EP1515873A1 - Verfahren und system zwischen teilnetzbetrieb und gesamtnetzbetrieb - Google Patents

Verfahren und system zwischen teilnetzbetrieb und gesamtnetzbetrieb

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Publication number
EP1515873A1
EP1515873A1 EP03757155A EP03757155A EP1515873A1 EP 1515873 A1 EP1515873 A1 EP 1515873A1 EP 03757155 A EP03757155 A EP 03757155A EP 03757155 A EP03757155 A EP 03757155A EP 1515873 A1 EP1515873 A1 EP 1515873A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unit
network operation
bus
data bus
messages
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03757155A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Muth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE2002125776 external-priority patent/DE10225776A1/de
Priority claimed from DE10225775A external-priority patent/DE10225775A1/de
Application filed by Philips Intellectual Property and Standards GmbH, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Publication of EP1515873A1 publication Critical patent/EP1515873A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H04L12/40039—Details regarding the setting of the power status of a node according to activity on the bus

Definitions

  • the present invention relates to a method for transferring a serially networked system, in particular a serial data bus system, from a partial network operation in which at least one node and / or at least one subscriber of the system is in a state of reduced power consumption and by the signal level of the data traffic on the System is not addressed and / or is not activated, in a total network operation in which all nodes and / or all participants in the system are addressed and / or activated by the signal level of the data traffic on the system.
  • the present invention further relates to a serially networked system, which is of a partial network operation, in which at least one node and / or at least one subscriber of the system is in a state of reduced power consumption and is not addressable and / or by the signal levels of the data traffic on the system cannot be activated, in a total network operation in which all nodes and / or all participants in the system can be addressed and / or activated by the signal level of the data traffic on the system.
  • Comfort functions are also active when the motor vehicle is in the parked state and must then be operated directly from the vehicle battery.
  • E [electro] M [magnetic] radiation [tolerance] play a role; a second driver stage is also required to generate the other level scheme.
  • the present invention is based on the inadequacies and appreciation of the outlined prior art, the task of developing a method of the type mentioned at the outset and a system of the type mentioned at the outset such that the nodes and / or the subscribers in the network, that is to say on the data bus, in a simple manner and yet can be awakened effectively.
  • the next change in level such as a new message from another subscriber
  • the idle phase or the critical period of time is to be set in such a way that the normal time gaps between the messages of the subnetwork operation are not sufficient to detect an end of the subnetwork operation.
  • the nodes or participants of the subnetwork expediently send messages cyclically, in order to ensure that the "selectively sleeping" nodes or participants are not woken up (such cyclical messages are normally part of a network management system, as is used as standard in automotive technology, and therefore do not constitute a separate one Effort).
  • This signal level pattern which advantageously does not occur in the rest of the data traffic, can expediently be identified by at least one in the
  • State of reduced current consumption nodes and / or by at least one participant in the state of reduced current consumption are detected.
  • the present invention further relates to a transceiver unit, in particular for performing a method according to the type set out above and / or in particular assigned to at least one system of the type set out above; the transceiver unit is connected to at least one serial data bus, in particular to at least one controller A [rea] N [approximately] bus, and is connected to at least one microcontroller unit provided for executing at least one application.
  • At least one control logic is assigned to the transceiver unit and / or at least one control logic is implemented in the transceiver unit.
  • the present invention further relates to a voltage regulator connected to at least one battery unit and connected to at least one transceiver unit, in particular in accordance with the type set out above, for supplying voltage to at least one microcontroller unit provided for executing at least one application if at least one defined, in particular a continuous and / or in particular symmetrical signal level pattern in at least one incoming message associated with at least one application pending on at least one serial data bus, in particular on at least one controller [A] rea [N] approximately bus, by the transceiver unit.
  • the present invention further relates to a chip unit, in particular a system chip unit, for addressing and / or activating at least one at least one serial data bus, in particular at least one controller assigned to a [rea] N [approximately] bus, for executing at least one application provided microcontroller unit;
  • the chip unit comprises: at least one transceiver unit according to the type set out above; and - at least one voltage regulator of the type set out above.
  • the present invention further relates to a microcontroller unit, which is assigned to at least one serial data bus, in particular at least one controller, and is intended for exporting at least one application and is to be supplied with voltage only in the case of the Detection of at least one defined, in particular continuous and / or in particular symmetrical signal level pattern in at least one incoming message on the data bus and assigned to at least one application by at least one transceiver unit, in particular in accordance with the type set out above.
  • the microcontroller unit can be activated by the transceiver unit.
  • the present invention relates to the use of: a method according to the type set out above; and / or - at least one system of the type set out above; and / or at least one chip unit of the type set out above; and / or at least one microcontroller unit according to the type set out above in automotive electronics, in particular in the electronics of motor vehicles.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a system based on the method according to the present invention according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a detailed section of the system from FIG. 1;
  • FIGS. 1 and 2 are schematic chronological sequence of an exemplary embodiment for a procedural transition of the system from FIGS. 1 and 2 from the state of sub-network operation to the state of overall network operation;
  • FIG. 4 is a schematic illustration of an exemplary embodiment for a defined signal level pattern that does not occur in the rest of the current data traffic.
  • Fig. 1 shows a for C [ontroller] A [rea] N [approximately] applications in the
  • Automotive electronics namely in the electronics of motor vehicles, exemplary implementation provided for a serially networked CAN system 100.
