WO2013163986A1 - Verfahren zum betrieb einer empfangseinheit eines mit zumindest einer sendeeinheit verbundenen kraftfahrzeugsteuergeräts - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer empfangseinheit eines mit zumindest einer sendeeinheit verbundenen kraftfahrzeugsteuergeräts Download PDF

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Reinhard Hamperl
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    • H04L61/5038—Address allocation for local use, e.g. in LAN or USB networks, or in a controller area network [CAN]

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a receiving unit according to the preamble of claim 1 and to a corresponding receiving unit.
  • a plurality of sensors are connected to motor vehicle control devices, for example a central control device for occupant protection devices, in the vehicle.
  • motor vehicle control devices for example a central control device for occupant protection devices
  • one or more sensors are operated in parallel, for example via a common communication bus, for example according to the PSI5 standard, or several buses.
  • PSI5 standard for example, the PSI5 standard, or several buses.
  • ASIL security level
  • sensor data are transferred according to PSI5 V1.3. Here, the transmission takes place without address and message counter. In the future, a revised 2nd version of this standard is to be used, whereby it is then provided that the sensors transmit an assigned address with the signal and thus the signals can be unambiguously identified.
  • the object of the invention is therefore to introduce a receiving unit, which makes it possible to connect also transmitting units, so for example sensors, with current protocol to a motor vehicle control unit, which already meets the higher safety requirements.
  • Such a receiving unit has at least one input terminal for receiving signals of at least one, usually of course several transmitting units.
  • a bus structure for receiving signals of at least one, usually of course several transmitting units.
  • the PSI5 standard are already the different forms of a bus structure, be it a single connection, a parallel bus or daisy-chain bus known.
  • the invention is basically irrelevant whether the receiving unit has one or more input terminals and how many transmitting units are connected together and at an input terminal together. Of course, this number determines the number of required virtual addresses, so that the signals for the vehicle control unit are clearly assigned to the respective transmission unit.
  • the receiving unit adds an identifier to the received signal, which contains at least one virtual address of the transmitting unit.
  • This address is referred to as virtual in this application because it is not directly in the
  • Sending unit itself is deposited and thus not already added by the transmitting unit the transmitted signal, but only from the receiving unit.
  • the assignment of the virtual address could be made solely on the basis of the reception at the corresponding input terminal, that is, each at this
  • Input port incoming signal is added to this associated virtual address. If the receiving unit also has further input connections, these are assigned correspondingly different virtual addresses. However, if a plurality of transmitting units are connected to one input terminal, a virtual address is additionally allocated on the basis of the transmitting period within a protocol frame, that is to say the virtual address results from the input terminal together with the concrete position of the signal within the protocol frame. In general, however, it is also conceivable for each individual connection to take into account the transmission period within a protocol frame, for example in the case of an aggregated one
  • the identifier may also contain further information, preferably additionally a message counter.
  • Message counters are a simplified form of a time stamp and consists of one or more bits, which are incremented by 1 with each incoming signal, the maximum number is reached and the message counter is thus restarted. The closer please for the
  • Receiving unit checks whether the transmitting unit already sends its signal with an address and only then adds a virtual address to the signal, if no address was sent from the transmitting unit. Namely, such a receiving unit allows the flowing change between transmitting units without address and the change to new transmitting units, which already send a real address directly assigned to him and thus for this
  • This method is thus suitable, for example, for connecting a sensor unit with a PSI5 Version 1 standard to a motor vehicle control unit which processes signals in the PSI Version 2 standard.
  • vehicle control units can be used with the modern standard, although not all sensors have been converted to this standard.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle control unit 1, for example a control device for occupant protection devices with a receiving unit 3 and a processing unit 4, for example a microprocessor for signal processing.
  • a control unit is connected to a transmitting unit 2 which, for example, sends its signal to the receiving unit 3 via the line 2-1 in response to a synchronization pulse.
  • other transmitting units can be connected to the same input terminal of the receiving unit 3, which would then send your data, for example, in other transmission periods based on the synchronization pulse.
  • the receiving unit 3 may also have further input terminals for further transmitting unit.
