DE19960800A1 - Datenaustausch auf einem Datenbus - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Datenaustausch auf einem Datenbus werden Daten auf einer Busleitung (1; 2) übertragen, indem zwischen definierten Pegeln für einen dominanten Zustand und einen rezessiven Zustand gewechselt wird. Die Busleitung wird in wenigstens zwei Zweige (11; 21) getrennt, wenn der Pegel für den dominanten Zustand an der Busleitung (1; 2) länger als ein vorbestimmtes Zeitintervall anliegt. Der Datenaustausch kann auf dem von einer Störung unbeeinflussten Zweig des Datenbusses fortgesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Datenaustausch auf einem Datenbus und einen Datenbus mit mindestens einer Bus­ leitung mit definierten Pegeln für einen dominanten und einen rezessiven Zustand, insbesondere für die Kraftfahrzeugtech­ nik.

In der Kraftfahrzeugtechnik halten zunehmend Datenbusse Ein­ zug. Im Falle eines Kurzschlusses einer Busleitung oder des Kontakts mit einem anderen Potential (Fremdschluss) kann es zu einem Totalausfall der Kommunikation kommen. Auch kann ein defekter Busteilnehmer den Datenaustausch zum Erliegen brin­ gen, wenn er die Busleitung permanent auf ein bestimmtes Po­ tential setzt. Dies ist insbesondere für sicherheitsrelevante Anwendungen in einem Kraftfahrzeug problematisch.

Aus der Offenlegungsschrift DE 195 15 194 A1 ist ein Kommuni­ kationsnetzwerk für ein Fahrzeug bekannt, bei dem ein irrtüm­ licher Betrieb von Steuereinrichtungen verhindert werden soll. Hierzu wird eine Vielzahl von Steuereinrichtungen mit Busschienen verbunden. Die Busschienen können über eine Schalteinrichtung miteinander verbunden werden und voneinan­ der getrennt werden, so dass die Steuereinrichtungen in Grup­ pen auftrennbar sind, die unterschiedliche Kommunikationsver­ fahren anwenden. Es ist allerdings kein Schutz vor einem De­ fekt einer Busleitung vorgesehen.

Die Patentschrift EP 0 412 085 B1 betrifft eine Netzwerk­ schnittstelle, bei der eine Unterbrechung oder ein Kurz­ schluss einer mit der Netzwerkschnittstelle verbundenen Bus­ leitung selbst dann erkannt werden kann, wenn sich die Netz­ werkschnittstelle in einem inaktiviertem Betriebsmodus ("sleep mode") befindet.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Datenaus­ tausch auf einem Datenbus und einen Datenbus bereitzustellen, die eine wenigstens teilweise Aufrechterhaltung des Datenaus­ tauschs erlauben, selbst wenn eine Störung auf einer Buslei­ tung aufgetreten ist.

Dieses Ziel wird mit einem Verfahren und einem Datenbus er­ reicht, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen defi­ niert sind. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Trennung der Busleitung in wenigstens zwei Buszwei­ ge kann bei einer Störung auf einer Busleitung, bei der feh­ lerhafter Weise ein Buspegel dauerhaft anliegt (stuck at do­ minante state oder stuck at recessive state) oder bei der ein nicht definierter Pegel anliegt, der Datenaustausch wenig­ stens auf einem Buszweig fortgesetzt werden. Eine solche Stö­ rung kann beispielsweise bei einem lokalen Kurzschluss mit Masse oder bei einem Fremdschluss mit einer Energieversorgung auftreten.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Buszweige wieder miteinander verbunden, wenn der Fehler ver­ schwindet oder wenn der Datenbus bei einem neuen Einschalten zurückgesetzt wird. Alternativ kann ein Zusammenschluss der Buszweige ausschließlich bei einem neuen Einschalten erfol­ gen.

Vorzugsweise erfolgt der Datenaustausch auf dem Datenbus mit pulse-kode-modulierten Daten in NRZ (no return to zero) und Bit-Füllung (bit stuffing) zur Unterbrechung langer High- oder Low-Bitfolgen.

Ferner kann der Bitstrom mittels einer selbstsynchronisieren­ den Kodierung kodiert sein.

Bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind sicherheits­ relevante Anwendungen in Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise ein Datenbus für eine elektromechanische Bremse oder Lenkung.