  • This serially networked system 100 has five subscribers 30, 32, 34, 36, 38, which via a respective assigned node 20, 22, 24, 26, 28 to a serial Controller]
  • a [rea] N [ehork] data bus 10 are connected and which are designed, for example, as a system chip unit (possibly including a transceiver unit) and / or as a microcontroller unit, for example as an application controller unit and / or as a protocol controller unit.
  • the structure, the function and the structure of the subscribers 30, 32, 34, 36, 38 provided for executing applications (so-called applications) are exemplarily illustrated in FIG. 2 on the basis of a detailed illustration of the first subscriber 30 that is connected to the node 20 of the CAN data bus 10 is connected and which can be addressed and / or activated via this CAN data bus 10.
  • the principle of operation is as follows:
  • the transceiver unit 84 switches on a voltage regulator 86 connected to the transceiver unit 84 via a feed line 76 and connected to the transceiver unit 84 886.
  • Transceiver 84 no message, message or message pending on the CAN data bus 10 is recognized, the voltage regulator 86 is not switched on.
  • the system 100 can be configured and controlled via a mode control interface 982 between the transceiver unit 84 (or the system chip unit 80) and the microcontroller unit 90.
  • a sub-network operation T is defined by the remaining three active participants 30, 34, 36, that is to say the three participants 30, 34, 36 communicate with one another (this is indicated by the double arrow between the active participant 30 and the active participant 34 and by the double arrow between symbolizes the active subscriber 34 and the active subscriber 36) and are addressed by the signal levels 40, 42, 44 of the data traffic on the system 100.
  • this critical time period ⁇ t is again set greater than the time interval ⁇ t d between the individual messages, messages and telegrams of the data traffic on the system 100, so that the normal time gaps ⁇ t d between the messages, messages and telegrams of the subnetwork operation T are insufficient to detect an end of sub-network operation T.
  • the nodes 20, 24, 26 or the participants 30, 34, 36 send messages, messages and telegrams in cyclic time intervals, which are smaller than the critical ⁇ t, during sub-network operation T, in order to ensure that the "Selectively sleeping" nodes 22, 28 or the "selectively sleeping” nodes 32, 38 are not woken up during sub-network operation T.
  • the present system 100 in the ongoing sub-network operation T also has the possibility of waking the "sleeping" nodes 22, 28 or the “sleeping" subscribers 32, 38 immediately and without a rest phase, according to an embodiment of the invention Further training a special wake-up telegram (see Fig. 4) is used.
  • This "global wake-up message” or this "global wake-up telegram” uses the same nominal level scheme, but is characterized by a special bit sequence which does not occur in normal communication operation and which is freely defined in the data field of any message, message or telegram can be.
  • the nodes 22, 28 and / or the nodes 32, 38 of the serially networked system 100 which are in the state with low current consumption, and the current data traffic on the CAN system bus 10 can be in a continuous, symmetrical data pattern investigate and interpret the recognition of this data pattern as a wake-up event.
  • a particularly suitable bit sequence is a symmetrical data pattern 62 or 64 which connects to at least any identifier 60 (address / header) and which can be recognized with simple means by simple hardware, even without the effort of a protocol controller.
  • Message identifier 60 (address / header) can be used; it is sufficient to recognize a symmetrical pattern (so-called "pattern"), which can be repeated correspondingly often in the data field of the message, the message or the telegram.
  • pattern a symmetrical pattern
  • the data patterns used can be of any type and are only characterized by the frequent repetition of the same bit phases. Both analog circuits known per se and digital circuits known per se can be used to filter such data patterns.
  • a certain period of time .DELTA.t> .DELTA.t k is used without communication on the data bus 10 in order to wake up these "sleeping" nodes 22, 28 or enable "sleeping" subscribers 32, 38 by means of a normal message, message or telegram;
  • the criterion for the addressing of all nodes 20, 22, 24, 26, 28 and all participants 30, 32, 34, 36, 38 on the data bus 10 is that there was previously a rest phase ⁇ t of the bus system that was greater than the adjustable critical period ⁇ t k is.
  • serial network system especially serial data bus system
  • chip unit in particular system chip unit 84 transceiver unit of chip unit 80

Abstract

Um ein Verfahren zum Überführen eines seriell vernetzten Systems (100), insbesondere eines seriellen Datenbussystems, von einem Teilnetzbetrieb (T), in dem mindestens ein Knoten (22, 28) und/oder mindestens ein Teilnehmer (32, 38) des Systems (100) sich in einem Zustand verringerter Stromaufnahme befindet und durch die Signalpegel (40, 42, 44) des Datenverkehrs auf dem System (100) nicht angesprochen und/oder nicht aktiviert wird, in einen Gesamtnetzbetrieb (G), in dem alle Knoten (20, 22, 24, 26, 28) und/oder alle Teilnehmer (30, 32, 34, 36, 38) des Systems (100) durch die Signalpegel (46, 48) des Datenverkehrs auf dem System (100) angesprochen und/oder aktiviert werden, sowie ein entsprechendes System (100) so weiterzubilden, dass die Knoten (22, 28) und/oder die Teilnehmer (32, 38) im Netzwerk, das heißt am Datenbus (10) auf einfache und doch effektive Weise geweckt werden können, wird vorgeschlagen, dass das System (100) vom Teilnetzbetrieb (T) in den Gesamtnetzbetrieb (G) überführt wird, wenn auf dem System (100) für einen Zeitraum (Dt), der größer als ein kritischer Zeitraum (Dt k) von definierbarer oder einstellbarer Länge ist, ein Signalruhepegel (50) und/oder keine Änderung im Signalpegel festgestellt wird.

