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Die
vorliegende Erfindung betrifft den Austausch von Diagnoseinformationen über ein
Diagnosenetzwerk eines Kraftfahrzeugs, wie ein Netzwerk vom Typ
CAN (aus dem Englischen "Controller
Area Network").
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Die
Diagnosenetzwerke weisen üblicherweise
eine Gruppe von Diagnosedaten sendenden Vorrichtungen auf, die mit
einer entsprechenden Gruppe von Empfangsvorrichtungen zusammenwirken.
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Die über dieses
Netzwerk fließenden
Informationen passieren manchmal Gateways, die das Netzwerk mit
Teilnetzwerken verbinden. Diese Gateways sind auf dem Bus des Netzwerkes
zwischen einem Sender und einem Empfänger von Daten installiert.
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Die über ein
solches Netzwerk übertragenen Diagnoseinformationen
ermöglichen
es, mit Hilfe der Analyse der Übertragungszeiten
zwischen einem Sender und einem Empfänger einen Fehler oder einen
mangelhaften Betrieb eines an Bord eines Kraftfahrzeugs befindlichen
Systems zu identifizieren.
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Aus
der Patentanmeldung US 2003093727 ist eine Diagnose- und Fehlerkorrekturvorrichtung bekannt,
die einen Bus-Control-Block, der mit einem Empfänger zur Aufzeichnung von Signalen
versehen ist, die über
den Datenbus fließen,
und Mittel aufweist, um die Kommunikationsfehler zu erfassen oder
um die in den übertragenen
Informationen enthaltenen Fehler zu kompensieren. Die Vorrichtung
ist mit der zentralen Busvernetzung verbunden und bildet so ein
Gateway. Außerdem
ist ein Diagnoseblock in das Gateway integriert, um die Ordnungsmäßigkeit der
Korrekturen des Bus-Control-Blocks zu überwachen.
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Eine
solche Vorrichtung berücksichtigt
nicht die Übertragungszeit
eines Datenstroms und sieht daher nicht vor, den Datenübertragungsdurchsatz aufgrund
der nicht vernachlässigbaren
Dauer der Übertragungszeiten
innerhalb der Vorrichtung zu verbessern. Das Vorhandensein eines
Gateways verlängert
nämlich
die Übertragungszeit
eines Datenstroms vom Sender zum Empfänger beträchtlich. Diese Zeit ist umso
länger,
je größer die
Mitteilung ist.
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Die
Druckschrift
EP-1244252 beschreibt
ein Gateway, das ein erstes und ein zweites Netzwerk verbindet,
die unterschiedliche Merkmale haben, um einen Informationsaustausch
zwischen den zwei Netzwerken zu gewährleisten. Das Gateway sendet und
empfängt
einerseits eine Mitteilung, die periodisch übertragen wird, und andererseits
eine Mitteilung, die als Antwort auf ein Ereignis, auf eine Anforderung
oder auch auf eine Anfrage übertragen
wird. Die beschriebene Vorrichtung empfängt Mitteilungen vom ersten
Netzwerk, speichert sie und liefert sie dann an das zweite Netzwerk
bei Empfang eines Ereignisses, das mit der Änderung eines Mitteilung genannten
Werts verbunden ist.
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Die
Druckschrift
US-2003/149715 beschreibt eine
Vorrichtung, Kommunikationsknoten genannt, die in der Lage ist,
auf den Kommunikationsmodus im Fall eines TCP-Protokolls einzuwirken.
Im Fall des Modus der sogenannten antizipierten Erkennung ("early anticipation") überträgt der Kommunikationsknoten
Mitteilungen einer antizipierten Erkennung für Datagramme, die den Knoten
noch nicht erreicht haben, um die Sättigung des Speichers des Kommunikationsknotens
zu vermeiden. Diese antizipierten Mitteilungen werden den Mitteilungen
zugeordnet, die von dem Netzwerk übertragen werden, sind diesen
aber nicht gleich.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein verbessertes Gateway und
ein verbessertes Datenübertragungssystem
für ein
Diagnosenetzwerk eines Kraftfahrzeugs zu liefern. Die vorliegende
Erfindung hat auch zum Ziel, bestimmte Nachteile der bekannten Systeme
zu beseitigen und die Übertragungszeit auf
einen Wert nahe der Übertragungszeit
ohne Übertragungs-Gateway zu reduzieren
und diese Zeit von der Länge
der Mitteilung und der Anzahl von durchquerten Gateways unabhängig zu
machen.
