DE19621272A1 - Adressierungsvorrichtung für eine Nebenstation eines seriellen Bussystems und Verfahren zur Adressierung einer Nebenstation - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Adressierungsvorrich­ tung für eine Nebenstation eines seriellen Bussy­ stems, das vorzugsweise eine Hauptstation, wenig­ stens zwei Nebenstationen und eine Datenleitung um­ faßt, mit einer Steuereinrichtung, die mit der Da­ tenleitung verbunden ist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Bussystem, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, mit einer Hauptstation und wenig­ stens zwei Nebenstationen, sowie ein Verfahren zur Adressierung einer Nebenstation.

Aus der DE-OS 43 40 048 ist ein gattungsgemäßes Bussystem bekannt. Es umfaßt eine Hauptstation (im folgenden Master genannt) und mehrere Nebenstatio­ nen (im folgenden Slaves genannt), die auf eine ge­ meinsame Busleitung zugreifen und Daten austauschen können. Die Adressierung der einzelnen Slaves er­ folgt dabei über individuelle Kennzeichnungen, bei­ spielsweise Seriennummern, die zumeist hersteller­ seitig vorgegeben sind. Bei der Konfiguration des Bussystems müssen also diese in den Slaves hard­ waremäßig implementierten Kennzeichnungen in einem Speicher des Masters abgelegt und beispielsweise mit einer funktionsspezifischen Angabe des jeweili­ gen Slaves verknüpft werden.

Diese Art der Adressierung über in Slaves abgelegte Kennzeichnungen ist verbesserungswürdig, insbeson­ dere im Hinblick auf eine Verringerung des Hard­ ware-Aufwands. Auch im Hinblick auf den Konfigura­ tionsablauf ist eine Vereinfachung wünschenswert, wenn man davon ausgeht, daß in jedem Bussystem an­ dere Kennzeichnungs-Werte (bei der Verwendung einer für jeden Slave unterschiedlichen Seriennummer) zu berücksichtigen sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Adressierungsvorrichtung anzugeben, die eine von fest in den Slaves implementierten Kennzeich­ nungen unabhängige Adressierung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Adressierungsvorrich­ tung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfach durchzuführendes Verfahren zur Adres­ sierung von Slaves anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch das im nebengeordneten Verfahrensanspruch angegebene Verfahren gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Adressierungsvorrichtung für eine Nebenstation (Slave) eines seriellen Bussy­ stems weist den Vorteil auf, daß die Hinterlegung einer individuellen einzigartigen Kennzeichnung in jedem Slave, beispielsweise während der Produktion, entfällt. Damit wird einerseits die Produktion der Slaves und andererseits die Konfiguration eines diese Slaves aufweisenden Bussystems vereinfacht.

Dadurch, daß die Adressierung der in einem seriel­ len Bussystem vorgesehenen Slaves anhand ihrer Po­ sition innerhalb der Hintereinanderschaltung von Slaves erfolgt, sind individuelle Kennzeichnungen in den Slaves überflüssig. Jeder Slave weist dafür eine Schaltvorrichtung auf, die in die zum nachfol­ genden Slave führende Datenleitung eingekoppelt ist. Die Schaltvorrichtung ihrerseits kann vom Ma­ ster über die Datenleitung angesteuert werden, um sie entweder zu schließen oder zu öffnen. Ist die Datenleitung zum nachfolgenden Slave durchgeschal­ tet, werden die von der Steuereinrichtung weiterhin abgegriffenen Daten jedoch ignoriert.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Transistors, vorzugsweise eines Feldeffekttransi­ stors als Schaltvorrichtung.

Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung als Mikro­ prozessor ausgeführt, so daß komplexere Aufgaben unabhängig vom Master durchführbar sind.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, eine Adressierung eines Slaves besonders einfach und unabhängig von in den Slaves hinterleg­ ten Kennzeichnungen durchzuführen. Dafür wird die Datenleitung mit Hilfe der Adressierungsvorrichtun­ gen, vorzugsweise ausgehend von der dem Master be­ nachbarten Nebenstation so lange zur nachfolgenden Nebenstation durchgeschaltet, bis die gewünschte Position und damit die gewünschte Nebenstation er­ reicht ist. Dadurch, daß die Slaves mit durchge­ schalteter Datenleitung die ankommenden Daten igno­ rieren, empfängt und reagiert also nur der ge­ wünschte Slave auf die vom Master ausgesendeten Be­ fehle.

