DE60212889T2

DE60212889T2 - Schaltungsmodul zur Verbindung zwischen lokalen Netzwerken in einem verteilten elektronischen System für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE60212889T2
Application number: DE60212889T
Authority: DE
Inventors: Andrea 29015 Castel San Giovanni Borin; Piero 10020 Baldissero Torinese Mortara
Original assignee: Magneti Marelli Sistemi Elettronici SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2022-02-16
Also published as: EP1233577B1; DE60212889D1; ITTO20010151A1; ITTO20010151A0; ES2267874T3; EP1233577A2; EP1233577A3; EP1233577A8

Description

Diese Erfindung betrifft ein Schaltkreismodul für die Verbindung zwischen lokalen Netzwerken eines fahrzeugeigenen elektronischen Steuersystems für Kraftfahrzeuge.
In Kraftfahrzeuge wird eine immer größere Anzahl von elektronischen Steuereinheiten eingebaut und über serielle Kommunikationsnetzwerke miteinander verbunden, die bestimmte Kommunikationsprotokolle verwenden. Die Konfiguration, die auf dem Gebiet der Verbindungen zwischen verteilten Steuereinheiten für multiplexe Anwendungen zwischen fahrzeugeigenen elektronischen Einrichtungen (beispielsweise die Steuerung der Scheinwerfer, der Sitzeinstellung, der elektrischen Fensterheber, der Rückspiegel usw.) sowie für fahrzeugeigene mobile Kommunikationssysteme als Norm aufgestellt wurde, wird mit dem Kurzwort CAN (Controller Area Network) bezeichnet.
Der Aufbau eines CAN-Netzwerks erfolgt so, dass ein linearer Übertragungsbus mehrere Steuereinheiten verbindet, die auf den Bus mit einer Priorität zugreifen können, die vom Identifier der Nachricht bestimmt wird, der im Entscheidungsfeld enthalten ist, das sich im Frame des übertragenen Signals befindet. Ein derartiges Netzwerk arbeitet in Übereinstimmung mit einem sogenannten Multimaster-Prinzip. Typische Datenübertragungsraten liegen zwischen 20 kbit/s und 1 Mbit/s.
Das Format des Frames eines Signals, das in einem CAN-Netzwerk übertragen wird, ist für Fachleute bekannt und soll hier nicht ausführlich beschrieben werden.
Verschiedene fahrzeugeigene Einrichtungen werden von zugeordneten Treiberstufen gesteuert, die mit einer entsprechenden Steuereinheit verbunden sind.
Da in letzter Zeit immer mehr Elektronik auch in der verbesserten Steuerung von Funktionen des Fahrgastraums oder der Karosserie Verwendung findet, muss eine Lösung dafür herbeigeführt werden, dass mehrere Treiberstufen, die zusammenwirken, um die fahrzeugeigenen Einrichtungen eines bestimmten Bereichs zu steuern, oder die für bestimmte Funktionen des Fahrzeugs vorgesehen sind, mit Hilfe eines einzigen lokalen Kommunikationsnetzwerks (LIN, Local Interconnect Network) verbunden werden. Dieses Netzwerk besitzt vorzugsweise ein serielles Kommunikationsprotokoll mit geringer Geschwindigkeit (höchstens 20 kbit/s) in der Master/Slave-Technik, wobei für jeden Bereich des Netzwerks ein einzelner Knoten als Master-Knoten arbeiten kann und damit bis zu 16 Slave-Knoten vorhanden sein können.
US-A-5 633 865 offenbart eine Vorrichtung zum Übertragen von Datenpaketen zwischen lokalen Netzwerken, wobei jedoch die Lehre dieses Dokuments nicht die bestimmten Merkmale eines CAN-Netzwerks oder eines LIN-Netzwerks bewältigen kann.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Modul für die Verbindung zwischen einem CAN-Netzwerk und einem LIN-Netzwerk eines fahrzeugeigenen elektronischen Steuersystems für Kraftfahrzeuge zu liefern, das eine bidirektionale Datenübertragung zwischen den Netzwerken ermöglicht.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel mit einem Verbindungsmodul erreicht, das jene Merkmale besitzt, die im Anspruch 1 angeführt sind.
