei die Datenbussignale während eines Überwachungszeitraums aufgezeichnet werden, der Beginn des Überwachungszeitraums durch Triggern auf ein vorgegebenes Ereignis festgelegt wird und die erfassten Datenbussignale und/oder die Einzelnachrichten auf einem optischen Anzeigemittel dargestellt werden.
Datenbusse in einem Verkehrsmittel werden in Bezug auf deren Stromversorgung über eine Batterie gespeist. Da in Flugzeugen, Schiffen und Kraftfahrzeugen heute oft mehr als 50 Steuergeräte mit Mikrorechnern und entsprechenden Speichermitteln untergebracht sind, kann vor allem dann, wenn das Verkehrsmittel bei geringer Generatorleistung betrieben wird, die Batterie entladen werden. Dies führt dann wiederum zum Ausfall mehrerer oder sämtlicher elektrischer und elektronischer Komponenten innerhalb des Verkehrsmittels. Um das Entladen der Batterie zu vermeiden, werden Datenbussysteme in verschiedene Powermodi geschaltet. Im Übertragungs-Betriebszustand sind alle Steuergeräte mit Strom versorgt und die Sende-/Empfangsmittel sind zur Übertragung auf den Datenbus bereit geschalten. In einem Stand-by-Modus sind eines oder mehrere Steuergeräte abgeschalten, wobei deren Spannungssteuerschaltungen und zumindest ein weckendes Steuerge rät angeschaltet bleiben. Die Spannungssteuerschaltungen werden im Stand-by-Modus deswegen nicht abgeschaltet, da das Wiedereinschalten und der Einschwingzustand der Spannungsregler eine gewisse Zeit benötigt. Der Stand-by-Modus wird beispielsweise aktiviert, wenn der Motor in einem Kraftfahrzeug abgeschaltet ist, jedoch seit dem Abschalten erst eine kurze Zeit vergangen ist.
Bei dem sogenannten Sleep-Modus sind die Steuergeräte und deren Spannungsregler abgeschaltet und diese können beispielsweise über ein Signal auf dem Datenbus oder auch lokal über einen direkten Steuergeräteeingang geweckt werden, so dass die Spannungsregler zunächst in einen stabilen Spannungsversorgungszustand gelangen und danach der Mikrorechner hochgefahren wird. Neben diesen Betriebsmodi kann beispielsweise ein Receive-Betriebsmodus vorgesehen sein, in dem die Sendemittel der Steuergeräte abgeschaltet sind, jedoch die Empfangsmittel aktiv bleiben, um ein Wecksignal über den Datenbus empfangen zu können. Die Powermodi mit geringerer Leistungsaufnahme werden meist dann geschaltet, wenn das Verkehrsmittel in einem Ruhezustand abgestellt ist, wobei der Sleep-Modus erst nach einer längeren Zeit ohne Datenbussignale geschaltet wird.
Verschiedene über den Datenbus versendete Steuersignale erzeugen bei allen oder mehreren Steuergeräten einen Übergang von einem in den anderen Betriebsmodus. Beispielsweise kann ein Wecksignal auf dem Datenbus die Steuergeräte aufwecken und ein Schlafsignal kann umgekehrt eines oder mehrere Steuergeräte von dem Übertragungs-Betriebszustand in den Standby- oder Sleep-Betriebsmodus überführen. Bei einem praxisrelevanten Einsatz der Verkehrsmittel kann es nun auf dem Datenbus zu Störungen kommen, so dass das gesamte Datenbussystem geweckt wird, ohne dass eigentlich ein Wecksignal auf dem Datenbus versendet wurde. Hierbei können sogenannte EMV-Signale (elektromagnetische Verträglichkeit) beim Passieren eines Fernmeldeturms erzeugt werden, die wiederum in der Da tenbusleitung einen Impuls erzeugen, der von den Steuergeräten als Wecksignal erkannt wird.