Description

Verfahren und System zwischen Teilnetzbetrieb und Gesamtnetzbetrieb
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überführen eines seriell vernetzten Systems, insbesondere eines seriellen Datenbussystems, von einem Teilnetzbetrieb, in dem mindestens ein Knoten und/oder mindestens ein Teilnehmer des Systems sich in einem Zustand verringerter Stromaufhahme befindet und durch die Signalpegel des Datenverkehrs auf dem System nicht angesprochen und/oder nicht aktiviert wird, in einen Gesamtnetzbetrieb, in dem alle Knoten und/oder alle Teilnehmer des Systems durch die Signalpegel des Datenverkehrs auf dem System angesprochen und/oder aktiviert werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein seriell vernetztes System, das von einem Teilnetzbetrieb, in dem mindestens ein Knoten und/oder mindestens ein Teilnehmer des Systems sich in einem Zustand verringerter Stromaufhahme befindet und durch die Signalpegel des Datenverkehrs auf dem System nicht ansprechbar und/oder nicht aktivierbar ist, in einen Gesamtnetzbetrieb, in dem alle Knoten und/oder alle Teilnehmer des Systems durch die Signalpegel des Datenverkehrs auf dem System ansprechbar und/oder aktivierbar sind, zu überführen ist.
Mit zunehmender Komplexität in der seriellen Vernetzung insbesondere von
Automobilen nimmt auch der Energiebedarf der bei der seriellen Vernetzung eingesetzten Elektronikkomponenten immer weiter zu. Hinzu kommt der Effekt, dass immer mehr
Komfortfunktionen auch im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs aktiv sind, die dann unmittelbar aus der Fahrzeugbatterie betrieben werden müssen.
Bedingt durch die serielle Vernetzung vieler Funktionen über beispielsweise den C[ontroller]A[rea]N[etwork]-Bus wird daher auch bei Betreiben nur einiger weniger Fahrzeugfunktionen stets das gesamte Bussystem aktiviert, denn jeder Teilnehmer am Bus wird durch die Datenübertragung einiger weniger Teilnehmer "geweckt" bzw.
"wachgehalten"; dies führt zu einer unerwünscht hohen und, angesichts des Betriebs nur einiger weniger Fahrzeugfunktionen, auch gar nicht erforderlichen Stromaufhahme des
Systems. Gemäß dem Stand der Technik werden Teilnehmer in einem seriell vernetzten System in einen Zustand mit geringer Stromaufhahme versetzt, in dem der normale Busverkehr mit den normalen Buspegeln nicht zu einem Weckereignis führt. Diese Teilnehmer befinden sich somit in einem sogenannten "selektiven Schlafzustand", während die restlichen Teilnehmer einen sogenannten Teilnetzbetrieb aufrechterhalten.
Um nun die schlafenden Knoten bzw. die schlafenden Teilnehmer wecken zu können, wird im Stand der Technik ein zweites Pegelschema mit deutlich abweichendem Potential auf dem Datenbus eingesetzt, mit dem die Teilnehmer "global geweckt" werden können; erst wenn dieses zweite Pegelschema beim Senden verwendet wird, wachen alle Knoten global auf. Dieses bekannte Prinzip wird beispielsweise bei einem "Single Wire C[ontroller]A[rea]N[etwork]" eingesetzt.
Allerdings ist bei diesem bekannten Prinzip nachteilig, dass das zweite, zum Wecken verwendete Pegelschema mit einer deutlich erhöhten Störabstrahlung des Bussystems verbunden ist; insbesondere zyklische Weckereignisse führen aus diesem Grunde zu unerwünschten Störungen im Kraftfahrzeug, wobei auch
E[lektro]M[agnetische]V[erträglichkeits]-Abstrahlungen eine Rolle spielen; weiterhin ist eine zweite Treiberstufe erforderlich, um das andere Pegelschema zu erzeugen.
Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und
Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie ein System der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Knoten und/oder die Teilnehmer im Netzwerk, das heißt am Datenbus auf einfache und doch effektive Weise geweckt werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein System mit den im Anspruch 4 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet. Mithin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einem System, das sich selektiv schlafend im Teilnetzbetrieb befindet, anstelle des zweiten Pegelschemas einen anderen Weckmechanismus einzusetzen, der nicht die beschriebenen Nachteile aus dem Stand der Technik aufweist. Dieser Weckmechanismus kann sowohl in Systemchips als auch in anderen Vernetzungsprodukten, wie etwa in einfachen Transceiver-Bausteinen, implementiert werden.
In bezug auf die vorliegende Erfindung wird zunächst davon ausgegangen, dass sich einige Knoten bzw. einige Teilnehmer in einem Zustand mit verringerter Stromaufhahme befinden und somit vom laufenden Busverkehr nicht geweckt werden.
Wenn nun für eine einstellbare Zeit, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Ruhephase oder als kritischer Zeitraum bezeichnet wird, keine Pegeländerungen mehr auf dem Datenbus festgestellt werden, das heißt wenn eine längere definierte Ruhephase auf dem Datenbus vorliegt, so wird davon ausgegangen, dass der Teilnetzbetrieb beendet ist.