Besondre Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen festgelegt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht in einem elektronischen System zum Steuern von fahrzeugeigenen Einrichtungen für Kraftfahrzeuge, das jene Merkmale besitzt, die im Anspruch 8 festgelegt sind.
Mit der Verwendung der Erfindung werden die Gesamtkosten des fahrzeugeigenen elektronischen Steuersystems vorteilhaft herabgesetzt, besonders im Fall eines multiplexen Systems für die Steuerung von Funktionen des Fahrgastraums und der Karosserie.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung einer Ausführungsform anhand eines nicht einschränkenden Beispiels und den beiliegenden Zeichnungen besser ersichtlich, in denen zeigt:
1 das vereinfachte Blockschaltbild eines fahrzeugeigenen elektronischen Steuersystems für Kraftfahrzeuge gemäß der Erfindung; und
2 die vereinfachte Darstellung des Konvertierungsvorgangs zwischen Signal-Frames, die zwei unterschiedliche Kommunikationsprotokolle betreffen, durch den Modulgegenstand der Erfindung.
Bei einem fahrzeugeigenen elektronischen Steuersystem für Kraftfahrzeuge trägt ein serielles Haupt-Kommunikationsnetzwerk für die Verbindung einer Vielzahl von elektronischen Steuereinheiten M das Bezugszeichen CAN. In diesem Netzwerk arbeiten die Einheiten in einem Multimaster-Betrieb, wobei sie miteinander unter Verwendung eines entsprechenden ersten Kommunikationsprotokolls kommunizieren.
Ein peripheres Netzwerk oder lokales serielles Verbindungsnetzwerk für die Verbindung einer Vielzahl von Stufen S für fahrzeugeigene Treiberstufen für ein Kraftfahrzeug, trägt andererseits das Bezugszeichen LIN.
Die Treiberstufen S arbeiten als Slave-Knoten des Netzwerks LIN und verwenden ein entsprechendes zweites Kommunikationsprotokoll.
Die Signale oder Daten, die auf dem Netzwerk laufen, sind in Frames organisiert, die in 2 das Bezugszeichen F_CAN bzw. F_LIN tragen, wobei jeder Frame eine Vielzahl von Informationselementen oder Felder f_i, f_i' (mit i = 1, 2, ...) enthält, die in Abhängigkeit vom verwendeten Kommunikationsprotokoll in einer vorgegebenen Reihenfolge angeordnet sind. Bei der beschriebenen Ausführungsform entsprechen die mit f_i' bezeichneten Elemente des Frames F_LIN einigen Elementen des Frames F_CAN, die mit f_i bezeichnet sind, doch liegen sie in den entsprechenden Frames an verschiedenen Stellen.
Ein Verbindungs-Schaltkreismodul I liegt zwischen dem Hauptnetzwerk CAN und dem peripheren Netzwerk LIN, wobei das Modul so aufgebaut ist, dass es als ein Knoten des CAN-Netzwerks und als der Master-Knoten im LIN-Netzwerk arbeitet.
Das Verbindungsmodul I enthält eine elektronische Signalprozessorstufe, beispielsweise eine programmierbare Zustandsmaschine oder einen dezidierten Mikrokontroller, der die Konvertierung zwischen den Frames jener Signale steuern kann, die von einer Steuereinheit M zu einer Treiberstufe S und umgekehrt übertragen werden.
Die Prozessorstufe enthält erste Speicherstufen für die temporäre Speicherung der Informationselemente des Frames eines Signals, das von einem Netzwerk empfangen wird, sowie eine Synchronisierstufe, die aufgebaut ist, um die Übertragung des Frames eines Signals von den Speicherstufen zu einem Netzwerk synchronisiert zu steuern.
