EP2127192A1 - Verfahren zum starten eines kommunikationssystems, kommunikationssystem mit einem kommunikationsmedium und mehreren daran angeschlossenen teilnehmern und teilnehmer eines solchen kommunikationssystems - Google Patents

Verfahren zum starten eines kommunikationssystems, kommunikationssystem mit einem kommunikationsmedium und mehreren daran angeschlossenen teilnehmern und teilnehmer eines solchen kommunikationssystems

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Publication number
EP2127192A1
EP2127192A1 EP07847675A EP07847675A EP2127192A1 EP 2127192 A1 EP2127192 A1 EP 2127192A1 EP 07847675 A EP07847675 A EP 07847675A EP 07847675 A EP07847675 A EP 07847675A EP 2127192 A1 EP2127192 A1 EP 2127192A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
communication
communication system
subscriber
node
cycle
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07847675A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Newald
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2127192A1 publication Critical patent/EP2127192A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
    • H04L7/10—Arrangements for initial synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0641—Change of the master or reference, e.g. take-over or failure of the master

Definitions

  • the present invention relates to a communication system comprising a communication medium and a plurality of subscribers connected thereto.
  • the invention also relates to a subscriber connected to a communication medium of a communication system according to the preamble of patent claim 6.
  • the present patent application relates to a method for Starting a communication system according to the preamble of patent claim 11.
  • the networking of control devices, sensors and actuators using a communication system with a communication medium has increased dramatically in recent years in the construction of modern motor vehicles or in mechanical engineering, in particular in the machine tool sector, as well as in automation. Synergy effects through the distribution of functions on several control devices as participants of the communication system can be achieved. This is called distributed systems.
  • the communication between different participants takes place more and more via a communication medium.
  • the communication traffic on the communication medium, access and reception mechanisms as well as error handling are regulated by a protocol.
  • a well-known protocol for this is the FlexRay protocol, whereby at the moment the FlexRay protocol Protocol specification v2.1.
  • a FlexRay communication system is a fast, deterministic and fault-tolerant bus system, especially for use in a motor vehicle.
  • the FlexRay protocol operates according to the method of Time Division Multiple Access (TDMA), whereby the nodes (ie the users of the communication system) or the messages to be transmitted are assigned fixed time slots in which they have exclusive access to the communication medium.
  • the time slots which are also referred to as communication frames, repeat themselves in a defined communication cycle, so that the time at which a message is transmitted via the bus can be accurately predicted and the bus access is deterministic.
  • time-triggered communication systems include Time Triggered CAN (TTCAN), Time Triggered Protocol (TTP), Media Oriented Systems Transport (MOST) Bus and Local Interconnect Network (LIN) Bus.
  • FlexRay divides the cycle into a static and a dynamic part.
  • the fixed time slots are located in the static part at the beginning of a bus cycle.
  • the time slots are allocated dynamically.
  • the exclusive bus access is only possible for a short time, for the duration of a so-called minislot. Only if a bus access occurs within a minislot, the time slot is extended by the required time. Thus, bandwidth is only consumed when it is actually needed.
  • FlexRay communicates via two physically separate lines with a maximum data rate of 10 Mbit / s per channel. Of course, FlexRay can also be operated at lower data rates. There are a total of two channels, so 2 x 2 lines provided.
  • the two channels correspond to the physical layer, in particular the OSI layer model (Open Systems Interconnection Reference Model).
  • the two channels are mainly used for the redundant and thus fault-tolerant transmission of messages, that is, the same data is transmitted in parallel on both channels. However, the channels can also transmit different messages, which would double the data rate. This will be in practice currently not used. At the moment, most of the data is only transmitted via one of the two channels, so that the other channel is unused.
  • the distributed components in the communication network ie the subscribers, need a common time base, the so-called global time.
  • synchronization messages are transmitted in the static part of the communication cycle, with the help of a special algorithm according to the FlexRay specification, the local time of a subscriber is corrected so that all local clocks run synchronously to a common global clock.
  • a FlexRay network node or FlexRay device contains a user processor, a FlexRay controller or communication controller, and a bus guardian for bus monitoring.
  • the processor supplies and processes the data that is transmitted via the FlexRay communication controller.
  • Messages or message objects with, for example, up to 254 data bytes can be configured for communication in a FlexRay network.
  • a subscriber can be a control unit for realizing a specific functionality, for example for controlling a brake for a wheel of a motor vehicle.
  • the term "subscriber" within the meaning of the present invention also includes any type of node in the communication system, for example also an active star node or star coupler, by which the communication medium is given a star topology.
  • Star couplers are for example for FlexRay
  • Active star couplers are important in communication networks in which the communication link or the communication medium splits up, that is to say has a star topology, and a data signal is to be split onto a plurality of branches of the communication medium.
  • active star couplers are important when it comes to the over- Transmission of data signals over complex network topologies and longer distances is because they additionally or alternatively to the division of the data signal on several branches can amplify the signal.
  • the use of star couplers limits errors in the transmission to a branch.
  • a corresponding active star coupler for use in a FlexRay communication system is offered by Philips Semiconductors.
  • FlexRay communication controllers of the type "SJA 2510" according to the specification v2.1 and an ARM9 microcontroller are integrated.
  • the ports can be configured either as input for incoming data signals and / or as output for outgoing data signals.
  • the star coupler has at each port a bus driver for amplifying an outgoing data signal.
  • An analog data signal coming in via one of the connections is forwarded to a central processing logic of the star coupler, which has a computing device, for example in the form of a field programmable gate array (FPGA), a microcontroller ( ⁇ C) or a digital signal processor (DSP).
  • a computing device for example in the form of a field programmable gate array (FPGA), a microcontroller ( ⁇ C) or a digital signal processor (DSP).
  • FPGA field programmable gate array
  • ⁇ C microcontroller
  • DSP digital signal processor
  • the prior art active star couplers known in the art may include Philips type "TJA 1080" bus drivers similar to those of FlexRay transceiver units (so-called FlexRay nodes).
  • the known star coupler provides a linkage of multiple transceivers to a hub.
  • a hub forwards incoming data from a subscriber or node of a communication network via a branch of the communication medium to all other subscribers of the communication system and at the same time amplifies the signal to be forwarded.
  • the subscriber nodes are turned on (ie powered), initialized and synchronized to the global time.
  • Starting the communication system is also called “startup”.
  • the subscriber nodes of a communication network are started up from the “sleep” state
  • the subscriber nodes are activated during the "sleep” process
  • Startup started from the off state and begin communication, that is, the first communication cycles take place and the nodes synchronize (so-called cold start).
  • Subscribers who participate in starting the communication system are referred to below as cold start nodes (so-called cold start nodes).
  • the prior art always requires at least two cold-start nodes in order to be able to start the communication system.
  • one of the cold start nodes assumes the role of the leading cold start node.
  • the participant accepts the role of the leading cold start node whose initialization or wakeup is the first to complete. If there is no traffic on the channels, the leading cold start node sends a collision avoidance symbol (CAS). Through this symbol, he tells the other cold start node that he has assumed the role of the leader. Thereafter, the first communication cycles take place, in which the leading cold-start node in each case sends a synchronization frame, a so-called startup frame. According to FlexRay specification v2.1, this is the case during the first four communication cycles.
  • the nodes now detect this and ensure that only one person continues the startup.
  • the other cold start nodes have synchronized to the leading one and in the fifth cycle themselves start sending synchronization frames.
  • the leading cold-start node has the opportunity to synchronize itself in the subsequent communication cycles, as it receives communication frames from other nodes for the first time. According to FlexRay specification v2.1, this occurs during the fifth and sixth communication cycles.
  • the leading cold start node After the synchronization in the fifth and sixth communication cycle, the leading cold start node then starts the normal data transmission. The remaining cold-start nodes, which had finished initializing after the leading cold-start node, start one cycle later with normal data transfer.
  • the non-cold start nodes have time to synchronize during the first eight cycles and start data transfer at the earliest in the ninth cycle.
  • a disadvantage of the known method for starting the communication system is that the participants can start with the data transmission or synchronization in the first place, if at least two cold start / startup participants in the network. For the synchronization of the local clocks of the participants, it is therefore necessary that at least two startup participants are switched on and with the
  • the switch-on times of the participants that is to say the period of time from the switch-on of the participant until the completion of the initialization, are subject to considerable fluctuations.
  • the turn-on times are typically in a range of 50 - 200 ms.
  • the FlexRay communication cycles range from 1 to 16 ms. If one of the cold start nodes already completes the initialization after 50 ms, but the second fastest cold start node does not complete the initialization until 200 ms, the first node must be 150 ms, with a FlexRay communication cycle of 1 ms it must be after all, 150 communication cycles, wait before the participants can be synchronized and data transmission can begin.
  • the communication system can not be synchronized yet.
  • the fastest-switched node always has to wait for the second fastest cold-start node before it can begin synchronization of the local clocks and a few cycles later with the actual data transmission. The result is a sometimes considerable delay in starting the communication system.
  • the object of the present invention is to start a timed communication system, that is to say to switch on, initialize and synchronize the participants in the communication system. cation system, so that the actual data transmission can be started sooner.
  • the communication system has means for generating at least two different synchronization frames per communication cycle in at least one of the subscribers.
  • a subscriber is also proposed according to the preamble of patent claim 6, which has means for generating at least two different synchronization frames per communication cycle.
