WO2009100472A1 - Redundant bus system - Google Patents

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WO2009100472A1
WO2009100472A1 PCT/AT2009/000049 AT2009000049W WO2009100472A1 WO 2009100472 A1 WO2009100472 A1 WO 2009100472A1 AT 2009000049 W AT2009000049 W AT 2009000049W WO 2009100472 A1 WO2009100472 A1 WO 2009100472A1
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WO
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bus
microprocessor
bkl
bus node
microprocessors
Prior art date
Application number
PCT/AT2009/000049
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German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Poledna
Original Assignee
Tttech Computertechnik Aktiengesellschaft
Ipgate Ag
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Publication date
Application filed by Tttech Computertechnik Aktiengesellschaft, Ipgate Ag filed Critical Tttech Computertechnik Aktiengesellschaft
Publication of WO2009100472A1 publication Critical patent/WO2009100472A1/en

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/16Error detection or correction of the data by redundancy in hardware
    • G06F11/20Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements
    • G06F11/2002Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements where interconnections or communication control functionality are redundant
    • G06F11/2007Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements where interconnections or communication control functionality are redundant using redundant communication media
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/16Error detection or correction of the data by redundancy in hardware
    • G06F11/18Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using passive fault-masking of the redundant circuits
    • G06F11/182Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using passive fault-masking of the redundant circuits based on mutual exchange of the output between redundant processing components
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/16Error detection or correction of the data by redundancy in hardware
    • G06F11/1629Error detection by comparing the output of redundant processing systems
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/16Error detection or correction of the data by redundancy in hardware
    • G06F11/18Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using passive fault-masking of the redundant circuits
    • G06F11/181Eliminating the failing redundant component

Definitions

  • the invention relates to a bus system for motor vehicles, comprising at least two bus nodes arranged in spaced-apart regions of the motor vehicle, the bus nodes being connected to each other for communication, each of the bus nodes having two redundant microprocessors, via which microprocessors signals can be read in and output connected bus nodes are connected to each other via two redundant high-speed lines, and wherein a microprocessor of a bus node is connected to a microprocessor of a bus node connected to him via such a high-speed line.
  • Redundant bus systems based on CAN ("Controller Area Network"), LIN ("Local Interconnect Network”), MOST ("Media Oriented Systems Transport", optical fiber) and more recently also FlexRay and Ethernet are known, however
  • CAN Controller Area Network
  • LIN Local Interconnect Network
  • MOST Media Oriented Systems Transport
  • FlexRay and Ethernet are known, however
  • signals from sensors or signals in infotainment used separate lines, so that despite bundling of information and transmissions, the scope of the lines in a motor vehicle in the interior even in such systems with approximately 300 - 500 lines is still considerable.
  • bus nodes have a plurality of microprocessors, which are connected by means of high-speed lines
  • bus nodes have a plurality of microprocessors, which are connected by means of high-speed lines
  • EP 0851 614 A1 and JP 5-3483 With such systems, a significant reduction in the number of lines used for signal transmission in a motor vehicle can be achieved because the wiring between two areas in a motor vehicle, especially from front to back, significantly simplifies and the number of lines are significantly reduced, thereby also a Weight savings go hand in hand.
  • motor vehicles in addition to the passenger cars (PKW) also cars with trailers, but also commercial vehicles (commercial vehicles) and commercial vehicles consisting of towing vehicle and trailer to understand and aircraft under the term motor vehicle subsumed.
  • a cable-tailed sensor is connected in the rear of the vehicle with one to two intermediate plugs to a controller (front bus node) in the front of the vehicle. According to the aforementioned system, these are plugged directly to the rear module (rear bus node).
  • At least one of the bus node further comprises at least a third microprocessor, wherein the third microprocessor is connected to the other two microprocessors of its bus node and the third microprocessor is adapted to the other two microprocessors in terms to monitor their functioning.
  • the third microprocessor By monitoring the microprocessors by a supervisor, namely the third microcontroller in the at least one excellent bus node, the full functionality of this bus node can be guaranteed even if one microprocessor fails, and emergency operation is still possible.
  • the third microprocessor at least for the emergency function (s) assume the arithmetic tasks of one of the other two microprocessors.
  • the functionality of the entire system can continue to be ensured in the event of a failure of a microprocessor in a bus node when the third microprocessor or the three microprocessor-containing bus node is adapted to monitor the microprocessors of the one or more bus nodes connected to it with regard to their functionality ,
  • the third microprocessor or the three microprocessor-containing bus nodes is set up to switch off a monitored microprocessor in the event of an error function.
  • a malfunction of the bus node can be prevented, at the same time at least one emergency operation is still possible by the redundant design of the system, in which the relevant functions of the bus node are still available.
  • the third microprocessor or the three microprocessor-containing bus nodes prefferably be set up to emit a warning signal in the event of an error function of a monitored microprocessor. In this way, the operator of the motor vehicle can be warned and caused to make a repair to the vehicle.
  • the warning signal is transmitted via at least one, preferably via both high-speed lines to another bus node, which is set up to issue a warning, for example in optical or acoustic form, or to cause the delivery of such.
  • all signals relating to the safety and / or operation of the vehicle are transmitted redundantly via high-speed lines connecting in each case both bus nodes. In this way, a particularly reliable transmission of the relevant signals between the bus nodes can be ensured.
  • the two microcontrollers of a vehicle dynamics control unit in a motor vehicle which e.g. ABS and ESP (Electronic Stability Program) controls are used as microcontrollers for one of the bus nodes, which makes the invention cheaper and easier to implement, since already existing equipment in the vehicle can be used.
  • ABS and ESP Electronic Stability Program
  • bus nodes are arranged in series with one another. Furthermore, it may be favorable if one or more bus nodes, which each comprise at least one microcontroller, are connected in parallel to a bus node with three microcontrollers, bus nodes connected in parallel being connected to the third microcontroller of the bus node provided with three microcontrollers.
  • FIG. 1 shows a bus system according to the invention in a schematic block diagram representation with two bus nodes
  • FIG. 3 is a rough schematic representation of a bus system with additionally three parallel to the excellent bus node connected further bus node,
  • Fig. 4 in detail the interaction of the three microprocessors in the excellent bus node
  • Fig. 5 shows the bus system of Figure 1 in a more detailed representation.
  • FIG. 1 shows a bus system SYS according to the invention for a motor vehicle.
  • Bus system SYS comprises two bus nodes BK1, BK2 arranged in spaced-apart regions BE1, BE2 of the motor vehicle, bus nodes BK1, BK2 being connected to one another for communication.
  • Each of the bus nodes BK1, BK2 has two redundant microprocessors MCI1, MC12; MC21, MC22 on which microprocessors MCI1, MC12; MC21, MC22 signals can be read in and / or output.
  • Sensors, actuators, controllers, such as slaves, etc. are via single bus systems, e.g. via a respective LIN bus connected to a bus node, as shown in Figure 5 again in detail.
  • the bus nodes BK1, BK2 are connected to one another via two redundant high-speed lines FR1, FR1, one microprocessor MC1, MC12 of the first bus node BK1 being connected to a microprocessor MC21, MC22 of the second bus node BK2 via such a high-speed line FR1, FR1 '.
  • the line set between two areas BEI, BE2 in a kraft thus, especially from the front (area BEI) to the rear (area BE2) significantly simplifies and the number of lines are significantly reduced, which also goes along with a weight saving ,
  • One of the two bus nodes BK1 also referred to below as “excellent" bus node, comprises, in addition to the two microprocessors MC11, MC12, a third microprocessor MC13, this third microprocessor MC13 being connected to the two other microprocessors MC1, MC12 of its bus node BK1 and the third Microprocessor MC13 is configured to monitor the other two microprocessors MCIl, MC12 with regard to their functionality.
  • the observer MC13 itself can be monitored for its functionality by means of the two other microcontrollers of this bus node BKl.