Vorzugsweise wird vor jeder Adressierung ein "Re­ set" ausgeführt, das heißt, alle Schaltvorrichtun­ gen werden unterbrochen, so daß lediglich der dem Master benachbarte Slave empfangsbereit ist.

Als besonders vorteilhaft hat sich das Verfahren in sogenannten CAN-Bussystemen herausgestellt, wobei den Slaves vorzugsweise Stellantriebe zugeordnet sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und in Verbindung mit der folgenden Beschreibung.

Zeichnung

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbei­ spiels mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Da­ bei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Aus­ schnitts eines Bussystems;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ne­ benstation (Slave);

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Schaltvorrichtung, und

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Adressierung einer Nebenstation.

Ausführungsbeispiel

In Fig. 1 ist ein Bussystem 1 dargestellt, das eine modular aufgebaute Hauptstation 3, im folgen­ den auch Master genannt, und drei modular aufge­ baute Nebenstationen 5.1, 5.2 und 5.3, im folgenden auch Slaves genannt, umfaßt. Die einzelnen Statio­ nen 3,5 sind an einen Bus 7 angeschlossen, der eine Datenleitung 9 und zwei Energieversorgungsleitungen 11 aufweist.

Bei dem Bussystem 1 handelt es sich um ein soge­ nanntes CAN-Bussystem, bei dem die Anzahl der Da­ tenleitungen und das Übertragungsprotokoll festge­ legt sind. Ein solches CAN-Bussystem wird vorzugs­ weise im Kfz-Bereich eingesetzt. So werden bei­ spielsweise die unterschiedlichen Heizklappenan­ triebe eines Kfz-Klimatisierungssystems jeweils über ein Slave 5 angesteuert, das Steuerungsdaten vom Master 3 empfängt.

Der Master 3 weist zumindest einen Rechner 13 auf, der mit einer Speichereinheit 15 verbunden ist. Der Rechner 13 selbst enthält die nicht dargestellte CAN-Schnittstelle, die mit der Datenleitung 9 ver­ bunden ist. Der Rechner 13 übernimmt die übergeord­ nete Koordination der einzelnen Slaves 5, wertet die von den Slaves kommenden Daten aus und gibt entsprechende Steuerungsbefehle ab, die dann in dem jeweiligen Slave ein bestimmtes Steuerungsprogramm auslösen.

Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel baugleich ausgeführten Slaves 5 weisen jeweils eine Adressie­ rungsvorrichtung 17.1, 17.2 beziehungsweise 17.3 auf, die ihrerseits mit einem Motor 19.1, 19.2 be­ ziehungsweise 19.3 eines Stellantriebs verbunden sind.

Fig. 1 läßt deutlich erkennen, daß die Datenlei­ tung 9 nicht ununterbrochen verläuft, wie dies bei den Energieversorgungsleitungen 11 der Fall ist, sondern daß die Adressierungsvorrichtungen 17 in die Datenleitung 9 eingekoppelt sind. Das heißt, daß die Datenleitung 9 ausgehend von dem Rechner 13 des Masters 3 zu der Adressierungsvorrichtung 17.1 des benachbarten Slaves 5.1 verläuft. Von der Adressierungsvorrichtung 17.1 ist die Datenleitung 9 dann zu der Adressierungsvorrichtung 17.2 des be­ nachbarten Slaves 5.2 geführt. Dieser Verlauf der Datenleitungen 9 wiederholt sich dann entsprechend der Anzahl der angeschlossenen Slaves 5.

In Fig. 2 ist exemplarisch für alle angeschlosse­ nen Slaves ein einzelner Slave 5.1 genauer darge­ stellt. So umfaßt die Adressierungsvorrichtung 17.1 eine Steuereinrichtung 21.1 und eine Schaltvorrich­ tung 23.1. Nicht dargestellt ist die zur Übertra­ gung der Daten notwendige CAN-Schnittstelle.

Die Steuereinrichtung 21.1 steuert den Motor 19.1 abhängig von bestimmten abgespeicherten Steuerungs­ programmen an. Die Befehle zur Ausführung dieser Steuerungsprogramme empfängt die Steuerungseinrich­ tung 21.1 über die Datenleitung 9, mit der sie in­ nerhalb der Adressierungsvorrichtung 17.1 verbunden ist.