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Zu
diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Datenübertragungs-Gateway für ein Diagnosenetzwerk
eines Kraftfahrzeugs (CAN), das dazu bestimmt ist, auf einem Bus
des Diagnosenetzwerks zwischen einem Sender und einem Empfänger von
Daten installiert zu werden. Dieses Gateway weist Mittel zum Senden
eines simulierten Datenstroms auf, der gleich einem Datenstrom ist,
der vom Empfänger
als Antwort auf den vom Sender gesendeten Datenstrom gesendet und
vom Gateway übertragen
wird.
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Das
Senden dieser fiktiven Mitteilung durch das Gateway ermöglicht es,
die Überwachung
des vom Empfänger
gesendeten Stroms zu simulieren, zum Beispiel eines Rechners, ehe
dieser ihn empfangen hat. Der simulierte Datenstrom vom Gateway zum
Sender ermöglicht
es diesem letzteren, die Folge der zu übertragenden Mitteilung zu
senden. So minimiert man die Wartezeiten des Kopierens und der Antwort
der Teilnetzwerke.
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Um
gleichzeitig den simulierten Datenstrom zum Sender und den der zu übertragenden
Mitteilung entsprechenden Datenstrom zum Empfänger zu übertragen, weist das Gateway
außerdem
Synchronisationsmittel auf.
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Gemäß einer
Variante der Erfindung kann das Gateway zur Übertragung von Datenströmen in eine
Elektronikeinheit integriert sein, die der Gateway-Funktion dediziert
ist.
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In
einer Variante kann die vom Gateway zur Übertragung von Datenströmen ausgeführte Funktion
in einem elektronischen Rechner implementiert sein, der andere Funktionen
beherbergt.
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Die
Erfindung hat ebenfalls ein System zur Übertragung von Diagnosemitteilungen
zum Gegenstand, das mindestens ein Übertragungs-Gateway, das dazu
bestimmt ist, auf einem Bus eines Diagnosenetzwerks (CAN) eines
Kraftfahrzeugs installiert zu werden, einen Sender und einen Empfänger aufweist,
die auf diesem Bus installiert sind. Außerdem weist das Gateway ein
System zum Senden eines simulierten Stroms gleich dem vom Sender
gesendeten und vom Gateway an den Sender übertragenen Datenstrom auf,
wobei dieser Strom simulierter Daten gleichzeitig mit dem vom Sender
zum Empfänger über das
Gateway übertragenen
Strom gesendet wird.
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Schließlich, gemäß einem
weiteren Aspekt, hat die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung
von Diagnosemitteilungen (CAN) in einem Diagnosenetzwerk eines Kraftfahrzeugs
mittels eines oder mehrerer Übertragungs-Gateways
zum Gegenstand, die auf einem Bus des Diagnosenetzwerks (CAN) installiert
sind, das die folgenden Schritte aufweist:
- – Senden
der Daten von einem Sender zum Gateway,
- – Übertragung
der Daten vom Gateway zu einem Empfänger; und
- – Senden,
gleichzeitig mit dem Schritt der Übertragung der Daten vom Gateway
zum Empfänger, eines
simulierten Datenstroms gleich einem vom Empfänger als Antwort auf den vom
Sender übertragenen
Datenstrom gesendeten Datenstroms.
