EP1290832A1 - Verfahren zum datenaustausch zwischen mehreren teilnehmern mittels eines datenbusses - Google Patents

Verfahren zum datenaustausch zwischen mehreren teilnehmern mittels eines datenbusses

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EP1290832A1
EP1290832A1 EP01960215A EP01960215A EP1290832A1 EP 1290832 A1 EP1290832 A1 EP 1290832A1 EP 01960215 A EP01960215 A EP 01960215A EP 01960215 A EP01960215 A EP 01960215A EP 1290832 A1 EP1290832 A1 EP 1290832A1
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bus
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sub
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Bayerische Motoren Werke AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for data exchange between several participants by means of a data bus.
  • bus system adapted to this application becomes another one, which is particularly suitable for audio and telecommunications scopes
  • the invention has for its object to provide a method for data exchange between several participants using a data bus, which has a high performance despite a vehicle-specific varying number of participants.
  • the electrical system structure according to the invention is modular and inexpensive. It enables basic components to be used in all vehicles across several model series from one manufacturer. The higher-quality vehicles can be equipped as required with additional components without being more expensive than comparable series systems.
  • This data bus can be, for example, a data bus, as described in DE 19636441 A and DE 19636442 A.
  • This data bus is characterized by a data rate of more than 5 Mbit / s and is suitable, for example, for passive safety systems that include airbags, belt tensioners, etc., as well as the associated sensors and actuators and their control units.
  • control units are located at various points in the vehicle, e.g. in the area of the center tunnel and the B-pillars, also in the door or on the steering column. All of these control units are connected to the data bus, which is under very little load in normal situations, i.e. outside of a crash or violent misuse phase. The same applies to the utilization of the processors in the control units.
  • these control units are also used for other functions. These functions belong to a different range of functions, for example body electronics and relate to, for example, light control, wiper control, central locking and window regulator control.
  • the light control and the wiper control on the one hand and the central locking and the window lift control on the other are part of a sub-data bus, which has a sufficient response time due to the small number of participants (e.g. a control unit and 10 connected consumers in the light control) and also with a low data rate is functional, ie provides the connected subscribers with the required data quickly and securely or has them provided.
  • the block diagram shown in the figure contains, among other things, a control unit module SGM and control units designated S1 to S4. Together, these components are part of a passive safety system and are connected by a faster data bus "Sl-Bus" with a data rate of 5Mbit / s, for example.
  • Control devices marked with “K” are connected to these control devices, each of which is a sub-data bus K-Bus cluster 1, K-bus cluster 2, K-bus cluster 3, ...
  • the sub-data buses are each coupled to the control units S1 to S4 and to the control unit module SGM.
  • the components SGM and S1 to S4 thus contain the functions of the Safety system and the basic functions of body electronics.
  • some control units K are identified separately with K1, K2 and K3 for the further explanations.
  • control units SGM and S1 to S4 adapt the data of the sub data bus participants in their format to the data format of the faster data bus or convert the data from this format to the data format of the sub data bus. They also control the task of this data of the sub-data bus participants on the faster data bus or, conversely, forward the data of the participants of the other sub-data buses to the participants of their connected sub-data bus.
  • the data of all sub-data bus participants and the participants of the faster data bus are provided with a unique identifier.
  • the identifiers of the participants in the connected sub-data bus are stored in the respective control unit. i !
  • the particular advantage of the data bus structure according to the invention is that the number of telegrams per sub-data bus is significantly less than in the case of a data bus with only one line and the waiting time until a possible bus access is small due to the small number of subscribers.
  • the K-bus addresses in the overall system are unique.
  • the corresponding K-bus telegrams are converted according to a fixed rule to bus telegrams of the faster data bus with the corresponding IDs.
  • codable "mini gateway tables” then only implement the telegrams that are also required in the respective sub data bus. When "moving" a control device K from one sub-data bus to another, only these gateway tables then have to be recoded. The overall system behavior thus remains absolutely unchanged.
  • K-bus telegram TK1 The transmission of a K-bus telegram TK1 from node K1 in K-bus cluster 1 to node K2 in K-bus cluster 2 is described as an example.
  • K1 sends telegram TK1 on K-bus cluster 1, triggered z. B. by pressing a button.
  • SGM receives TK1 and packs the telegram TK1 into the data field of an S1 bus telegram.
  • All Sl-Bus participants receive TK1 in Sl-Bus format and look in their respective gateway tables to see whether TK1 should be translated to the associated K-Bus cluster.
  • S1 unpacks TK1 from the Sl-Bus format and transmits TK1 to the K-Bus cluster 2.
  • K2 receives TK1.
  • K3 should receive TK1 instead of K2, only TK1 needs to be deleted from the gateway table of S1 and entered in the gateway table of S2.