Diese - in der Figur von links kommende - Datenlei­ tung 9 ist über die Schaltvorrichtung 23.1 zu dem nachfolgenden Slave 5.2 geführt. Abhängig von einem über eine Steuerleitung 25 übertragenen Steuersi­ gnal der Steuereinrichtung 21 wird die Schaltvor­ richtung 23 geöffnet oder geschlossen. Das heißt, daß in geöffnetem Zustand keine Verbindung zwischen der linken Datenleitung 9.1 und der rechten Daten­ leitung 9.2 besteht, während im geschlossenen Zu­ stand eine Verbindung hergestellt ist.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines Feldef­ fekttransistors 27 als Schaltvorrichtung 23, wie dies in Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Dabei ist die Steuerleitung 25 mit dem Gate des FET′s verbunden, während die Datenleitungen 9.1 und 9.2 mit dem Drain beziehungsweise dem Source des FET verbunden sind. Selbstverständlich sind auch andere elektrisch ansteuerbare Schalter denkbar.

Die Funktionsweise der Adressierungsvorrichtung 17 und das Verfahren zur Adressierung eines bestimmten Slaves 5 wird nun anhand des Flußdiagramms der Fig. 4 erläutert.

Im vorliegenden Beispielfall soll der Slave 5.3 vom Master 3 angesprochen werden. Dazu werden zunächst alle Schaltvorrichtungen 23 der Slaves 5, bei­ spielsweise über ein "RESET", in den geöffneten Zu­ stand gebracht. Somit ist lediglich der Slave 5.1 mit dem Master 3 über die Datenleitung 9 verbunden.

Nun wird das in Fig. 4 gezeigte Programm gestar­ tet. Dabei wird in Schritt 101 zunächst ein inter­ ner Zähler i auf den Wert 1 gesetzt. Anschließend sendet der Master 3 in Schritt 102 einen Befehl be­ ziehungsweise eine Nachricht "BUS DURCHSCHALTEN" über die Datenleitung 9 ab. Dieser Befehl wird le­ diglich von der Steuereinrichtung 21.1 des Slaves 5.1 empfangen und bewirkt, daß die Steuereinrich­ tung 21.1 über die Steuerleitung 25 ein Steuersi­ gnal absendet, das zu einem Schließen der Schalt­ vorrichtung 23.1 führt (Schritt 103). Damit ist eine Datenleitungsverbindung zwischen dem Master 3 und dem aus der Sicht des Masters an zweiter Posi­ tion angeordneten Slave 5.2 hergestellt.

Gleichzeitig mit dem Durchschalten der Schaltvor­ richtung 23.1 wird die Steuereinrichtung 21.1 in einen Modus gesetzt, in dem sie die weiterhin über die Datenleitung 9.1 ankommenden Daten im wesentli­ chen ignoriert. Lediglich ein allgemeiner Befehl "BUS ABKOPPELN" führt zu einer Aktion, nämlich dem öffnen der Schaltvorrichtung 23.1. Dieser Befehl wird beispielsweise bei einem RESET" abgesendet.

In Schritt 104 wird der interne Zähler i um 1 in­ krementiert, im vorliegenden Fall also von 1 auf 2.

Anschließend wird in Schritt 105 dieser Wert i mit der Nummer N des zu adressierenden Slaves vergli­ chen. Da Slave 5.3 angesprochen werden soll, ist N = 3 zu setzen.

Somit liefert der Vergleich in Schritt 105 ein "NEIN", so daß zu Schritt 101 zurückgesprungen wird.

Nun werden die eben beschriebenen Schritte 101 bis 105 nochmals durchlaufen, wobei jedoch nicht der Slave 5.1, sondern nunmehr der Slave 5.2 betroffen ist. Auch dessen Schaltvorrichtung 23.2 wird ge­ schlossen, so daß nach Erreichen des Schrittes 105 eine Datenleitungsverbindung zwischen dem Master 3 und dem Slave 5.3 hergestellt ist.

Der Vergleich in Schritt 105 ergibt nun das Ergeb­ nis "JA", da der interne Zähler i den Wert 3 er­ reicht hat. Somit wird nicht zurück zu Schritt 101 verzweigt, sondern zu dem nachfolgenden Schritt 106.