Nach Ablauf dieses kritischen Zeitraums wird die nächste auftretende Pegeländerung, etwa eine neue Botschaft eines anderen Teilnehmers, wieder als normales Weckereignis interpretiert und führt so zum Wecken aller Teilnehmer im Netz (= sogenanntes "globales Wecken" oder Gesamtnetzbetrieb). Die Ruhephase bzw. der kritische Zeitraum ist hierbei in bevorzugter Weise so einzustellen, dass die normalen zeitlichen Lücken zwischen den Botschaften des Teilnetzbetriebs nicht ausreichen, um ein Ende des Teilnetzbetriebs zu detektieren.
Die Knoten oder Teilnehmer des Teilnetzbetriebs versenden zweckmäßigerweise zyklisch Botschaften, um sicherzustellen, dass die "selektiv schlafenden" Knoten oder Teilnehmer nicht geweckt werden (derartige zyklische Botschaften sind normalerweise Bestandteil eines Netzwerkmanagementsystems, wie es in der Automobiltechnik standardmäßig Verwendung findet, und stellen damit keinen gesonderten Aufwand dar).
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung des vorliegenden Verfahrens wie auch des vorliegenden Systems kann auch ein Übergang vom Teilnetzbetrieb in den Gesamtnetzbetrieb erfolgen, indem im Datenverkehr auf dem System mindestens ein definiertes, insbesondere kontinuierliches und/oder insbesondere symmetrisches Signalpegelmuster (= sogenanntes "Datenmuster" oder "data pattern") erkannt wird.
Dieses Signalpegelmuster, das in vorteilhafter Weise im restlichen Datenverkehr nicht auftritt, kann zweckmäßigerweise durch mindestens einen sich im
Zustand verringerter Stromaufhahme befindlichen Knoten und/oder durch mindestens einen sich im Zustand verringerter Stromaufhahme befindlichen Teilnehmer erkannt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren eine Transceivereinheit, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens gemäß der vorstehend dargelegten Art und/oder insbesondere mindestens einem System gemäß der vorstehend dargelegten Art zugeordnet; die Transceivereinheit ist an mindestens einen seriellen Datenbus, insbesondere an mindestens einen C[ontroller] A[rea]N[etwork]-Bus, angeschlossen und steht mit mindestens einer zum Ausführen mindestens einer Applikation vorgesehenen Mikrocontrollereinheit in Verbindung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Transceivereinheit mindestens eine Kontrollogik zugeordnet und/oder ist in die Transceivereinheit mindestens eine Kontrollogik implementiert.
Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren einen an mindestens eine Batterieeinheit angeschlossenen, mit mindestens einer Transceivereinheit, insbesondere gemäß der vorstehend dargelegten Art, in Verbindung stehenden Spannungsregler zum Versorgen mindestens einer zum Ausführen mindestens einer Applikation vorgesehenen Mikrocontrollereinheit mit Spannung im Falle des Erkennens mindestens eines definierten, insbesondere kontinuierlichen und/oder insbesondere symmetrischen Signalpegelmusters in mindestens einer auf mindestens einem seriellen Datenbus, insbesondere auf mindestens einem C[ontroller]A[rea]N[etwork]-Bus, anstehenden eingehenden, mindestens einer Applikation zugeordneten Nachricht durch die Transceivereinheit.
Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren eine Chipeinheit, insbesondere Systemchipeinheit, zum Ansprechen und/oder Aktivieren mindestens einer mindestens einem seriellen Datenbus, insbesondere mindestens einem C[ontroller] A[rea]N[etwork]-Bus, zugeordneten, zum Ausführen mindestens einer Applikation vorgesehenen Mikrocontrollereinheit; die Chipeinheit weist: mindestens eine Transceivereinheit gemäß der vorstehend dargelegten Art; und - mindestens einen Spannungsregler gemäß der vorstehend dargelegten Art auf.
Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren eine mindestens einem seriellen Datenbus, insbesondere mindestens einem C[ontroller]A[rea]N[etwork]-Bus, zugeordnete, zum Ausfuhren mindestens einer Applikation vorgesehene Mikrocontrollereinheit, die mit Spannung zu versorgen ist nur im Falle des Erkennens mindestens eines definierten, insbesondere kontinuierlichen und/oder insbesondere symmetrischen Signalpegelmusters in mindestens einer auf dem Datenbus anstehenden eingehenden, mindestens einer Applikation zugeordneten Nachricht durch mindestens eine Transceivereinheit, insbesondere gemäß der vorstehend dargelegten Art. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Mikrocontrollereinheit durch die Transceivereinheit aktivierbar.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung: eines Verfahrens gemäß der vorstehend dargelegten Art; und/oder - mindestens eines Systems gemäß der vorstehend dargelegten Art; und/oder mindestens einer Chipeinheit gemäß der vorstehend dargelegten Art; und/oder mindestens einer Mikrocontrollereinheit gemäß der vorstehend dargelegten Art in der Automobilelektronik, insbesondere in der Elektronik von Kraftfahrzeugen.
Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die den Ansprüchen 1, 4, 9 und 13 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend anhand der durch die Figuren 1 bis 4 veranschaulichten exemplarischen Implementierung gemäß einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 ist in schematischer Blockdarstellung ein Ausführungsbeispiel für ein auf dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beruhenden System gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2ist in schematischer Blockdarstellung einen detaillierten Ausschnitt des Systems aus Fig. 1 ;
Fig. 3 ist in schematischer zeitlicher Abfolge ein Ausführungsbeispiel für einen verfahrensmäßigen Übergang des Systems aus Fig.1 und 2 vom Zustand des Teilnetzbetriebs in den Zustand des Gesamtnetzbetriebs; und
Fig. 4 ist in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein definiertes, im restlichen laufenden Datenverkehr nicht auftretendes Signalpegelmuster.
Fig. 1 zeigt eine für C[ontroller]A[rea]N[etwork]-Anwendungen in der
Automobilelektronik, nämlich in der Elektronik von Kraftfahrzeugen, vorgesehene exemplarische Implementierung für ein seriell vernetztes CAN-System 100.
Dieses seriell vernetzte System 100 weist fünf Teilnehmer 30, 32, 34, 36, 38 auf, die über einen jeweiligen zugeordneten Knoten 20, 22, 24, 26, 28 an einen seriellen Controller] A[rea]N[etwork]-Datenbus 10 angeschlossen sind und die beispielsweise als Systemchipeinheit (gegebenenfalls einschließlich Transceivereinheit) und/oder als Mikrocontrollereinheit, etwa als Applikationscontrollereinheit und/oder als Protokollcontrollereinheit, ausgebildet sind. Nachfolgend werden in Fig. 2 der Aufbau, die Funktion und die Struktur der zum Ausführen von Anwendungen (sogenannten Applikationen) vorgesehenen Teilnehmer 30, 32, 34, 36, 38 exemplarisch anhand einer detaillierten Darstellung des ersten Teilnehmers 30 veranschaulicht, der an den Knoten 20 des CAN-Datenbusses 10 angeschlossen ist und der über diesen CAN-Datenbus 10 angesprochen und/oder aktiviert werden kann. Das Funktionsprinzip ist hierbei wie folgt:
Wenn beim verfahrensmäßigen Übergang des Systems 100 (vgl. Fig. 1) vom Zustand des Teilnetzbetriebs in den Zustand des Gesamtnetzbetriebs (vgl. Fig. 3) im Datenoder Nachrichtenverkehr auf der CAN-Datenbusleitung 10 ein definiertes, beispielsweise kontinuierliches und/oder beispielsweise symmetrisches Signalpegelmuster (= sogenanntes "Datenmuster" oder "data pattern"; vgl. Fig. 4), das im restlichen Daten- oder
Nachrichtenverkehr nicht auftritt, vom sich im Zustand verringerter Stromaufhahme befindlichen Knoten 20 bzw. vom sich im Zustand verringerter Stromaufhahme befindlichen Teilnehmer 30, und hierbei im speziellen von einer an den Datenbus 10 angeschlossenen, mit einer Kontrollogik ausgerüsteten Transceivereinheit 84 bzw. von einer die Transceivereinheit 84 aufnehmenden, permanent aus einer Batterieeinheit 70 versorgten Systemchipeinheit 80 erkannt wird, schaltet die Transceivereinheit 84 einen über eine Zuführungsleitung 76 an die Batterieeinheit 70 angeschlossenen, mit der Transceivereinheit 84 in Verbindung 886 stehenden Spannungsregler 86 ein.
Sodann wird die Applikation über eine Verbindungsleitung 984 komplett gestartet, indem der als Mikrocontrollereinheit 90 mit integrierter CAN-Controllereinheit ausgebildete Applikationsteilnehmer vom Spannungsregler 86 mit Spannung versorgt wird; wie aus der Darstellung der Fig. 2 hervorgeht, verläuft zwischen dem Spannungsregler 86 und der (Applikations-)Mikrocontrollereinheit 90 des weiteren noch eine Rücksetzleitung 986 ("reset"). Wenn hingegen vom Mustererkenner (= sogenannter "Pattern-Erkenner" oder
Transceiver 84) keine auf dem CAN-Datenbus 10 anstehende Botschaft, Mitteilung oder Nachricht erkannt wird, wird der Spannungsregler 86 nicht eingeschaltet. Über eine Moduskontrollschnittstelle ("mode control interface") 982 zwischen der Transceivereinheit 84 (bzw. der Systemchipeinheit 80) und der Mikrocontrollereinheit 90 kann das System 100 konfiguriert und gesteuert werden.
Ergänzend sei im Hinblick auf das anhand Fig. 2 veranschaulichte Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung noch angemerkt, dass es für die Umsetzung unerheblich ist, ob ein integrierter Systemchip 80 oder diskrete Komponenten, wie Transceiver 84 und Spannungsregler 86, Verwendung finden.
Von den fünf Teilnehmern 30, 32, 34, 36, 38, von denen vorstehend in Fig. 2 der erste Teilnehmer 30 exemplarisch beschrieben wurde, befinden sich nun gemäß Fig. 1 zwei Teilnehmer 32, 38 in einem Zustand mit geringer Stromaufhahme, in dem diese beiden Teilnehmer 32, 38 durch die Signalpegel 40, 42, 44 (vgl. Fig. 3) des Datenverkehrs auf dem System 100 nicht angesprochen und demzufolge auch nicht aktiviert werden.
