DE19545566C2 - Verfahren und Anordnung zur Übertragung von Daten zwischen Teilnehmern eines Bussystems, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen Teilnehmern eines Bussystems, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei wel­ chem ein Teilnehmer sich in einer Master-Betriebsart befindet, der eine Nachricht an andere Teilnehmer aussendet, welche sich in einer Slave-Betriebsart befinden sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfah­ rens.

Es sind Bussysteme bekannt, bei welchen der Datenaustausch zwischen den an dem Bus angeschlossenen Teilnehmern so ausgelegt ist, daß ein Teilnehmer als Master den kompletten Datenverkehr steuert. Kein anderer Teilnehmer (Slave-Teilnehmer) startet von sich aus einen Datentransfer. Da­ bei werden der Master- und die Slave-Teilnehmer üblicherweise so ange­ ordnet, daß jeder Slave-Teilnehmer einzeln über die Busleitung mit dem Master verbunden ist. Die an die Busleitungen angeschlossenen Slave-Teil­ nehmer haben am Bus eine feste Adresse, die sich nicht ändern darf und die eineindeutig sein muß. Mit Hilfe dieser Adresse ist es möglich, jeden einzel­ nen der angeschlossenen Slave-Teilnehmer individuell anzusprechen und eine bestimmte Reaktion abzufordern.

Aus der DE-Z "Elektronik" (24/28.11.1986, Seite 89, 90, 92 bis 94) ist eine Anordnung zur Über­ tragung von Daten zwischen Teilnehmern eines Bussystems bekannt, bei dem ein Teilnehmer als Master ausgebildet ist, an dem über eine Ringleitung mehrere andere Teilnehmer (Slave-Teilneh­ mer) angeschlossen sind, wobei der Master-Teilnehmer die Steuerfunktion für das gesamte System übernimmt. Dieser Master bestimmt allein, welche der angeschlossenen Slave-Teilneh­ mer Daten senden darf. Die Daten durchlaufen das Ringsystem nur in einer Richtung. Sie werden von jedem Slave-Teilnehmer empfangen und wieder weitergesendet, bis sie schließlich vom Master zurückgelesen werden.

Aus der DE 44 07 895 A1 ist ein Verfahren zur Konfiguration eines Informationsdatennetzes bekannt, bei dem der Programmieraufwand hinsichtlich der Adressierung dadurch reduziert wird, daß dieser Vorgang von einem Zentralrechner gesteuert automatisch abläuft, wobei nach Aktivierung eines ersten Netzknotens jeder Netzknoten nach seiner Adresszuteilung den hinter ihn geschalteten Netzknoten aktiviert.

Bekannte Bussysteme haben den Nachteil, daß jeder Slave-Teilnehmer demzufolge individuell programmiert werden muß. Die Fertigung und Lager­ haltung muß dieser Eigenschaft Rechnung tragen. Je mehr Slave-Teilneh­ mer in einer Anlage benötigt werden, um so größer ist das Lager. In der Regel ist es sogar noch umfangreicher, weil in die gefertigten Geräte Slave-Teilnehmer eingebaut werden, die unterschiedlichen qualitativen und quanti­ tativen Ansprüchen genügen müssen, so daß nicht die gleichen Teilnehmer verwendet werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Übertragung von Daten zwischen Teilnehmern eines Bussystems anzugeben, bei wel­ chen der Programmieraufwand hinsichtlich der Adressierung reduziert wird, aber trotzdem eine eindeutige Zuordnung der Befehle für jeden Slave-Teil­ nehmer möglich und ein geringer Fertigungsaufwand notwendig ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die vom Master ausgesendete Nachricht einen Erkennungsteil enthält, der von einem Slave-Teilnehmer zu einem anderen Slave-Teilnehmer weitergegeben wird, wobei jeder Slave-Teilnehmer den Erkennungsteil der Nachricht verändert und die veränderte Nachricht an den Master weitergegeben wird, wobei der Slave-Teilnehmer, der eine vorbestimmte Information des Erkennungsteils erkennt, einen Befehlsteil auswertet.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß das Programmieren einer individuellen Adresse nicht erforderlich ist und eine eindeutige Zuordnung des Befehls zu dem entsprechen Slave-Teilnehmer gewährleistet ist. Jeder Slave-Teilneh­ mer, der an dem Bussystem angeschlossen ist, kann individuell angespro­ chen werden.