  • the third microprocessor MC13 of the excellent bus node BKl is furthermore set up to monitor the functionality of the microprocessors MC21, MC22 of the bus node BK2 connected to it.
  • the functionality of the entire system in the event of a failure of a microprocessor in a bus node BKL, BK2 continue to be guaranteed.
  • FIG. 2 shows an extended system SYS consisting of four bus nodes BKL, BK2, BK3, BK4, which are arranged in series with each other.
  • the distinguished bus node BK1 again comprises three microprocessors MCI1, MC12, MC13, while the other bus nodes BK2 - BK4 each have two microprocessors MCZL 7 MC22; MCBl 7 MC32; Include MC41, MC42.
  • the bus nodes are each redundant by means of two high-speed transmission lines FR1, FR1 '; FR2, FR2 '; FR3, FR3 'interconnected.
  • FIG. 3 shows a further conceivable arrangement of a bus system according to the invention.
  • an excellent bus node BK1 with three microprocessors MCI1, MC12, MC13 is connected to a series-arranged bus node BK2 with two microprocessors MC21, MC22.
  • three further bus nodes BK5, BK6, BK7 are connected to the excellent bus node BK1.
  • bus node BK5 One of the three parallel bus nodes, bus node BK5, comprises two microprocessors MC51, M52, each of the two microprocessors MC51, MC52 being connected via a high-speed line FR4, FR4 'to the third microprocessor MC13 of the designated bus node BK1.
  • the two other bus nodes BK6, BK7 each have a microprocessor MC6, MC7, wherein the one microprocessor MC6 is redundantly connected via the two bus lines FR5, FR5 'to the bus node BKl, while the microprocessor MC7 of the other bus node BK7 only via a line FR6 is connected to the bus node BKL.
  • the bus node BK5 is typical of a safety-related system in which 2 processors are used, which switch off in the event of non-identity of the output signals X or by parallel comparison X '.
  • the bus node BK6 may be e.g. serve to relieve the bus systems FR1, FR1 'if signals (for example antenna signals or signals originating from a camera or corresponding functions) are divided from the rear vehicle area onto the bus systems FR1, FR1' and then processed in the bus node BK6.
  • Such a bus node is particularly suitable for infotainment.
  • the bus node BK7 is a bus node which contains no safety-relevant functions.
  • FIG. 4 shows the construction of an excellent bus node BK1 with the three microprocessors MCI1, MC12, MC13 and their mode of operation in detail. It should also be mentioned in advance that it is particularly advantageous if the third microprocessor MC13 or the three microprocessor-containing bus node BK1 is set up to switch off a monitored microprocessor MCI1, MC12 in its bus node BK1 in the event of an error function. As a result, a malfunction of the bus node BKL be prevented, at the same time at least one emergency operation is still possible by the redundant design of the system, in which the relevant functions of the bus node BKL are still available.
  • microprocessor MC13 it is particularly advantageous, if the microprocessor MC13 is also further equipped, the microprocessors of the other bus nodes BK2; BKl - BK4; BKl, BK2, BK5 - BK7 monitor and shut down if necessary.
  • the third microprocessor MC13 or the three microprocessor-containing bus node BK1 is set up to emit a warning signal in the event of an error function of a monitored microprocessor. In this way, the operator of the motor vehicle can be warned and caused to make a repair to the vehicle.
  • This signal is fed to both bus systems FR1, FR1 'and e.g. from an instrument cluster, which will be discussed later, evaluated and displayed.
  • the main output signals are monitored for parity P during operation, e.g. various arithmetic operations, interrupts, etc. are compared.
  • a reset starts and compares a comprehensive test cycle on each microprocessor.
  • the third microprocessor MC13 receives the input signals El, E2 of the two other microprocessors MCI1, MC12 (incoming via the buses FR1, FR1) and their output signals A1, A2. If these do not match in the direct comparison, then in the. Microcontroller MC13 compared, which of the output signals Al, A2 with its own output signals Al ', A2' - which the microcontroller MC13 for deciding which of the two other microcontroller MCIl, MC12 incorrectly generated generates - does not match. That microcontroller in which a mismatch occurs is then turned off.
  • output signals Bl, B2 are conceivable as shown in the figure, which are indeed monitored by the third microprocessor MC13, but are not output via an OR switch as the signals Al, A2.
  • FIG. 5 shows as an example a bus system with preferably a FlexRay architecture for an entire motor vehicle with a bus system SYS according to the invention.
  • the system consists of 2 bus nodes BK1, BK2.
  • the bus nodes are also referred to as domain computers or master basic modules.
  • the first bus node BK1 which has the three microprocessors MCI1-MC13, is located in a front area BEI of the vehicle.
  • a suitably adapted central driving dynamics control unit of a passenger car can be used as a basis for the front bus node BK1.
  • a second bus node BK2 In the rear part of the vehicle there is a second bus node BK2 with two microprocessors MC21, MC22, which in the manner already described above is connected to the front bus node BK1 via the redundant bus lines FR1, FR1 '.
  • the bus node BK1 according to FIG. 5 is again shown simplified, but may have the monitoring structure according to FIG.
  • the bus node BK1 communicates to the outside with a slave control unit SLl, for example via a LIN bus.
  • An actuator AKl is redundantly connected via the OR circuit.
  • the buses FRI, FRI ' communicate with other control devices, such as the domain MOT (eg motor) and with a combination display instrument KO.
  • the domain MOT eg motor
  • BK2 slave SL3, sensors SE3, SE4, actuator AK2
  • a domain computer for information / communication INFO / COMM is connected to the bus node to the bus FRI '.
  • This domain computer INFO / KOMM is additionally with a known digital MOST ring bus MOST, which is usually designed in the form of optical fibers connected.
  • the further signal transfer then takes place via the bus FRl 'or FRl.
  • control units / sensors ana which have analog signals.
  • these can be connected directly to the Info / Communication Don ⁇ änen INFO / KOMM directly or with a shorter line length to the bus node BK2.
  • controller FMO of the MOST ring e.g. a CD player is shown.
  • the front bus node (domain computer) BK1 and the rear bus node BK2 are briefly mentioned by way of example.
  • the front domain computer BKl is, for example, responsible for EPS, light, windscreen wiper, window heating damping, sensors for ABS and level control, door functions, locking systems, driving permissions, tire pressure monitoring and forms a central gateway.
  • the rear domain computer BK2 is also for light, locking systems, sensors for ABS, level control and tank, camera (reversing), windscreen wipers, seat heating, damping, engines for tank, air pump, rear blind, for solenoid valves for air suspension and for a parking brake of the motor vehicle responsible. This list is in no way complete and merely serves as an example for a better understanding.

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Abstract

The invention relates to a bus system (SYS) for motor vehicles, comprising at least two bus nodes (BK1, BK2) disposed in regions (BE1, BE2) of the motor vehicle that are arranged spatially at a distance from each other, wherein the bus nodes (BK1, BK2) are connected to each other for communication, each of the bus nodes (BK1, BK2) having two redundant microprocessors (MC11, MC12; MC21, MC22), wherein signals can be read in and/or emitted via said microprocessors (MC11, MC12; MC21, MC22). The mutually connected bus nodes (BK1, BK2) are connected to each other in each case via two redundant high-speed cables (FR1, FR1’), wherein each microprocessor (MC11, MC12) of one bus node (BK1) is connected via such a high-speed cable (FR1, FR1) to one microprocessor (MC21, MC22) of a bus node (BK2) connected thereto. According to the invention, at least one of the bus nodes (BK1) furthermore comprises at least one third microprocessor (MC13), wherein the third microprocessor (MC13) is connected to the two other microprocessors (MC11, MC12) of the bus node (BK1) thereof, and the third microprocessor (MC13) is equipped to monitor the other two microprocessors (MC11, MC12) with respect to the functionalities thereof.