  • a method according to the preamble of claim 11 is proposed, wherein a subscriber of the communication system is turned on and initialized and the participant then sends out for synchronization at least two different synchronization frames per communication cycle, the participant is synchronized to one of the two synchronization frames and afterwards ready for data transmission.
  • the present invention has the advantage that a subscriber can be switched on and initialized and then be able to go through the synchronization procedure in isolation immediately and without waiting times.
  • the participant first assumes the role of the leading cold start node in the communication network. Since there is no traffic on the channels (it is the only active node), it sends a collision Avoidance Symbol (CAS). Through this symbol, he tells the other (not existing) cold start node that he has assumed the role of the leader. Thereafter, the first four communication cycles take place in which the subscriber in each case sends out a first synchronization frame (so-called startup frame). Other (non-existent) cold-start nodes have the option of synchronizing with the participant during the first four cycles. If another cold start node is simulated in the subscriber, this could be synchronized to the leading subscriber (who sent out the first synchronization frames).
  • CAS collision Avoidance Symbol
  • the first four cycles may simply pass unused or the second sync frames may already be transmitted, in which case, however, the subsequent transmission of the sync frames could be omitted.
  • the subscriber or the simulated cold start node transmits the second synchronization frames during the subsequent two communication cycles. Now, the leading subscriber (who has sent out the first synchronization frames) has the opportunity to synchronize to the simulated cold start node or to the second synchronization frames.
  • the subscriber can to a certain extent synchronize with himself, ie the (leading) subscriber who transmits the first synchronization frames synchronizes with the (simulated) subscriber transmitting the second synchronization frames or with the second synchronization frame.
  • the subscriber is synchronized to a global time and can then start with the normal data transfer.
  • the simulated node and the leading node are one and the same subscriber node, so that the subscriber, as it were, synchronizes with himself.
  • two different cold-start nodes or parts thereof required for synchronization are thus simulated in the subscriber at least for the duration of the startup by emitting two different synchronization frames.
  • the at least one subscriber transmitting two different synchronization frames per communication cycle would be fully compatible with the protocol specification used in the communication system.
  • the at least one subscriber who transmits two different synchronization frames per communication cycle is, at least in terms of the startup, not compatible with the protocol specification used in the communication system.
  • corresponding messages syn-called sync frames
  • the messages or synchronization frames must take this circumstance into account
  • the present invention provides a simple and inexpensive method available to synchronize earlier than before, since the startup phase is omitted or only shortened. It is also conceivable that the participants according to the invention are not FlexRay compliant with regard to the startup of the communication system. With regard to the actual data transmission via the communication system, however, the participants according to the invention are also FlexRay-compliant. This would then mean that the subscribers according to the invention start up in a non-FlexRay-compliant procedure (without startup or with a shortened startup), but then start communication in the normal way in accordance with the FlexRay specification.
  • the non-FlexRay-compliant starting of the communication system can, for example.
  • a simple, logical circuit which does not go through the FlexRay cold start, but behaves as two normal FlexRay nodes would behave together if they were already in the normal operating state ("normal active").
  • This means that two synchronization frames (so-called startup frames or sync frames) are simply generated, namely so-called NU LL frames (frames without usable data, variable zero frame indicator 0).
  • This can be achieved by a very simple sequential logic, which thus generates, for example, two NULL frames with the identifier or ID 1 and 2, which are additionally identified as startup frames.
  • the values for the cycle counter and the CRC (cyclic redundancy check) vary depending on the cycle, so 64 different sequences have to be generated, then the process starts again.
  • FIG. 2 shows state transitions in a communication system known from the prior art
  • FIG. 3 shows an example of a network topology of a device according to the invention
  • FIG. 4 shows a subscriber according to the invention of the communication system according to a first preferred embodiment
  • FIG. 5 shows a subscriber according to the invention of the communication system according to a second preferred embodiment
  • FIG. 6 shows a subscriber according to the invention of the communication system according to a third preferred embodiment.
  • the present invention relates to a communication system, as shown for example in Figure 3 and indicated in its entirety by the reference numeral 1.
  • the communication system 1 has a communication medium 2 corresponding to the physical layer.
  • the communication medium 2 may include one or more channels and one or more lines or other media per channel.
  • an optical wire e.g., glass fiber
  • a radio link e.g., a radio link
  • an infrared link may also be used as a physical layer.
  • At least two participants are connected to the communication medium 2.
  • the communication system 1 shown in FIG. 3 comprises subscribers in the form of network nodes 3 as well as active star couplers 4. Overall, the embodiment shown in FIG. 3 comprises seven network nodes 3 and two active star couplers 4.
  • the communication system 1 is designed for the transmission of data between the subscribers 3, 4 via the communication medium 2 in communication frames of communication cycles by means of a time-controlled protocol.
  • a time-controlled protocol for example, the FlexRay protocol, preferably in the specification v2.1, application.
  • any other time-controlled protocol that provides for data transmission over the communication medium in communication frames of communication cycles can also be used as the protocol.
  • One of the nodes 3 of the communication system 1, the node AB 3a comprises means for generating at least two different synchronization frames per communication cycle.
  • the at least one subscriber generates 3a exactly two different synchronization frames per communication cycle.
  • the communication system 1 according to the invention has the advantage that at least two cold-start nodes 3 are not required to start the communication system 1 as in the prior art, but that the communication system 1 can be started with the node 3a alone taking into account the protocol specification used. This involves a so-called cold start (or startup) of the communication system in preparation for the actual data transfer.
  • the node A (Node A) and the node B (Node B) are so-called cold start nodes (cold start nodes), which are available for starting the known communication system.
  • One of the cold-start nodes (here node A) assumes the role of the leading cold-start node, since it is the first to complete the initialization after switching on. If there is no traffic on the channels, node A sends a so-called collision avoidance symbol (CAS). Through this symbol, he tells the other cold start node (here node B) that he has assumed the role of the leader.
  • the first four communication cycles (Cycle 0 to Cycle 3) occur, in which node A sends a synchronization frame (so-called startup frame).
  • node A has the ability to synchronize, because for the first time it receives synchronization frames from other nodes. This synchronization takes place in the fifth and sixth cycle (CyIe 4 and Cycle 5) and then begins in the next cycle (Cycle 6) with the normal data transmission. Node B starts one cycle later (Cycle 7) with the normal data transfer. The remaining non-cold start nodes (here node C) have time to synchronize during the first eight cycles (Cycle 0 to Cycle 7) and start data transmission at the earliest in the ninth cycle (Cycle 8).
  • node A may transmit the first time in the seventh cycle (cycle 6), node B in the eighth cycle (cycle 7), and all other nodes in the ninth cycle (cycle 8).
  • Node A can not transmit for 240 ms (210 ms + 6 • 5 ms) after powering up,
  • Node B can transmit at least 245 ms (210 ms + 7 • 5 ms) after power-up, and - Node C can not transmit for 250 ms (210 ms + 8 • 5 ms) after power-up.
  • the synchronization can not already be started 50 ms after switch-on (node B) but 210 ms after switch-on, even though node A is already initialized.
  • the communication system is delayed by 32 communication cycles ((210 ms - 50 ms): 5 ms) and the actual communication via the communication system can only be started with a delay of 32 communication cycles.
  • the starting of the communication system in any case already completed eight communication cycles after switching on a subscriber, even if no other cold start node as a partner is available to the participant.
  • This is achieved by combining two cold-start nodes in one hardware and thereby simultaneously starting them.
  • Two complete cold start nodes with the complete range of functions can be combined in one hardware.
  • only partial functionalities of the cold-start nodes, preferably the functions of the nodes required for the synchronization are combined in the hardware.
  • These sub-functions can also be realized by application-specific standard semiconductor circuits, which may need to be adapted or programmed accordingly.
  • suitable hardware support it can be ensured that the cold start of the subscriber takes place in each case immediately after switching on or after completion of the initialization.
  • node AB Only one cold start node (here node AB) is required, which assumes the role of the leading cold start node and sends a collision avoidance symbol (CAS) if there is no traffic on the channels. If it is ensured that the node AB is the only cold start node in the communication network, the transmission of the CAS can alternatively be dispensed with, since there are no other cold start nodes to which the node AB would have to announce that it has the role of Leader has taken over. Thereafter, the first four communication cycles occur in which the node AB sends a first startup frame. If another node has started the startup at the same time and sent the CAS, the nodes now notice this and ensure that only one, namely the node AB, continues the startup.
  • CAS collision avoidance symbol
  • the node AB starts sending the second startup frame. Now, the node AB has the opportunity to synchronize to the second synchronization frames, since it is the first time frames (so-called.
  • node AB synchronizes to the second synchronization frames during the fifth and sixth cycles.
  • the node AB synchronized to the first synchronization frame during the first four cycles, in which case no synchronization of the node AB would take place in the fifth and sixth cycle.
  • the node AB thus has means for generating the different synchronization frames.
  • the means for establishing the second synchronization frame simulates to node AB the presence of another cold start node, or the presence of other synchronization frames of another cold start node. This allows the synchronization process to proceed normally, with the exception that the simulated node is additionally integrated in the single cold start node AB.
  • the synchronization of the node AB is performed in the fifth and sixth cycle or in the first to fourth cycle, so that the node AB can then start in the seventh cycle or in the eighth cycle with the normal data transmission. All other FlexRay communication partner nodes are only so-called integrating nodes, which synchronize themselves to the global time specified by node AB.
  • the inventive method for starting the communication system 1 has, in particular for the following reasons, great advantages over the previous method.
