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Die Erfindung betrifft ein Meister-Sklave-Netzwerk
eines LIN-Bussystems und ein zugehöriges Zugriffsverfahren.
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Ein LIN-Bussystem (LOCAL INTERCONNECT
NETWORK) wird in einem Kraftfahrzeug beispielsweise zur Übertragung
von Steuerbefehlen, Statusinformationen oder Diagnosedaten verwendet. Hierbei
zeichnet sich das LIN-Bussystem durch einen einfachen Schaltungsaufbau
aus, der es ermöglicht
vereinfachte Schaltkreise für
Satellitenstationen zu verwenden, so dass ein kostengünstiger
Aufbau des Systems innerhalb eines Kraftfahrzeugs ermöglicht wird.
Um eine sichere Übertragung über das LIN-Bussystem
zu gewährleisten,
weist die Leitstation des LIN-Bussystems einen Taktgeber auf, der eine
Festlegung der Frequenz der zu sendenden Daten ermöglicht.
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Damit die Satellitenstationen die
gesendeten Daten empfangen und ggf. dekodieren können, weisen diese ebenfalls
einen Taktgeber auf, der jedoch keinen hohen Genauigkeitsanforderungen
unterliegt, um einen einfachen und kostengünstigen Taktgeber verwenden
zu können.
Da eine kleine Übertragungsrate
der zu übertragenden
Daten für
die meisten Anwendungsfälle
in einer LIN-Busstruktur ausreicht, werden die Daten mit einem Bruchteil
der Taktfrequenz des Taktgebers der Leitstation übertragen, bekannte Übertragungsraten
sind zwischen 1000 bit/sek. und 20000 bit/sek., beispielsweise 2400 bit/sek.,
9600 bit/sek. und 19200 bit/sek.. Die Übertragungsfrequenz kann beispielsweise
mittels eines Frequenzteilers erzeugt werden. Die Satellitenstationen
stellen zum Empfang ebenfalls eine entsprechende. Frequenz zur Verfügung, wobei
anhand empfangener Informationen diese Frequenz auf die Übertragungsfrequenz
gestimmt und synchronisiert wird.
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Zur Stimmung und Synchronisation
sendet die Leitstation ein von ihrer Taktgeberfrequenz abhängiges Kopfsignal.
Dieses Kopfsignal enthält
die notwendigen Informationen zur Stimmung und Synchronisation der
Satellitenstationen. Um die Frequenz für den Empfang auf die Übertragungsfrequenz
entsprechend einzustellen, weist das Kopfsignal einen Frequenzsynchronisationsteil
auf, der aus einer Bitfolge besteht, die ein periodisches Rechtecksignal
bildet. Detektierte Abweichungen von der Periodizität des Rechtecksignals
werden zur Stimmung der Frequenz für den Empfang durch die Satellitenstation
verwendet.
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Das bekannte LIN-Bussystem hat jedoch den
Nachteil, dass die Satellitenstationen zum Senden von Informationen
oder sonstigen Daten durch die Leitstation in einer bestimmten Reihenfolge
aufgefordert werden und sich dabei auf die von der Leitstation vorgegebene Übertragungsfrequenz
stimmen und auf einen vorgegebenen Zeitpunkt oder Zeitrahmen aufsynchronisieren
müssen.
Diese Struktur birgt den Nachteil, dass zu übertragende Informationen, die
einer bestimmten Satellitenstation zugeordnet sind, verzögert werden
können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde ein LIN-Netzwerk mit einer Meister-Sklaven-Struktur, sowie ein
Verfahren zur Informationsübertragung
in einem LIN-Netzwerk anzugeben, um eine gering verzögerte Informationsübertragung,
die von einer Satellitenstation ausgeht, zu ermöglichen und zudem nicht auf
den vereinfachten schaltungstechnischen Aufbau der Meister-Sklaven-Struktur
des LIN-Netzwerkes mit einfachen, nicht präzisen Taktgebern in den Satellitenstationen
zu verzichten.
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Die Aufgabe wird durch das Verfahren
zur Informationsübertragung
in einem LIN-Netzwerk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und
durch das LIN-Netzwerk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 24
gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Demgemäß wird in dem Verfahren zur
Informationsübertragung
in einem LIN-Netzwerk mit einer Leitstation und mindestens einer
Satellitenstation neben dem Senden des ersten Kopfsignals von der Leitstation,
das den ersten Frequenzsynchronisationsteil zur Taktsynchronisation
der Satellitenstation aufweist, ein Senden eines zweiten Kopfsignals durch
eine Satellitenstation ermöglicht.
Dabei sendet die Satellitenstation aufgrund eines Ereignisses das zweite
Kopfsignal mit einem zweiten Frequenzsynchronisationsteil über das
LIN-Netzwerk, um eine zum Ereignis korrelierende Ereignisinformation
an die Leitstation oder an eine weitere Satellitenstation zu übertragen.