Die Nachrichten werden nicht an jeden Slave-Teilnehmer gleichzeitig ange­ legt, sondern von Teilnehmer zu Teilnehmer weitergereicht, eingelesen, aus­ gewertet und gegebenenfalls ausgeführt.

Vorteilhafterweise wird jeder Slave-Teilnehmer mit Hilfe des Erkennungsteils der Nachricht durch die Anzahl seiner Vorgänger oder Nachfolger am Bus charakterisiert.

Der Erkennungsteil enthält dabei einen Zählwert, welcher durch jeden Slave-Teilnehmer verändert wird. Vorzugsweise wird der Zählwert von jeden Slave-Teilnehmer de- oder inkrementiert. Durch dieses Verfahren ist es möglich, ohne individuelle Adressierung mittels eines einfachen Musters die einzelnen Slave-Teilnehmer anzusprechen.

In einer Ausgestaltung wird nach Auswertung des Befehlsteils durch den entsprechenden Slave-Teilnehmer eine Statusrückmeldung in die Nachricht aufgenommen.

Der Befehlsteil enthält dabei komplexe Ansteuerdaten für den jeweiligen Slave-Teilnehmer.

Die Statusrückmeldung enthält ebenfalls einen komplexen Datenrückmelde­ teil über den Ausführungsstand des Befehles.

Da diese Statusinformation Position und Fehlerstatus des entsprechenden Slave-Teilnehmers enthält, ist der Master in der Lage, die richtige Arbeits­ weise des Slave-Teilnehmers zu diagnostizieren.

Vorteilhafterweise wird der Befehlsteil der Nachricht durch die Statusrück­ meldung ersetzt. Dies führt zur Einsparung von Rechenzeit, da sofort nach Befehlsauswertung der Status ohne Unterbrechung weitergemeldet wird.

Die Nachricht mit der Rückmeldung wird bei unidirektionalem Betrieb über die nachfolgenden Slave-Teilnehmer an den Master-Teilnehmer weitergege­ ben.

In einer Weiterbildung wird im Fehlerfall die Statusinformation als Echobe­ trieb auf der die Nachricht übertragene Leitung weitergegeben. Dies hat den Vorteil, daß trotz defekten Slave-Teilnehmers, die Kommunikation des Masters mit den anderen Slave-Teilnehmern erhalten bleibt.

Zur Feststellung des Fehlers wird nach Abschluß des Empfangs der Nach­ richt die Übertragungsrichtung umgekehrt und jeder Slave-Teilnehmer sen­ det an den vorhergehenden Slave-Teilnehmer ein Quittierungssignal bei bi­ direktionalen Betrieb.

Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Bussystem vorgeschlagen, bei welchem die Slave-Teilnehmer in einer Kette hintereinander geschaltet sind, wobei jeder Slave-Teilnehmer einen Dateneingang und einen -ausgang auf­ weist und jeder Datenausgang des vorhergehenden Slave-Teilnehmers mit dem Dateneingang des nachfolgenden Slave-Teilnehmers verbunden ist. Dabei sind die Slave-Teilnehmer in einem ringförmigem System geschaltet, wobei der Datenausgang des Masters mit dem Dateneingang des ersten Slave-Teilnehmers der Kette und der Datenausgang des letzten Slave-Teil­ nehmers der Kette mit dem Dateneingang des Masters verbunden ist.