Vorteilhafterweise verbindet ein Buszweig zwei Aktoren einer elektromechanischen Bremse. Dadurch können analog einem her­ kömmlichen hydraulischen Zweikreissystem durch einen intakt gebliebenen Buszweig zwei Räder gebremst werden. Die durch den Buszweig verbundenen Aktoren sind vorzugsweise diagonal an unterschiedlichen Fahrzeugachsen angeordnet.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung ei­ nes Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.

Die Figur zeigt einen Datenbus mit einer Trennschaltung.

Der dargestellte Datenbus weist zwei Busleitungen 1 und 2 zur Verbindung nicht dargestellter Busteilnehmer oder Rechenein­ heiten auf. Die Recheneinheiten sind parallel an den Datenbus angeschlossen. Bei den Recheneinheiten handelt es sich um ein Steuersystem und mit diesem in Verbindung stehende Kontrol­ ler, die empfangene Steuerbefehle an Elektromotoren ausgeben, die Radbremsen betätigen.

Auf den Busleitungen werden Daten übertragen, indem zwischen definierten Pegeln für einen dominanten Zustand und für einen rezessiven Zustand gewechselt wird. Der dominante Zustand ist der Zustand höherer Priorität. Im vorliegenden Fall wird im dominanten Zustand an eine Busleitung eine Spannung von 3,5 V und an die andere Busleitung eine Spannung von 1,5 V ange­ legt. Im rezessiven Zustand sind beide Busleitungen mit 2,5 V beaufschlagt. Dies entspricht dem "unbelegten" Zustand. Bei einem gleichzeitigem Auftreten des dominanten Zustands und des rezessiven Zustands "überschreibt" folglich der dominante Zustand den rezessiven Zustand.

Zur Datenübertragung veranlassen die angeschlossenen Rechen­ einheiten einen Wechsel zwischen dem dominanten Zustand und dem rezessiven Zustand. Der dominante Zustand kann ein be­ stimmter Spannungs- oder Strompegel sein, dem der logische Zustand High oder Low zugeordnet ist. Der Pegel wird aus der Differenz zwischen den Pegeln an den beiden Busleitungen 1 und 2 gebildet.

Die Busleitungen 1, 2 werden von einer Trennschaltung 3 über­ wacht.

Die Trennschaltung 3 umfasst eine Überwachungslogik 31 zur Erkennung eines fehlerhafter Weise andauernden dominanten Zu­ stands, der im folgenden mit SADS (stuck at dominant state) bezeichnet wird. Ein SADS-Fehler tritt ein, wenn durch einen defekten Busteilnehmer oder einem elektrischen Kontakt zwi­ schen einer Energieversorgungsleitung und einer Busleitung (Fremdschluss) der dominante Zustand länger als ein definier­ tes Zeitintervall anliegt. Das Zeitintervall wird dabei in Abhängigkeit von der Kodierung bestimmt.

Die Überwachungslogik 31 enthält einen Receiver oder einen Transceiver 311 und eine Zustandsüberwachung 312. Die Zu­ standsüberwachung 312 überwacht permanent den logischen Pe­ gel, der auf einer Empfangsleitung vom Transceiver 311 an die Zustandsüberwachung 312 übermittelt wird.

Ein SADS-Fehler wird von der Zustandsüberwachung 312 detek­ tiert, die die Empfangsleitung überwacht. Liegt auf der Emp­ fangsleitung die Bitrepräsentation, die dem dominanten Zu­ stand entspricht, länger als ein vorbestimmtes Zeitintervall an, so ist ein SADS-Fehler erkannt.

Ferner weist die Trennschaltung 3 eine Messeinheit 32 zur Er­ kennung eines fehlerhafterweise andauernden rezessiven Zu­ stands auf, der im folgenden mit SARS (stuck at recessive state) bezeichnet wird. Ein SARS-Fehler tritt auf, wenn infolge eines Fremdschlusses oder eines Kurzschlusses der domi­ nante Zustand nicht mehr eingestellt werden kann. Dieser Feh­ ler wird von der Messeinheit 32 durch eine Widerstandsmessung erkannt. Der Widerstand zwischen den beiden Busleitungen 1 und 2 ist durch die Abschlusswiderstände vorgegeben. Die Wi­ derstandsmessung darf die Kommunikation auf den Busleitungen nicht beeinträchtigen. Dies wird durch eine in der Figur nicht dargestellte bekannte Dioden-Widerstandsschaltung ge­ währleistet. Dadurch kann eine Widerstandsmessung zu einem beliebigem Zeitpunkt erfolgen.