  • startup node only those participants can be used, which - depending on the application of the communication system - in all equipment of a motor vehicle, a building, a machine tool, etc. is present.
  • no participants can be used, which represent only optional devices of the communication system.
  • Typical devices in a motor vehicle that can be used as cold start nodes are nodes of the
  • the second fastest startup node determines the time after which communication is possible, which under some circumstances can be very delayed.
  • the invention can remedy to the effect that a single participant according to the invention is sufficient to the Synchronization and therefore can be started much earlier with the communication. It is no longer necessary to wait for the second fastest node since the communication between the subscriber according to the invention and a quasi non-existing subscriber can be started at the earliest possible time without delay (beyond the time required for the synchronization according to the protocol specification used).
  • the invention will be explained in more detail with reference to a concrete example.
  • the communication system 1 has at least one particular subscriber 3a (cold-start node AB) which starts 50 ms after the switch-on. It continues to be assumed that a cycle time of 5 ms.
  • Node AB can transmit 80 ms (50 ms + 6 • 5 ms) after power-up (if it is synchronized to the second synchronization frames in the fifth and sixth cycle), and
  • Node C synchronizes itself as an integrating node to the time base given by node AB and can send 90 ms (50 ms + 8 • 5 ms) after power-up at the earliest.
  • FIGS. 4 to 6 show various embodiments of a subscriber according to the invention, which has means for generating and transmitting two different synchronization frames per communication cycle and per communication channel (Chan A or Chan B).
  • the subscriber is designed as a node 3a.
  • the node 3a has a quartz oscillator (XTAL), as well as two inputs 5, 6 for a supply voltage (Ubatt) and an external wakeup signal (WakeUp).
  • the node 3a also has a microcontroller 7 and two separate communication controllers 8, 9 (CCl and CC2).
  • Each of the communication controllers 8, 9 has a separate transceiver unit, a so-called transceiver (Xcvrl, Xcvr2, Xcvr3, or Xcvr4), for each of the two channels A, B.
  • the node 3a can generate a first synchronization frame by means of the first communication controller 8 and a second synchronization frame by means of the second communication controller 9 and this on the same channel (Chan A) via the communication medium. Since a communication controller 8, 9 can not generate two different synchronization frames, in the embodiment according to FIG. 4 two separate communication controllers 8, 9 must be provided in order to fulfill the requirement "No single point of failure".
  • the at least one subscriber of the communication system 1, which has means for transmitting two different synchronization frames per communication cycle and per channel, is designed as a network node 3a.
  • ASSP Application Specific Standard Product
  • the integrated circuit 10 used must support the synchronization process according to the protocol specification used, so that no error message is triggered by the synchronization of the individual node 3a in the communication system 1 or the synchronization is not waited until further cold-start nodes have completed their initialization to have.
  • the integrated circuit 10 (ASSP) shown in FIG. 5 can also be divided into two integrated circuits (ASSP1 and ASSP2), as shown in FIG. 1 for the node AB or the separate integrated circuits (ASSP1 and ASSP2) shown in FIG. may also be formed as a single integrated circuit 10.
  • the embodiment illustrated in FIG. 5 is a solution optimized with respect to the embodiment of FIG. It will not be Communication controller 8, 9 used, but the integrated circuit 10 can only realize wakeup and startup operations, however, it can generate two sync-zero frames per communication cycle. In this way, the subscriber 3a can serve as the leading cold start node (so-called sync master), carry out the synchronization and thus start the communication in the communication system (with subscribers who are virtually non-existent).
  • FIG. 6 shows a third embodiment of a subscriber according to the invention.
  • the participant is not a network node, but an active star coupler 4.
  • a communication channel is distributed over several physical segments.
  • the star coupler 4 has a transceiver unit, a so-called transceiver (Xcvrl).
  • the star coupler 4 has an Application Specific Standard Product (ASSP) 10 which handles the generation of the two different synchronization frames per communication cycle.
  • ASSP Application Specific Standard Product
  • the star coupler 4 may also have two separate communication controllers (CCl and CC2), corresponding to the exemplary embodiment from FIG. 4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem (1) mit einem Kommunikationsmedium (2) und mindestens zwei daran angeschlossenen Teilnehmern (3, 4), wobei das Kommunikationssystem (1) zur Übertragung von Daten zwischen den Teilnehmern (3, 4) über das Kommunikationsmedium (2) in Kommunikationsrahmen von Kommunikationszyklen mittels eines zeitgesteuerten Protokolls ausgelegt ist. Um das Starten des Kommunikationssystems (1) im Vorfeld der eigentlichen Datenübertragung zu beschleunigen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Kommunikationssystem (1) in mindestens einem der Teilnehmer (3, 4), beispielsweise in dem Knoten AB (3a), Mittel zum Erzeugen von mindestens zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus und pro Kanal aufweist. Die Mittel sind beispielsweise als zwei separate Kommunikationscontroller (8, 9) pro Übertragungskanal ausgebildet. Alternativ können die Mittel auch als eine einfache logische Schaltung, ein sog. anwendungsspezifisches Standard-Produkt (ASSP, 10), ausgebildet sein. Es wird vorgeschlagen, dass der Teilnehmer zur Erzeugung der mindestens zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus als ein aktiver Sternkoppler (4) des Kommunikationssystems (1) ausgebildet ist. Die Datenübertragung in dem Kommunikationssystem (1) erfolgt vorzugsweise nach dem FlexRay-Protokoll.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Starten eines Kommunikationssystems, Kommunikationssystem mit einem Kommunikationsmedium und mehreren daran angeschlossenen Teilnehmern und Teilnehmer eines solchen Kommunikationssystems
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem mit einem Kommunikati- onsmedium und mehreren daran angeschlossenen Teilnehmern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen an ein Kommunikationsmedium eines Kommunikationssystems angeschlossenen Teilnehmer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6. Schließlich betrifft die vorliegende Patentanmeldung ein Verfahren zum Starten eines Kommunikationssystems gemäß dem Oberbeg- riff des Patentanspruchs 11.
Die Vernetzung von Steuergeräten, Sensorik und Aktuatorik mit Hilfe eines Kommunikationssystems mit einem Kommunikationsmedium, bspw. einem Bussystem, hat in den letzten Jahren beim Bau von modernen Kraftfahrzeugen oder auch im Maschinen- bau, insbesondere im Werkzeugmaschinenbereich, sowie in der Automatisierung drastisch zugenommen. Synergieeffekte durch die Verteilung von Funktionen auf mehrere Steuergeräte als Teilnehmer des Kommunikationssystems können dabei erzielt werden. Man spricht hierbei von verteilten Systemen. Die Kommunikation zwischen verschiedenen Teilnehmern findet mehr und mehr über ein Kommunikationsmedium statt. Der Kommunikationsverkehr auf dem Kommunikationsmedium, Zugriffs- und Empfangsmechanismen sowie Fehlerbehandlung werden über ein Protokoll geregelt. Ein bekanntes Protokoll hierzu ist das FlexRay-Protokoll, wobei im Augenblick die FlexRay- Protokollspezifikation v2.1 zugrunde liegt. Ein FlexRay- Kommunikationssystem ist ein schnelles, deterministisches und fehlertolerantes Bussystem, insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Das FlexRay-Protokoll arbeitet nach dem Verfahren des Time Division Multiple Access (TDMA), wobei den Knoten (also den Teilnehmern des Kommunikationssystems) beziehungsweise den zu übertragenden Botschaften feste Zeitschlitze zugewiesen werden, in denen sie einen exklusiven Zugriff auf das Kommunikationsmedium haben. Die Zeitschlitze, die auch als Kommunikationsrahmen bezeichnet werden, wiederholen sich dabei in einem festgelegten Kommunikationszyklus, so dass der Zeitpunkt, zu dem eine Botschaft über den Bus übertragen wird, exakt vorausgesagt werden kann und der Buszugriff deterministisch erfolgt. Andere Beispiele für zeitgesteuerte Kommunikationssysteme sind bspw. Time Triggered CAN (TTCAN), Time Triggered Protocol (TTP), Media Oriented Systems Transport (MOST) Bus und Local Interconnect Network (LIN) Bus.
Um die Bandbreite für die Botschaftsübertragung auf dem Bussystem optimal zu nutzen, unterteilt FlexRay den Zyklus in einen statischen und einen dynamischen Teil. Die festen Zeitschlitze befinden sich dabei im statischen Teil am Anfang eines Buszyklus- ses. Im dynamischen Teil werden die Zeitschlitze dynamisch vergeben. Darin wird der exklusive Buszugriff jeweils nur für eine kurze Zeit, für die Dauer eines so genannten Minislots, ermöglicht. Nur wenn innerhalb eines Minislots ein Buszugriff erfolgt, wird der Zeitschlitz um die benötigte Zeit verlängert. Damit wird Bandbreite also nur verbraucht, wenn sie auch tatsächlich benötigt wird.
FlexRay kommuniziert über zwei physikalisch getrennte Leitungen mit einer Datenrate von je maximal 10 Mbit/s je Kanal. Selbstverständlich kann FlexRay auch mit niedrigeren Datenraten betrieben werden. Es sind insgesamt zwei Kanäle, also 2 x 2 Leitungen vorgesehen. Die beiden Kanäle entsprechen dabei der physikalischen Schicht, insbesondere des OSl-Schichtenmodells (Open Systems Interconnection Reference Model). Die beiden Kanäle dienen hauptsächlich der redundanten und damit fehlertoleranten Übertragung von Botschaften, das heißt auf beiden Kanälen werden parallel die gleichen Daten übertragen. Die Kanäle können jedoch auch unterschiedliche Botschaften übertragen, wodurch sich dann die Datenrate verdoppeln würde. Dies wird in der Praxis derzeit jedoch noch nicht genutzt. Momentan werden Daten meist lediglich über einen der beiden Kanäle übertragen, so dass der andere Kanal ungenutzt ist.