In den Werkstätten oder auch bei der Entwicklung von Verkehrsmitteln ist erforderlich, dass das Datenbussystem daraufhin überprüft wird, ob beim Hochfahren des Datenbussystems ein Weckvorgang oder lediglich eine Störung ursächlich war. Dazu sind bereits verschiedene Diagnosegeräte entwickelt worden, wie der CANalyzer der Firma Vector Informatik GmbH (www.vector-informatik.de) oder ein Gerät mit der Bezeichnung Basic XS der Firma I+ME ACTIA Informatik und Mikro-Elektronik GmbH (www.ime-actia.com). Derartige Geräte sind geeignet, Datenbussignale zu erfassen und es sind auch verschiedene Werkzeuge vorhanden, um auf Signale zu triggern und über einen gewissen Zeitraum Signalverläufe zu beobachten.
Derartige und ähnliche Diagnosegeräte können im Zusammenhang mit Datenbussystemen wie beim LIN-, beim CAN-, beim FlexRayoder auch beim MOST-Datenbus eingesetzt werden. Wenn auch die beiden erwähnten Messgeräte im Zusammenhang mit dem CAN-Datenbus beschrieben sind, lassen sich Messgeräte auch bei optischen Datenbussen einsetzen, die entweder auf der elektrischen oder optischen Seite des Datenbussystems Wecksignale erfassen können. Beispielsweise bei einem CAN-Datenbus werden üblicherweise derartige Messgeräte, wie auch die Datenbus-Steuergeräte, über einen CAN-Receiver angeschlossen, der sowohl bei der dominanten CAN H-Datenbusleitung als auch bei der rezessiven CAN L-Datenbusleitung die Datenbussignale abnimmt und daraus ein Differenzsignal bildet. Der CAN-Datenbus besitzt zwei Datenbus-Signalleitungen (CAN H, CAN L) auf denen Gegentaktsignale übertragen werden. Da die Messgeräte an beiden Datenbussignalleitungen angeordnet sind, wird die Häufigkeit der auftretenden Weckereignisse durch das Messgerät verfälscht. Ein Grund dafür kann sein, dass durch das Messgerät die Widerstandsverhältnisse und die Gesamtleitungsbedingungen geringfügig verändert werden, so dass mit dem Messgerät weniger oder mehr EMV-Störungen auf dem Datenbus auftre ten, als ohne Verwendung des Messgerätes. Ein weiteres Problem besteht darin, dass bei Verwendung der Standard-Steuergeräte-Transceiver nach einem Weckvorgang über den Datenbus keine Bestätigungsnachrichten von den Steuergeräten zurückgesendet werden können, da diese durch Abschalten der Mikrorechner im Stand-by- oder Sleep-Zustand sind. Infolgedessen sendet der Protokollbaustein zum CAN-Transceiver ein Fehlersignal auf den CAN-Datenbus, da die Bestätigungsnachricht auf das Wecksignal nicht zurückgesendet wurde.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Überwachen von Weckvorgängen bei Datenbussystemen bereitzustellen, das bei Weckvorgängen des Datenbussystems das dafür ursächliche Wecksignal zurückspeichert, ohne das Sende- und Empfangsverhalten des Datenbusses und dessen Weckfähigkeit bzw. Weckbedingungen zu stören.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Danach wird der Triggervorgang freigegeben, wenn der Datenbus sich in einem Sleep- oder Stand-by-Modus befindet, bei dem gegenüber dem Übertragungs-Betriebszustand eine reduzierte Anzahl von Nachrichten über den Datenbus übertragen wird und/oder Sende-/Empfangsmittel von Steuergeräten am Datenbus abgeschaltet sind, und wobei beim Wiederauftreten einer Datenbusnachricht der Beginn des Überwachungszeitraums getriggert wird und wobei das Datenbussignal bei einem Datenbus mit mindestens zwei Signalleitungen ausschließlich an einer Datenbus-Signalleitung erfasst wird, die im Sleep-/ Stand-by-Modus hochohmig gegen Masse geschaltet ist, und dass bei dem Verfahren die empfangenen Datenbussignale in ihrer sequentiellen bitmäßigen Abfolge im Nachrichtenspeichermittel abgelegt werden und die Datenbussignale bezüglich der vorgesehenen Bit-Zeitdauer mindestens fünffach überabgetastet werden.