Description

REDUNDANTES BUSSYSTEM REDUNDANT BUS SYSTEM
Die Erfindung betrifft ein Bussystem für Kraftfahrzeuge, umfassend zumindest zwei in räumlich voneinander distanzierten Bereichen des Kraftfahrzeuges angeordnete Busknoten, wobei die Busknoten zur Kommunikation miteinander verbunden sind, wobei jeder der Busknoten zwei redundante Mikroprozessoren aufweist, über welche Mikroprozessoren Signale eingelesen und ausgegeben werden können, miteinander verbundene Busknoten über jeweils zwei redundante Hochgeschwindigkeitsleitungen miteinander verbunden sind, und wobei je ein Mikroprozessor eines Busknotens mit einem Mikroprozessor eines mit ihm verbundenen Busknotens über eine solche Hochgeschwindigkeitsleitung verbunden ist.The invention relates to a bus system for motor vehicles, comprising at least two bus nodes arranged in spaced-apart regions of the motor vehicle, the bus nodes being connected to each other for communication, each of the bus nodes having two redundant microprocessors, via which microprocessors signals can be read in and output connected bus nodes are connected to each other via two redundant high-speed lines, and wherein a microprocessor of a bus node is connected to a microprocessor of a bus node connected to him via such a high-speed line.
Redundante Bussysteme zur Verwendung in Kraftfahrzeugen basierend auf CAN („Controller Area Network"), LIN („Local Interconnect Network"), MOST („Media Oriented Systems Transport", Lichtleiter) und neuerdings auch FlexRay und Ethernet sind bekannt. Allerdings werden auch hier nach wie vor für viele Informationsübertragungen, wie Signale von Sensoren oder Signale im Infotainment getrennte Leitungen verwendet, sodass trotz Bündelung von Informationen und Übertragungen der Umfang der Leitungen in einem Kraftfahrzeug im Innenraum auch bei solchen Systemen mit ca.300 - 500 Leitungen noch beträchtlich ist.Redundant bus systems based on CAN ("Controller Area Network"), LIN ("Local Interconnect Network"), MOST ("Media Oriented Systems Transport", optical fiber) and more recently also FlexRay and Ethernet are known, however For many information transmissions, as signals from sensors or signals in infotainment used separate lines, so that despite bundling of information and transmissions, the scope of the lines in a motor vehicle in the interior even in such systems with approximately 300 - 500 lines is still considerable.
Ein eingangs genanntes Bussystem, bei welchem Busknoten mehreren Mikroprozessoren aufweisen, welche mittels Hochgeschwindigkeitsleitungen verbunden sind, sind aus der EP 0851 614 Al und aus der JP 5-3483 bekannt. Mit solchen Systemen kann eine erhebliche Reduzierung der Anzahl der verwendeten Leitungen zur Signalübertragung in einem Kraftfahrzeug erreicht werden, da der Leitungssatz zwischen zwei Bereichen in einem Kraftfahrzeug, besonders von vorne nach hinten, deutlich vereinfacht und die Anzahl der Leitungen deutlich verringert werden, wodurch auch eine Gewichtseinsparung mit einher geht.An aforementioned bus system, in which bus nodes have a plurality of microprocessors, which are connected by means of high-speed lines, are known from EP 0851 614 A1 and JP 5-3483. With such systems, a significant reduction in the number of lines used for signal transmission in a motor vehicle can be achieved because the wiring between two areas in a motor vehicle, especially from front to back, significantly simplifies and the number of lines are significantly reduced, thereby also a Weight savings go hand in hand.
In diesem Dokument sind dabei unter dem Begriff „Kraftfahrzeuge" neben den Personenkraftwagen (PKW) auch PKWs mit Anhänger, aber auch Nutzkraftwagen (NKW) und NKWs bestehend aus Zugfahrzeug und Anhänger zu verstehen. Außerdem werden auch Flugzeuge unter dem Begriff Kraftfahrzeug subsumiert.In this document, the term "motor vehicles" in addition to the passenger cars (PKW) also cars with trailers, but also commercial vehicles (commercial vehicles) and commercial vehicles consisting of towing vehicle and trailer to understand and aircraft under the term motor vehicle subsumed.
Durch das Einlesen von Signalen in einen Busknoten bzw. durch die Ausgabe der Signale über einen Busknoten und gegebenenfalls die Weiterleitung der Signale in einen anderen Busknoten können Leitungen kurz gehalten werden. Ein etwa in einem hinteren Bereich befindlicher Sensor leitet seine Signale über eine kurze Leitung an den hinteren Busknoten weiter, von welchem dann das Signal über die Hochgeschwmdigkeitsverbindung(en) in den vorderen Bereich geleitet werden kann. Bisher war es für jeden Sensor notwendig, eine eigene Leitung von vorne nach hinten zu legen.By reading in signals in a bus node or by the output of the signals via a bus node and optionally the forwarding of the signals in another bus node lines can be kept short. An approximately located in a rear area sensor passes its signals over a short line to the rear bus node from which the signal can then be routed via the Hochgeschwmdigkeitsverbindung (s) in the front area. Previously, it was necessary for each sensor to lay its own line from front to back.
Insbesondere bei Sensorverkabelung wird normalerweise nach der bekannten herkömmlichen Technik ein Sensor mit Kabelschwanz im hinteren Bereich des Fahrzeuges mit ein bis zwei Zwischensteckern mit einem Steuergerät (vorderer Busknoten) im vorderen Bereich des Fahrzeuges verbunden. Entsprechend dem eingangs genannten System dieser direkt an das hintere Modul (hinterer Busknoten) gesteckt werden.In sensor cabling, in particular, according to the known conventional technique, a cable-tailed sensor is connected in the rear of the vehicle with one to two intermediate plugs to a controller (front bus node) in the front of the vehicle. According to the aforementioned system, these are plugged directly to the rear module (rear bus node).
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, bei eingangs genannten Systemen die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Signalübertragung nach wie vor zu gewährleisten bzw. gegenüber bestehenden Systemen noch zu erhöhen.It is an object of the invention to continue to ensure the security and reliability of the signal transmission in systems mentioned above or to increase even more compared to existing systems.
Diese Aufgabe wird mit einem eingangs erwähnten System dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß zumindest einer der Busknoten weiters zumindest einen dritten Mikroprozessor umfasst, wobei der dritte Mikroprozessor mit den beiden anderen Mikroprozessoren seines Busknotens verbunden ist und der dritte Mikroprozessor dazu eingerichtet ist, die beiden anderen Mikroprozessoren hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit zu überwachen.This object is achieved with a system mentioned in the introduction in that according to the invention at least one of the bus node further comprises at least a third microprocessor, wherein the third microprocessor is connected to the other two microprocessors of its bus node and the third microprocessor is adapted to the other two microprocessors in terms to monitor their functioning.
Durch die Überwachung der Mikroprozessoren durch einen Überwacher, nämlich den dritten Mikrokontroller in dem zumindest einen ausgezeichneten Busknoten kann auch bei Ausfall eines Mikroprozessors die volle Funktionalität dieses Busknotens gewährleistet werden und ein Notbetrieb ist nach wie vor möglich. Dazu kann der dritte Mikroprozessor zumindest für die Notfunktion(en) die Rechenaufgaben von einem der beiden anderen Mikroprozessoren übernehmen.By monitoring the microprocessors by a supervisor, namely the third microcontroller in the at least one excellent bus node, the full functionality of this bus node can be guaranteed even if one microprocessor fails, and emergency operation is still possible. For this purpose, the third microprocessor, at least for the emergency function (s) assume the arithmetic tasks of one of the other two microprocessors.
Gleichzeitig kann der Beobachter selbst auf seine Funktionstüchtigkeit mittels der beiden anderen Mikrokontroller dieses Busknotens hin überwacht werden.At the same time, the observer himself can be monitored for its functionality by means of the two other microcontrollers of this bus node.