Der Vorteil dieses Bussystems besteht darin, daß keine individuelle Pro­ grammierung für die einzelnen Slave-Teilnehmer erforderlich ist, sondern nur durch die Reihenfolge am Bus einer Adresse zugeordnet wird. Außerdem ist kein Speichermedium vor Ort notwendig. Das System ist dabei so ausgelegt, daß identische Slave-Teilnehmer mit unterschiedlichen Aufgaben versehen werden können. Dies bietet die Möglichkeit, die Lagerhaltung entscheidend zu reduzieren.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll an­ hand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 Bussystem für ein Klimaklappenmodul

Fig. 2 Struktur der Nachricht

Fig. 3 Charakteristik der Fehlererkennung.

In Fig. 1 ist ein System einer Klimaregelanlage in einem Kraftfahrzeug dar­ gestellt, welches aus einem Klimasteuergerät M und mehreren Aktuatoren, die als Stellelement S1-S5 ausgebildet sind, besteht. Die Anzahl der Stell­ elemente ist dabei nicht auf 5 beschränkt, sondern kann je nach Anwen­ dungsfall entsprechend größer oder kleiner gewählt werden.

Im vorliegenden Beispiel haben alle Stellglieder im Prinzip gleichartige Auf­ gaben, je nach Einbauort und Einbaulage ist es jedoch erforderlich, daß quantitativ unterschiedliche Aufgaben erfüllt werden müssen. So müssen z. B. unterschiedliche Öffnungswinkel gestellt werden, wodurch der Luftstrom und die Luftmischung im Kraftfahrzeug gesteuert wird.

Dazu kommen noch Toleranzen, die jeder Fertigungsprozeß mit sich bringt. Diese Toleranzen stellen sich als unterschiedliche Öffnungswinkel bei glei­ cher Aufgabe dar. Auch diese Toleranzen müssen im Betrieb ausgeglichen werden können.

Im vorliegenden Fall sind die Stellelemente elektromotorische Klappen, die nachfolgende Aufgaben erfüllen.

S1 - Verstellung des Umluftstromes
S2 - Verstellung der Luftmischung im Fahrgastraum unten links
S3 - Verstellung der Luftmischung im Fahrgastraum unten rechts
S4 - Verstellung der Luftmischung im Fahrgastraum oben links
S5 - Verstellung der Luftmischung im Fahrgastraum oben rechts

Das Klimasteuergerät M besitzt einen Datenausgang MA, welcher mit dem Dateneingang S1E des ersten Stellgliedes S1 verbunden ist. Der Datenaus­ gang S1A dieses Stellgliedes S1 führt wiederum auf den Dateneingang S2E des nächsten Stellgliedes S2. In der gleichen Art und Weise sind die ande­ ren Stellglieder S3 bis S5 in einer Kette hintereinander geschaltet. Der Datenausgang S5A des in der Kette zuletzt liegenden Stellgliedes S5 ist da­ bei über die Busleitung B mit dem Dateneingang ME des Klimasteuergerätes M verbunden. Die Datenleitung B ist dabei ein Kabel mit Doppelstecker.

Der erfindungsgemäße Betrieb des beschriebenen Bussystems Klima­ steueranlage sieht vor, daß das Klimasteuergerät M in der Master-Betriebs­ art arbeitet, während die Stellglieder S1 bis S5 in der Slave-Betriebsart arbei­ ten.

Jedes Stellglied S1 bis S5 als Teilnehmer in diesem Bussystem wird gekennzeichnet durch die Anzahl der Vorgänger und/oder der Nachfolger am Bus.

Nur das Klimasteuergerät M als Master kennt als Merkmal die Gesamtzahl 5 aller angeschlossener Stellglieder. Die einzelnen Stellglieder S1 bis S5 kennen ihre Position im Bus nicht. Sie kennen auch nicht die Anzahl der Vorgänger und Nachfolger. Die Stellglieder S1 bis S5 kennen nur das Ver­ fahren, wie mit dem Befehl umzugehen ist.