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Gemäß einem
Anwendungsmodus weist das Verfahren der Übertragung von Rahmen, die
die Diagnosemitteilungen des Kraftfahrzeugs bilden, die Schritte
auf, die darin bestehen:
- – jeden Strom, der dem Rahmen
n der Mitteilung des Empfängers
entspricht, zum Gateway zu senden, das sich zwischen dem Sender
und dem Empfänger
befindet;
- – auf
die wahre Antwort auf den Rahmen n – 1 zu warten, der vom Empfänger an
das Gateway gesendet wird, außer
für den
ersten Rahmen, und
- – bei
ihrem Empfang eine simulierte Antwort des Rahmens n vom Gateway
zum Sender zu senden und parallel den Rahmen n zum Empfänger zu übertragen,
wobei die simulierte Antwort eine Simulation des Rahmens n bildet.
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Das
Diagnosemitteilungs-Übertragungsverfahren
führt das
Senden der Mitteilung in aufeinanderfolgenden Rahmen von 7 Bytes
bis zum Ende der Mitteilung durch.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der ausführlichen
Beschreibung einer nicht einschränkend
zu verstehenden Ausführungsform
der Erfindung und den beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigen:
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1 ein
Funktionsschaltbild eines Datenübertragungs-Gateways;
und
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2 das
erfindungsgemäße Datenübertragungsverfahren.
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In 1 ist
das Funktionsschaltbild eines Gateways 11 zur Datenübertragung
für ein
Diagnosenetzwerk eines Kraftfahrzeugs (CAN) dargestellt. Dieses
Gateway weist erste und zweite CAN-Kontroller auf, über die
es mit dem CAN-Netzwerk kommuniziert. Das Gateway 11 weist
ebenfalls einen Mikroprozessor 3 auf, der mit den Kontrollern 2 und 4 kommuniziert.
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Ebenfalls
unter Bezug auf 2, in der die zeitabhängige Entwicklung
eines Abschnitts eines Systems zur Übertragung von Diagnosemitteilungen dargestellt
ist, zu dem das Gateway der 1 gehört, ist
der erste Kontroller CAN1 2 dazu bestimmt, eingehende Mitteilungen
von einem fernen Sender 10 zu empfangen, der aus einem
Diagnosewerkzeug des Fahrzeugs besteht, und ebenfalls Mitteilungen an
diesen Werkzeug 10 zu übertragen.
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Der
zweite Kontroller CAN2 4 übernimmt es, die empfangenen
Mitteilungen an einen fernen Empfänger zu senden, der aus einem
Rechner 12 besteht, und ebenfalls Mitteilungen von diesem
Rechner zu empfangen.
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Das
System zur Übertragung
von Diagnosemitteilungen, zu dem das Gateway gehört, weist nämlich eine Gruppe von Sendern 10 und
entsprechenden Empfängern 12 auf,
die mit dem CAN-Netzwerk des Fahrzeugs netzverbunden sind. Diese
Sender und Empfänger
kommunizieren mit Hilfe von Datenübertragungs-Busleitungen miteinander,
auf denen die Gateways 11 angeordnet sind. Die Datenaustauschvorgänge zwischen
einem Sender 10 und einem entsprechenden Empfänger 12 werden
in Form von aufeinanderfolgenden Rahmen von Diagnosedaten durchgeführt.
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Dieses
System kann mehrere Datenübertragungs-Busleitungen aufweisen,
die parallel arbeiten und je mehreren Gateways 11 zugeordnet
sind.
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Die
Zuordnung von einem oder mehreren Gateways 11 führt nicht
zu deren Veränderung.
Jedes arbeitet, als ob es isoliert wäre. Außerdem hat diese Zuordnung
von mehreren Gateways wenig Einfluss auf die Leistungen.
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Der
Mikroprozessor 3 ist geeignet programmiert, um zusammen
mit dem ersten Kontroller CAN1 eine simulierte Mitteilung zum Sender 10 synchron mit
der Rückübertragung
zum Empfänger 12 einer eingehenden,
von diesem Sender empfangenen Diagnosemitteilung zu senden.
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Insbesondere,
um die Totzeiten der Übertragung
zu verwalten, versucht das Gateway 11, die Ladekapazitäten der
Busleitungen maximal zu nutzen. Auf diese Weise wird die Übertragung
der Daten für ein
Ergebnis nahe einer Übertragung
ohne Gateway beschleunigt.