  • the figure 1 is so simple and should serve only the basic understanding of the invention.
  • the signal of the transmitting unit 2 on the line 2-1 is shown thematically in Figure 2 and consists for example of a few introductory bits (header H) and a
  • the signal has no address.
  • the receiving unit 3 adds an identifier to the received signal, which contains at least one virtual address AD of the transmitting unit 2.
  • the virtual address AD can consist of one or more bits.
  • the virtual address is assigned at least on the basis of the respective input terminal, and if several transmitting units are connected to this input terminal, additionally assigned on the basis of the respective position of the signals in the protocol frame, ie on the basis of the transmission period.
  • the receiving unit 3 adds to the received signal in addition a message counter (NR), which in turn may consist of one or more bits and cyclically the sequence of successive signals by increasing the message counter to
  • NR message counter
  • the check bits are recalculated using this identifier and thus also the identifier is backed up by the check bits.
  • the communication module adds to the PSI5 time-coded data (sensor 1 in timeslot 1) each a unique address and a message counter.
  • the resulting signal message is protected by a CRC.
  • the message can also be transmitted by communication layers that have been developed at a lower or no security level (ASIL).
  • ASIL no security level
  • the message recipient-e.g. a SW component in the same controller ⁇ controller - can use the CRC, address and message counter to verify that the sensor data has been transmitted unaltered and from the correct sensor through the 'insecure' communication channel.
  • the signal message can alternatively be transmitted in this format via other communication channels to another controller.
  • the message is then checked on this control unit.
  • PSI5 transceiver is developed according to ASIL B.
  • An ASIC can contain several of these transceivers, which are independent.
  • Data received from a transceiver can be transmitted using standard SW components (eg MCAL SPI driver) developed to ASIL A.
  • An SW component airbag checks the received signal messages. If the SW component airbag was developed according to ASIL B, the signal message can be used for protection according to ASIL B despite the lower development quality of the SW component MCAL SPI driver.
  • Example 2
  • PSI5 transceiver is developed according to ASIL B.
  • An ASIC can contain several of these transceivers, which are independent.
  • the receiving unit By adding the virtual address, if necessary still supplemented by a message counter is thus possible by the receiving unit to connect simple sensor units to an already better secured overall control unit, so for example.
  • a sensor unit with a PSI5 Version1 standard to a motor vehicle control unit eg Occupant protection system control unit which already processes signals in the PSI Version 2 standard, for example, this already receives from other sensor units in this standard.
  • the virtual address can also be selectively added only where it is required, thus achieving a system change even if the vehicle has already been fitted with initial equipment and subsequent conversion of the individual sensors or their transmission units.

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Empfangseinheit eines mit zumindest einer Sendeeinheit verbundenen Kraftfahrzeug Steuergeräts vorgestellt. Die Empfangseinheit weist zumindest einen Eingangsanschluss zum Empfang von Signalen der Sendeeinheit auf. Die Empfangseinheit fügt dem empfangenen Signal eine Kennung hinzu, welche zumindest eine anhand des jeweiligen Eingangsanschlusses und anhand des Sendezeitraums innerhalb eines Protokollrahmens ermittelte virtuelle Adresse der Sendeeinheit, vorzugsweise zudem noch einen Botschaftszähler enthält. Zudem wird eine entsprechende Empfangseinheit vorgestellt. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für ein Kraftfahrzeugsteuergerät mit einer entsprechenden Empfangseinheit, wobei das Kraftfahrzeugsteuergerät Sensorsignale nach dem PSI-Version2-Standard verarbeitet und die Empfangseinheit, sofern eine Sensoreinheit mit einem PSI5-Version1-Standard angeschlossen wird, dem empfangenen Signal eine Kennung hinzufügt, welche zumindest eine virtuelle Adresse der Sendeeinheit enthält.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Empfangseinheit eines mit zumindest einer
Sendeeinheit verbundenen Kraftfahrzeugsteuergeräts
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Empfangseinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Empfangseinheit.