Die Funktionsfähigkeit des gesamten Systems kann im Falle eines Ausfalles eines Mikroprozessors in einem Busknoten weiterhin gewährleistet werden, wenn der dritte Mikroprozessor bzw. der drei Mikroprozessoren enthaltende Busknoten dazu eingerichtet ist, die Mikroprozessoren des einen oder der mehreren mit ihm verbundenen Busknoten hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit zu überwachen.The functionality of the entire system can continue to be ensured in the event of a failure of a microprocessor in a bus node when the third microprocessor or the three microprocessor-containing bus node is adapted to monitor the microprocessors of the one or more bus nodes connected to it with regard to their functionality ,
Bei herkömmlichen Systemen wie ABS (Antiblockiersystem) oder bei der Airbagsteuerung wird bei Nichtidentität z.B. der Ausgangssignale hingegen das gesamte System abgeschaltet, sodass ein Notbetrieb nicht möglich ist.In conventional systems such as ABS (Antilock Braking System) or in the airbag control, however, in the case of non-identity of, for example, the output signals, the entire system is switched off, so that an emergency operation is not possible.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der dritte Mikroprozessor bzw. der drei Mikroprozessoren enthaltende Busknoten dazu eingerichtet ist, im Falle einer Fehlerfunktion einen überwachten Mikroprozessor abzuschalten. Dadurch kann eine Fehlfunktion des Busknotens verhindert werden, gleichzeitig ist durch die redundante Auslegung des Systems weiterhin zumindest ein Notfallbetrieb möglich, in dem die relevanten Funktionen des Busknotens nach wie vor verfügbar sind.It is particularly advantageous if the third microprocessor or the three microprocessor-containing bus nodes is set up to switch off a monitored microprocessor in the event of an error function. As a result, a malfunction of the bus node can be prevented, at the same time at least one emergency operation is still possible by the redundant design of the system, in which the relevant functions of the bus node are still available.
In diesem Zusammenhang ist es weiters zweckmäßig, wenn der dritte Mikroprozessor bzw. der drei Mikroprozessoren enthaltende Busknoten dazu eingerichtet ist, im Falle einer Fehlerfunktion eines überwachten Mikroprozessors ein Warnsignal abzusenden. Auf diese Weise kann der Betreiber des Kraftfahrzeuges gewarnt und dazu veranlasst werden, eine Reparatur an dem Fahrzeug vornehmen zu lassen.In this connection, it is furthermore expedient for the third microprocessor or the three microprocessor-containing bus nodes to be set up to emit a warning signal in the event of an error function of a monitored microprocessor. In this way, the operator of the motor vehicle can be warned and caused to make a repair to the vehicle.
Vorzugsweise wird das Warnsignal über zumindest eine, vorzugsweise über beide Hochgeschwindigkeitsleitungen an einen anderen Busknoten übermittelt, welcher dazu eingerichtet ist, eine Warnung, etwa in optischer oder akustischer Form abzugeben bzw. die Abgabe einer solchen zu veranlassen.Preferably, the warning signal is transmitted via at least one, preferably via both high-speed lines to another bus node, which is set up to issue a warning, for example in optical or acoustic form, or to cause the delivery of such.
Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung werden alle Signale, welche die Sicherheit und/ oder den Betrieb des Fahrzeuges betreffen, redundant über jeweils beide Busknoten verbindende Hochgeschwindigkeitsleitungen übermittelt werden. Auf diese Weise kann eine besonders zuverlässige Übermittlung der relevanten Signale zwischen den Busknoten gewährleistet werden.In a preferred variant of the invention, all signals relating to the safety and / or operation of the vehicle are transmitted redundantly via high-speed lines connecting in each case both bus nodes. In this way, a particularly reliable transmission of the relevant signals between the bus nodes can be ensured.
Um die Busbelastung, also die Belastung der Hochgeschwindigkeitsverbindungen reduzieren zu können, ist weiters vorgesehen, dass High-Speed Signale auf beide zwei Busknoten verbindende Hochgeschwindigkeitsleitungen aufgeteilt übertragen werden.In order to be able to reduce the bus load, ie the load on the high-speed connections, it is further provided that high-speed signals are transmitted in divided fashion to both high-speed lines connecting the two bus nodes.
Bei Automobilen kann vorgesehen sein, dass die beiden Mikrokontroller eines Fahrdynamik- Steuergerätes in einem Kraftfahrzeug, welcher z.B. ABS und ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) steuert, als Mikrokontroller für einen der Busknoten verwendet werden, wodurch die Erfindung sich günstiger und einfacher realisieren lässt, da bereits auf bestehende Einrichtungen in dem Fahrzeug zurückgegriffen werden kann.In automobiles it can be provided that the two microcontrollers of a vehicle dynamics control unit in a motor vehicle, which e.g. ABS and ESP (Electronic Stability Program) controls are used as microcontrollers for one of the bus nodes, which makes the invention cheaper and easier to implement, since already existing equipment in the vehicle can be used.
Bei einer konkreten Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass zwei oder mehrere Busknoten in Serie zueinander angeordnet sind. Weiters kann es günstig sein, wenn ein oder mehrere Busknoten, welche jeweils zumindest einen Mikrokontroller umfassen, parallel zu einem Busknoten mit drei Mikrokontrollern geschaltet sind, wobei parallel geschaltete Busknoten mit dem dritten Mikrokontroller des mit drei Mikrokontrollern versehenen Busknotens verbunden sind.In a specific variant of the invention, it is provided that two or more bus nodes are arranged in series with one another. Furthermore, it may be favorable if one or more bus nodes, which each comprise at least one microcontroller, are connected in parallel to a bus node with three microcontrollers, bus nodes connected in parallel being connected to the third microcontroller of the bus node provided with three microcontrollers.
Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutertIn the following the invention is explained in more detail with reference to the drawing
In dieser zeigtIn this shows
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Bussystem in einer schematischen Blockbilddarstellung mit zwei Busknoten,1 shows a bus system according to the invention in a schematic block diagram representation with two bus nodes,
Fig. 2 in einer grob schematischen Darstellung ein Bussystem mit vier Busknoten in einer Reihenschaltung,2 is a rough schematic representation of a bus system with four bus nodes in a series circuit,
Fig. 3 in einer grob schematischen Darstellung ein Bussystem mit zusätzlich drei parallel zu dem ausgezeichneten Busknoten geschalteten weiteren Busknoten,3 is a rough schematic representation of a bus system with additionally three parallel to the excellent bus node connected further bus node,
Fig. 4 im Detail das Zusammenwirken der drei Mikroprozessoren in dem ausgezeichneten Busknoten, undFig. 4 in detail the interaction of the three microprocessors in the excellent bus node, and
Fig. 5 das Bussystem aus Figur 1 in einer detaillierteren Darstellung.Fig. 5 shows the bus system of Figure 1 in a more detailed representation.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Bussystem SYS für ein Kraftfahrzeuge. Das Bussystem SYS umfasst zwei in räumlich voneinander distanzierten Bereichen BEI, BE2 des Kraftfahrzeuges angeordnete Busknoten BKl, BK2, wobei die Busknoten BKl, BK2 zur Kommunikation miteinander verbunden sind. Jeder der Busknoten BKl, BK2 weist zwei redundante Mikroprozessoren MCIl, MC12; MC21, MC22 auf, über welche Mikroprozessoren MCIl, MC12; MC21, MC22 Signale eingelesen und/ oder ausgegeben werden können.FIG. 1 shows a bus system SYS according to the invention for a motor vehicle. Bus system SYS comprises two bus nodes BK1, BK2 arranged in spaced-apart regions BE1, BE2 of the motor vehicle, bus nodes BK1, BK2 being connected to one another for communication. Each of the bus nodes BK1, BK2 has two redundant microprocessors MCI1, MC12; MC21, MC22 on which microprocessors MCI1, MC12; MC21, MC22 signals can be read in and / or output.