Durch die restlichen drei aktiven Teilnehmer 30, 34, 36 wird ein Teilnetzbetrieb T definiert, das heißt die drei Teilnehmer 30, 34, 36 kommunizieren miteinander (dies ist durch den Doppelpfeil zwischen dem aktiven Teilnehmer 30 und dem aktiven Teilnehmer 34 sowie durch den Doppelpfeil zwischen dem aktiven Teilnehmer 34 und dem aktiven Teilnehmer 36 versinnbildlicht) und werden durch die Signalpegel 40, 42, 44 des Datenverkehrs auf dem System 100 angesprochen.
Das System 100 wird nun vom Teilnetzbetrieb T in einen Gesamtnetzbetrieb G, in dem alle Knoten 20, 22, 24, 26, 28 bzw. alle Teilnehmer 30, 32, 34, 36, 38 durch die Signalpegel 46, 48 des Datenverkehrs auf dem System 100 angesprochen werden, überführt, indem auf dem System 100 für einen Zeitraum Δt ein Signalruhepegel 50, das heißt im speziellen keine Änderung im Signalpegel festgestellt wird (= sogenannte Ruhephase); dieser Zeitraum der Ruhephase Δt ist größer als ein kritischer Zeitraum Δt von definierbarer und einstellbarer Länge.
Andererseits wird dieser kritische Zeitraum Δt wiederum größer als der zeitliche Abstand Δt d zwischen den einzelnen Botschaften, Nachrichten und Telegrammen des Datenverkehrs auf dem System 100 eingestellt, so dass die normalen zeitlichen Lücken Δt d zwischen den Botschaften, Nachrichten und Telegrammen des Teilnetzbetriebs T nicht ausreichen, um ein Ende des Teilnetzbetriebs T zu detektieren.
Dementsprechend versenden die Knoten 20, 24, 26 bzw. die Teilnehmer 30, 34, 36 während des Teilnetzbetriebs T in zyklischen zeitlichen Abständen, die kleiner als der kritische Δt sind, Botschaften, Nachrichten und Telegramme, um sicherzustellen, dass die "selektiv schlafenden" Knoten 22, 28 oder die "selektiv schlafenden" Teilnehmer 32, 38 während des Teilnetzbetriebs T nicht geweckt werden.
Damit das vorliegende System 100 im laufenden Teilnetzbetrieb T (vgl. Fig. 3) auch die Möglichkeit hat, sofort und ohne Ruhephase die "schlafenden" Knoten 22, 28 bzw. die "schlafenden" Teilnehmer 32, 38 zu wecken, kann gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung ein besonderes Wecktelegramm (vgl. Fig. 4) zum insatz gelangen.
Diese "globale Weckbotschaft" bzw. dieses "globale Wecktelegramm" verwendet das gleiche nominale Pegelschema, zeichnet sich jedoch durch eine besondere Bitfolge aus, die im normalen Kommunikationsbetrieb nicht vorkommt und die im Datenfeld einer beliebigen Botschaft, einer beliebigen Nachricht oder eines beliebigen Telegramms frei definiert werden kann.
In diesem Zusammenhang können die sich im Zustand mit geringer Stromaufiiahme befindlichen Knoten 22, 28 und/oder die sich im Zustand mit geringer Stromaufhahme befindlichen Teilnehmer 32, 38 des seriell vernetzten Systems 100 den laufenden Datenverkehr auf dem CAN-Systembus 10 auf ein kontinuierliches symmetrisches Datenmuster hin untersuchen und das Erkennen dieses Datenmusters als Weckereignis interpretieren.
Als besonders geeignete Bitfolge ist ein symmetrisches Datenmuster 62 oder 64 vorgesehen, das sich an mindestens einen beliebigen Identifier 60 (Adresse / Header) anschließt und das mit einfachen Mitteln von einer einfachen Hardware, und zwar auch ohne den Aufwand eines Protokollcontrollers, erkannt werden kann.
Damit besteht ein entscheidender Vorteil darin, dass das verwendete Protokoll nicht bitgenau verfolgt werden muss und dass weiterhin kein besonderer Botschaftsidentifier (Adresse / Header) eingesetzt werden muss, sondern dass vielmehr ein beliebiger
Botschaftsidentifier 60 (Adresse / Header) verwendet werden kann; es genügt die Erkennung eines symmetrischen Musters (sogenanntes "pattern"), das im Datenfeld der Botschaft, der Nachricht oder des Telegramms entsprechend oft wiederholt werden kann.
Je mehr Datenbytes verwendet werden, desto häufiger kann dieses Muster darin vorhanden sein und desto besser kann darauf gefiltert werden. Die eingesetzten Datenmuster können beliebig geartet sein und zeichnen sich lediglich durch die häufige Wiederholung gleicher Bitphasen aus. Zum Filtern derartiger Datenmuster können sowohl an sich bekannte analoge Schaltungen als auch an sich bekannte digitale Schaltungen eingesetzt werden. Zusammenfassend lässt sich also konstatieren, dass das anhand Fig. 3 veranschaulichte Verfahren das Implementieren eines Teilnetzbetriebs T innerhalb eines seriellen Bussystems 10 ermöglicht. Teile (= "selektiv schlafende" Knoten 22, 28 bzw. "selektiv schlafende" Teilnehmer 32, 38) des in den Figuren 1 und 2 gezeigten vernetzten Systems 100 können in einem Zustand mit reduzierter Stromaufhahme bleiben, wohingegen andere Teile (= "aktive" Knoten 20, 24, 26 bzw. "aktive" Teilnehmer 30, 34, 36) im Teilnetzbetrieb T miteinander kommunizieren und die Teile im Zustand der reduzierten Stromaufhahme nicht aufwecken.