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass bei Datenbussystemen mit mehreren Powermodi das Überwachen von Weck-, Stand-by- oder Sleep-Vorgängen durch die bekannten Messgeräte verfälscht wird. Eine Ursache wird erfindungsgemäß dadurch verringert, dass bei einem Datenbus mit mindestens zwei Signalleitungen ausschließlich an einer Datenbus-Signalleitung, insbesondere der CAN H-Leitung erfasst wird, die im Sleep-/Stand-by-Modus hochohmig gegen Masse geschaltet ist. Auf diese Weise sind die Störeinflüsse durch das Messverfahren am Datenbus sehr gering. Der andere Pol des Messgerätes liegt dann an der Fahrzeugmasse bzw. dem Minuspol der Batterie. Dadurch, dass das Signal nicht an beiden Datenbus-Signalleitungen erfasst wird, ergeben sich bei der praktischen Anwendung geringere Beeinflussungen auf das Eigenverhalten des Datenbussystems.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Datenbussignale nicht über einen herkömmlichen Standard-CAN-Receiver empfangen werden, da durch das CAN-Protokoll unnötige Fehlersignale ausgelöst werden, da die Wecksignale auf dem Datenbus nicht wie gefordert, durch mindestens ein Steuergerät bestätigt werden. Die Steuergeräte sind im Sleep-Modus heruntergefahren und können keine Bestätigungsnachricht auf den Datenbus senden. Erfindungsgemäß ist die Schnittstelle zum Datenbus, d.h. das Ankopplungsmittel, so ausgestaltet, dass die empfangenen Datenbussignale in ihrer sequenziellen bitmäßigen Abfolge im Nachrichtenspeichermittel abgelegt werden können. Zusätzlich sind die Datenbussignale bezüglich der vorgesehenen Bit-Zeitdauer mindestens fünffach überabgetastet. Durch das serielle Ablegen der auf dem Datenbus umlaufenden Wecksignale kann nachträglich durch den Mikrorechner des Diagnose-Messgerätes festgestellt werden, welches Wecksignal den Datenbus in einen anderen Powermodus versetzt hat. Durch die mindestens fünffache Überabtastung auf der CAN_H-Datenbusleitung, lassen sich auch höher frequente Signalfolgen oder auch Impulse erkennen. Wenn beispielsweise ein High- oder Low-Bit auf dem Datenbus eine Millisekunde dauert, kann durch die fünffache Überabtastung erkannt werden, ob der Datenbus durch einen EMV-Impuls mit der Dauer von beispielsweise einer Mikrosekunde geweckt wurde. Denn beim Weckvorgang durch die Störung wird bei fünffacher Überabtastung lediglich ein Abtastwert mit High-Pegel im Nachrichtenspeicher abgelegt, während die übrigen Abtastwerte im Low-Level sind. Wäre im Gegensatz das Wecken des Datenbussystems durch einen vorgesehenen Weckalgorythmus erzeugt, müssen bei einem High-Signal mindestens fünf Abtastwerte für ein vollständiges High-Bit auf High-Level liegen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden die erfassten CAN-Signalspannungssignale in ein Gleichspannungssignal, beispielsweise ein TTL-Signal, umgesetzt. Dieses Gleichspannungssignal kann dann im Mikrorechner des Diagnose-Messgerätes zum Überwachen von Weckvorgängen leicht ausgewertet werden. Der Triggervorgang kann beispielsweise durch einen Timer freigegeben werden, der nach einer Mindestruhezeit der Datenbussignale auf dem Datenbus den Triggervorgang freigibt. Danach wird dann jedes dominante Signal auf der CAN-H-Datenbusleitung erfasst und gespeichert. Dem gespeicherten Signal wird dann ein Datums- und/oder Uhrzeitstempel beigefügt und die empfangenen Datenbussignale werden zusammen im Nachrichtenspeichermittel, beispielsweise in einem RAM abgelegt. Ein Softwarealgorythmus berechnet dann unter Berücksichtigung des Datenbus-Protokolls die erkannten Datenbus-Nachrichtenidentifier. Die Nachrichtenidentifier werden mit weiteren Informationen, wie z.B. Datum, Uhrzeit und Fehlerklasse, im Nachrichtenspeichermittel abgelegt. Das Nachrichtenspeichermittel ist derart bemessen, dass gegebenenfalls bis zu 1000 Trigger-Ereignisse, d.h. bis zu 1000 Weckvorgänge des Datenbusses dort abgespeichert werden können. Zu diesen Weckereignissen werden dann jeweils das Wecksignal und die charakteristischen Daten abgelegt. Aufgrund dieser Informationen kann dann festgestellt werden, ob das Datenbussystem über einen standardmäßigen Weckvorgang hochgefahren wurde oder durch eine Störung.