Zur Erfassung von Fahrzeugs- Zustandsgrößen, beispielsweise zur Sensierung von Kollisionen werden im Fahrzeug mehrere Sensoren an Kraftfahrzeugsteuergeräte, beispielsweise ein zentrales Steuergerät für Insassenschutzeinrichtungen angeschlossen. Hierbei werden ein oder mehrere Sensoren beispielsweise über einen gemeinsamen Kommunikationsbus, beispielsweise gemäß dem PSI5-Standard, oder mehrere Busse parallel betrieben. Für die Aktivierung von Rückhaltemittel werden aus Sicherheitsgründen immer Signale von zwei unabhängigen Sensoren benötigt. Werden die Daten von zwei unabhängigen Sensoren im selben Format - ohne Adresse- übertragen, kann es bei der nachfolgenden Verarbeitung zur Vertauschung der Daten kommen. Alle am Kommunikationsweg beteiligten Hardware- und Software- Komponenten sind somit entsprechend des geforderten Sicherheitslevels (ASIL) zu entwickeln. Aktuell werden Sensordaten nach PSI5 V1.3 übertragen. Hierbei erfolgt die Übertragung ohne Adresse und Botschaftszähler. Zukünftig soll eine überarbeitete 2. Version dieses Standards im Einsatz kommen, wobei dann vorgesehen ist, dass die Sensoren mit dem Signal eine zugewiesene Adresse übertragen und so die Signale eindeutig identifizierbar sind.
Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Empfangseinheit vorzustellen, welche es ermöglicht, auch Sendeeinheiten, also beispielsweise Sensoren, mit derzeitigen Protokoll an ein Kraftfahrzeugsteuergerät anzuschließen, welches bereits den höheren Sicherheitsanforderungen genügt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Eine solche Empfangseinheit weist zumindest einen Eingangsanschluss zum Empfang von Signalen zumindest einer, in der Regel natürlich mehrerer Sendeeinheiten auf. Beispielsweise aus der Spezifikation des PSI5-Standards sind bereits die unterschiedlichen Formen eines Busaufbaus, sei es eine Einzelverbindung, ein paralleler Bus oder Daisy-Chain-Bus bekannt. Für die Erfindung ist dabei grundsätzlich unerheblich, ob die Empfangseinheit einen oder mehrere Eingangsanschlüsse aufweist und wie viele Sendeeinheiten insgesamt sowie an einem Eingangsanschluss zusammen angeschlossen sind. Natürlich bestimmt diese Anzahl aber die Anzahl erforderlicher virtueller Adressen, damit nachfolgend für das Kfz Steuergerät die Signale eindeutig der jeweiligen Sendeeinheit zuzuordnen sind.
Die Empfangseinheit fügt dem empfangenen Signal nämlich eine Kennung hinzu, welche zumindest eine virtuelle Adresse der Sendeeinheit enthält. Diese Adresse wird innerhalb dieser Anmeldung als virtuell deshalb bezeichnet, weil sie nicht unmittelbar in der
Sendeeinheit selbst hinterlegt ist und somit nicht bereits von der Sendeeinheit dem gesendeten Signal hinzugefügt wird, sondern erst von der Empfangseinheit.
Bei einer Einzelverbindung eines Sensors mit einem Eingangsanschluss der Empfangseinheit könnte die Zuweisung der virtuellen Adresse allein anhand des Empfang am entsprechenden Eingangsanschluss erfolgen, das heißt jedem an diesem
Eingangsanschluss eingehenden Signal wird diese zugeordnete virtuelle Adresse hinzugefügt. Weist die Empfangseinheit darüber hinaus weitere Eingangsanschlüsse auf, sind diese entsprechend andere virtuelle Adressen zugeordnet. Sind jedoch an einem Eingangsanschluss mehrere Sendeeinheiten angeschlossen, so wird zusätzlich anhand des Sendezeitraums innerhalb eines Protokollrahmens eine virtuelle Adresse zugewiesen, das heißt die virtuelle Adresse ergibt sich aus dem Eingangsanschluss zusammen mit der konkreten Position des Signals innerhalb des Protokollrahmens. Generell ist aber auch bei jeweils nur einer Einzelverbindung denkbar, den Sendezeitraum innerhalb eines Protokollrahmens zu berücksichtigen, bspw. bei einer zusammengefügten
Gesamtsignalverarbeitung.