Um synchrone Funktionen zu realisieren und die Bandbreite durch kleine Abstände zwischen zwei Botschaften zu optimieren, benötigen die verteilten Komponenten im Kommunikationsnetzwerk, also die Teilnehmer, eine gemeinsame Zeitbasis, die so genannte globale Zeit. Für die Uhrensynchronisation werden Synchronisationsnachrichten im statischen Teil des Kommunikationszyklus übertragen, wobei mit Hilfe eines speziellen Algorithmus entsprechend der FlexRay-Spezifikation die lokale Uhrzeit eines Teilnehmers so korrigiert wird, dass alle lokalen Uhren zu einer gemeinsamen globalen Uhr synchron laufen.
Ein FlexRay-Netzknoten oder FlexRay-Teilnehmer enthält einen Teilnehmerprozessor, einen FlexRay-Controller oder Kommunikationscontroller sowie bei einer Busüberwa- chung einen Bus Guardian. Dabei liefert und verarbeitet der Prozessor die Daten, die über den FlexRay- Kommunikationscontroller übertragen werden. Für die Kommunikation in einem FlexRay- Netzwerk können Botschaften beziehungsweise Botschaftsobjekte mit zum Beispiel bis zu 254 Datenbytes konfiguriert werden.
Ein Teilnehmer kann ein Steuergerät zur Realisierung einer bestimmten Funktionalität, beispielsweise zur Steuerung einer Bremse für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, sein. Der Begriff "Teilnehmer" im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst aber auch jegliche Art von Knoten in dem Kommunikationssystem, beispielsweise auch einen aktiven Sternknoten oder Sternkoppler, durch den dem Kommunikationsmedium eine Sternto- pologie gegeben wird. Sternkoppler sind beispielsweise für FlexRay-
Kommunikationssysteme aus der FlexRay-Spezifikation v2.1 bekannt. Der Aufbau und die Funktionsweise gehören zu der spezifizierten physikalischen Schicht (so genannter physical layer) des FlexRay- Kommunikationssystems. Aktive Sternkoppler sind in Kommunikationsnetzen von Bedeutung, in denen sich die Kommunikationsverbindung beziehungsweise das Kommunikationsmedium aufspaltet, also eine Sterntopologie hat, und ein Datensignal auf mehrere Zweige des Kommunikationsmediums aufgespalten werden soll. Außerdem sind aktive Sternkoppler von Bedeutung, wenn es um die Über- tragung von Datensignalen über komplexe Netztopologien und längere Strecken geht, da sie zusätzlich oder alternativ zur Aufteilung des Datensignals auf mehrere Zweige das Signal auch verstärken können. Durch den Einsatz von Sternkopplern bleiben Fehler in der Übertragung auf einen Zweig begrenzt.
Ein entsprechender aktiver Sternkoppler (so genannter Active Star) für den Einsatz in einem FlexRay- Kommunikationssystem wird von der Firma Philips Semiconductors angeboten. In dem bekannten Sternkoppler sind FlexRay-Kommunikationscontroller vom Typ "SJA 2510" gemäß der Spezifikation v2.1 und ein ARM9-Microcontroller in- tegriert. An dem bekannten aktiven Sternkoppler sind mehrere Anschlüsse vorgesehen, an die mehrere Zweige des Kommunikationsmediums angeschlossen sind. Die Anschlüsse können entweder als Eingang für eingehende Datensignale und/oder als Ausgang für abgehende Datensignale konfiguriert werden. Der Sternkoppler weist an jedem Anschluss einen Bus-Treiber zum Verstärken eines ausgehenden Datensignals auf. Ein über einen der Anschlüsse eingehendes analoges Datensignal wird an eine zentrale Verarbeitungslogik des Sternkopplers weitergeleitet, die ein Rechengerät, beispielsweise in Form eines Field Programmable Gate Arrays (FPGA), eines Microcontrollers (μC) oder eines digitalen Signalprozessors (DSP) aufweist.
Die aus dem Stand der Technik von Philips bekannten aktiven Sternkoppler können Bustreiber vom Typ Philips "TJA 1080" umfassen, die denen von FlexRay- Transceivereinheiten (sog. FlexRay- Knoten) entsprechen. Der bekannte Sternkoppler stellt eine Verknüpfung mehrerer Transceiver zu einem Hub dar. Ein Hub leitet von einem Teilnehmer oder Knoten eines Kommunikationsnetzwerks über einen Zweig des Kommunikationsmediums eingehende Daten an alle übrigen Teilnehmer des Kommunikationssystems weiter und verstärkt gleichzeitig das weiterzuleitende Signal.
Zum Starten des Kommunikationssystems werden die Teilnehmerknoten eingeschaltet (d.h. mit Strom versorgt), initialisiert und auf die globale Zeit synchronisiert. Das Starten des Kommunikationssystems wird auch als "Startup" bezeichnet. Im Gegensatz zum so genannten "Wakeup", bei dem die Teilnehmerknoten eines Kommunikationsnetzwerks aus dem Zustand "sleep" hochgefahren werden, werden die Teilnehmerknoten beim Startup aus dem ausgeschalteten Zustand hochgefahren und beginnen mit der Kommunikation, das heißt die ersten Kommunikationszyklen laufen ab und die Knoten synchronisieren sich (sog. Kaltstart). Teilnehmer, die an einem Starten des Kommunikationssystems teilnehmen, werden im Weiteren als Kaltstart- Knoten (sog. Coldstart No- des) bezeichnet. Im Stand der Technik bedarf es immer mindestens zweier Kaltstart- Knoten, um das Starten des Kommunikationssystems ausführen zu können.
Beim Starten des Kommunikationssystems übernimmt einer der Kaltstart- Knoten die Rolle des führenden Kaltstart- Knotens. In aller Regel übernimmt derjenige Teilnehmer die Rolle des führenden Kaltstart- Knotens, dessen Initialisierung bzw. Wakeup als erstes beendet ist. Falls auf den Kanälen kein Datenverkehr stattfindet, sendet der führende Kaltstart- Knoten ein so genanntes "Collision Avoidance Symbol" (CAS). Durch dieses Symbol teilt er den anderen Kaltstart- Knoten mit, dass er die Rolle des Führenden übernommen hat. Danach laufen die ersten Kommunikationszyklen ab, in denen der führende Kaltstart- Knoten jeweils einen Synchronisationsrahmen, ein so genanntes Startup- Frame, sendet. Gemäß FlexRay-Spezifikation v2.1 ist dies während der ersten vier Kommunikationszyklen der Fall. Sollte ein anderer Kaltstart- Knoten gleichzeitig den Startup gestartet und das CAS gesendet haben, stellen die Knoten dies jetzt fest und sorgen dafür, dass nur einer den Startup weiterführt. Während der ersten vier Kommunikationszyklen haben die anderen Kaltstart- Knoten sich auf den führenden synchronisiert und beginnen im fünften Zyklus selbst mit dem Senden von Synchronisationsrahmen. Jetzt hat der führende Kaltstart- Knoten in den nachfolgenden Kommunikationszyklen die Möglichkeit, sich zu synchronisieren, da er zum ersten Mal Kommunikationsrahmen von anderen Knoten empfängt. Gemäß FlexRay-Spezifikation v2.1 erfolgt dies während des fünften und sechsten Kommunikationszyklus. Nach der Synchronisation im fünften und sechsten Kommunikationszyklus beginnt der führende Kaltstart- Knoten dann mit der ganz normalen Datenübertragung. Die übrigen Kaltstart- Knoten, die erst nach dem führenden Kaltstart- Knoten mit der Initialisierung fertig waren, beginnen einen Zyklus später mit der normalen Datenübertragung. Die Nicht- Kaltstart- Knoten haben während der ersten acht Zyklen Zeit, sich zu synchronisieren und starten frühestens im neunten Zyklus mit der Datenübertragung. Ein Nachteil des bekannten Verfahrens zum Starten des Kommunikationssystems besteht darin, dass die Teilnehmer mit der Datenübertragung bzw. Synchronisation überhaupt erst beginnen können, wenn mindestens zwei Kaltstart-/ Startup-Teilnehmer am Netz sind. Für die Synchronisation der lokalen Uhren der Teilnehmer ist es also erforderlich, dass mindestens zwei Startup-Teilnehmer eingeschaltet und mit der
Initialisierung fertig sind. In der Praxis ist es nun allerdings so, dass die Einschaltzeiten der Teilnehmer, das heißt die Zeitdauer vom Einschalten des Teilnehmers bis zum Abschließen der Initialisierung, starken Schwankungen unterworfen sind. Die Einschaltzeiten liegen typischerweise in einem Bereich von 50 - 200 ms. Im Vergleich dazu liegen die FlexRay- Kommunikationszyklen im Bereich von 1 - 16 ms. Wenn nun einer der Kaltstart- Knoten bereits nach 50 ms mit der Initialisierung fertig ist, der zweitschnellste Kaltstart- Knoten aber erst nach 200 ms mit der Initialisierung fertig ist, muss der erste Knoten 150 ms, bei einem FlexRay- Kommunikationszyklus von 1 ms entspricht dies immerhin 150 Kommunikationszyklen, warten, bevor die Teilnehmer synchronisiert werden können und mit einer Datenübertragung begonnen werden kann. Bis dahin kann das Kommunikationssystem noch nicht synchronisiert werden. In der Praxis ist es also so, dass der am schnellsten eingeschaltete Knoten immer erst auf den zweitschnellsten Kaltstart- Knoten warten muss, bevor mit der Synchronisation der lokalen Uhren und einige Zyklen später mit der eigentlichen Datenübertragung begonnen werden kann. Die Folge ist eine zum Teil erhebliche zeitliche Verzögerung beim Starten des Kommunikationssystems.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, dass jeder Teilnehmer des bekannten Kommunikationssystems eine Kaltstart- Funktionalität aufweisen muss, da er theoretisch am Startup des Systems teilnehmen können muss (falls er als einer der ersten zwei Knoten mit der Initialisierung fertig ist).