In diesem Schritt setzt der Master 3 die für den Slave 5.3 gedachte Nachricht beziehungsweise den Steuerungsbefehl ab. Dieser Befehl wird über die bis zum Slave 5.3 durchgeschaltete Datenleitung 9 übertragen und von der Steuereinrichtung 21.3 des Slaves 5.3 in Schritt 107 empfangen und entspre­ chend ausgewertet. So kann diese Nachricht bei­ spielsweise die Angabe einer Drehrichtung und eines Drehwinkels enthalten, die der Motor 19.3 ausführen soll. Da die Steuereinrichtungen 21.1 und 21.2 der beiden vorgeschalteten Slaves 5.1 und 5.2 sich im Modus "IGNORIEREN" befinden, führt der vom Master abgesetzte Befehl nicht zu einer Betätigung der Mo­ toren 19.1 und 19.2.

In diesem Zustand kann der Slave 5.3 nicht nur die vom Master 3 abgeschickten Nachrichten empfangen, sondern kann seinerseits beispielsweise bestimmte Meßdaten zum Master 3 übertragen.

In Schritt 108 prüft der Master 3, ob er noch Nach­ richten zu versenden hat, die Slaves betreffen, die dem eben angesprochenen Slave 5.3 nachgeordnet sind, das heißt, Fälle mit einem N < 3. Ist dies der Fall, verzweigt das Programm wieder zu Schritt 101, um die Abfolge der Schritte ab 101 durchzufüh­ ren.

Andernfalls wird zu Schritt 109 verzweigt, bei der Master 3 den Befehl "BUS ABKOPPELN" absende Wie bereits erwähnt, reagieren auf diesen Befehl alle Slaves 5, deren Steuereinrichtungen 21 mit der Datenleitung 9 verbunden sind.

Im vorliegenden Fall bedeutet das, daß die Schalt­ vorrichtungen 23 der Slaves 5.1 und 5.2 geöffnet werden. Damit ist der Grundzustand wieder erreicht, von dem das zuvor beschriebene Adressierungsverfah­ ren ausging.

Bei der eben beschriebenen Adressierung eines Sla­ ves ist es also nicht mehr notwendig, in den Slaves hardwaremäßig implementierte Adreßnummern im Master zu hinterlegen und die Adressierung anhand dieser Adreßnummer vorzunehmen. Vielmehr ist in der Spei­ chereinheit 15 des Masters 3 lediglich die Reihen­ folgenummer eines Slaves, die von der Anzahl der zwischen diesem und dem Master angeordneten Slaves abhängt, abgelegt. Die hardwaremäßige Imple­ mentierung einer Adreßnummer kann somit entfallen.

Die vorgenannte Art der Adressierung bietet noch weitere Vorzüge, die im folgenden ohne Bezugnahme auf eine Figur erläutert werden sollen.

Das serielle Durchschalten der Datenleitung 9 zur Adressierung eines bestimmten Slaves ermöglicht zu­ sätzlich eine einfache Lokalisierung möglicher De­ fekte an der Busleitung 7. Dazu sendet der Master 3 eine Nachricht "DIAGNOSE" ab, die der momentan emp­ fangsbereite Slave empfängt und auswertet. Befindet sich der Slave in einem fehlerfreien Zustand, sen­ det er eine Quittierungsnachricht an den Master zu­ rück.

Empfängt der Master 3 keine Quittierungs-Nachricht, so ist entweder die Datenleitung 9 zum ent­ sprechenden Slave unterbrochen, oder der Programm­ ablauf innerhalb des Slaves ist gestört. Um diese beiden Fälle zu unterscheiden, generiert der Master 3 ein "POWER ON RESET", bei dem die Energieversor­ gung der Slaves kurzzeitig unterbrochen wird. Diese kurzzeitige Unterbrechung führt in jedem Slave zu einem RESET, das heißt, zu einem Neustart seines jeweiligen Programms.

Führt die daraufhin abgesetzte Nachricht "DIAGNOSE" an den zuvor nicht quittierenden Slave wiederum zu keiner Quittierungs-Nachricht, so kann mit großer Wahrscheinlichkeit von einer Unterbrechung der Da­ tenleitung 9 ausgegangen werden, und zwar zwischen Master 3 und dem angesprochenen Slave. Anhand der Nummer des zuletzt ordnungsgemäß quittierenden Sla­ ves kann der Master 3 eine weitere Eingrenzung des Fehlerortes vornehmen.

Das beschriebene Adressierungsverfahren bietet dar­ über hinaus die Möglichkeit, auf die sogenannte "WATCHDOG"-Funktion innerhalb der Slaves zu ver­ zichten. Unter dieser WATCHDOG-Funktion ist zu ver­ stehen, daß jeder Slave in regelmäßigen Zeitinter­ vallen eine Nachricht an den Master absendet, um ihm seine korrekte Funktion mitzuteilen.