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

Bei einem Verfahren zum Datenaustausch zwischen mehreren Teilnehmern (K1, K2, K3, K) mittels eines Datenbusses sind die Teilnehmer insgesamt in mindestens zwei räumlich und physikalisch voneinander getrennten Unterdatenbussen angeordnet und sie tauschen über jedem Unterdatenbus zugeordnete und untereinander über einen schnelleren Datenbus in Verbindung stehende Steuergeräte Daten während der Zeit aus, in denen der schnellere Datenbus nicht belegt ist.

Description

VERFAHREN ZUM DATENAUSTAUSCH ZWISCHEN MEHREREN TEILNEHMERN MITTELS EINES DATENB USSES
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Datenaustausch zwischen mehreren Teilnehmern mittels eines Datenbusses.
10
Bei modernen Fahrzeugen werden zunehmend mehrere vorzugsweise standardisierte Datenbusse verwendet. Für Motor- und Fahrwerkskomponenten beispielsweise wird ein an diesen Anwendungsfall angepaßtes Bussystem, für Audio- und Telekommunikationsumfänge ein dafür besonders geeignetes anderes
15 Bussystem eingesetzt. Der Datenaustausch zwischen den verschiedenen Bussystemen erfolgt über mehrere Gateways.
Beim Versuch, diese Bussystemarchitektur von höherpreisigen Fahrzeugen auf Fahrzeuge der unteren Klassen zu übertragen, ergeben sich hohe Kosten. Ursache
20 dafür sind zum einen die grundsätzlich hohen Kosten des Standardbusses für Motor- und Fahrwerkskomponenten und zum anderen die Kosten für ein Gateway. Der Aufbau einer eigenen Bordnetzstruktur für Fahrzeuge der unteren Klassen bringt das Problem mit sich, daß die Übernahme einzelner Komponenten der höherpreisigen Fahrzeuge aufgrund der fehlenden Kompatibilität weitgehend
25 unmöglich ist. Zudem besteht ein Zielkonflikt. Zur Kostensenkung kann die Datenrate reduziert werden und die Zahl der Busteilnehmer erhöht werden. Die Folge davon sind lange Antwortzeiten und geringe Flexibilität im Hinblick auf von Fahrzeug zu Fahrzeug unterschiedliche Teilnehmerzahlen. Jede Hinzunahme eines neuen Teilnehmers, z.B. durch eine nachträglich installierte Komponente, erfordert
30 einen erheblichen /Anpassungsaufwand. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Datenaustausch zwischen mehreren Teilnehmern mittels eines Datenbusses zu schaffen, das trotz einer auch fahrzeugspezifisch variierenden Vielzahl von Teilnehmern eine hohe Leistungsfähigkeit besitzt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Bordnetzstruktur ist modular und kostengünstig. Sie ermöglicht es, Basiskomponenten in allen Fahrzeugen über mehrere Modellreihen eines Herstellers hinweg einzusetzen. Die höherwertigen Fahrzeuge sind durch Zusatzkomponenten beliebig ausrüstbar, ohne dabei teurer als vergleichbare Seriensysteme zu sein.
Voraussetzung hierfür ist die Existenz des schnelleren Datenbusses. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Datenbus handeln, wie in der DE 19636441 A und der DE 19636442 A beschrieben ist. Dieser Datenbus zeichnet sich durch eine Datenrate von mehr als 5Mbit/s aus und eignet sich beispielsweise für passive Sicherheitssysteme, die Airbags, Gurtstrammer usw. sowie die zugehörige Sensorik und Aktuatorik sowie deren Steuergeräte umfassen.
An verschiedenen Stellen des Fahrzeugs befinden sich diese zugehörigen Steuergeräte, z.B. im Bereich des Mitteltunnels und der B-Säulen, ferner in der Türe oder an der Lenksäule. Alle diese Steuergeräte sind mit dem Datenbus verbunden, der in Normalsituationen, also außerhalb einer Crash- oder heftigen Misusephase, nur sehr gering ausgelastet ist. Das gleiche gilt für die Auslastung der Prozessoren in den Steuergeräten.
Erfindungsgemäß werden diese Steuergeräte für andere Funktionen mitgenutzt. Diese Funktionen gehören zu einem anderen Funktionsumfang, z.B. der Karosserieelektronik und betreffen z.B. die Lichtsteuerung, die Wischersteuerung, die Zentralverriegelung und die Fensterhebersteuerung. Die Lichtsteuerung und die Wischersteuerung einerseits und die Zentralverriegelung und die Fensterhebersteuerung andererseits sind jeweils Bestandteil eines Unterdatenbusses, der jeweils aufgrund der klein gehaltenen Zahl von Teilnehmern (bei der Lichtsteuerung z.B. ein Steuergerät und 10 angeschlossene Verbraucher) eine ausreichende Antwortzeit besitzt und auch bei einer kleinen Datenrate funktionsfähig ist, d.h. den angeschlossenen Teilnehmern die benötigten Daten schnell und sicher zur Verfügung stellt bzw. stellen läßt. Auch ergibt sich die Möglichkeit, Steuergeräte, die Bestandteil der Karosserieelektronik sind, mit höheren Anforderungen an die Kommunikation direkt an den schnelleren Datenbus anzuschließen.