Die wesentliche Struktur der vom Master ausgesandten Nachricht ist aus Fig. 2 ersichtlich. Jede Botschaft beginnt mit einem Startteil 1, welches ent­ weder nur aus einem Bit besteht oder umfangreichere Informationen z. B. über die Länge der folgenden Informationen enthält. Dem Startteil 1 folgt ein Erkennungsteil 2. Nach dem Start- 1 und Erkennungsteil 2 wird in dem ei­ gentlichen Befehlsteil 3 dem Stellglied mitgeteilt, welche Aktion ausgeführt werden soll. Der Befehlsteil enthält in binärer Codierung Befehle für das Stellglied. Ist das Stellglied wie im vorliegenden Fall eine Klappe, die von einem Elektromotor angesteuert wird, wird dem Elektromotor über eine Elektronik die Drehrichtung (Turn Left bzw. Turn Right) mitgeteilt. Zusätzlich enthält jeder Befehlsteil noch Daten z. B. über die Anzahl der gewünschen Umdrehungen. Die Nachricht wird durch ein Stop-Bit 4 beendet (Fig. 2a). Die Anzahl der Vorgänger wird genutzt, um einem der Stellglieder S1 bis S5 gezielt durch das Klimasteuergerät M eine Nachricht mit einem Befehl zu schicken. Als Teil der Nachricht wird eine Zahl, die die Anzahl der relevanten Vorgänger beinhaltet, im Erkennungsteil 2 mitgeschickt.

In jedem Stellglied S1 bis S5, das die Nachricht empfängt, wird diese Zahl erfaßt und immer um Eins verändert. Vorzugsweise wird die Zahl inkremen­ tiert. Die Botschaft wird dann mit dem veränderten Erkennungsteil 2 an das nächste Stellglied in der Kette weitergesendet.

Es gibt ein Stellglied S1 bis S5, daß bei diesem Verfahren erkennt, daß das veränderte oder empfangene Erkennungsteil 2 zu Null geworden ist. Dieses Stellglied ist der einzig gültige Empfänger der übertragenen Botschaft. Diese wird komplett eingelesen und ausgewertet.

Nach der Auswertung der Nachricht wird der Befehlsteil 3 durch eine Status­ information 5 ersetzt und an das nächste Stellglied in der Kette weiterge­ sendet. Die Statusinformation enthält in binärer Decodierung Daten, z. B. für die Anzahl der restlichen Umdrehungen (Fig. 2b). Das in dieser veränderten Botschaft enthaltene Erkennungsteil 2 wird in den folgenden Stellgliedern nach den bekannten Verfahren weiterbearbeitet. Der letzte Empfänger in der Kette ist das als Master arbeitende Klimasteuergerät M, welches die ursprüngliche Nachricht ausgesandt hat. Anhand des Erkennungsteils 2 kann das Klimasteuergerät M erkennen, ob die wiederempfangene Botschaft die Statusinformation 5 von dem erwarteten Stellglied ist.

Die Veränderung des Erkennungsteils 2 erfolgt am zweckmäßigsten bit­ weise, so daß jedes veränderte Bit direkt und ohne Verzögerung weiterge­ sendet werden kann. Dadurch erzielt man eine Minimierung der Verweil­ dauer der Botschaften bei den einzelnen Teilnehmern des Bussystems. Ein Verändern des Erkennungsteils durch Inkrementieren ist dabei zweck­ mäßiger als Dekrementieren.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Bot­ schaftstransfer von Stellglied zu Stellglied mit einer direkten Quittierung versehen. Sofort nach dem letzten übertragenen Bit des Stopteils 4 wird die Übertragungsrichtung umgekehrt und ein Quittierungssignal in die andere Richtung gesendet. Dies soll dazu dienen, ein fehlerhaftes oder passives Stellglied zu lokalisieren.

Im fehlerfreien Zustand werden die Botschaften wie bereits beschrieben in einen Ringverbund übertragen.