Sensoren, Aktuatoren, Steuergeräte, wie etwa Slaves, etc. sind über Einfachbussysteme, z.B. über je einen LIN-Bus mit einem Busknoten verbunden, wie dies in Figur 5 noch einmal im Detail gezeigt ist.Sensors, actuators, controllers, such as slaves, etc. are via single bus systems, e.g. via a respective LIN bus connected to a bus node, as shown in Figure 5 again in detail.
Die Busknoten BKl, BK2 sind über zwei redundante Hochgeschwindigkeitsleitungen FRl, FRl' miteinander verbunden, wobei je ein Mikroprozessor MCIl, MC12 des ersten Busknotens BKl mit einem Mikroprozessor MC21, MC22 des zweiten Busknotens BK2 über eine solche Hochgeschwindigkeitsleitung FRl, FRl' verbunden ist. Mit einer solchen Anordnung kann der Leitungssatz zwischen zwei Bereichen BEI, BE2 in einem Kraf tfahrzeug, besonders von vorne (Bereich BEI) nach hinten (Bereich BE2), deutlich vereinfacht und die Anzahl der Leitungen deutlich verringert werden, wodurch auch eine Gewichtseinsparung mit einher geht.The bus nodes BK1, BK2 are connected to one another via two redundant high-speed lines FR1, FR1, one microprocessor MC1, MC12 of the first bus node BK1 being connected to a microprocessor MC21, MC22 of the second bus node BK2 via such a high-speed line FR1, FR1 '. With such an arrangement, the line set between two areas BEI, BE2 in a kraft tfahrzeug, especially from the front (area BEI) to the rear (area BE2), significantly simplifies and the number of lines are significantly reduced, which also goes along with a weight saving ,
Durch das Einlesen von Signalen in einen Busknoten bzw. durch die Ausgabe der Signale über einen Busknoten und gegebenenfalls die Weiterleitung der Signale in einen anderen Busknoten und somit in einen anderen Bereich des Fahrzeuges können Leitungen kurz gehalten werden. Ein etwa in einem hinteren Bereich befindlicher Sensor leitet seine Signale über eine kurze Leitung an den hinteren Busknoten weiter, von welchem dann das Signal über die Hochgeschwindigkeitsverbindung(en) in den vorderen Bereich geleitet werden kann. Bisher war eine wie eingangs schon erwähnt aufwändigere Lösung, die zudem weniger sicher ist, notwendig.By reading in signals in a bus node or by the output of the signals via a bus node and optionally the forwarding of the signals in another bus node and thus in another area of the vehicle lines can be kept short. An approximately located in a rear area sensor forwards its signals via a short line to the rear bus node, from which then the signal via the high-speed connection (s) can be passed in the front area. So far, as mentioned earlier elaborate solution, which is also less safe, necessary.
Einer der beiden Busknoten BKl, im Folgenden auch als „ausgezeichneter" Busknoten bezeichnet, umfasst neben den beiden Mikroprozessoren MCIl, MC12 einen dritten Mikroprozessor MC13, wobei dieser dritte Mikroprozessor MC13 mit den beiden anderen Mikroprozessoren MCIl, MC12 seines Busknotens BKl verbunden ist und der dritte Mikroprozessor MC13 dazu eingerichtet ist, die beiden anderen Mikroprozessoren MCIl, MC12 hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit zu überwachen.One of the two bus nodes BK1, also referred to below as "excellent" bus node, comprises, in addition to the two microprocessors MC11, MC12, a third microprocessor MC13, this third microprocessor MC13 being connected to the two other microprocessors MC1, MC12 of its bus node BK1 and the third Microprocessor MC13 is configured to monitor the other two microprocessors MCIl, MC12 with regard to their functionality.
Durch die Überwachung der Mikroprozessoren MCIl, MC12 durch einen Überwacher, nämlich den dritten Mikrokontroller MC13 in dem ausgezeichneten Busknoten BKl kann auch bei Ausfall eines Mikroprozessors MCIl, MC12 die volle Funktionalität dieses Busknotens BKl gewährleistet werden und ein Notbetrieb ist nach wie vor möglich.By monitoring the microprocessors MCI1, MC12 by a supervisor, namely the third microcontroller MC13 in the excellent bus node BK1, the full functionality of this bus node BK1 can be guaranteed even if one microprocessor MCI1, MC12 fails, and emergency operation is still possible.
Gleichzeitig kann der Beobachter MC13 selbst auf seine Funktionstüchtigkeit mittels der beiden anderen Mikrokontroller dieses Busknotens BKl hin überwacht werden.At the same time, the observer MC13 itself can be monitored for its functionality by means of the two other microcontrollers of this bus node BKl.
Außerdem ist vorgesehen, dass der dritte Mikroprozessor MC13 des ausgezeichneten Busknotens BKl weiters dazu eingerichtet ist, die Mikroprozessoren MC21, MC22 des mit ihm verbundenen Busknotens BK2 hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit zu überwachen. Damit kann die Funktionsfähigkeit des gesamten Systems im Falle eines Ausfalles eines Mikroprozessors in einem Busknoten BKl, BK2 weiterhin gewährleistet werden.In addition, it is provided that the third microprocessor MC13 of the excellent bus node BKl is furthermore set up to monitor the functionality of the microprocessors MC21, MC22 of the bus node BK2 connected to it. Thus, the functionality of the entire system in the event of a failure of a microprocessor in a bus node BKL, BK2 continue to be guaranteed.
Außerdem kann der dritte Busknoten MC13 für Notfunktionen die Rechenaufgaben von einem ausgefallenen Mikroprozessor übernehmen. Figur 2 zeigt ein erweitertes System SYS bestehend aus vier Busknoten BKl, BK2, BK3, BK4, welche in Serie zueinander angeordnet sind. Der ausgezeichnete Busknoten BKl umfasst wiederum drei Mikroprozessoren MCIl, MC12, MC13, während die anderen Busknoten BK2 - BK4 jeweils zwei Mikroprozessoren MCZL7 MC22; MCBl7 MC32; MC41, MC42 umfassen. Die Busknoten sind jeweils redundant mittels zweier Hochgeschwindigkeitsübertragungslei- tungen FRl, FRl'; FR2, FR2'; FR3, FR3' miteinander verbunden.In addition, the third bus node MC13 for emergency functions can perform the arithmetic tasks of a failed microprocessor. Figure 2 shows an extended system SYS consisting of four bus nodes BKL, BK2, BK3, BK4, which are arranged in series with each other. The distinguished bus node BK1 again comprises three microprocessors MCI1, MC12, MC13, while the other bus nodes BK2 - BK4 each have two microprocessors MCZL 7 MC22; MCBl 7 MC32; Include MC41, MC42. The bus nodes are each redundant by means of two high-speed transmission lines FR1, FR1 '; FR2, FR2 '; FR3, FR3 'interconnected.
Figur 3 zeigt eine weitere denkbare Anordnung eines erfindungsgemäßen Bussystems. Bei dieser prinzipiell ähnlichen Anordnung wie in Figur 1 ist ein ausgezeichneter Busknoten BKl mit drei Mikroprozessoren MCIl, MC12, MC13 mit einem dazu in Serie angeordneten Busknoten BK2 mit zwei Mikroprozessoren MC21, MC22 verbunden. Parallel zu dieser Anordnung sind noch drei weitere Busknoten BK5, BK6, BK7 mit dem ausgezeichneten Busknoten BKl verbunden. Einer der drei parallelen Busknoten, Busknoten BK5, umfasst zwei Mikroprozessoren MC51, M52, wobei jeder der beiden Mikroprozessoren MC51, MC52 über je eine Hochgeschwindigkeitsleitung FR4, FR4' mit dem dritten Mikroprozessore MC13 des ausgezeichneten Busknoten BKl verbunden ist.FIG. 3 shows a further conceivable arrangement of a bus system according to the invention. In this arrangement, which is in principle similar to that in FIG. 1, an excellent bus node BK1 with three microprocessors MCI1, MC12, MC13 is connected to a series-arranged bus node BK2 with two microprocessors MC21, MC22. In parallel with this arrangement, three further bus nodes BK5, BK6, BK7 are connected to the excellent bus node BK1. One of the three parallel bus nodes, bus node BK5, comprises two microprocessors MC51, M52, each of the two microprocessors MC51, MC52 being connected via a high-speed line FR4, FR4 'to the third microprocessor MC13 of the designated bus node BK1.