Dadurch, daß die Slaves bei dem vorgenannten Adres­ sierungsverfahren in regelmäßigen Zeitintervallen angesprochen werden, kann die WATCHDOG-Funktion vom Master 3 durchgeführt werden, indem er nach dem Ab­ setzen eines Befehls "BUS DURCHSCHALTEN" den Befehl "DIAGNOSE" sendet. Dieser Befehl muß von dem nun zugeschalteten Slave mit der Nachricht QUITTIERUNG" beantwortet werden.

Mit diesem Quittierungs-Signal kann der sendende Slave natürlich auch eigene Nachrichten, beispiels­ weise Status, Zählerstände, Diagnosemeldungen und so weiter, an den Master 3 absetzen.

Die vorgenannte Adressierung läßt sich auch dazu nutzen, den einzelnen Slaves eine Adreßnummer zuzu­ ordnen, über die sie im Betrieb ohne vorheriges Durchschalten direkt ansprechbar sind. Dazu wird beispielsweise der Wert des Zählers I jeweils im entsprechenden Slave in einem Speicher abgelegt. Dieser Zähler dient dann als Adreßnummer für den jeweiligen Slave.

Eine erneute Vergabe der Adresse ist erst dann not­ wendig, wenn die Betriebsspannung abgeschaltet wurde.

Bei dieser Betriebsweise ist zu beachten, daß alle Slaves durchgeschaltet sind, und daß der Modus "Ignorieren" dann verlassen wird, wenn der jewei­ lige Slave ein Datum empfangen hat, das seiner Adreßnummer entspricht.

Claims (12)

1. Adressierungsvorrichtung für eine Nebenstation eines seriellen Bussystems, das vorzugsweise eine Hauptstation (3), wenigstens zwei Nebenstationen (5.1, 5.2) und eine Datenleitung umfaßt, mit einer Steuereinrichtung (21), die mit der Datenleitung (9) verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Schaltvorrichtung (23), die in die Datenleitung (9) zur nachfolgenden Nebenstation (5) eingekoppelt ist, um die Datenleitung (9) abhängig von einem Schaltsignal der Steuereinrichtung (21) zu unter­ brechen.

2. Adressierungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (23) ein Transistor, vorzugsweise ein Feldef­ fekttransistor, ist, dessen Steuereingang mit der Steuereinrichtung (21) verbunden ist.

3. Adressierungsvorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (21) als Mikroprozessor ausgebil­ det ist.

4. Adressierungsvorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (21) derart ausgebildet ist, daß sie ankommende Daten ignoriert, sofern die Schalt­ vorrichtung (23) im nicht-unterbrochenen Zustand ist.

5. Adressierungsvorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (21) einen Speicher aufweist, in den eine Adreßnummer einschreibbar ist.

6. Bussystem, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, mit einer Hauptstation (3) und mindestens zwei Neben­ stationen (5), die jeweils eine Adressierungsvor­ richtung (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf­ weisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptsta­ tion eine Speichereinheit (15) umfaßt, in der zu jeder Nebenstation die Anzahl der ihr vorgelagerten Nebenstationen abgelegt ist.

7. Bussystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zuordnungstabelle manuell eingebbar ist.

8. Bussystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es ein CAN-Bussystem ist.

9. Verfahren zur Adressierung einer Nebenstation (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auswahl der anzusprechenden Nebenstation abhängig von deren Reihenfolge-Posi­ tion innerhalb der hintereinander angeordneten Ne­ benstationen durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Auswahl der N-ten Nebenstation, begin­ nend bei der dem Master benachbarten ersten Neben­ station (5.1), die Datenleitung (9) der Reihe nach von einer Nebenstation zur nächsten bis zur N-ten Nebenstation durchgeschaltet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor jeder Auswahl alle Nebenstationen (5) von der Datenleitung (9) abgekoppelt werden, so daß lediglich die der Hauptstation (3) benachbarte Nebenstation (5.1) über die Datenleitung (9) Daten von der Hauptstation empfängt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Durchschal­ ten einer Nebenstation (5) eine DIAGNOSE-Nachricht von der Hauptstation (3) abgesetzt wird, die die angesprochene Nebenstation bei korrekter Funktion mit einem QUITTIERUNGS-Signal beantwortet.