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Hierzu
weist das Datenübertragungs-Gateway 11 Sendemittel
eines simulierten Stroms 15 auf. Ein solcher Strom ist
gleich dem Datenstrom 17, der vom Empfänger 12 als Antwort
auf den Datenstrom 13, 14, 16 gesendet
wird, der vom Sender 10 gesendet wird.
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Die
Antwort des Empfängers 12 ist
nämlich vorab
bekannt. Das Gateway 11 kann sie also an den Sender 10 senden,
ehe es sie empfängt.
Wie man in 2 sieht, die die Austauschvorgänge von
Mitteilungen auf einem Datenübertragungsbus
zwischen dem Senden eines ersten Rahmens 13 und demjenigen
eines letzten Rahmens 19 darstellt, und in der die Pfeile
die Rahmenübertragungen
zwischen einem Sender und einem Empfänger darstellen, indem sie über ein
Gateway gehen, weist die Übertragung einer
Mitteilung mehrere Schritte auf.
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Im
ersten Schritt werden Diagnosedaten vom Sender 10 zum Gateway 11 in
Form einer ersten Mitteilung 13 gesendet. Diese Daten werden
dann vom Gateway 11 zum Empfänger 12 gesendet. Gleichzeitig
mit der Übertragung
der Daten vom Gateway 11 zum Empfänger 12 bewirken der
Mikroprozessor 3 und der Kontroller 2 das Senden
an das Gateway und dann an den Sender 10 eines simulierten
Datenstroms 15, der der Antwort FC 17 des Empfängers 12 entspricht.
Diese fiktive Antwort wird so an den Sender 10 übertragen,
ehe sie vom Empfänger gesendet
wird.
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Außerdem arbeitet
die Erfindung, indem sie das Aufteilen der Diagnosemitteilungen
gemäß einer Variante
des Protokolls "Diagnostic
an CAN" verwendet.
Diese Variante verwendet eine Blockgröße BS gleich 1. In anderen
Worten, für
jeden vom Sender 10 gesendeten Rahmen muss ein Rahmen als
Antwort vom Empfänger
an das Gateway geschickt werden.
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Gemäß diesem
Aufteilen wird eine Mitteilung aufgeteilt, um die folgenden Rahmen
zu bilden:
- – SF (einziger Rahmen "Single Frame" im Englischen):
es handelt sich um eine Mitteilung von 7 Bytes, die vollständig in
einem CAN-Rahmen enthalten ist, dessen erstes Byte die Form Ox hat;
- – FF
(erster Rahmen, "First
Frame" im Englischen):
es handelt sich um den Begin einer Mitteilung, die mit 1xyz beginnt,
wobei xyz die Anzahl von Bytes der Mitteilung ist;
- – CF
(konsekutiver Rahmen "Consecutive
Frame" im Englischen):
dieser Rahmen entspricht einer Antwort des Empfängers. Er beginnt mit 2x;
- – FC
(kontrollierter Strom "Flow
Control" im Englischen):
dieser Rahmen entspricht einer simulierten Antwort, die vom Gateway
an den Sender gesendet wird. Sie beginnt mit 3. Das zweite Byte wird
BS genannt und gibt an, dass jeder gesendete Rahmen durch einen
FC bestätigt
wird.
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Die
so aufgeteilte Mitteilung wird zwischen einem Sender und einem Empfänger folgendermaßen übertragen.
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Zunächst wird
ein erster Rahmen 13, der aus dem Rahmen FF besteht, der
aus dem Aufteilen der Mitteilung resultiert, in tinit gesendet.
Für diesen
ersten Rahmen überträgt das Gateway 11 den
gesendeten Datenstrom 14 an den Empfänger 12 und erarbeitet
gleichzeitig einen Strom 15 von simulierten Daten FC, den
es zum Sender zurück überträgt.