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Starten eines zeitgesteuerten Kommunikationssystems, das heißt das Einschalten, Initialisieren und Synchronisieren der Teilnehmer des Kommuni- kationssystems, zu beschleunigen, damit früher mit der eigentlichen Datenübertragung begonnen werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Kommunikationssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, dass das Kommunikationssystem in mindestens einem der Teilnehmer Mittel zum Erzeugen von mindestens zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird außerdem ein Teilnehmer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 vorgeschlagen, der Mittel zum Erzeugen von mindestens zwei un- terschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus aufweist. Schließlich wird zur Lösung dieser Aufgabe auch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11 vorgeschlagen, wobei ein Teilnehmer des Kommunikationssystems eingeschaltet und initialisiert wird und der Teilnehmer dann zur Synchronisation mindestens zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus aussendet, der Teilnehmer auf einen der beiden Synchronisationsrahmen synchronisiert wird und danach zur Datenübertragung bereit ist.
Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass ein Teilnehmer eingeschaltet und initialisiert werden kann und danach unmittelbar und ohne Wartezeiten auch isoliert für sich alleine die Synchronisationsprozedur durchlaufen kann, für die nach FlexRay-
Spezifikation v.2.1 mindestens zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen erforderlich sind. Zur Synchronisation des Teilnehmers ist es also nicht mehr erforderlich, dass ein weiterer Teilnehmer mit der Initialisierung fertig ist und für die Synchronisation bereit steht. Die zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen wurden bisher im Stand der Technik von zwei separaten Kaltstart- Knoten erzeugt. Die Synchronisation des ersten Teilnehmers isoliert für sich wird gemäß der Erfindung dadurch ermöglicht, dass der Teilnehmer zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus aussendet.
Im Anschluss an seine Initialisierung übernimmt der Teilnehmer zunächst die Rolle des führenden Kaltstart- Knotens in dem Kommunikationsnetzwerk. Da auf den Kanälen kein Datenverkehr stattfindet (er ist der einzige aktive Knoten), sendet er ein Collision Avoidance Symbol (CAS) aus. Durch dieses Symbol teilt er den anderen (nicht vorhandenen) Kaltstart- Knoten mit, dass er die Rolle des Führenden übernommen hat. Danach laufen die ersten vier Kommunikationszyklen ab, in denen der Teilnehmer jeweils einen ersten Synchronisationsrahmen (so genanntes Startup- Frame) aussendet. Ande- re (nicht vorhandene) Kaltstart- Knoten haben während der ersten vier Zyklen die Möglichkeit, sich auf den Teilnehmer zu synchronisieren. Falls in dem Teilnehmer ein anderer Kaltstart- Knoten simuliert wird, könnte sich dieser auf den führenden Teilnehmer (der die ersten Synchronisationsrahmen ausgesandt hat) synchronisieren. Alternativ können die ersten vier Zyklen auch einfach ungenutzt verstreichen oder es können bereits die zweiten Sync-Frames übermittelt werden, wobei dann allerdings die nachfolgende Übermittlung der Sync-Frames entfallen könnte. Im Anschluss an die Übermittlung der ersten Synchronisationsrahmen sendet der Teilnehmer (bzw. der simulierte Kaltstart- Knoten) während der nachfolgenden zwei Kommunikationszyklen die zweiten Synchronisationsrahmen aus. Nun hat der führende Teilnehmer (der die ersten Syn- chronisationsrahmen ausgesandt hat) die Möglichkeit, sich auf den simulierten Kaltstart- Knoten bzw. auf die zweiten Synchronisationsrahmen zu synchronisieren. Dadurch kann sich der Teilnehmer während der ersten sechs Zyklen gewissermaßen auf sich selbst synchronisieren, das heißt der (führende) Teilnehmer, der die ersten Synchronisationsrahmen aussendet, synchronisiert sich auf den (simulierten) Teilnehmer, der die zweiten Synchronisationsrahmen aussendet, bzw. auf die zweiten Synchronisationsrahmen. Damit ist der Teilnehmer auf eine globale Zeit synchronisiert und kann dann mit der ganz normalen Datenübertragung beginnen. Erfindungsgemäß sind der simulierte Knoten und der führende Knoten ein und derselbe Teilnehmerknoten, so dass sich der Teilnehmer gewissermaßen auf sich selbst synchronisiert. Erfindungsgemäß werden in dem Teilnehmer also zumindest für die Dauer des Startup durch das Aussenden zweier unterschiedlicher Synchronisationsrahmen zwei verschiedene Kaltstart- Knoten bzw. für die Synchronisation erforderliche Teile davon simuliert. Bei dieser Ausführungsform wäre der mindestens eine Teilnehmer, der zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus aussendet, voll kompatibel mit der in dem Kommunikationssystem verwendeten Protokoll-Spezifikation.
Obwohl mindestens zwei Kaltstart- Knoten für einen Startup des Kommunikationssys- tems erforderlich sind (gemäß der FlexRay-Spezifikation v2.1 sind es höchstens drei Kaltstart- Knoten, um eine Cliquenbildung zu vermeiden), kann mit der vorliegenden Erfindung ein Startup des Kommunikationssystems bereits dann ausgeführt werden, wenn lediglich ein Kaltstart- Teilnehmer mit der Initialisierung fertig ist. Dadurch können Verzögerungen beim Starten des Kommunikationssystems verhindert werden. Damit wird die Kommunikation in dem Kommunikationssystem mit einem quasi nicht vorhandenen Teilnehmer gestartet, wichtig ist aber, dass die Kommunikation gestartet wurde. Alle anderen Teilnehmer des Kommunikationsnetzwerks synchronisieren sich dann als so genannte Integrating Nodes auf den ersten Teilnehmer. Die Erfindung wurde anhand des FlexRay-Protokolls erläutert, ist aber gleichermaßen anwendbar auf jegliche Art zeitgesteuerten Kommunikationssystems, bei dem zum Starten mehrere Teilnehmer bzw. Synchronisationsnachrichten von mehreren Teilnehmern erforderlich sind.
Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung der Erfindung besteht darin, dass der mindes- tens eine Teilnehmer, der zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus aussendet, zumindest hinsichtlich des Startup nicht kompatibel mit der in dem Kommunikationssystem verwendeten Protokoll-Spezifikation ist. Dies könnte beispielsweise dadurch realisiert werden, dass nach dem Einschalten des Kommunikationssystems bzw. des mindestens einen Teilnehmers dieser sofort startet und unmit- telbar nach dem Startup ein Bitmuster erzeugt und über das Kommunikationsmedium aussendet, als bestünde bereits ein Kommunikationsnetz mit zwei Knoten. Zu diesem Zweck müssen entsprechende Nachrichten (sog. N U LL- Frames) und Synchronisationsrahmen (sog. Sync- Frames) erzeugt und über das Kommunikationsmedium übertragen werden. Gibt es in dem Kommunikationssystem eine zyklusabhängige Checksummen- bildung, müssen die Nachrichten bzw. Synchronisationsrahmen diesem Umstand
Rechnung tragen. Bei FlexRay gibt es bspw. 64 aufeinander folgende Zyklen, die bei der Checksummenbildung berücksichtigt werden müssen. Alle anderen Teilnehmer des Kommunikationssystem können sich immer mit einem "join coldstart" dem (scheinbar) bestehenden Kommunikationsnetz anschließen und können unmittelbar danach mit der Übertragung von Botschaften beginnen. Es ist also ausreichend, wenn lediglich der mindestens eine Teilnehmer Kaltstarteigenschaften hat; die übrigen Teilnehmer müssen sich lediglich auf das bestehende (simulierte) Kommunikationsnetz aufintegrieren können, Kaltstarteigenschaften und die damit zusammenhängenden Hardware- und Software- Komponenten benötigen sie nicht.
Schließlich ist es sogar denkbar, dass irgendwo in dem Kommunikationssystem - nicht unbedingt in einem der Teilnehmer des Systems - eine einfache logische Schaltung vorgesehen ist, welche nach dem Einschalten des Kommunikationssystems bzw. der Schaltung unmittelbar die zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus aussendet, so dass sich andere Teilnehmer darauf synchronisieren können. Diese logische Schaltung kann relativ einfach und kostengünstig gefertigt werden. Angeordnet in einem beliebigen zeitgesteuerten Kommunikationssystem bietet sie die Möglichkeit, jegliche Art von zeitgesteuerten Kommunikationssystem innerhalb minimaler Zeit nach dem Einschalten in einen Zustand zu bringen, dass Teilnehmer, die sich bei dem simulierten Netz anmelden zur Datenübertragung bereit sind, ohne dass ein Startup bzw. eine Kaltstart- Routine gemäß verwendeter Spezifikation durchlaufen werden müsste.