Um nun diese "schlafenden" Knoten 22, 28 bzw. "schlafenden" Teilnehmer 32, 38 aufzuwecken, wird eine bestimmte Zeitspanne Δt > Δt k ohne Kommunikation auf dem Datenbus 10 dazu genutzt, um ein Aufwecken dieser "schlafenden" Knoten 22, 28 bzw. "schlafenden" Teilnehmer 32, 38 durch eine normale Botschaft, Nachricht oder Telegramm zu ermöglichen; Kriterium für das Ansprechen sämtlicher Knoten 20, 22, 24, 26, 28 bzw. sämtlicher Teilnehmer 30, 32, 34, 36, 38 am Datenbus 10 ist also, dass zuvor eine Ruhephase Δt des Bussystems vorlag, die größer als der einstellbare kritische Zeitraum Δtk ist. Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann ein entsprechend gestaltetes symmetrisches Datenmuster 62, 64 (vgl. Fig. 4) innerhalb beliebiger Botschaften, Nachrichten oder Telegramme eingesetzt werden, um die "schlafenden" Knoten 22, 28 bzw. die "schlafenden" Teilnehmer 32, 38 ohne die Notwendigkeit einer zeitlichen Ruhephase Δt des Bussystems (= keine Kommunikation) "aufzuwecken".
BEZUGSZEICHENLISTE:
100 seriell vernetztes System, insbesondere serielles Datenbussystem
10 serieller Datenbus, insbesondere Controller] A[rea]N[etwork]-Bus
20 erster Knoten des Systems 100
22 zweiter Knoten des Systems 100 24 dritter Knoten des Systems 100
26 vierter Knoten des Systems 100
28 fünfter Knoten des Systems 100
30 erster Teilnehmer des Systems 100
32 zweiter Teilnehmer des Systems 100 34 dritter Teilnehmer des Systems 100
36 vierter Teilnehmer des Systems 100
38 fünfter Teilnehmer des Systems 100
40 erster Signalpegel auf Datenbus 10
42 zweiter Signalpegel auf Datenbus 10 44 dritter Signalpegel auf Datenbus 10
46 vierter Signalpegel auf Datenbus 10
48 fünfter Signalpegel auf Datenbus 10
50 Signalruhepegel auf Datenbus 10
60 Identifier (Adresse / Header) 62 erstes symmetrisches Datenmuster
64 zweites symmetrisches Datenmuster
70 Batterieeinheit
76 Verbindung zwischen Batterieeinheit 70 und Spannungsregler 86
80 Chipeinheit, insbesondere Systemchipeinheit 84 Transceivereinheit der Chipeinheit 80
86 Spannungsregler der Chipeinheit 80
886 Verbindung zwischen Transceivereinheit 84 und Spannungsregler 86 0 Mikrocontrollereinheit 82 Schnittstelle zwischen Transceivereinheit 84 und Mikrocontrollereinheit 90 984 Verbindung zwischen Spannungsregler 86 und Mikrocontrollereinheit 90
986 Rücksetzleitung zwischen Spannungsregler 86 und Mikrocontrollereinheit 90
G Gesamtnetzbetrieb
T Teilnetzbetrieb
Δt Zeitraum
Δt d zeitlicher Abstand
Δt k kritischer Zeitraum

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Überführen eines seriell vernetzten Systems (100), insbesondere eines seriellen Datenbussystems, von einem Teilnetzbetrieb (T), in dem mindestens ein Knoten (22, 28) und/oder mindestens ein Teilnehmer (32, 38) des Systems (100) sich in einem Zustand verringerter Stromaufhahme befindet und durch die Signalpegel (40, 42, 44) des Datenverkehrs auf dem System (100) nicht angesprochen und/oder nicht aktiviert wird, in einen Gesamtnetzbetrieb (G), in dem alle Knoten (20, 22, 24, 26, 28) und/oder alle Teilnehmer (30, 32, 34, 36, 38) des Systems (100) durch die Signalpegel (46, 48) des Datenverkehrs auf dem System (100) angesprochen und/oder aktiviert werden, dadurch gekennzeichnet, dass das System (100) vom Teilnetzbetrieb (T) in den Gesamtnetzbetrieb (G) überfuhrt wird, wenn auf dem System (100) für einen Zeitraum (Δt), der größer als ein kritischer Zeitraum (Δt k) von definierbarer oder einstellbarer Länge ist, ein Signalruhepegel (50) und/oder keine Änderung im Signalpegel festgestellt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kritische Zeitraum (Δt ) größer als der zeitliche Abstand (Δt d) zwischen den einzelnen Botschaften, Nachrichten oder Telegrammen des Datenverkehrs auf dem System (100) gewählt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von mindestens einem der am Teilnetzbetrieb (T) teilnehmenden Knoten (20, 24, 26) und/oder Teilnehmer (30, 34, 36) in zyklischen zeitlichen Abständen, die kleiner als der kritische Zeitraum (Δt k) sind, Botschaften, Nachrichten oder Telegramme versendet werden.