Die beiden anderen Busknoten BK6, BK7 weisen je einen Mikroprozessor MC6, MC7 auf, wobei der eine Mikroprozessor MC6 redundant über die beiden Busleitungen FR5, FR5' mit dem Busknoten BKl verbunden ist, während der Mikroprozessor MC7 des weiteren Busknotens BK7 lediglich über eine Leitung FR6 mit dem Busknoten BKl verbunden ist.The two other bus nodes BK6, BK7 each have a microprocessor MC6, MC7, wherein the one microprocessor MC6 is redundantly connected via the two bus lines FR5, FR5 'to the bus node BKl, while the microprocessor MC7 of the other bus node BK7 only via a line FR6 is connected to the bus node BKL.
Der Busknoten BK5 ist typisch für ein sicherheitsrelevantes System, bei welchem 2 Prozessoren verwendet werden, die bei Nichtidentität der Ausgangssignale X oder durch Parallelvergleich X' abschalten.The bus node BK5 is typical of a safety-related system in which 2 processors are used, which switch off in the event of non-identity of the output signals X or by parallel comparison X '.
Der Busknoten BK6 kann z.B. zur Entlastung der Bussysteme FRl, FRl' dienen, wenn Signale (etwa Antennensignale oder von einer Kamera stammende Signale bzw. entsprechende Funktionen) aus dem hinteren Fahrzeugbereich auf die Bussysteme FRl, FRl' aufgeteilt werden und dann in dem Busknoten BK6 verarbeitet werden. Ein solcher Busknoten bietet sich insbesondere für Inf otainment an.The bus node BK6 may be e.g. serve to relieve the bus systems FR1, FR1 'if signals (for example antenna signals or signals originating from a camera or corresponding functions) are divided from the rear vehicle area onto the bus systems FR1, FR1' and then processed in the bus node BK6. Such a bus node is particularly suitable for infotainment.
Bei dem Busknoten BK7 handelt es sich um einen Busknoten, welcher keine sicherheitsrelevanten Funktionen beinhaltet.The bus node BK7 is a bus node which contains no safety-relevant functions.
Figur 4 zeigt den Aufbau eines ausgezeichneten Busknotens BKl mit den 3 Mikroprozessoren MCIl, MC12, MC13 und deren Funktionsweise im Detail. Vorausgeschickt sei noch, dass es von besonderem Vorteil ist, wenn der dritte Mikroprozessor MC13 bzw. der drei Mikroprozessoren enthaltende Busknoten BKl dazu eingerichtet ist, im Falle einer Fehlerfunktion einen überwachten Mikroprozessor MCIl, MC12 in seinem Busknoten BKl abzuschalten. Dadurch kann eine Fehlfunktion des Busknotens BKl verhindert werden, gleichzeitig ist durch die redundante Auslegung des Systems weiterhin zumindest ein Notfallbetrieb möglich, in dem die relevanten Funktionen des Busknotens BKl nach wie vor verfügbar sind.FIG. 4 shows the construction of an excellent bus node BK1 with the three microprocessors MCI1, MC12, MC13 and their mode of operation in detail. It should also be mentioned in advance that it is particularly advantageous if the third microprocessor MC13 or the three microprocessor-containing bus node BK1 is set up to switch off a monitored microprocessor MCI1, MC12 in its bus node BK1 in the event of an error function. As a result, a malfunction of the bus node BKL be prevented, at the same time at least one emergency operation is still possible by the redundant design of the system, in which the relevant functions of the bus node BKL are still available.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Mikroprozessor MC13 weiters auch noch dazu eingerichtet ist, die Mikroprozessoren der anderen Busknoten BK2; BKl - BK4; BKl, BK2, BK5 - BK7 zu überwachen und gegebenenfalls abzuschalten.It is particularly advantageous, if the microprocessor MC13 is also further equipped, the microprocessors of the other bus nodes BK2; BKl - BK4; BKl, BK2, BK5 - BK7 monitor and shut down if necessary.
In diesem Zusammenhang ist es weiters zweckmäßig, wenn der dritte Mikroprozessor MC13 bzw. der drei Mikroprozessoren enthaltende Busknoten BKl dazu eingerichtet ist, im Falle einer Fehlerfunktion eines überwachten Mikroprozessors ein Warnsignal abzusenden. Auf diese Weise kann der Betreiber des Kraftfahrzeuges gewarnt und dazu veranlasst werden, eine Reparatur an dem Fahrzeug vornehmen zu lassen. Dieses Signal wird an beide Bussysteme FRl, FRl' eingespeist und z.B. von einem Kombiinstrument, welches später noch angesprochen wird, ausgewertet und angezeigt.In this context, it is furthermore expedient if the third microprocessor MC13 or the three microprocessor-containing bus node BK1 is set up to emit a warning signal in the event of an error function of a monitored microprocessor. In this way, the operator of the motor vehicle can be warned and caused to make a repair to the vehicle. This signal is fed to both bus systems FR1, FR1 'and e.g. from an instrument cluster, which will be discussed later, evaluated and displayed.
Wie nun Figur 4 zu entnehmen ist, werden die wichtigsten Ausgangssignale während des Betriebes auf Parität P überwacht, indem z.B. verschiedene Rechenoperationen, Interrupts usw. verglichen werden.Referring now to Figure 4, the main output signals are monitored for parity P during operation, e.g. various arithmetic operations, interrupts, etc. are compared.
Bei einem Reset wird ein umfassender Prüfzyklus bei jedem Mikroprozessor gestartet und ebenfalls verglichen.A reset starts and compares a comprehensive test cycle on each microprocessor.
Im Rahmen der Überprüfung empfängt der dritte Mikroprozessor MC13 die (über die Busse FRl, FRl' eingehenden) Eingangssignale El, E2 der beiden anderen Mikroprozessoren MCIl, MC12 und deren Ausgangssignale Al, A2. Stimmen diese im direkten Vergleich nicht überein, so wird in dem. Mikrokontroller MC13 verglichen, welches der Ausgangssignale Al, A2 mit dem eigenen Ausgangssignalen Al', A2' - welche der Mikrokontroller MC13 zur Entscheidung, welcher der beiden anderen Mikrokontroller MCIl, MC12 falsch arbeitet, generiert - nicht übereinstimmt. Jener Mikrokontroller, bei welchem eine Nichtübereinstimmung auftritt, wird dann abgeschaltet.As part of the examination, the third microprocessor MC13 receives the input signals El, E2 of the two other microprocessors MCI1, MC12 (incoming via the buses FR1, FR1) and their output signals A1, A2. If these do not match in the direct comparison, then in the. Microcontroller MC13 compared, which of the output signals Al, A2 with its own output signals Al ', A2' - which the microcontroller MC13 for deciding which of the two other microcontroller MCIl, MC12 incorrectly generated generates - does not match. That microcontroller in which a mismatch occurs is then turned off.