Die vorliegende Erfindung stellt also eine einfache und preiswerte Methode zur Verfügung, früher als bisher zu synchronisieren, da die Startup-Phase wegfällt bzw. nur verkürzt durchlaufen wird. Es ist auch denkbar, dass die erfindungsgemäßen Teilnehmer bezüglich des Hochfahrens des Kommunikationssystems nicht FlexRay-konform sind. Bezüglich der eigentlichen Datenübertragung über das Kommunikationssystem sind jedoch auch die erfindungsgemäßen Teilnehmer FlexRay-konform. Das würde dann bedeuten, dass die erfindungsgemäßen Teilnehmer zwar in einer nicht FlexRay- konformen Prozedur hochfahren (ohne Startup bzw. mit einem verkürztem Startup), dann aber ganz normal gemäß FlexRay-Spezifikation mit der Kommunikation beginnen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass auch die nicht erfindungsgemäßen Teilnehmer, nicht mehr FlexRay-konform sind, da sie sich jetzt stets nur mehr als sog. integrating Nodes in die bereits bestehende Kommunikation einschalten; die Fähigkeit der nicht erfindungsgemäßen Teilnehmer, den Kaltstart selbst vorzunehmen, ist nicht mehr erforderlich.
Das nicht FlexRay-konforme Starten des Kommunikationssystems kann bspw. mittels einer einfachen, logischen Schaltung erreicht werden, welche nicht den FlexRay- Kaltstart durchläuft, sondern sich so verhält, wie sich zwei normale FlexRay Knoten zusammen verhalten würden, wenn sie schon im normalen Betriebszustand ("normal active") wären. Das heißt, es werden einfach zwei Synchronisationsrahmen (sog. Star- tup- Frames bzw. Sync- Frames) erzeugt, und zwar sogenannte N U LL- Frames (Frames ohne nutzbare Daten; Variable Null frame indicator = 0). Das kann durch eine ganz einfache sequentielle Logik erreicht werden, die also z.B. zwei NULL-Frames mit der Kennung bzw. ID 1 und 2 erzeugt, die zusätzlich als Startup- Frames gekennzeichnet sind. Die Werte für den Zykluszähler (sog. Cycle Counter) und den CRC (Cyclic Re- dundancy Check) variieren dabei je nach Zyklus, es müssen also 64 verschiedene Sequenzen erzeugt werden, dann wird wieder von vorne begonnen.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung. Ihre Merkmale und Vorteile können im Einzelnen der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnommen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Figur 1 Zustandsübergänge in einem erfindungsgemäßen
Kommunikationssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
Figur 2 Zustandsübergänge in einem aus dem Stand der Technik bekannten Kommunikationssystem;
Figur 3 ein Beispiel für eine Netzwerktopologie eines erfindungsgemäßen
Kommunikationssystems;
Figur 4 einen erfindungsgemäßen Teilnehmer des Kommunikationssystems gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform; Figur 5 einen erfindungsgemäßen Teilnehmer des Kommunikationssystems gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform; und
Figur 6 einen erfindungsgemäßen Teilnehmer des Kommunikationssystems gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem, wie es beispielsweise in Figur 3 dargestellt und in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Das Kommunikationssystem 1 weist ein Kommunikationsmedium 2 auf, das der physikalischen Schicht entspricht. Das Kommunikationsmedium 2 kann einen oder mehrere Kanäle und eine oder mehrere Leitungen oder andere Medien je Kanal umfassen. Statt einer elektrischen Leitung kann auch eine optische Leitung (z.B. Glasfaser), eine Funk- Verbindung oder eine Infrarot- Verbindung als physikalische Schicht eingesetzt werden. An das Kommunikationsmedium 2 sind mindestens zwei Teilnehmer angeschlossen. Das in Figur 3 dargestellte Kommunikationssystem 1 umfasst Teilnehmer in Form von Netzwerkknoten 3 sowie von aktiven Sternkopplern 4. Insgesamt umfasst das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel sieben Netzwerkknoten 3 und zwei aktive Sternkopp- ler 4.
Das Kommunikationssystem 1 ist zur Übertragung von Daten zwischen den Teilnehmern 3, 4 über das Kommunikationsmedium 2 in Kommunikationsrahmen von Kommunikationszyklen mittels eines zeitgesteuerten Protokolls ausgelegt. Als geeignetes Protokoll findet beispielsweise das FlexRay- Protokoll, vorzugsweise in der Spezifikation v2.1, Anwendung. Als Protokoll kann aber auch jedes andere zeitgesteuerte Protokoll Anwendung finden, das für eine Datenübertragung über das Kommunikationsmedium in Kommunikationsrahmen von Kommunikationszyklen sorgt.
Einer der Knoten 3 des Kommunikationssystems 1, der Knoten AB 3a, umfasst Mittel zum Erzeugen von mindestens zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus. Vorzugsweise erzeugt der mindestens eine Teilnehmer 3a genau zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus. Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem 1 hat den Vorteil, dass zum Starten des Kommunikationssystems 1 nicht wie bisher im Stand der Technik mindestens zwei Kaltstart- Knoten 3 erforderlich sind, sondern dass das Kommunikationssystem 1 unter Berücksichtigung der eingesetzten Protokollspezifikation allein mit dem Knoten 3a gestartet werden kann. Dabei geht es um einen so genannten Kaltstart (oder Startup) des Kommunikationssystems als Vorbereitung für die eigentliche Datenübertragung. Es wird also nicht das Kommunikationssystem 1 während einer Entwicklungsphase, Simulationsphase, Testphase, Messphase oder Kalibrierungsphase, sondern das in ein Kraftfahrzeug, in ein Gebäude oder anderweitig fertig implementierte Kommunikationssystem betrachtet, das vor seinem bestimmungsgemäßen Gebrauch (der Datenübertragung) in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Weise gestartet wird. Das ist deshalb von Bedeutung, da die vorliegende Erfindung das Starten des Kommunikationssystems 1 erheblich beschleunigen kann, was insbesondere beim Starten des Kommu- nikationssystems 1 als Vorbereitung für den bestimmungsgemäßen Gebrauch besonders vorteilhaft ist, da das Kommunikationssystem 1 früher für eine Datenübertragung zur Verfügung steht. Im Gegensatz dazu kann während einer Entwicklungsphase, Simulationsphase, Testphase, Messphase oder Kalibrierungsphase problemlos länger gewartet werden, bis das System gestartet ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im Detail erläutert. Zunächst wird unter Bezugnahme auf Figur 2 auf den Ablauf des Startup bei einem herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten FlexRay- Kommunikationssystem eingegangen, bei dem jeder der Teilnehmer lediglich einen Synchronisationsrahmen pro Kommunikati- onszyklus erzeugen kann. In Figur 2 ist lediglich ein Kanal dargestellt, da der Ablauf üblicherweise auf beiden Kanälen synchron ist.
Der Knoten A (Node A) und der Knoten B (Node B) sind so genannte Kaltstart- Knoten (Coldstart Nodes), die zum Starten des bekannten Kommunikationssystems zur Verfü- gung stehen. Einer der Kaltstart- Knoten (hier der Knoten A) übernimmt die Rolle des führenden Kaltstart- Knotens, da er nach dem Einschalten als erster mit der Initialisierung fertig ist. Falls auf den Kanälen kein Datenverkehr stattfindet, sendet der Knoten A ein so genanntes Collision Avoidance Symbol (CAS). Durch dieses Symbol teilt er dem anderen Kaltstart- Knoten (hier dem Knoten B) mit, dass er die Rolle des Führenden übernommen hat. Als nächstes laufen die ersten vier Kommunikationszyklen (Cycle 0 bis Cycle 3) ab, in denen der Knoten A jeweils einen Synchronisationsrahmen (so genanntes Startup- Frame) sendet. Sollte der andere Knoten B gleichzeitig den Startup gestartet und das CAS gesendet haben, stellen die Knoten dies jetzt fest und sorgen dafür, dass nur einer (nämlich der Knoten A) den Startup weiterführt. Während der ersten vier Zyklen hat sich der andere Kaltstart- Knoten B auf den führenden Knoten (Knoten A) synchronisiert und beginnt im fünften Zyklus (Cycle 4) selbst mit dem Sen- den von Synchronisationsrahmen. Jetzt hat der Knoten A die Möglichkeit, sich zu synchronisieren, da er zum ersten Mal Synchronisationsrahmen von anderen Knoten empfängt. Diese Synchronisation nimmt er im fünften und sechsten Zyklus (CyIe 4 und Cycle 5) vor und beginnt dann im nächsten Zyklus (Cycle 6) mit der ganz normalen Datenübertragung. Der Knoten B beginnt einen Zyklus später (Cycle 7) mit der norma- len Datenübertragung. Die übrigen Nicht- Kaltstart- Knoten (hier der Knoten C) haben während der ersten acht Zyklen (Cycle 0 bis Cycle 7) Zeit, sich zu synchronisieren, und starten frühestens im neunten Zyklus (Cycle 8) mit der Datenübertragung.