Eine zweite Speicherstufe, die als Bezugstabelle T aufgebaut ist, ist mit der Prozessorstufe verbunden und kann die Regeln für die Interpretation der Frames jener Signale, die in jedem Netzwerk übertragen werden, in Form von Korrelationsanzeigen zwischen der Anordnung der Elemente der Information f_i in einem Frame und der Anordnung der selben Elemente im anderen Frame speichern (siehe die vereinfachte Darstellung von 2). Die Tabelle T enthält alle Elemente, die von der Zustandsmaschine oder vom Mikrokontroller benötigt werden, um die erforderlichen Synchronisationen zwischen den Daten aufrecht zu erhalten, die vom einen Netzwerk empfangen und zum anderen Übertragen werden.
Die Tabelle T ist so aufgebaut, dass sie die oben erwähnten Interpretationsregeln mit Hilfe des seriellen Haupt-Kommunikationsnetzwerks CAN empfängt, wobei der Modul I eine vollständige Rekonfigurierbarkeit ermöglicht.
Die Prozessorstufe ist so aufgebaut, um den Frame eines Signals, das von einem Netzwerk empfangen wird, in eine Vielzahl von Informationselementen f_i aufzubrechen und diese Vielzahl von Elementen in einen unterschiedlichen Signal-Frame zusammenzusetzen, um diesen zum anderen Netzwerk zu übertragen. Der Verbindungsmodul I arbeitet als ein Knoten des CAN-Netzwerks und als der Master-Knoten im LIN-Netzwerk.
Jene Daten, die in einem einzelnen Frame F_CAN (F_LIN) enthalten sind und von den Steuereinheiten des Netzwerks CAN (von den Treiberstufen des Netzwerks LIN) empfangen werden, können zu einem oder mehreren Frames F_LIN (F_CAN) in Übereinstimmung mit dem LIN (CAN) Protokoll zusammengesetzt werden. Das Zusammensetzen und Aufbrechen der Frames F_CAN, F_LIN erfolgt mit Hilfe der Bezugstabelle T.
Dadurch, dass die Tabelle T programmiert und rekonfiguriert werden kann, wird das System sehr flexibel.
Mit der Lösung gemäß der Erfindung können vorzugsweise individuell gestaltete Einrichtungen mit integrierten Mehrzweck-Schaltkreisen hergestellt werden, die mit dem CAN-Netzwerk konfiguriert werden können, wodurch sie möglicherweise von verschiedenen Kraftfahrzeugherstellern verwendet werden können.
Für Fachleute ist ersichtlich, dass die beschriebene Lösung auch auf komplexere Systeme angewandt werden kann, bei denen mit dem Modul I n CAN-Netzwerke mit m LIN-Netzwerken verbunden werden können.