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Dabei wird die Satellitenstation
zum Senden nicht durch die Leitstation aufgefordert. Die Satellitenstation
sendet selbständig
das zweite Kopfsignal, dass von der Leitstation oder einer weiteren
Satellitenstation zum Empfang der Ereignisinformation ausgewertet
wird. Zwar ist die Leitstation weiterhin als Meister (engt. master)
konfiguriert, dieselbe lässt
jedoch das Senden des zweiten Kopfsignals und der Ereignisinformation
durch die Satellitenstation zu. Insofern wird die von der Leitstation
als Meister festgelegte Bestimmung der Kommunikation über das LIN-Netzwerk
für das
Senden durch die Satellitenstation unterbrochen und kann nachfolgend
unverändert oder
neu konfiguriert fortgesetzt werden.
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Zwar ist es möglich, dass das zweite Kopfsignal
und die Ereignisinformation eine eigene, spezifische Struktur aufweisen,
die dann jedoch von der entsprechend ausgestatteten Leitstation
und weiteren Satellitenstationen dekodiert werden müsste, jedoch
sieht eine besonders einfache, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
vor, dass das erste Kopfsignal und das zweite Kopfsignal eine kompatible
Struktur aufweisen. Demzufolge ist eine Modifikation der weiteren
Satellitenstation zum Empfang des zweiten Kopfsignals und der Ereignisinformationen
nicht nötig.
Wird keine entsprechende Kennung für das selbständige Senden
der Satellitenstation vorgesehen, ist es möglich, dass die weiteren Satellitenstationen zwischen
dem ersten Kopfsignal der Leitstation und dem zweiten Kopfsignal
der Satellitenstation nicht unterscheiden können und brauchen.
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Vorzugsweise wird sowohl das zweite
Kopfsignal als auch die Ereignisinformation von der Satellitenstation
gesendet, um besonders zeitkritische Informationen an eine weitere Station
zu übertragen. Je
nach der gewünschten
Richtung des Datenaustausches wird jedoch alternativ oder zusätzlich durch die
Satellitenstation lediglich die Aufforderung durch das Senden des
Kopfsignals generiert, die eine der weiteren Stationen zum Senden
der Ereignisinformation veranlasst.
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Neben dieser Kennung, dass das zweite Kopfsignal
von der Satellitenstation stammt, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung vorgesehen, dass das von der Satellitenstation gesendete zweite
Kopfsignal eine Identifikation zur Informationszuordnung enthält. Diese
Informationszuordnung kann sowohl für die die Ereignisinformation
sendende, als auch für
die die Ereignisinformation empfangende Station gelten. Mittels
dieser Informationszuordnung kann die Ereignisinformation beispielsweise durch
eine Station zum Senden aufbereitet und auf den LIN-Bus abgesendet
werden, oder die die Ereignisinformation empfangende Station kann
durch diese Informationszuordnung getriggert die Ereignisinformation
auswerten und beispielsweise einen zugeordneten Aktuator ansteuern.
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Mittels dieser Identifikation ist
eine selbständige,
direkte Zuordnung der Ereignisinformation und damit eine schnelle
Kommunikation zwischen zwei oder mehreren Satellitenstationen möglich, ohne dass
die Leitstation diese Kommunikation über die Strukturierung von
Abläufen
innerhalb eines Kommunikationsprotokolls regeln müsste. Eine
vorteilhafte Erfindungsvariante sieht dabei vor, dass in Abhängigkeit
von dieser Identifikation von der Leitstation oder der weiteren
Satellitenstation die zugeordnete Information über das LIN-Netzwerk an eine
Station übertragen
wird. Dabei ist diese Station insbesondere die das zweite Kopfsignal
sendende Satellitenstation.
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Der zweite Frequenzsynchronisationsteil
des zweiten Kopfsignals, der von der Satellitenstation gesendet
wird, wird dabei in einer Ausgestaltung im Bedarfsfall zur Stimmung
und Synchronisation des Empfängers
verwendet. Dieser Bedarfsfall tritt insbesondere dann ein, wenn
die Stimmung einer der weiteren Satellitenstationen von der Stimmung
der Satellitenstation, die das zweite Kopfsignal sendet, derart
abweicht, dass ein fehlerfreier Empfang der Ereignisinformation
nicht möglich
ist. Die weitere Satellitenstation legt in diesem Falle nicht die Übertragungsfrequenz
der Leitstation, sondern die Übertragungsfrequenz
der sendenden Satellitenstation für den Empfang zu Grunde. Ein
nachfolgender Rahmen der Leitstation kann dabei zu einer erneuten
Stimmung und Synchronisation auf das erste Kopfsignal der Leitstation
führen.