Eine Schaltersteuerung 33 trennt über Trennschalter 34 und 35 den Datenbus in zwei Buszweige 11 und 21 auf, wenn von der Überwachungslogik ein SADS-Fehler oder von der Messeinheit 32 ein SARS-Fehler erkannt worden ist. Bei der Auftrennung der Busleitungen 1, 2 werden die Trennschalter 34 und 35 jeweils auf einen Abschlusswiderstand 36 oder 37 umgelegt. Dadurch werden in jedem der beiden Buszweige die beiden Busleitungen 1 und 2 über die Abschlusswiderstände miteinander verbunden und folglich korrekt terminiert. Da ein einzelner Fehler nur einen der Buszweige 11 oder 21 betreffen kann, ist es mög­ lich, den Datenaustausch auf dem anderen Buszweig aufrecht zu erhalten. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn eine Steuer­ einheit, die an die Busleitungen angeschlossene Aktoren steu­ ert, entweder für jeden Buszweig redundant ausgeführt ist oder separate Verbindungen zu den Buszweigen aufweist.

Nach dem Trennen des Datenbusses wird die Überwachung durch die Überwachungslogik 31 und die Messeinheit 32 fortgesetzt. Wird festgestellt, dass kein SADS- oder SARS-Fehler mehr vorliegt bzw. kein unzulässiges Potential mehr an den Buslei­ tungen anliegt, so werden die Buszweige 11 und 21 wieder zu­ sammengeschaltet.

Zusätzlich erfolgt ein Zusammenschalten der Buszweige 11 und 21 bei einem Rücksetzen des Systems infolge eines Abschaltens und neuen Einschaltens des Systems (power-on reset).

Claims (10)

1. Verfahren zum Datenaustausch auf einem Datenbus, wobei

• - Daten auf einer Busleitung (1; 2) übertragen werden, indem zwischen definierten Pegeln für einen dominanten Zustand und einen rezessiven Zustand gewechselt wird,
• - die Busleitung in wenigstens zwei Zweige (11; 21) getrennt wird, wenn der Pegel für den dominanten Zustand an der Bus­ leitung (1; 2) länger als ein vorbestimmtes Zeitintervall anliegt,
• - der Datenaustausch in wenigstens einem der Zweige (11; 21) fortgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Busleitung (1; 2) in wenigstens zwei Zweige (11; 21) ge­ trennt wird, wenn auf der Busleitung ein Kurzschluss oder ein Fremdschluss vorliegt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Trennung der Busleitungen (1; 2) jeder Zweig (11; 21) mit einem Abschlusswiderstand (35; 36) versehen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bitstrom durch NRZ und Bit-Stuffing kodiert ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bitstrom mittels einer selbstsyn­ chronisierenden Kodierung kodiert ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die getrennten Buszweige (11; 21) wieder miteinander verbunden werden, wenn die Energieversorgung des Datenbusses neu eingeschaltet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pegel der getrennten Buszweige (11; 21) überwacht werden, und dass die Buszweige wieder miteinan­ der verbunden werden, wenn die definierten Pegel wieder er­ reicht werden.

8. Datenbus zur Verbindung von Recheneinheiten, der aufweist:

• - mindestens eine Busleitung (1; 2) mit definierten Pegeln für einen dominanten Zustand und für einen rezessiven Zu­ stand,
• - eine Trennschaltung (3), die die Busleitung (1; 2) in zwei autonom weiter arbeitende Zweige (11; 21) trennt, wenn der Pegel für den dominanten Zustand der Busleitung (1; 2) län­ ger als ein vorbestimmtes Zeitintervall anliegt.

9. Datenbus nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine Messeinheit (32) zur Detektion eines Kurzschlusses oder eines Fremdschlusses vorgesehen ist.

10. Datenbus nach einem der vorhergehenden auf einen Datenbus gerichteten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bus­ zweig (11; 21) zwei Aktoren einer elektromechanischen Bremse verbindet, die diagonal an unterschiedlichen Fahrzeugachsen angeordnet sind.