Die obige Darstellung ist natürlich insofern vereinfacht, da sich diese lediglich auf ein Signal bezieht. Ln der Realität werden alle sicherheitsrelevanten Signale verglichen. Gleiches gilt, wenn zusätzliche, nicht in Bussystemen implementierte, z.B. von Sensoren stammende Eingangssignale Sl, S2 von den Mikroprozessoren MCIl, MC12 und MC13 verarbeitet werden. Das weiterverarbeitete Signal wird ebenfalls in einem Vergleichstest der Ausgangssignale Bl, B2 oder der entsprechenden Nachricht im Bus FRl, FRl' durchgeführt.Of course, the above illustration is simplified insofar as it only refers to one signal. In reality, all safety-relevant signals are compared. The same applies if additional, not implemented in bus systems, eg originating from sensors input signals Sl, S2 are processed by the microprocessors MCIl, MC12 and MC13. The further processed signal is also performed in a comparison test of the output signals Bl, B2 or the corresponding message in the bus FRl, FRl '.
Weiterhin sind Ausgangssignale Bl, B2 wie in der Figur dargestellt denkbar, die zwar vom dritten Mikroprozessor MC13 überwacht werden, jedoch nicht über einen Oderschalter wie die Signale Al, A2 ausgegeben werden.Furthermore, output signals Bl, B2 are conceivable as shown in the figure, which are indeed monitored by the third microprocessor MC13, but are not output via an OR switch as the signals Al, A2.
Figur 5 zeigt schließlich noch als Beispiel ein Bussystem mit vorzugsweise einer FlexRay- Architektur für ein gesamtes Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Bussystem SYS. Das System besteht wie oben bereits beschrieben aus 2 Busknoten BKl, BK2. Die Busknoten werden auch als Domänenrechner oder Master-Grundmodule bezeichnet. Der erste Busknoten BKl, der über die drei Mikroprozessoren MCIl - MC13 verfügt, befindet sich in einem vorderen Bereich BEI des Fahrzeuges. Beispielsweise lässt sich ein entsprechend adaptiertes zentrales Fahrdynarnik-Steuergerät eines Personenkraftwagens als Ausgangsbasis für den vorderen Busknoten BKl verwenden.Finally, FIG. 5 shows as an example a bus system with preferably a FlexRay architecture for an entire motor vehicle with a bus system SYS according to the invention. As already described above, the system consists of 2 bus nodes BK1, BK2. The bus nodes are also referred to as domain computers or master basic modules. The first bus node BK1, which has the three microprocessors MCI1-MC13, is located in a front area BEI of the vehicle. For example, a suitably adapted central driving dynamics control unit of a passenger car can be used as a basis for the front bus node BK1.
Im hinteren Teil des Fahrzeuges befindet sich ein zweiter Busknoten BK2 mit zwei Mikroprozessoren MC21, MC22, welcher in oben schon beschriebener Art und Weise mit dem vorderen Busknoten BKl über die redundanten Busleitungen FRl, FRl' verbunden ist.In the rear part of the vehicle there is a second bus node BK2 with two microprocessors MC21, MC22, which in the manner already described above is connected to the front bus node BK1 via the redundant bus lines FR1, FR1 '.
Der Busknoten BKl gemäß Figur 5 ist wiederum vereinfacht dargestellt, kann aber die Überwachungsstruktur entsprechend Figur 4 aufweisen.The bus node BK1 according to FIG. 5 is again shown simplified, but may have the monitoring structure according to FIG.
Der Busknoten BKl kommuniziert nach Außen mit einem Slave-Steuergerät SLl, beispielsweise über einen LIN-Bus. Ein Aktuator AKl wird über eine Oder-Schaltung redundant von den. Mikrokontrollern MCIl und MC12 angesteuert. Sensorsignale von einem Sensor SEI werden redundant in den Mikrokontroller MCIl, MC12 und entsprechend Figur 4 auch in den Mikrokontroller MC13 eingelesen. Ahnliches gilt für das Slave-Steuergeräte SL2 bzw. den Sensor SE2, wobei das Sensorsignal dieses Sensors SE2 gemäß der Darstellung in Figur 5 nicht redundant verarbeitet wird.The bus node BK1 communicates to the outside with a slave control unit SLl, for example via a LIN bus. An actuator AKl is redundantly connected via the OR circuit. Microcontrollers MCIl and MC12 controlled. Sensor signals from a sensor SEI are read redundantly into the microcontroller MCI1, MC12 and according to FIG. 4 also into the microcontroller MC13. The same applies to the slave control devices SL2 and the sensor SE2, wherein the sensor signal of this sensor SE2 is not processed redundantly as shown in FIG.
Die Busse FRl, FRl' kommunizieren mit weiteren Steuergeräten, etwa der Domäne MOT (z.B. Motor) und mit einem Kombinationsanzeigeinstrument KO. Gleiches gilt für die Außenverbindungen von BK2 (Slave SL3, Sensoren SE3, SE4, Aktuator AK2). Weiterhin ist ein Domänenrechner für Information/ Kommunikation INFO/ KOMM an den Busknoten an den Bus FRl' angeschlossen. Dieser Domänenrechner INFO/ KOMM ist zusätzlich mit einem bekannten digitalen MOST-Ringbus MOST, welcher zumeist in Form von Lichtleitern ausgebildet ist, verbunden.The buses FRI, FRI 'communicate with other control devices, such as the domain MOT (eg motor) and with a combination display instrument KO. The same applies to the external connections of BK2 (slave SL3, sensors SE3, SE4, actuator AK2). Furthermore, a domain computer for information / communication INFO / COMM is connected to the bus node to the bus FRI '. This domain computer INFO / KOMM is additionally with a known digital MOST ring bus MOST, which is usually designed in the form of optical fibers connected.
Zur Kosteneinsparung können z.B. ein oder mehrere Busknoten mit diesen teuren MOST- Ringes über eine entsprechende HO mit dem Busknoten BK2 verbunden sein, die weitere Signalüberragung erfolgt dann über den Bus FRl' oder auch FRl.For cost savings, e.g. one or more bus nodes with these expensive MOST ring to be connected via a corresponding HO to the bus node BK2, the further signal transfer then takes place via the bus FRl 'or FRl.
Ähnliches gilt für Steuergeräte/ Sensoren ana, welche analoge Signale habe. Auch hier können diese teilweise an die Info/Komrnunikations-Donαäne INFO/ KOMM direkt angeschlossen werden oder mit kürzeren Leitungslänge an den Busknoten BK2.The same applies to control units / sensors ana, which have analog signals. Here, too, these can be connected directly to the Info / Communication Donαänen INFO / KOMM directly or with a shorter line length to the bus node BK2.
Weiters ist ein Steuergerät FMO des MOST-Ringes, z.B. ein CD-Player dargestellt.Further, a controller FMO of the MOST ring, e.g. a CD player is shown.
Abschließend ist sind noch kurz beispielhaft die Zuständigkeiten des vorderen Busknotens (Domänenrechners) BKl und des hinteren Busknotens BK2 erwähnt. Der vordere Domänenrechner BKl ist bspw. Zuständig für EPS, Licht, Scheibenwischer, Scheibenheizung Dämpfung, Sensoren für ABS und Niveauregelung, Türfunktionen, Schließsysteme, Fahrberechtigungen, Reifendruckkontrolle und bildet ein zentrales Gateway. Der hintere Domänenrechner BK2 ist ebenfalls für Licht, Schließsysteme, Sensoren für ABS, Niveauregelung und Tank, Kamera (Rückfahr-), Scheibenwischer, Sitzheizung, Dämpfung, Motoren für Tank, Luftpumpe, Heckrollo, für Magnetventile für eine Luftfederung und für eine Parkbremse des Kraftfahrzeuges zuständig. Diese Aufzählung ist in keiner Weise vollständig und dient lediglich als Beispiel für ein besseres Verständnis.Finally, the responsibilities of the front bus node (domain computer) BK1 and the rear bus node BK2 are briefly mentioned by way of example. The front domain computer BKl is, for example, responsible for EPS, light, windscreen wiper, window heating damping, sensors for ABS and level control, door functions, locking systems, driving permissions, tire pressure monitoring and forms a central gateway. The rear domain computer BK2 is also for light, locking systems, sensors for ABS, level control and tank, camera (reversing), windscreen wipers, seat heating, damping, engines for tank, air pump, rear blind, for solenoid valves for air suspension and for a parking brake of the motor vehicle responsible. This list is in no way complete and merely serves as an example for a better understanding.