Die Leitstation kann dabei einen zu einer Satellitenstation analogen
Sende- und Empfangsteil aufweisen, so dass Informationen von und
zu der Leitstation übertragen
werden können.
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Eine alternative Ausgestaltung der
Erfindung sieht vor, dass sich die Leitstation und die weitere Satellitenstation
auf den zweiten Frequenzsynchronisationsteil des zweiten Kopfsignals
immer synchronisieren, um die Ereignisinformation der Satellitenstation
zu empfangen. Nach dem Empfang der Ereignisinformation wird durch
ein erneutes Senden des ersten Kopfsignals durch die Leitstation
die Stimmung und Synchronisation der Satellitenstationen erneut überschrieben.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung besteht der zweite Frequenzsynchronisationsteil aus
einer Bitfolge mit abwechselnden Nullen und Einsern, wobei die Bitfrequenz
dieser Bitfolge von der Taktfrequenz des Taktgebers der sendenden Satellitenstation
abhängt.
Demzufolge kann diese Bitfolge von einer Bitfolge der Leitstation
zur Stimmung und Synchronisation abweichen. Dies kann gezielt zur
Steuerung der Übertragungsfrequenz
genutzt werden. Die Abweichungen der Frequenz der Taktgeber kann
eine Unabhängigkeit
der beiden Bitfolgen jedoch auch bedingen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der
Erfindung sieht vor, dass die Leitstation zumindest während Sendepausen
das LIN-Netzwerk überwacht,
um insbesondere im Falle des selbständigen Sendens des zweiten
Kopfsignals durch die Satellitenstation eine Datenkollision zu verhindern.
Diese Überwachung bewirkt,
dass die Leitstation während
der Übertragung
kein erstes Kopfsignal sendet, sondern ggf. die von der Satellitenstation
gesendeten Information auswerten oder überprüfen kann. Zur Überwachung des
Netzwerkes während
der Sendepausen ist ein Empfangsteil der Leitstation mit dem Netzwerk
verbunden. Jedes gesendete Signal wird durch die Leitstation überprüft und mit
einer Kommunikationsabfolge, die von der Leitstation selbst vorgegeben
wird, verglichen. Tritt ein selbständiges Senden durch die sendefähige Satellitenstation
während
einer Sendepause auf, wird dieses selbständige Senden durch die Leitstation
erkannt und die Kommunikationsabfolge entsprechend angepasst. Vorzugsweise
geht mit der Detektion des Sendens des zweiten Kopfsignals die Leitstation
zusätzlich
in einen Modus zum Empfang des zweiten Kopfsignals und/oder der
Ereignisinformation über.
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Verschiedene Modi der Leitstation
und der sendefähigen
Satellitenstation werden vorzugsweise mittels eines Bus-Protokolls
gesteuert. Dabei wird beispielsweise die erneute Übertragung
der Ereignisinformation angefordert, wenn eine Störung oder Verfälschung
der Ereignisinformation während
der Übertragung
aufgetreten ist. Dies kann beispielsweise mittels Prüfsummen
erfolgen. Weiterhin kann von der Leitstation die Fähigkeit
und/oder die Übertragungsrate
zum selbständigen
Senden des zweiten Kopfsignals durch die Satellitenstation mittels
des Protokolls gesteuert werden. Hierzu werden in einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung die Sende- und/oder Empfangsrechte der
Satellitenstationen durch das Protokoll festgelegt.
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Vorzugsweise synchronisiert sich
dabei die Leitstation auf das zweite Kopfsignal. Das Senden von
Signalen von oder an weitere Satellitenstationen durch die Leitstation
oder durch eine weitere Satellitenstation wird gestoppt. Der Stoppbefehl
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn mehrere Satellitenstationen
selbständig
ein zweites Kopfsignal senden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung generiert die Leitstation mittels eines Kommunikationsprotokolls
des LIN-Netzwerkes eine oder mehrere Sendepausen, die jeweils zwischen
mindestens zwei Rahmen liegen. Dabei wird innerhalb der Sendepause
das Senden des zweiten Kopfsignals zugelassen. Für das Zulassen ist vorteilhafterweise ein
Zeitfenster vorgesehen oder alternativ wird das Kommunikationsprotokoll
zumindest für
das Senden des zweiten Kopfsignals durch die Satellitenstation unterbrochen.
Dabei wird vorzugsweise das Senden des ersten Kopfsignals von der
Leitstation ausgesetzt, bis die zum Ereignis korrelierende Kommunikation
im LIN-Netzwerk beendet ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung wird ein Fehlerfall, insbesondere das fehlerhaft fortdauernde
Senden durch die das zweite Kopfsignal sendende Satellitenstation
erkannt und Gegenmaßnahmen
eingeleitet. Vorzugsweise überwacht zur
Fehlerfallerkennung eine Überwachungsvorrichtung
(watch-dog) das Senden von Signalen, und nach einem Zeitüberlauf
wird das fortdauernde Senden abgebrochen, indem der Mikrocontroller
der sendenden Einheit beispielsweise zurückgesetzt wird.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der
Erfindung sieht eine oder mehrere Satellitenstationen vor, die unterschiedliche
Informationen über
das Netzwerk übertragen
können.