Selbstverständlich bleibt die Grundlage der Erfindung gleich, wobei Arten der Ausführungsform und Details im Aufbau gegenüber der Beschreibung und den Zeichnungen des nicht einschränkenden Beispiels weit verändert werden können, ohne dadurch vom Bereich des Schutzes der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

Schaltkreismodul (I) für die Verbindung zwischen lokalen Netzwerken (CAN, LIN) eines fahrzeugeigenen elektronischen Steuersystems für Kraftfahrzeuge, um Funktionen des Fahrgastraums und der Karosserie zu steuern, wobei das System enthält: eine Vielzahl von elektronischen Steuereinheiten (M), die über zumindest ein serielles Haupt-Kommunikationsnetzwerk (CAN) miteinander verbunden sind, das ein erstes Übertragungsprotokoll verwendet, und eine Vielzahl von Stufen (S) zum Ansteuern von fahrzeugeigenen Einrichtungen, die mit einem Knoten des Hauptnetzwerks (CAN) über zumindest ein serielles peripheres Kommunikationsnetzwerk (LIN) verbunden sind, in dem sie als Slave-Knoten arbeiten, wobei die Stufen (S) ein zweites Übertragungsprotokoll verwenden, wobei das Schaltkreismodul (I) so aufgebaut ist, um das periphere serielle Kommunikationsnetzwerk (LIN) und das serielle Haupt-Kommunikationsnetzwerk (CAN) zu verbinden, wobei das Modul als ein Knoten des Hauptnetzwerks (CAN) und als der Master-Knoten des peripheren Netzwerks (LIN) arbeitet und eine elektronische Signal-Prozessorstufe enthält, die so aufgebaut ist, dass sie die Konvertierung zwischen den Signal-Frames (F_CAN, F_LIN) steuert, die sich auf das erste und das zweite Übertragungsprotokoll beziehen, um die Übertragung von Daten zwischen Steuereinheiten (M) und Treiberstufen (S) zu ermöglichen, wobei die Prozessorstufe so aufgebaut ist, dass sie den Frame (F_CAN; F_LIN) eines Signals, das von einem Netzwerk (CAN; LIN) empfangen wurde, in eine Vielzahl von Informationselementen (f_i) aufbricht und eine Vielzahl von Informationselementen (f_i') in einen unterschiedlichen Signal-Frame (F_LIN; F_CAN) zusammensetzt, um ihn zum anderen Netzwerk (LIN; CAN) zu übertragen.
Modul gemäß Anspruch 1, wobei die Prozessorstufe eine erste Speicherstufe enthält, um die Informationselemente (f_i) des Frames (F_CAN; F_LIN) eines empfangenen Signals temporär zu speichern.
Modul gemäß Anspruch 2, wobei die Prozessorstufe eine Synchronisierstufe enthält, die so aufgebaut ist, um die Übertragung des Frames (F_CAN, F_LIN) eines Signals in irgendeinem der Netzwerke (CAN, LIN) synchronisiert zu steuern.
Modul gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, wobei die Prozessorstufe eine Zustandsmaschine ist.
Modul gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Prozessorstufe ein dezidierter Mikrokontroller ist.
Modul gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, wobei die Prozessorstufe mit einer zweite Speicherstufe (T) verbunden ist, die dazu dient, um die Regeln für die Interpretation der Kommunikations-Frames (F_CAN, F_LIN) der Signale, die auf den Netzwerken (CAN, LIN) übertragen werden, in Form von Korrelationsanzeigen zwischen der Anordnung der Informationselemente (f_i) in einem Frame und der Anordnung von entsprechenden Elementen (f_i') im anderen Frame zu speichern.
Modul gemäß Anspruch 6, wobei die zweite Speicherstufe (T) so aufgebaut ist, um die Interpretationsregeln über das serielle Haupt-Kommunikationsnetzwerk (CAN) zu empfangen.
Elektronisches Steuersystem zum Steuern von fahrzeugeigenen Einrichtungen für Kraftfahrzeuge, das aufgebaut ist, um Funktionen des Fahrgastraums und der Karosserie zu steuern, wobei das System aufweist: eine Vielzahl von elektronischen Steuereinheiten (M), die über zumindest ein serielles Haupt-Kommunikationsnetzwerk (CAN) miteinander verbunden sind, das ein erstes Übertragungsprotokoll verwendet, und eine Vielzahl von Stufen (S) für die Ansteuerung von fahrzeugeigenen Einrichtungen, die mit einem Knoten des Hauptnetzwerks (CAN) über zumindest ein peripheres serielles Netzwerk (LIN) verbunden sind, das ein zweites Übertragungsprotokoll verwendet, wobei die Stufen (S) als Slave-Knoten arbeiten, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass es ein Schaltkreismodul (I) für eine Verbindung zwischen den Netzwerken (CAN, LIN) gemäß Anspruch 1 bis 7 enthält.