Bei einer derartigen Bordnetzstruktur kann auf einen separaten Datenbus für die Komponenten der Karosserieelektronik verzichtet werden, da diese Komponenten entweder direkt oder über ohnehin daran angeschlossene Steuergeräte am schnelleren Datenbus angeschlossen werden. Dies führt vor allem zu einem Wegfall der Gatewayfunktionalität und damit von gesonderten Gateways.
In der einzigen Figur ist die erfindungsgemäße Datenbusstruktur und ein damit realisiertes Bordnetz eines Fahrzeugs dargestellt und das damit durchgeführte Kommunikationsverfahren beschrieben.
Das in der Figur gezeigte Blockschaltbild enthält unter anderem ein Steuergerätemodul SGM und mit S1 bis S4 bezeichnete Steuergeräte. Zusammen sind diese Komponenten Bestandteil eines passiven Sicherheitssystem und durch einen schnelleren Datenbus „Sl-Bus" mit einer Datenrate von z.B. 5Mbit/s verbunden. An diesen Steuergeräten sind mit "K" markierte Steuergeräte angeschlossen, die jeweils für sich einen Unterdatenbus K-Bus Cluster 1 , K-Bus-Cluster 2, K-Bus-Cluster 3, ...bilden. Die Unterdatenbusse sind jeweils an die Steuergeräte S1 bis S4 sowie an das Steuergerätemodul SGM gekoppelt. Die Komponenten SGM und S1 bis S4 beinhalten somit die Funktionen des Sicherheitssystems sowie die Basisfunktionen der Karosserieelektronik. Innerhalb der Unterdatenbusse sind einige Steuergeräte K für die weiteren Erläuterungen gesondert mit K1 , K2 und K3 gekennzeichnet.
In Bezug auf die Basisfunktionen der Karosserieelektronik passen die Steuergeräte SGM und S1 bis S4 die Daten der Unterdatenbus-Teilnehmer in ihrem Format dem Datenformat des schnelleren Datenbusses an bzw. setzen die Daten von diesem Format auf das Datenformat des Unterdatenbusses um. Sie steuern auch die Aufgabe dieser Daten der Unterdatenbusteilnehmer auf den schnelleren Datenbus bzw. leiten umgekehrt die Daten der Teilnehmer der anderen Unterdatenbusse den Teilnehmern ihres angeschlossenen Unterdatenbusses zu.
Hierfür werden die Daten sämtlicher Unterdatenbus-Teilnehmer und die Teilnehmer des schnelleren Datenbusses mit einer eindeutigen Kennung versehen. Die Kennungen der Teilnehmer des angeschlossenen Unterdatenbusses sind im jeweiligen Steuergerät gespeichert. i !
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Datenbusstruktur besteht darin, daß die Anzahl der Telegramme pro Unterdatenbus wesentlich geringer ist als bei einem Datenbus mit nur einem Strang und durch die geringe Teilnehmerzahl die Wartezeit bis zu einem möglichen Buszugriff klein ist.
Um ein möglichst flexibles System zu erhalten ist es notwendig, daß Unterdatenbus- Teilnehmer (i.f. K-Bus-Teilnehmer) grundsätzlich Zugriff auf alle benötigten Informationen des Gesamtsystems haben. Außerdem soll es ohne grundsätzliche Änderung möglich sein, einen K-Bus-Teilnehmer von einem Unterdatenbus auf einen anderen "umzuklemmen". Damit ist es z. B. problemlos möglich, einen Fensterheberschalterblock in einer Fahrzeugbaureihe in der Türe zu plazieren, in der anderen an der Mittelkonsole.
Die K-Bus-Adressen im Gesamtsystem sind eindeutig. Die entsprechenden K-Bus- Telegramme werden nach einer festen Regel auf Bus-Telegramme des schnelleren Datenbus mit entsprechenden ID's umgesetzt. In den Steuergeräten SGM und S1 bis S4 sorgen dann codierbare "Mini-Gateway-Tabellen" für die Umsetzung nur der Telegramme, die im jeweiligen Unterdatenbus auch benötigt werden. Beim "Umhängen" eines Steuergeräts K von einem Unterdatenbus auf einen anderen müssen dann nur diese Gatewaytabellen umcodiert werden. Das Gesamtsystemverhalten bleibt damit absolut unverändert.
Der Datenaustausch innerhalb des Gesamtsystems ist an einem Beispiel erläutert.
Als Beispiel wird die Übertragung eines K-Bus-Telegramms TK1 vom Teilnehmer K1 am K-Bus-Cluster 1 zum Teilnehmer K2 am K-Bus-Cluster 2 beschrieben.
K1 sendet Telegramm TK1 auf K-Bus-Cluster 1 , ausgelöst z. B. durch einen Tastendruck. SGM empfängt TK1 und verpackt das Telegramm TK1 in das Datenfeld eines Sl-Bus-Telegramms.
Alle Sl-Bus-Teilnehmer empfangen TK1 im Sl-Bus-Format und schauen in ihren jeweiligen Gatewaytabellen nach, ob TK1 auf den zugehörigen K-Bus-Cluster übersetzt werden soll. S1 entpackt TK1 aus dem Sl-Bus-Format und überträgt TK1 auf den K-Bus-Cluster 2. K2 empfängt TK1.
Besitzen die Telegramme der K-Bus-Teilnehmer eine größere Telegrammlänge als die der Daten des Sl-Busses, z. B. 32 Byte Nutzdaten im Vergleich zu 12 Byte Nutzdaten, ist eine segmentierte, d.h. mehrmalige Übertragung von definierten Telegrammteilen erforderlich.
Soll aus irgendwelchen Gründen nicht K2 sondern K3 das TK1 empfangen, so braucht lediglich TK1 aus der Gatewaytabelle von S1 gestrichen und in die Gatewaytabeile von S2 eingetragen werden.