Dabei werden die über
das LIN-Netzwerk zu übertragenden
Informationen priorisiert. Die Priorisierung wird beispielsweise
anhand sicherheitsrelevanter Funktionen festgelegt oder kann entsprechend
einer Änderung
der Zustände
des Kraftfahrzeugs, z.B. „Motor
gestartet", „Mindestgeschwindigkeit
erreicht" oder „Türen verriegelt" angepasst werden.
Dabei werden zuerst nur Ereignisinformationen einer bestimmten hohen
Priorität
von der Satellitenstation mit dem zweiten Kopfsignal zur Sendung
zugelassen.
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Vorteilhafterweise weist die sendefähige Satellitenstation
eine Prüfvorrichtung
auf, die in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ermöglicht, dass
von der sendefähigen
Satellitenstation vor dem Senden des Kopfsignals überprüft wird,
ob die Leitstation oder eine weitere Satellitenstation den Bus belegen.
Dieses Überprüfen, ob
eine Sendepause vorliegt, vermeidet Kollisionen, die durch einen
zufallsgesteuerten Zugriff auf den Bus durch die eine oder mehrere
sendefähige
Satellitenstationen entstehen könnten.
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Tritt der Fall auf, dass das zweite
Kopfsignal mit einem Senden von Signalen der Leitstation und/oder
einer weiteren Satellitenstation zeitlich zusammentrifft, wird eine
Signalkollision detektiert und die Übertragung abgebrochen. Dabei
sind mehrere Abbruchsvarianten denkbar. Zum einen ist es möglich, die
jeweils nieder priorisierte Übertragung
abzubrechen. Eine andere Variante würde nur nichtzeitkritische Übertragungen
abbrechen, oder die Übertragung
der zeitlich nachfolgenden Übertragung
müsste abgebrochen
werden und der durch die Kollision gestörte Informationsbereich erneut,
insbesondere automatisch oder auf Anforderung seitens des Empfängers, übertragen
werden.
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Entsprechend der benötigten Zuverlässigkeit der Übertragung
der Ereignisinformation wird in einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung von der sendenden Satellitenstation zur Übertragung
der Ereignisinformation eine Übertragungsrate
festgelegt. Die gewählte Übertragungsrate
kann dabei mittels des Kopfsignals der oder den empfangenden Stationen übermittelt
werden.
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Als Ereignisse können unterschiedliche Situationen
auftreten, die eine sofortige Übermittelung
einer Ereignisinformation bedingen. Im folgenden sind als vorteilhafte
Ausgestaltung der Erfindung unterschiedliche Varianten angegeben,
die alternativ oder kombiniert genutzt werden können.
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In einer ersten Variante ist das
Ereignis eine Fehlerdetektion von fehlerhaften Daten, die von der Leitstation
oder von einer der weiteren Satellitenstationen zuvor an die selbständig sendefähige Satellitenstation übertragen
wurden. Beispielsweise ist für die
Durchführung
einer Sicherheitsfunktion, wie das Not-Öffnen eines Kraftfahrzeugfensters
die sofortige Übertragungswiederholung
notwendig.
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Eine zweite Variante sieht vor, dass
das Ereignis eine Bedienung einer Bedienungsvorrichtung der Satellitenstation
ist. Beispielsweise soll das Betätigen
eines Tasters zum Öffnen
einer Fensterscheibe oder zur Verstellung eines Kraftfahrzeugsitzes zu
einer sofortigen Verstellaktion führen, ohne dass der Benutzer
eine Verzögerung
zwischen dem Zeitpunkt der Betätigung
und dem Beginn der Verstellung bemerken kann.
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Eine dritte Variante sieht vor, dass
das Ereignis ein Funkempfangssignal einer Empfangsvorrichtung der
Satellitenstation, insbesondere ein Entriegelungssignal für ein Kraftfahrzeugschloss
ist. Wird demzufolge von einer Satellitenstation ein Funksignal
empfangen, soll die Reaktion beispielsweise eines Türsystems
mit geringst möglicher
Verzögerung erfolgen.
Dies ermöglicht,
dass bei einer Betätigung eines
Türgriffes
von außen
das Türschloss
unabhängig
von der derzeitigen Situation auf dem LIN-Netzwerk mit nur geringer
Verzögerung
geöffnet
werden kann.