In der Praxis erweist es sich als nachteilig, dass die Teilnehmer (Kaltstart- Knoten A und B) innerhalb eines FlexRay-Clusters (Rechnerverbund) nicht gleichzeitig eingeschaltet werden und/oder mit ihrer Initialisierung nicht gleich schnell fertig sind. Einschaltzeiten für die Teilnehmer liegen typischerweise im Bereich von etwa 50 - 200 ms. Im Vergleich dazu liegt ein Kommunikationszyklus im FlexRay im Bereich von etwa 1 - 16 ms. Wenn in Figur 2 der erste Teilnehmer (Knoten B) vor dem zweiten Teilnehmer (Knoten A) mit der Initialisierung fertig ist, sieht der erste Teilnehmer keinen Partner, bricht nach einiger Zeit die Kaltstartversuche ab und wartet weiterhin auf einen Partner. Dann erst wird der zweite Teilnehmer eingeschaltet und fährt selbst als führender Kaltstart- Knoten hoch.
Theoretisch kann im günstigsten Fall nach acht Kommunikationszyklen mit der bestimmungsgemäßen Datenübertragung, also mit der Kommunikation über das Kommunikationssystem, begonnen werden (Zustand des Knotens: normal active). Genau betrach- tet kann in Figur 2 der Knoten A in dem siebten Zyklus (Cycle 6) das erste Mal senden, der Knoten B in dem achten Zyklus (Cycle 7) und alle anderen Knoten in dem neunten Zyklus (Cycle 8). Wichtig ist aber, dass überhaupt erst gesendet werden kann, wenn der zweitschnellste der Kaltstart- Knoten mindestens sechs (beziehungsweise acht) Zyklen am Netz ist. Alle anderen Teilnehmer können ohne einen Partner, das heißt einen zweiten Kaltstart- Knoten, weder senden noch empfangen, selbst wenn sie schon lange vorher dazu bereit wären. In der Praxis führt dies zu relativ langen Verzögerungen beim Synchronisieren der Teilnehmer und damit beim Starten des Kommunikationssystems.
Dies wird nachfolgend anhand des Beispiels aus Figur 2 und konkreter Zahlenwerte näher erläutert: Es wird davon ausgegangen, dass der Kaltstart- Knoten B 50 ms nach dem Einschalten startet, und der Kaltstart- Knoten A erst 210 ms nach dem Einschalten startet. Die Zykluszeit beträgt 5 ms.
Knoten A kann frühestens 240 ms (210 ms + 6 • 5 ms) nach dem Einschalten senden,
Knoten B kann frühestens 245 ms (210 ms + 7 • 5 ms) nach dem Einschalten senden, und - Knoten C kann frühestens 250 ms (210 ms + 8 • 5 ms) nach dem Einschalten senden.
Mit der Synchronisation kann also nicht bereits 50 ms nach dem Einschalten (Knoten B initialisiert), sondern erst 210 ms nach dem Einschalten begonnen werden, wenn auch der Knoten A fertig initialisiert ist. Das bedeutet, dass bei diesem Beispiel das Starten des Kommunikationssystems um 32 Kommunikationszyklen ((210 ms - 50 ms) : 5 ms) verzögert ist und mit der eigentlichen Kommunikation über das Kommunikationssystem erst mit einer Verzögerung von 32 Kommunikationszyklen begonnen werden kann.
Durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, dass das Starten des Kommunikationssystems in jedem Fall bereits acht Kommunikationszyklen nach dem Einschalten eines Teilnehmers abgeschlossen ist, selbst wenn kein weiterer Kaltstart- Knoten als Partner für den Teilnehmer zur Verfügung steht. Dies wird dadurch erreicht, dass zwei Kaltstart- Knoten in einer Hardware zusammengefasst sind und dadurch auch gleichzeitig starten. Es können zwei komplette Kaltstart- Knoten mit dem kompletten Funktionsumfang in einer Hardware zusammengefasst sein. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass nur Teil- Funktionalitäten der Kaltstart- Knoten, vorzugsweise die für die Synchronisation erforderlichen Funktionen der Knoten, in der Hardware zusammengefasst sind. Diese Teil- Funktionalitäten können auch durch applikationsspezifische Standard Halbleiterschaltungen realisiert werden, die unter Umständen entsprechend angepasst oder programmiert werden müssen. Durch geeignete Hardware- Unterstützung kann sicher- gestellt werden, dass der Kaltstart des Teilnehmers in jedem Fall unmittelbar nach dem Einschalten bzw. nach Abschluss der Initialisierung erfolgt.
Der Ablauf des Startup bei dem erfindungsgemäßen Kommunikationssystem 1 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 1 näher erläutert. Es ist nur ein Kaltstart- Knoten (hier Knoten AB) erforderlich, der die Rolle des führenden Kaltstart- Knotens übernimmt und ein Collision Avoidance Symbol (CAS) sendet, falls auf den Kanälen kein Datenverkehr stattfindet. Wenn sichergestellt ist, dass der Knoten AB der einzige Kaltstart- Knoten in dem Kommunikationsnetzwerk ist, kann alternativ auf das Senden des CAS auch verzichtet werden, da keine anderen Kaltstart- Knoten vorhanden sind, denen der Knoten AB mitteilen müsste, dass er die Rolle des Führenden übernommen hat. Danach laufen die ersten vier Kommunikationszyklen ab, in denen der Knoten AB jeweils ein erstes Startup- Frame sendet. Sollte ein anderer Knoten gleichzeitig den Startup gestartet und das CAS gesendet haben, so stellen die Knoten dies jetzt fest und sorgen dafür, dass nur einer, nämlich der Knoten AB, den Startup weiterführt.
Während der ersten vier Zyklen haben - sofern andere Kaltstart- Knoten vorhanden sind - diese die Möglichkeit, sich auf die ersten Synchronisationsrahmen zu synchronisieren. Anschließend beginnt der Knoten AB im fünften Zyklus mit dem Senden des zweiten Startup- Frames. Jetzt hat der Knoten AB die Möglichkeit, sich zu auf die zweiten Synchronisationsrahmen zu synchronisieren, da er zum ersten Mal Rahmen (sog.
Frames) empfängt. Bei dieser Ausführungsform synchronisiert sich der Knoten AB also während des fünften und sechsten Zyklus auf die zweiten Synchronisationsrahmen. Alternativ wäre es auch denkbar, dass sich der Knoten AB während der ersten vier Zyklen auf die ersten Synchronisationsrahmen synchronisiert, wobei dann im fünften und sechsten Zyklus keine Synchronisation des Knotens AB erfolgen würde.
Der Knoten AB verfügt somit über Mittel zum Erzeugen der unterschiedlichen Synchronisationsrahmen. Durch die Mittel zum Erezeugen des zweiten Synchronisationsrahmens wird dem Knoten AB die Anwesenheit eines weiteren Kaltstart- Knotens, bzw. die Anwesenheit anderer Synchronisationsrahmen eines weiteren Kaltstart- Knotens, vorgetäuscht. Dadurch kann der Synchronisationsvorgang ganz normal ablaufen, mit der Ausnahme, dass der simulierte Knoten zusätzlich in dem einzigen Kaltstart- Knoten AB integriert ist. Die Synchronisation des Knotens AB wird im fünften und sechsten Zyklus bzw. im ersten bis vierten Zyklus vorgenommen, so dass der Knoten AB dann in dem siebten Zyklus bzw. im achten Zyklus mit der ganz normalen Datenübertragung beginnen kann. Alle übrigen FlexRay- Kommunikationspartner- Knoten sind nur noch so genannte Integrating Nodes, die sich auf die durch den Knoten AB vorgegebene globale Zeit aufsynchronisieren.
Das erfindungsgemäß Verfahren zum Starten des Kommunikationssystems 1 hat insbesondere aus den folgenden Gründen große Vorteile gegenüber dem bisherigen Verfahren. Als Startup- Knoten können nur solche Teilnehmer verwendet werden, die - je nach Einsatzbereich des Kommunikationssystems - in allen Ausstattungen eines Kraftfahrzeugs, eines Gebäudes, einer Werkzeugmaschine, etc. vorhanden ist. Insbesondere können keine Teilnehmer eingesetzt werden, die lediglich optionale Geräte des Kommunikationssystems darstellen. Typische Geräte in einem Kraftfahrzeug, die als Kaltstart- Knoten eingesetzt werden können, sind Knoten des
Bremsensystems, der Motorsteuerung, eines Gateways, etc. Gerade diese Geräte sind jedoch relativ komplex und benötigen viel Zeit für Selbsttest und die gesamte Initialisierung bevor die eigentliche Kommunikation gemäß der verwendeten Protokollspezifikation anlaufen kann. Im Stand der Technik bestimmte der zweitschnellste Startup- Knoten die Zeit, nach der eine Kommunikation möglich ist, was unter Umständen sehr verzögert werden kann. Hier kann die Erfindung dahingehend Abhilfe schaffen, dass ein einziger erfindungsgemäßer Teilnehmer ausreicht, um die Synchronisation durchzuführen und deshalb deutlich früher mit der Kommunikation begonnnen werden kann. Es muss nicht mehr auf den zweitschnellsten Knoten gewartet werden, da die Kommunikation zwischen dem erfindungsgemäßen Teilnehmer und einem quasi nicht vorhandenen Teilnehmer ohne Verzögerung (über die gemäß verwendeter Protokollspezifikation erforderliche Zeit für die Synchronisation hinaus) zum frühest möglichen Zeitpunkt gestartet werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines konkreten Beispiels näher erläutert. Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem 1 verfügt über mindestens einen besonde- ren Teilnehmer 3a (Kaltstart- Knoten AB), der 50 ms nach dem Einschaltet startet. Es wird weiterhin von einer Zykluszeit von 5 ms ausgegangen.