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Für einen
Rahmen n einer Mitteilung CF 16 wartet das Gateway auf
die Antwort des Empfängers 12,
die von diesem letzteren als Antwort auf den Rahmen n – 1 gesendet
wird. Dann sendet es eine simulierte Antwort FC 15 für diesen
Rahmen n an den Sender 10 zurück.
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Bezüglich des
letzten Rahmens 19 sendet der Empfänger 12 keine Antwort.
In gleicher Weise sendet das Gateway 11 keine simulierte
Mitteilung.
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Es
ist anzumerken, dass während
der Übertragung
dieser Mitteilungen das Gateway 11 die Anzahl von Mitteilungen
FC 17 überwacht,
die es empfängt.
Es vergewissert sich so, dass nur ein einziger Rahmen vorab gesendet
wird, was vermeidet, dass es über
große
Pufferspeicher verfügen
muss.
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Im
oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde
das Aufteilen der Mitteilungen unter Verwendung einer Reihe von
Blöcken
BS gleich 1 durchgeführt.
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In
einer Variante ist es ebenfalls möglich, eine Blockgröße größer als
1 zu verwenden. In diesem Fall wird der Algorithmus des Gateways
so vervollständigt,
dass ein Betriebsmodus gleich dem oben beschriebenen beibehalten
wird, indem dem Sender 10 verheimlicht wird, dass die wahre
Blockgröße sich
von 1 unterscheidet, so dass dieser sich verhält, als ob die Blockgröße gleich
1 wäre.
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In
dem Fall, in dem der Empfänger 12 möchte, dass
das Aufteilen gemäß einer
Blockgröße größer als
1 durchgeführt
wird, erfolgt die Übertragung gemäß dem folgenden
Prinzip.
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Zunächst wird
ein erster Rahmen FF 13 von Sender zum Gateway 11 gesendet.
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Als
Antwort überträgt das Gateway 11 einen kontrollierten
Strom FC 15 an den Sender 10 mit einer Variablen
BS positioniert auf 1. Gleichzeitig überträgt es den ersten Rahmen FF 14 an
den Empfänger 12.
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Als
Antwort überträgt der Empfänger 12 einen
kontrollierten Strom FC 17 an das Gateway 11 mit
einer Variablen BS positioniert auf 2. In diesem Moment wird ein
erster konsekutiver Rahmen 18 vom Gateway empfangen, der
vom Sender 10 kommt.
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Das
Gateway 11 überträgt dann
einerseits einen Rahmen eines kontrollierten Stroms FC 15 zurück an den
Sender 10 mit einer Blockgröße gleich 1 und andererseits
den konsekutiven Rahmen CF 18 an den Empfänger 12.
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Der
Sender 10 sendet anschließend einen zweiten konsekutiven
Rahmen 16. Nach Ablauf einer Zeitperiode STmin überträgt das Gateway 11 den
Rahmen des kontrollierten Stroms 15 zurück an den Sender 10 mit
einer Blockgröße gleich
1 und überträgt ebenfalls
den konsekutiven Rahmen 18 zurück an den Empfänger 12.
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Der
Prozess wiederholt sich so bis zum letzten Rahmen 19.
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Wie
man sich vorstellen kann, sieht der Sender 10 nur Rahmen,
bei denen die Blockgröße gleich 1
ist.
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Außerdem wird
kein Rahmen gesendet, ohne sich vorher zu vergewissern, dass eine
Empfangsquelle verfügbar
ist.
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Es
ist ebenfalls anzumerken, dass gemäß dem soeben beschriebenen
Betrieb das Gateway 11 eine zusätzliche Verarbeitung durchfuhren
muss, die mit dem spezifischen Wert der Blockgröße verbunden ist.
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Die
Tatsache, dass systematisch die Kommunikation mit dem Sender 10 verwaltet
wird, unter Verwendung einer Blockgröße gleich 1, befreit das Gateway 11 aber
von jeder Verwaltung oder jedem kurzfristigen Speichern eines Rahmens,
und ermöglicht
es so, die mit der Verarbeitung, die von einer Blockgröße anders
als 1 bedingt wird, verbundenen Nachteile zu kompensieren.