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Eine vierte Variante ist, dass das
Ereignis das Starten eines Notbetriebs ist, der aufgrund einer fehlerhaften
Funktion oder einer defekten Elektronik gestartet wurde. Dies ist
insbesondere in einer Crashsituation erforderlich, wenn sicherheitsrelevante
Funktionen des Kraftfahrzeuges, beispielsweise ein zentrales Bussystem
oder ein externer Taktgeber ausfallen. Weiterhin kann ein Notbetrieb
gestartet werden, wenn sich das Kraftfahrzeug zumindest teilweise
ins Wasser gestürzt
ist und alle Öffnungen
und Schließsysteme
des Kraftfahrzeugs in ihrer Funktionalität weiterhin zur Verfügung stehen
müssen.
Der Notbetrieb kann dabei mittels der Ereignisinformation an alle
Satellitenstationen und an die Leitstation übertragen werden.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand von zeichnerischen Darstellungen näher erläutert. Dabei
zeigen
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1 ein
LIN-Netzwerk mit einer Leitstation und mehreren Satellitenstationen,
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2 Aufbau
eines LIN-Datenrahmens,
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3a vereinfachte
Darstellung eine LIN-Netzwerkes, und
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3b und 3c schematische zeitliche Darstellung
zweier Varianten eines Bus-Protokolls.
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In 1 ist
ein LIN-Netzwerk schematisch dargestellt. Mehrere Stationen LS,
SSA, SSB, SSC, SSD und SSSS sind über einen LIN-Bus miteinander verbunden.
Dieses lokale LIN-Netzwerk weist eine linienförmige Struktur auf. Um Informationen über den LIN-Bus
zu übertragen,
erfolgt der Kanalzugriff durch die sendewillige Station LS, SSA,
SSB, SSC, SSD. oder SSSS in geordneter, vorausschaubarer Form. Demzufolge
ist die Kanalzugriffsmethode auf den LIN-Bus deterministisch. Hierzu
ist eine Leitstation LS notwendig, die eine zentralisierte Steuerung durch
die Vergabe von Bus-Belegungsrechten
ermöglicht.
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Dem deterministischen Kanalzugriffsverfahren
liegen verfahrenstypische Algorithmen zugrunde und somit logische
Steuervorschriften für
Kommunikationsabläufe
innerhalb des LIN-Netzwerkes. Diese werden üblicherweise mittels eines
Kanalzugriffsprotokolls gesteuert. Das Wesen der genutzten Stationsabfrage
besteht darin, dass die an den Bus angeschlossenen Satellitenstationen
SSA, SSB, SSC und SSD zuerst nach Sendewünschen von der Leitstation LS
abgefragt und dann zur Abgabe ihrer Nachrichten ausgewählt werden.
Das Absenden der Nachrichten erfolgt erst, wenn dafür eine Genehmigung
vorliegt. Es wird in diesem Ausführungsbeispiel
angenommen, dass die Leitstation LS den kollektiv genutzten LIN-Bus
entsprechend den Anforderungen den Satellitenstationen SSB, SSC,
SSD und SSSS zuweisen kann.
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Die Leitstation LS kann zusätzlich über eine Schnittstellenschaltung
GW mit einem weiteren System in diesem Ausführungsbeispiel einem CAN-Bus verbunden
sein. Die Satellitenstationen SSA, SSB, SSC, SSD und SSSS sind Teil
eines LIN-Bus-Netzwerkes innerhalb einer Kraftfahrzeugtür und mit Funktionseinheiten
der Kraftfahrzeugtür
verbunden oder in diese integriert. Die Satellitenstation SSB ist hierbei
mit dem Fensterheberantrieb FH-A zur Steuerung verbunden. Die Satellitenstation
SSC ist mit zwei Motoren M eines Türschlosses SCH-A verbunden,
während
die Satellitenstation SSD mit den Funktionseinheiten wie der Spiegeleinstellung
und der Heizung eines Kraftfahrzeugspiegels SP zur Steuerung verbunden
ist.
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Die Satellitenstation SSSS ist mit
einer Bedienvorrichtung BV verbunden, die mehrere Taster oder Schalter
zur Ansteuerung einer Funktionseinheit der Kraftfahrzeugtür oder einer
weiteren Einheit, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeugsitz des
Fahrzeugs ausgebildet ist. Vorteilhaft an dieser LIN Netzwerkstruktur
mit der Leitstation LS sowie den Satellitenstationen SSB, SSC, und
SSD ist, dass jede Satellitenstation SSB, SSC, SSD oder SSSS, die
während
der Stationsabfragezeit einen Sendewunsch angemeldet hat, nachfolgend
auch die Sendeerlaubnis zugewiesen bekommt. Diese Stationsabfragemethode
ist also eine deterministische BUS-Zuteilungsstrategie. Dabei ist
es möglich,
bestimmten Satellitenstationen SSB, SSC, SSD oder SSSS Vorzugsrechte einzuräumen.
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Solche Prioritätsvergaben sind in der Regel anwendungsspezifisch
und vorteilhaft einsetzbar für die
Einsatzfälle
innerhalb eines Kraftfahrzeugs.