Neben bzw. an Stelle von FlexRay können auch noch andere Hochgeschwindigkeitsbussys- teme zum Einsatz kommen, etwas TTP- oder Ethernet-Bussysteme. In addition to or instead of FlexRay, other high-speed bus systems can also be used, some TTP or Ethernet bus systems.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Bussystem (SYS) für Kraftfahrzeuge, umfassend zumindest zwei in räumlich voneinander distanzierten Bereichen (BEl7 BE2) des Kraftfahrzeuges angeordnete Busknoten (BKl, BK2), wobei die Busknoten (BKl, BK2) zur Kommunikation miteinander verbunden sind, wobei jeder der Busknoten (BKl, BK2) zwei redundante Mikroprozessoren (MCIl, MC12; MC21, MC22) aufweist, über welche Mikroprozessoren (MCIl, MC12; MC21, MC22) Signale eingelesen und/ oder ausgegeben werden können, wobei miteinander verbundene Busknoten (BKl, BK2) über jeweils zwei redundante Hochgeschwindigkeitsleitungen (FRl, FRl') miteinander verbunden sind, und wobei je ein Mikroprozessor (MCIl, MC12) eines Busknotens (BKl) mit einem Mikroprozessor (MC21, MC22) eines mit ihm verbundenen Busknotens (BK2) über eine solche Hochgeschwindigkeitsleitung (FRl, FRl') verbunden ist,1. bus system (SYS) for motor vehicles, comprising at least two spaced apart in spatially spaced areas (BEl 7 BE2) of the motor vehicle bus node (BKl, BK2), wherein the bus nodes (BKL, BK2) are interconnected for communication, each of the bus node (BKl, BK2) has two redundant microprocessors (MCIl, MC12, MC21, MC22), via which microprocessors (MCIl, MC12, MC21, MC22) signals can be read in and / or output, wherein interconnected bus nodes (BKL, BK2) via in each case two redundant high-speed lines (FR1, FR1 ') are connected to one another, and wherein in each case a microprocessor (MC11, MC12) of a bus node (BK1) is connected to a microprocessor (MC21, MC22) of a bus node (BK2) connected to it via such a high-speed line ( FRI, FRI '),
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
zumindest einer der Busknoten (BKl) weiters zumindest einen dritten Mikroprozessor (MC13) umfasst, wobei der dritte Mikroprozessor (MC13) mit den beiden anderen Mikroprozessoren (MCIl, MC12) seines Busknotens (BKl) verbunden ist und der dritte Mikroprozessor (MC13) dazu eingerichtet ist, die beiden anderen Mikroprozessoren (MCIl, MC12) hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit zu überwachen.at least one of the bus nodes (BKl) further comprises at least a third microprocessor (MC13), wherein the third microprocessor (MC13) with the other two microprocessors (MCIl, MC12) of its bus node (BKl) is connected and the third microprocessor (MC13) set up is to monitor the other two microprocessors (MCIl, MC12) in terms of their functionality.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Mikroprozessor (MC13) bzw. der drei Mikroprozessoren enthaltende Busknoten (BKl) dazu eingerichtet ist, die Mikroprozessoren (MC21, MC22) des einen oder der mehreren mit ihm verbundenen Busknoten (BK2) hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit zu überwachen.2. System according to claim 1, characterized in that the third microprocessor (MC13) or the three microprocessor-containing bus node (BKl) is adapted to the microprocessors (MC21, MC22) of the one or more bus nodes connected to it (BK2) to monitor their functioning.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Mikroprozessor (MC13) bzw. der drei Mikroprozessoren enthaltende Busknoten (BKl) dazu eingerichtet ist, im Falle einer Fehlerfunktion einen überwachten Mikroprozessor (MCIl, MC12, MC21, MC22) abzuschalten.3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the third microprocessor (MC13) or the three microprocessors containing bus node (BKl) is adapted to disable a monitored microprocessor (MCIl, MC12, MC21, MC22) in the case of an error function ,
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Mikroprozessor (MC13) bzw. der drei Mikroprozessoren enthaltende Busknoten (BKl) dazu eingerichtet ist, im Falle einer Fehlerfunktion eines überwachten Mikroprozessors (MCIl, MC12, MC21, MC22) ein Warnsignal abzusenden.4. System according to one of claims 1 to 3, characterized in that the third microprocessor (MC13) or the three microprocessor-containing bus node (BKl) is adapted to, in the case of an error function of a monitored microprocessor (MCIl, MC12, MC21, MC22 ) send a warning signal.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal über zumindest eine, vorzugsweise über beide Hochgeschwindigkeitsleitungen (FRl, FRl') an einen anderen Busknoten (BK2) übermittelt wird, welcher dazu eingerichtet ist, eine Warnung, etwa in optischer oder akustischer Form abzugeben bzw. die Abgabe einer solchen zu veranlassen.5. System according to claim 4, characterized in that the warning signal on at least one, preferably via both high-speed lines (FRl, FRl ') is transmitted to another bus node (BK2), which is adapted to deliver a warning, such as in optical or acoustic form or to cause the delivery of such.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle Signale, welche die Sicherheit und/ oder den Betrieb des Fahrzeuges betreffen, redundant über jeweils beide zwei Busknoten (BKl, BK2) verbindende Hochgeschwindigkeitsleitungen (FRl, FRl') übermittelt werden.6. System according to one of claims 1 to 5, characterized in that all signals relating to the safety and / or operation of the vehicle, redundantly via each both two bus nodes (BKl, BK2) connecting high-speed lines (FRl, FRl ') transmitted become.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass High-Speed Signale auf beide zwei Busknoten (BKl, BK2) verbindende Hochgeschwindigkeitsleitungen (FRl, FRl') aufgeteilt übertragen werden.7. System according to one of claims 1 to 6, characterized in that high-speed signals on both two bus nodes (BKl, BK2) connecting high-speed lines (FRl, FRl ') are transmitted split.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Mikrokontroller eines Fahrdynamik-Steuergerätes in einem Kraftfahrzeug, welcher z.B. ABS und ESP steuert, als Mikrokontroller für einen der Busknoten verwendet werden.8. System according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the two microcontrollers of a vehicle dynamics control unit in a motor vehicle, which, e.g. ABS and ESP controls to be used as a microcontroller for one of the bus nodes.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Busknoten (BKl, BK2) in Serie zueinander angeordnet sind.9. System according to one of claims 1 to 8, characterized in that two or more bus nodes (BKL, BK2) are arranged in series with each other.
10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Busknoten (BK5, BK6, BK7), welche jeweils zumindest einen Mikrokontroller (MC51, MC52, MC6, MC7) umfassen, parallel zu einem Busknoten (BKl) mit drei Mikrokon- trollern (MCH, MC12, MC13) geschaltet sind.10. System according to one of claims 1 to 9, characterized in that one or more bus nodes (BK5, BK6, BK7), each comprising at least one microcontroller (MC51, MC52, MC6, MC7), parallel to a bus node (BKl) with three microcontrollers (MCH, MC12, MC13).
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass parallel geschaltete Busknoten (MC51, MC52, MC6, MC7) mit dem dritten Mikrokontroller (MC13) des mit drei Mikro- kontrollern (MCH, MC12, MC13) versehenen Busknotens (BKl) verbunden sind. 11. System according to claim 10, characterized in that parallel-connected bus nodes (MC51, MC52, MC6, MC7) to the third microcontroller (MC13) of the three micro-controllers (MCH, MC12, MC13) provided bus node (BKL) are connected ,
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