Claims

Verfahren zum Datenaustausch zwischen mehreren Teilnehmern.Patentansprüche
1. Verfahren zum Datenaustausch zwischen mehreren Teilnehmern mittels eines Datenbusses, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmer insgesamt in mindestens zwei räumlich und physikalisch voneinander getrennten Unterdatenbussen angeordnet sind, und daß sie über jedem Unterdatenbus zugeordnete und untereinander über einen schnelleren Datenbus in Verbindung stehende Steuergeräte Daten während der Zeit austauschen, in denen der schnellere Datenbus nicht belegt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergeräte die Daten der Unterdatenbus-Teilnehmer in ihrem Format dem Datenformat des schnelleren Datenbusses anpassen bzw. von diesem Format auf das Datenformat des Unterdatenbusses umsetzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdatenbus-Teilnehmer und die Teilnehmer des schnelleren Datenbusse eine eindeutige Kennung besitzen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennungen der Teilnehmer des angeschlossenen Unterdatenbus im jeweiligen Steuergerät gespeichert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennungen der Teilnehmer des (der) nicht angeschlossenen Unterdatenbusses (-busse) im jeweiligen Steuergerät gespeichert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennungen der (nicht) angeschlossenen Teilnehmer in einem programmierbaren Speicher enthalten sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Speicherinhalts die Datenweitergabe vom Unterdatenbus an den schnelleren Datenbus und umgekehrt gesteuert wird.
EP01960215A 2000-05-26 2001-05-12 Verfahren zum datenaustausch zwischen mehreren teilnehmern mittels eines datenbusses Withdrawn EP1290832A1 (de)

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