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Ein weiterer Vorzug dieses Stationsabfrageverfahrens
besteht darin, dass es ermöglicht,
bestimmte Reaktionszeiten der einzelnen Funktionseinheiten, die
mittels der Satellitenstationen des SSB, SSC, SSD gesteuert werden,
zu gewährleisten.
Nach der BUS-Zuteilungsphase beginnt in jedem Fall eine neue Stationsabfragephase,
so dass neu entstandene BUS-Anforderungen nachfolgend berücksichtigt werden
können.
Man kann die Einhaltung bestimmter Zeitkriterien dadurch unterstützen, dass
die Anzahl und die Länge
der Nachrichten je BUS-Zuteilung begrenzt wird. Die Länge eines
Rahmens wird weiter unten in der 2 beschrieben.
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Um den Nachteil der Stationsabfrageverzögerungen
für bestimmte
Ereignisse, die eine möglichst
unverzögerte
und schnelle Reaktion des LIN-Netzwerkes erfordern, zu ermöglichen,
ist die Satellitenstation SSSS derart ausgebildet, dass diese selbständig, das
heißt
ohne Aufforderung seitens der Leitstation LS senden kann. Hierzu
weist die selbständig
sendende Satellitenstation SSSS einen Belegungsdetektor auf. Der
Belegungsdetektor ermittelt Sendepausen auf dem LIN-Bus, die ein
selbstständiges
Senden durch die Satellitenstation SSSS ermöglichen. Initialisiert wird
das selbstständige
Senden durch die Satellitenstation SSSS durch die Bedienung eines
Tasters der Bedienvorrichtug BV durch einen Fahrzeuginsassen.
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Das Bedienereignis wird von der Satellitenstation
SSSS ausgewertet und einer Funktionseinheit, beispielsweise einem
Fensterheber, einem Schloss oder einem Spiegel einer weiteren Satellitenstation
SSB, SSC oder SSD oder dem Satellitenstationsteil SSA der Leitstation
LS zugeordnet. Damit keine Kollision auf dem LIN-Bus durch eine
weitere Stationsabfrage durch die Leitstation LS erfolgt, weist die
Leitstation LS einen Kollisionsdetektor CDD auf. Im Falle einer
erkannten Datenkollision oder dem von der Leitstation LS detektierten
selbstständigen
Senden der Satellitenstation SSSS wird die deterministische BUS-Vergabe
durch die Leitstation LS unterbrochen, um ein sofortiges Senden
durch die selbstständig
sendende Satellitenstation SSSS zu ermöglichen.
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Dies hat den Vorteil, dass die Bedienung
des Tasters der Bedienvorrichtung BV durch den Fahrzeuginsassen
zu einer im wesentlichen unverzögerten
Reaktion der Funktionseinheit beispielsweise dem Fensterheber führt, in
dem die zu dem Ereignis korrelierende Ereignisinformation von der
selbstständig
sendenden Satellitenstation SSSS über den LIN-Bus direkt innerhalb
der nächsten
zur Verfügung stehenden Sendepause
an die Satellitenstation SSB des Fensterhebers übertragen wird und nachfolgend der
Motor M des Fensterheberantriebs FH-A bestromt wird.
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In 2 ist
der Aufbau eines LIN-Datenrahmens schematisch dargestellt. Der Rahmen
besteht dabei aus einem Kopfsignal KS sowie einem Informationsteil
Info. Das Kopfsignal weist einen Frequenzsynchronisationsteil Sync
field auf, der einem Synchronisationssignal Sync Break nachfolgt.
Weiterhin weist das Kopfsignal eine Identifikation Identifier auf, die
eine Zuordnung der zu übertragenden
Information zu einer Satellitenstation SSA, SSB, SSC oder SSD ermöglicht.
Handelt es sich bei diesem Kopfsignal KS um ein erstes Kopfsignal
der Leitstation LS, so wird dies von der Leitstation LS gesendet.
Die Information INFO, die aus ein oder mehreren Datenfeldern Data
field und einer Prüfsumme
checksum besteht, wird dabei von einer Satellitenstation SSB, SSC
oder SSD oder dem Satellitenstationsteil SSA der Leitstation LS
gesendet.
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Erfindungsgemäß wird das Kopfsignal KS jedoch
durch die selbständig
sendende Satellitenstation SSSS gesendet. Dabei ermöglicht dieses
Senden des Kopfsignals sowohl das Senden des Informationsteils Info
durch die selbständig
sendende Satellitentstation SSSS selbst, als auch die Möglichkeit
der Aufforderung zum Senden des Informationsteils Info durch eine
weitere Satellitenstation SSB, SSC oder SSD mittels der Identifikation
Identifier. Jedoch ist vorzugsweise sowohl das Kopfsignal KS als
auch die Information INFO von der selbständig sendenden Satellitenstation
SSSS aufgrund eines Ereignisses der Bedienung der Bedienvorrichtung
BV über
den LIN-Bus gesendet. Die Bestandteile des Kopfsignals KS und der
Information INFO sind zudem detailliert dargestellt.