Wird, wie in Fig. 3 dargestellt, das Stellglied 4 als defekt erkannt, indem es beispielsweise eine fehlerhafte Quittierung liefert, wird in umgekehrter Da­ tenrichtung eine Fehlermeldung gesendet. Das Stellglied S3, welches als Empfänger des fehlerhaften Quittierungssignals reagiert, sendet seine Sta­ tusbotschaft nicht mehr wie bisher in die gleiche Richtung, sondern als Echo auf derselben Datenleitung zum Klimasteuergerät M zurück. Alle vor ihm lie­ genden Stellglieder S1 und S2 registrieren dies und arbeiten ab diesem Zeitpunkt in dem beschriebenen Push-Echo Betrieb, in dem sie ihre Statusinformation in die entgegengesetzte Richtung zurücksenden.

Ein Teil des ringförmigen Systems wird als Stichleitung betrieben. Das defekte Stellglied S4 wird nicht weiter angesteuert. Auch das Stellglied S5 und die sich eventuell anschließenden Stellglieder sind über die Schnittstelle ansprechbar. Dort wird ein Betrieb als Stichleitung in umgekehrter Richtung aufgenommen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen Teilnehmern eines Bussystems, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei welchem ein Teilnehmer sich in einer Master-Betriebsart befindet, der eine Nachricht an andere Teil­ nehmer aussendet, welche sich in einer Slave-Betriebsart befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgesendete Nachricht einen Erkennungsteil (2) enthält, der von einem Slave-Teilnehmer (S1 bis S5) zum anderen Slave-Teilnehmer (S1 bis S5) weitergegeben wird, wobei jeder Slave-Teilnehmer (S1 bis S5) den Erkennungsteil (2) der Nachricht verändert und die verän­ derte Nachricht an den Master (M) weitergegeben wird, wobei der Slave-Teil­ nehmer, der eine vorbestimmte Information des Erkennungsteils (2) erkennt, einen Befehlsteil (3) auswertet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Slave-Teilnehmer (S1 bis S5) mit Hilfe des Erkennungsteils (2) der Nachricht durch die Anzahl seiner Vorgänger und/oder Nachfolger am Bus charakteri­ siert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erkennungsteil (2) einen Zählwert enthält, welcher durch jeden Slave-Teilnehmer (S1 bis S5) verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähl­ wert von jedem Slave-Teilnehmer (S1 bis S5) de- oder inkrementiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß nach Auswertung des Befehlsteils (3) durch den jeweiligen Slave-Teilnehmer (S1 bis S5) eine Statusrückmeldung (5) in die Nachricht aufge­ nommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Be­ fehlsteil (3) komplexe Ansteuerdaten für den jeweiligen Slave-Teilnehmer (S1 bis S5) enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Befehlsteil (3) der Nachricht durch die Statusrückmeldung (5) ersetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Statusrückmeldung (5) einen komplexen Datenrückmeldeteil über den Ausführungsstand des Befehles enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachricht mit der Rückmeldung (5) bei unidirektionalem Betrieb über die nachfolgenden Teilnehmer an den Master-Teilnehmer (M) weitergegeben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Feh­ lerfall auf einer bidirektionalen Datenleitung, auf welcher die Nachricht über­ tragen wurde, ein Echo-Betrieb erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß des Empfangs der Nachricht die Übertragungsrichtung von dem empfangenden Slave-Teilnehmer (S1 bis S5) umgekehrt wird und an den vorhergehenden Teilnehmer ein Quittierungssignal gesendet wird.

12. Bussystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Slave-Teilnehmer (S1 bis S5) in einer Kette hintereinandergeschaltet sind, wobei jeder Slave-Teilnehmer (S1 bis S5) einen Dateneingang (SiE) und einen Datenausgang (SiA) aufweist und jeder Datenausgang des vorhergehenden Slave-Teilnehmer mit dem Datenein­ gang des nachfolgenden Slave-Teilnehmers verbunden ist.

13. Bussystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Slave-Teilnehmer in einem ringförmigen System geschaltet sind, wobei der Datenausgang des Masters mit dem Dateneingang des folgenden Slave-Teilnehmers und der Datenausgang des letzten Slave-Teilnehmers mit dem Dateneingang des Masters verbunden ist.

14. Bussystem nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Slave-Teilnehmer identische Aktuatoren verwendet wer­ den.