4. Seriell vernetztes System (100), das von einem Teilnetzbetrieb (T), in dem mindestens ein Knoten (22, 28) und/oder mindestens ein Teilnehmer (32, 38) des Systems (100) sich in einem Zustand verringerter Stromaufnahme befindet und durch die Signalpegel (40, 42, 44) des Datenverkehrs auf dem System (100) nicht ansprechbar und/oder nicht aktivierbar ist, in einen Gesamtnetzbetrieb (G), in dem alle Knoten (20, 22, 24, 26, 28) und/oder alle Teilnehmer (30, 32, 34, 36, 38) des Systems (100) durch die Signalpegel (46, 48) des Datenverkehrs auf dem System (100) ansprechbar und/oder aktivierbar sind, zu überführen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom Teilnetzbetrieb (T) in den Gesamtnetzbetrieb (G) erfolgt, wenn sich das System (100) für einen Zeitraum (Δt), der größer als ein kritischer Zeitraum (Δt ) von definierbarer oder einstellbarer Länge ist, im Zustand des Signalruhepegels (50) und/oder eines unveränderten Signalpegels befindet.
5. System gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der kritische
Zeitraum (Δt k) größer als der zeitliche Abstand (Δt d) zwischen den einzelnen Botschaften, Nachrichten oder Telegrammen des Datenverkehrs auf dem System (100) ist.
6. System gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der am Teilnetzbetrieb (T) teilnehmenden Knoten (20, 24, 26) und/oder Teilnehmer (30, 34, 36) in zyklischen zeitlichen Abständen, die kleiner als der kritische Zeitraum (Δtk) sind, Botschaften, Nachrichten oder Telegramme versendet.
7. System gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System (100) mindestens einen seriellen Datenbus (10), insbesondere mindestens einen C[ontroller]A[rea]N[etwork]-Bus, aufweist.
8. System gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilnehmer (30, 32, 34, 36, 38): als mindestens eine Chipeinheit (80), insbesondere als mindestens eine Systemchipeinheit; und/oder als mindestens eine zum Ausfuhren mindestens einer Applikation vorgesehene Mikrocontrollereinheit (90) ausgebildet ist.
9. Transceivereinheit (84), insbesondere zum Durchfuhren eines Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder insbesondere mindestens einem System (100) gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8 zugeordnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Transceivereinheit (84): - an mindestens einen seriellen Datenbus (10), insbesondere an mindestens einen C[ontroller]A[rea]N[etwork]-Bus, angeschlossen ist; und mit mindestens einer zum Ausführen mindestens einer Applikation vorgesehenen Mikrocontrollereinheit (90) in Verbindung (982) steht.
10. Transceivereinheit gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch mindestens eine der Transceivereinheit (84) zugeordnete und/oder in die Transceivereinheit (84) implementierte Kontrollogik.
11. An mindestens eine Batterieeinheit (70) angeschlossener, mit mindestens einer
Transceivereinheit (84), insbesondere gemäß Anspruch 9 oder 10, in Verbindung (886) stehender Spannungsregler (86) zum Versorgen mindestens einer zum Ausfuhren mindestens einer Applikation vorgesehenen Mikrocontrollereinheit (90) mit Spannung im Falle des Erkennens mindestens eines definierten, insbesondere kontinuierlichen und oder insbesondere symmetrischen Signalpegelmusters in mindestens einer auf mindestens einem seriellen Datenbus (10), insbesondere auf mindestens einem C[ontroller]A[rea]N[etwork]- Bus, anstehenden eingehenden, mindestens einer Applikation zugeordneten Nachricht durch die Transceivereinheit (84).
12. Chipeinheit (80), insbesondere Systemchipeinheit, zum Ansprechen und/oder
Aktivieren mindestens einer mindestens einem seriellen Datenbus (10), insbesondere mindestens einem C[ontroller]A[rea]N[etwork]-Bus, zugeordneten, zum Ausführen mindestens einer Applikation vorgesehenen Mikrocontrollereinheit (90), gekennzeichnet durch: - mindestens eine Transceivereinheit (84) gemäß Anspruch 9 oder 10; und mindestens einen Spannungsregler (86) gemäß Anspruch 11.
13. Mindestens einem seriellen Datenbus (10), insbesondere mindestens einem
C[ontroller]A[rea]N[etwork]-Bus, zugeordnete, zum Ausführen mindestens einer Applikation vorgesehene Mikrocontrollereinheit (90), die mit Spannung zu versorgen ist nur im Falle des Erkennens mindestens eines definierten, insbesondere kontinuierlichen und/oder insbesondere symmetrischen Signalpegelmusters in mindestens einer auf dem Datenbus (10) anstehenden eingehenden, mindestens einer Applikation zugeordneten Nachricht durch mindestens eine Transceivereinheit (84), insbesondere gemäß Anspruch 9 oder 10.
14. Mikrocontrollereinheit (90) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrocontrollereinheit (90) durch die Transceivereinheit (84) aktivierbar ist.
15. Verwendung: eines Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3; und/oder mindestens eines Systems (100) gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis
8; und/oder mindestens einer Chipeinheit (80) gemäß Anspruch 12; und/oder mindestens einer Mikrocontrollereinheit (90) gemäß Anspruch 13 oder 14 in der Automobilelektronik, insbesondere in der Elektronik von Kraftfahrzeugen.
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