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Das Format des Frequenzsynchronisationsteils
Sync field weist neben einem Startbit und einem Stopbit eine Folge
von Nullen und Einsen auf, die ein periodisches Rechtecksignal bilden.
Dieses periodische Rechtecksignal, das von der Taktfrequenz eines Taktgebers
der selbstständig
sendenden Satellitenstation SSSS abhängt, wird zur Stimmung der
weiteren Satellitenstation SSB, SSC oder SSD beziehungsweise SSA
auf die im folgenden verwendete Übertragungsfrequenz
beziehungsweise Übertragungsrate
genutzt. Beispielsweise stimmt die Satellitenstation SSB ihren als
RC-Oszillatior ausgebildeten Taktgeber in Abhängigkeit von dem empfangenen
Frequenzsynchronisationsteil Sync field.
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Die Identifikation Identifier weist
ebenso ein Start- und ein Stopbit auf, sowie eigene Identifikationsmarken
Id0 bis Id5 die mittels Prüfbits
Parity auf ihre Richtigkeit durch die empfangene Station SSA, SSB,
SSC oder SSD geprüft
werden können.
Ebenso besteht das Format der Datenfelder Data field aus einem Start-
und einem Stopbit sowie einer Abfolge von Nutzbits Bit 0 bis Bit
7. Neben den in der Information Info dargestellten zwei Datenfeldern
Datafield können
4 oder 8 Nutz-Bytes zur Übertragung
verwendet werden. Dies wird beispielsweise durch das verwendete
Kommunikationsprotokoll des LIN-Netzwerkes
gesteuert.
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In den 3a bis 3b werden Möglichkeiten von
zeitlichen Abfolgen eines vereinfachten LIN-Netzwerkes dargestellt.
In der 3a ist ein LIN-Netzwerk
mit einer Leitstation LS und zwei Satellitenstationen SSSS und SSC
dargestellt. Zur Unterscheidung für die folgenden 3b und 3c sind die Stationen LS, SSSS, SSC durch
entsprechende Schraffuren unterschiedlich gekennzeichnet. Die Leitstation
LS weist eine aufsteigende Schraffur und die Leitstation SSC eine
fallende Schraffur auf. Dagegen ist die Satellitenstation SSSS,
die das zweite Kopfsignal selbständig
senden kann, nicht schraffiert.
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Die 3b zeigt
eine erste von zwei Varianten einer zeitlichen Abfolge der Bus-Botschaften, die von
einem Busprotokoll gesteuert wird. Dieses Busprotokoll ist in der
Leitstation LS hinterlegt und wird nur von dieser ausgeführt. Die
einzig mögliche
Abweichung von dem von der Leitstation LS gesteuerten Busprotokoll
kann durch die das zweite Kopfsignal selbstständig sendende Satellitenstation
SSSS erfolgen. In der Variante der 3b erfolgt
das Senden von Rahmen mit einem Kopfsignal KS und einer Information
INFO entsprechend dem in 2 dargestellten
Datenstruktur. Der zeitlich erste Rahmen weist ein Kopfsignal (KS)
der Leitstation LS und eine Information (INFO) der Satellitenstation
SSC auf.
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Dies erfolgt, indem die Leitstation
LS das Kopfsignal (KS) auf den LIN-Bus ausgibt, das von allen Satellitenstationen
SSSS und SSC empfangen wird. Anhand der im Kopfsignal enthaltene
Identifikation (Identifier) ordnet die Satellitenstation SSC dieser
Aufforderung durch die Leitstation LS die gewünschte Information (INFO) und
sendet diese auf den LIN-Bus, wobei die Information (INFO) jetzt
wiederum von allen Stationen LS, SSSS empfangen werden kann. Mit
der Hilfe der Identifikation (Identifier) können die empfangenen Stationen
LS, SSSS nun entscheiden, ob sie die Information (INFO) verwerten
und auswerten können
oder nicht. Diese Abfolge kann analog auch für die nachfolgenden Rahmen
erfolgen.
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In der Variante der 3b sind zwischen den von dem Busprotokoll
der Leitstation LS gesteuerten Rahmen Pausen von einer definierten
Länge vorgesehen,
die ein selbstständiges
Senden des zweiten Kopfsignals KS durch die sendefähige Satellitenstation
SSSS ermöglichen.