Es kann eine Online-Ausgabeschnittstelle vorgesehen sein, die aus dem RAM-Speichermittel über die serielle Schnittstelle des Mikrocontrollers erfolgt, wodurch die Trigger-Ereignisse noch genauer untersucht werden können. Dazu kann eine Statistiksoftware verwendet werden, die die einzelnen Ereignisse hinsichtlich der Identifier und der Fehlerarten darstellt. Diese statistische Darstellung der Weckvorgänge und der Störungen kann dann durch Anzeige auf dem optischen Anzeigemittel dargestellt werden. Ebenfalls kann auf dem optischen Anzeigemittel dargestellt werden, ob der Datenbus in seinem Normalbetriebsmodus oder in einem Sleep- oder Stand-by-Modus arbeitet. Außerdem kann der Mikrocontroller des Diagnose-Messgerätes ein Trigger-Ausgabesignal erzeugen, so dass über ein angeschlossenes Oszilloskop der jeweilige Weckvorgang und die entsprechenden Signalpfade eines Steuergerätes beobachtet werden können.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Diagnose-Messgerätes zum Überwachen von Weckvorgängen bei Datenbussystemen mit mehreren Powermodi, welches zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
In 1 ist als Vorrichtung zum Überwachen von Weckvorgängen bei Datenbussystemen mit mehreren Powermodi ein Diagnose-Messgerät dargestellt, welches Datenbussignale über ein Ankopplungsmittel 1, 2 am Datenbus erfasst, die Datenbussignale über ein Diagnose-Sende-/Empfangsmittel 3, 4 in Einzelnachrichten umsetzt und in einem Nachrichtenspeichermittel 5 ablegt. Das Diagnose-Messgerät weist eine Triggereinrichtung auf, die durch Triggern auf ein vorgegebenes Ereignis, nämlich einen Weckvorgang, den Beginn des Überwachungszeitraums festlegt und weist ein optisches Anzeigemittel 6 auf, welches die erfassten Datenbussignale und/oder Einzelnachrichten darstellt.
Die Vorrichtung weist ferner eine Bedieneinheit 7 auf, um die verschiedenen Programmeinstellungen vorzugeben und das optische Anzeigemittel 6 bedienen zu können. Eine Powermanagementschaltung 8 steuert den Stromverbrauch aus den dem Gerät zugeordneten Akkus 9. Der Mikrorechner 10 verarbeitet die im Speichermittel 5 abgelegten Daten mittels der im Programmspeicher 11 vorgesehenen Diagnosesoftware und gibt beim Wecken oder bestimmten Ereignissen auch ein akustisches Signal über den Lautsprecher 12 aus. Es sind Schnittstellen 13 vorgesehen, über die verschiedene Triggersignale und Daten aus der Vorrichtung ausgelesen werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren, dass auf der beschriebenen Diagnose-Messvorrichtung durchführbar ist, erfasst zunächst über die Ankopplungsmittel 1, 2 die auf dem Datenbus auftretenden Signale. Der Triggervorgang für die Aufzeichnung der Datenbussignale und Rückspeicherung auf dem Nachrichtenspeichermittel 5 wird erfindungsgemäß dann freigegeben, wenn der Datenbus sich in einem Sleep- oder Stand-by-Modus befindet. In diesem Sleep- oder Stand-by-Modus treten eine reduzierte Anzahl oder gar keine Nachrichten über den Datenbus auf oder die Sende-/Empfangsmittel der Steuergeräte sind abgeschaltet. Da der Triggervorgang während des Sleep- oder Stand-by-Modus freigegeben wird, wird beim Wiederauftreten einer Datenbusnachricht auf dem Datenbus, und dabei ist es egal ob es sich um eine Weck-Nachricht oder ein Störsignal handelt, der Beginn des Überwachungszeitraums getriggert. Ab dem Triggerzeitpunkt werden die auftretenden Signale im Nachrichtenspeichermittel mit diversen Informationen, beispielsweise einem Zeitstempel und dem Identifier des Signalverursachers, abgelegt. Um das elektrische Verhalten des Datenbussystems geringst möglich zu verfälschen, werden die Datenbussignale an der Datenbussignalleitung erfasst, die im Sleep-/Stand-by-Modus