Knoten AB kann frühestens 80 ms (50 ms + 6 • 5 ms) nach dem Einschalten senden (wenn er im fünften und sechsten Zyklus auf die zweiten Synchroni- sationsrahmen synchronisiert wird), und
Knoten C synchronisiert sich als integrierender Knoten auf die durch den Knoten AB vorgegebene Zeitbasis und kann frühestens 90 ms (50 ms + 8 • 5 ms) nach dem Einschalten senden.
Für den Knoten C ergibt sich damit gegenüber dem oben zum Stand der Technik angeführten Zahlenbeispiel ein zeitlicher Gewinn von 160 ms (250 ms - 90 ms) oder 32 Kommunikationszyklen.
In den Figuren 4 bis 6 sind verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemä- ßen Teilnehmers dargestellt, der Mittel zum Erzeugen und Aussenden von zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus und pro Kommunikationskanal (Chan A oder Chan B) aufweist. Gemäß Figur 4 ist der Teilnehmer als ein Knoten 3a ausgebildet. Der Knoten 3a verfügt über einen Quarzoszillator (XTAL), sowie zwei Eingänge 5, 6 für eine Versorgungsspannung (Ubatt) und ein externes Wa- keup-Signal (WakeUp). Der Knoten 3a verfügt außerdem über einen Mikrocontroller 7 sowie über zwei separate Kommunikationscontroller 8, 9 (CCl und CC2). Jeder der Kommunikationscontroller 8, 9 verfügt über eine gesonderte Sende- Empfangseinheit, einen so genannten Transceiver (Xcvrl, Xcvr2, Xcvr3, oder Xcvr4), für jeden der beiden Kanäle A, B. Der Knoten 3a kann mittels des ersten Kommunikationscontrollers 8 einen ersten Synchronisationsrahmen und mittels des zweiten Kommunikationscontrollers 9 einen zweiten Synchronisationsrahmen erzeugen und diese auf dem gleichen Kanal (Chan A) über das Kommunikationsmedium übertragen. Da ein Kommunikationscontroller 8, 9 nicht zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen erzeugen kann, müssen bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 zwei separate Kommunikationscontroller 8, 9 vorgesehen sein, um die Anforderung "No Single point of failure" zu erfüllen.
Auch bei der Ausführungsform aus Figur 5 ist der mindestens eine Teilnehmer des Kommunikationssystems 1, der Mittel zum Aussenden von zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus und pro Kanal aufweist, als ein Netzwerkknoten 3a ausgebildet. Allerdings werden bei der Ausführungsform aus Figur 5 statt zweier separater Kommunikationscontroller 8, 9 ein so genanntes Application Specific Standard Product (ASSP) 10 eingesetzt. Dabei handelt es sich um eine Standard integrierte Schaltung, die allgemein verfügbar ist und für den Zweck eingesetzt wird, mindestens zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus und pro Kommunikationskanal zu erzeugen und auszusenden. Dabei ist es durchaus möglich, dass die integrierte Schaltung 10 nicht konform ist mit der verwende- ten Protokollspezifikation. Allerdings muss die verwendete integrierte Schaltung 10 den Synchronisationsvorgang gemäß der verwendeten Protokollspezifikation unterstützen, so dass durch die Synchronisation des einzelnen Knotens 3a in dem Kommunikationssystem 1 keine Fehlermeldung ausgelöst wird oder mit der Synchronisation nicht so lange gewartet wird, bis weitere Kaltstart- Knoten ihre Initialisierung abgeschlossen haben.
Die in Figur 5 gezeigte integrierte Schaltung 10 (ASSP) kann auch auf zwei integrierte Schaltungen (ASSPl und ASSP2) aufgeteilt werden, wie dies in Figur 1 für den Knoten AB dargestellt ist beziehungsweise die in Figur 1 dargestellten separaten integrierten Schaltungen (ASSPl und ASSP2) können auch als eine einzige integrierte Schaltung 10 ausgebildet sein. Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine gegenüber der Ausführungsform aus Figur 4 optimierte Lösung. Es wird kein Kommunikationscontroller 8, 9 verwendet, sondern die integrierte Schaltung 10 kann nur Wakeup- and Startup-Vorgänge realisieren, allerdings kann sie zwei Sync-Null Frames pro Kommunikationszyklus erzeugen. Damit kann der Teilnehmer 3a als führender Kaltstart- Knoten (so genannter Sync Master) dienen, die Synchronisation aus- führen und so die Kommunikation in dem Kommunikationssystem (mit quasi nicht vorhandenen Teilnehmern) starten.
In Figur 6 ist eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Teilnehmers dargestellt. Dabei dient als Teilnehmer nicht ein Netzwerkknoten, sondern ein aktiver Sternkoppler 4. Ein Kommunikationskanal ist auf mehrere physikalische Segmente verteilt. Zu diesem Zweck verfügt der Sternkoppler 4 über eine Sende- Empfangseinheit, einen so genannten Transceiver (Xcvrl). In der Ausführungsform aus Figur 6 verfügt der Sternkoppler 4 über ein Application Specific Standard Product (ASSP) 10, welches die Erzeugung des beiden unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus übernimmt. Statt der integrierten Schaltung 10 kann der Sternkoppler 4 jedoch auch zwei separate Kommunikationscontroller (CCl und CC2) aufweisen, entsprechend dem Ausführungsbeispiel aus Figur 4.

Claims

Ansprüche
1. Kommunikationssystem (1) mit einem Kommunikationsmedium (2) und mindestens zwei daran angeschlossenen Teilnehmern (3, 4), wobei das Kommunikationssystem (1) zur Übertragung von Daten zwischen den Teilnehmern (3, 4) über das Kommunikationsmedium (2) in Kommunikationsrahmen von Kommunikationszyklen mittels eines zeitgesteuerte Protokolls ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem (1) in mindestens einem der Teilnehmer (3, 4) Mittel (8, 9; 10) zum Erzeugen von mindestens zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus aufweist.
2. Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen von mindestens zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus als mindestens zwei Kommunikationscontroller (8, 9) pro Übertragungskanal ausgebildet sind.
3. Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen von mindestens zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus als mindestens ein anwendungsspezifisches Standard- Produkt (10), nachfolgend als ASSP bezeichnet, ausgebildet sind, das zur Erzeugung von mindestens zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus ausgelegt ist.
4. Kommunikationssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Teilnehmer als ein aktiver Sternkoppler (4) des Kommunikationssystems (1) ausgebildet ist.
5. Kommunikationssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem (1) zur Übertragung von Daten zwi- sehen den Teilnehmern (3, 4) mittels eines FlexRay-Protokolls ausgelegt ist.
6. An ein Kommunikationsmedium (2) eines Kommunikationssystems (1) angeschlossener Teilnehmer (3, 4), wobei das Kommunikationssystem (1) mindestens einen weiteren an das Kommunikationsmedium (2) angeschlossenen Teilnehmer (3, 4) aufweist und zur Übertragung von Daten zwischen den Teilnehmern (3, 4) über das Kommunikationsmedium (2) in Kommunikationsrahmen von Kommunikationszyklen mittels eines zeitgesteuerte Protokolls ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilnehmer (3, 4) Mittel (8, 9; 10) zum Erzeugen von mindestens zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus aufweist.
7. Teilnehmer (3, 4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (8, 9; 10) zum Erzeugen von mindestens zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus als mindestens zwei Kommunikationscontroller (8, 9) pro Übertragungskanal ausgebildet sind.
8. Teilnehmer (3; 4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen von mindestens zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro
Kommunikationszyklus als mindestens ein anwendungsspezifisches Standard- Produkt (10), nachfolgend als ASSP bezeichnet, ausgebildet sind, das zur Erzeugung von mindestens zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus ausgelegt ist.
9. Teilnehmer (3, 4) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Teilnehmer als ein aktiver Sternkoppler (4) des Kommunikationssystems (1) ausgebildet ist.
10. Teilnehmer (3, 4) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem (1) zur Übertragung von Daten zwischen den Teilnehmern (3, 4) mittels eines FlexRay-Protokolls ausgelegt ist.
11. Verfahren zum Starten eines Kommunikationssystems (1) mit einem Kommunikationsmedium (2) und mindestens zwei daran angeschlossenen Teilnehmern (3, 4), wobei beim Starten des Kommunikationssystems (1) mindestens zwei der Teilnehmer (3, 4) eingeschaltet, initialisiert und synchronisiert werden und das Kommunikationssystem (1) nach dem Starten zur Übertragung von Daten zwischen den Teilnehmern (3, 4) über das Kommunikationsmedium (2) in Kommunikationsrahmen von Kommunikationszyklen mittels eines zeitgesteuerte Protokolls ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilnehmer (3, 4) des Kom- munikationssystems (1) eingeschaltet und initialisiert wird und der Teilnehmer (3,
4) dann zur Synchronisation mindestens zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus aussendet, der Teilnehmer (3, 4) auf einen der beiden Synchronisationsrahmen synchronisiert wird und danach zur Datenübertragung bereit ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilnehmer (3, 4) unmittelbar nach dem Einschalten initialisiert und synchronisiert wird.
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