Vorteilhafterweise sind der sendefähigen Satellitenstation SSSS
die Pausenlängen
und deren Auftreten bekannt, so dass diese kollisionsfrei das zweite
Kopfsignal KS senden kann und zudem die zu diesem Rahmen zugehörige Information
(INFO) bestehend aus den Datenblöcken
Data und der Prüfsumme
CS ohne Kollision gesendet werden kann. Diese Variante ist insbesondere
für LIN-Netzwerke
mit einem relativ geringen Bus-Verkehrsaufkommen vorteilhaft.
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In der in 3b dargestellten Variante wird durch
das externe Ereignis EE getriggert, beispielsweise wird die Betätigung eines
Schlüsselschalters erkannt,
von der sendefähigen
Satellitenstation SSSS ein kompletter Rahmen generiert. Hierzu ist das
LIN-Bus in einem Idle-Zustand, so dass kein Datenverkehr auftritt.
Von der Leitstation LS wird ein ereignisgesteuerter, selbstständig von
der Satellitenstation SSSS gesendeter Datenrahmen akzeptiert. Die
weiteren Satellitenstation SSC benötigen weder eine spezielle
Software, noch eine spezielle Bus-Hardware, da sie den Unterschied
zwischen dem Leitstation LS initiierten Rahmen und dem von der Satellitenstation
SSSS initiierten Rahmen nicht unterscheiden können müssen. In diesem dargestellten
Fall der 3b wird auch
die Information (INFO) durch die sendefähige Satellitenstation SSSS
gesendet. Dies kann in Abhängigkeit
von der in der Identifikation (Identifier) enthaltenen Kennung auch
durch eine andere Station LS, SSC erfolgen.
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Eine andere Variante eines Busprotokolls
für einen
LIN-Bus mit hohem Datenverkehrsaufkommen ist in 3c dargestellt. Wiederum sind Sendepausen
zwischen den durch das Protokoll vorgesehenen Rahmen zeitlich angeordnet.
Tritt während
dieser Abfolge das externe Ereignis EE auf, wird von der das Kopfsignal
sendefähigen
Satellitenstation SSSS die nächste
Sendepause ermittelt und innerhalb dieser detektierten Pause wird
das zweite Kopfsignal KS gesendet. Von der Leitstation LS wird dieses
Senden des zweiten Kopfsignals KS detektiert und das Busprotokoll
unterbrochen, indem das gemäß dem Busprotokoll
nachfolgende Kopfsignal ausgesetzt wird. Hierdurch wird durch die
Leitstation LS eine Kollision der Rahmen verhindert.
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Nachdem die sendefähige Satellitenstation SSSS
das zweite Kopfsignal gesendet hat und dieses Kopfsignal von den
anderen Stationen LS, SSC empfangen wurde, ordnet die Satellitenstation
SSC der Identifikation (Identifier) die Information (INFO) zu und
sendet diese an die übrigen
Stationen LS, SSSS, die diese wiederum auswerten können.
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Danach wird das Busprotokoll durch
die Leitstation LS fortgesetzt. Die Fortsetzung erfolgt, indem die
Leitstation LS die Rahmenlänge
des selbstständig
gesendeten Rahmens kennt oder alternativ einen erneuten Idle-Zustand
(kein Datenverkehr) des LIN-Busses
detektiert.
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Die dargestellten zeitlichen Abfolgen
von Busprotokollen sind lediglich beispielhaft, und können je
nach Anzahl der Satellitenstation (SSSS, SSA, SSB, SSC, SSD) und
der Anzahl der gesendeten zweiten Kopfsignale KS variieren. So ist
es denkbar, dass in der 3b jeweils
bestimmte Pausenabschnitte, beispielsweise die ersten 20ms einer
ersten, das zweite Kopfsignal sendenden Satellitenstation SSSS und
die folgenden 20ms der Sendepause einer zweiten, das zweite Kopfsignal
sendenden Satellitenstation (in den Figuren nicht dargestellt) zugewiesen
sind.
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- LS
- Leitstation,
Basisstation
- SSA
- Satellitenstationsteil
der Leitstation
- SSSS
- selbständig sendende
Satellitenstation
- SSB,
SSC, SSD
- weitere
Satellitenstationen
- M
- Motor
- BV
- Tastatur,
Bedienvorrichtung
- Sp
- Spiegel
- Sch-A
- Schloss-Antrieb
- FH-A
- Fensterheber-Antrieb
- LIN
- LIN-Bus
- CDT
- Kollisionsdetektor
- DT
- Belegungsdetektor
- GW
- Schnittstellenschaltung,
Gateway
- CAN
- CAN-Bus
- KS
- Kopfsignal
(erstes oder zweites)
- Info
- Informationsteil,
Ereignisinformation
- Sync
Break
- Synchronisationssignal
- Sync
field
- Frequenzsynchronisationsteil
- Identifier
- Identifikation
- Data
field
- Datenfeld
- checksum,
CS
- Prüfsumme
- Parity
- Prüfbits
- EE
- Externes
Ereignis
- t
- Zeit