hochohmig gegen Masse geschaltet ist. Die Datenbussig nale werden in ihrer sequentiellen bitmäßigen Abfolge im Nachrichtenspeichermittel 5 abgelegt, nachdem sie zuvor gleichgerichtet wurden. Dieser Gleichrichtvorgang ist erforderlich, da es sich bei den meisten Datenbussen um differenzielle Signalauswertungen handelt, bei dem Gegentaktsignale voneinander subtrahiert werden, so dass hier Wechselspannungssignale entstehen. Bezogen auf die Bit-Zeitdauer des Datenbusprotokolls werden die Datenbussignale mehr als fünffach überabgetastet, so dass hochfrequente Störeinflüsse, die den Datenbus wecken, von den Standard-Bit-Folgen unterschieden werden können. Standardmäßig muss also beim Wecken des Datenbusses bei fünffacher Überabtastung fünf mal ein dominantes Messsignal auf dem CAN H-Signalleiter vorkommen, wenn davon ausgegangen werden soll, dass keine Störung den Datenbus geweckt hat. Aufgrund der Überwachung der Weckvorgänge des erfindungsgemäßen Verfahrens, können die Datenbussysteme hinsichtlich Störungsvorgängen durch elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) optimiert werden.

Claims

Verfahren zum Überwachen von Weckvorgängen bei Datenbussystemen mit mehreren Powermodi, wobei Datenbussignale über Ankopplungsmittel (1, 2) am Datenbus erfasst werden, die Datenbussignale über ein Diagnose-Sende-/Empfangsmittel (3, 4) in Einzelnachrichten umgesetzt und in einem Nachrichtenspeichermittel (5) abgelegt werden, wobei die Datenbussignale während eines Überwachungszeitraums aufgezeichnet werden, der Beginn des Überwachungszeitraums durch Triggern auf ein vorgegebenes Ereignis festgelegt wird und die erfassten Datenbussignale und/oder die Einzelnachrichten auf einem optischen Anzeigemittel (6) dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Triggervorgang freigegeben wird, wenn der Datenbus sich in einem Sleep- oder Standby-Modus befindet, bei dem gegenüber dem Übertragungs-Betriebszustand eine reduzierte Anzahl von Nachrichten über den Datenbus übertragen wird und/oder Sende-/ Empfangsmittel von Steuergeräten am Datenbus abgeschaltet sind, und wobei beim Wiederauftreten einer Datenbusnachricht der Beginn des Überwachungszeitraums getriggert wird und wobei das Datenbussignal bei einem Datenbus mit mindestens zwei Signalleitungen ausschließlich an einer Datenbus-Signalleitung (CAN_H) erfasst wird, die im Sleep-/ Standby-Modus hochohmig gegen Masse geschaltet ist, und dass bei dem Verfahren die empfangenen Datenbussignale in ihrer sequentiellen bitmäßigen Abfolge im Nachrichtenspeichermittel (5) abgelegt werden und die Datenbussignale bezüglich der vorgesehenen Bit-Zeitdauer mindestens fünffach überabgetastet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenbussignale in Gleichspannungssignale gewandelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Triggervorgang freigegeben wird, nachdem auf dem Datenbus über eine vorgegebene Zeit kein Datenbussignal mehr übertragen wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Triggervorgang freigegeben wird, nachdem eine Schlafbotschaft auf dem Datenbus empfangen wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Triggervorgang freigegeben wird, nachdem ein Abschaltsignal an einem Spannungsregler am Datenbussystem oder an einer Datenbusleitung ein Spannungssprung auf Batteriespannung erfasst wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ab dem Triggerzeitpunkt die erfassten Datenbusnachrichten zusammen mit einem Zeitpunkt und/oder Datum im Nachrichtenspeichermittel (5) ablegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem empfangenen Datenbussignal im Nachrichtenspeichermittel (5) der Bezeichner des Sendebausteins abgespeichert wird.