Neben der virtuellen Adresse kann die Kennung auch weitere Informationen enthalten, vorzugsweise zusätzlich einen Botschaftszähler. Botschaftszähler sind eine vereinfachte Form eines Zeitstempels und besteht aus einem oder mehreren Bit, die mit jedem eingehenden Signal jeweils um 1 erhöht werden, ist die maximale Anzahl erreicht und der Botschaftszähler somit wieder erneut gestartet wird. Je näher bitte für den
Botschaftszähler zur Verfügung stehen, umso mehr aufeinanderfolgende Signale einer Sendeeinheit können zueinander in eine zeitliche Reihenfolge korrekt zugeordnet werden. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Empfangseinheit prüft, ob die Sendeeinheit ihr Signal bereits mit einer Adresse sendet und nur dann dem Signal eine virtuelle Adresse hinzufügt, sofern von der Sendeeinheit keine Adresse gesendet wurde. Eine solche Empfangseinheit ermöglicht nämlich den fließenden Wechsel zwischen Sendeeinheiten ohne Adresse und dem Wechsel zu neuen Sendeeinheiten, die bereits eine ihm unmittelbar zugeordnete reale Adresse versenden und somit für diese
Sendeeinheiten ein Hinzufügen der virtuellen Adresse nicht mehr erforderlich ist.
Dieses Verfahren eignet sich damit beispielsweise dazu, um eine Sensoreinheit mit einem PSI5-Version1 -Standard an ein Kraftfahrzeugsteuergerät anzuschließen, welches Signale im PSI-Version2-Standard verarbeitet. Frühzeitig können daher Kfz-Steuergeräte mit dem modernen Standard eingesetzt werden, obwohl noch nicht alle Sensoren auf diesen Standard umgestellt sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren und Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 Fahrzeugsteuergerät mit Empfangseinheit sowie angeschlossenen Sendeeinheit Figur 2 Signale
Die Figur 1 zeigt ein Kfz Steuergerät 1 , bspw. einen Steuergerät für Insassenschutzeinrichtungen mit einer Empfangseinheit 3 sowie einer Verarbeitungseinheit 4, beispielsweise einem Mikroprozessor zur Signalverarbeitung. Eine Steuergerät ist eine Sendeeinheit 2 angeschlossen, welche beispielsweise auf einen Synchronisationsimpuls hin über die Leitung 2-1 ihr Signal an die Empfangseinheit 3 sendet. Wie bereits eingangs beschrieben, können an den gleichen Eingangsanschluss der Empfangseinheit 3 auch weitere Sendeeinheiten angeschlossen werden, die dann beispielsweise in anderen Sendezeiträumen bezogen auf dem Synchronisationsimpuls Ihre Daten senden würden. Zudem kann die Empfangseinheit 3 auch weitere Eingangsanschlüsse für weitere Sendeeinheit aufweisen. Die Figur 1 ist insoweit einfach gehalten und soll nur dem Grundverständnis der Erfindung dienen.
Das Signal der Sendeeinheit 2 auf der Leitung 2-1 ist in Figur 2 thematisch dargestellt und besteht beispielsweise aus einigen einleitenden Bits (Header H) sowie einer
vorgegebenen Menge an Datenbit D1 ff. sowie vorzugsweise Prüfbits (CRC). Das Signal weist jedoch keine Adresse auf.
Entscheidend ist nun, dass die Empfangseinheit 3 dem empfangenen Signal eine Kennung hinzufügt, welche zumindest eine virtuelle Adresse AD der Sendeeinheit 2 enthält. Die virtuelle Adresse AD kann dabei aus einem oder mehreren Bit bestehen. Die virtuelle Adresse wird zumindest anhand des jeweiligen Eingangsanschlusses, und sofern an diesem Eingangsanschluss mehrere Sendeeinheit angeschlossen sind, zusätzlich anhand der jeweiligen Position der Signale im Protokollrahmens, also anhand des Sendezeitraums zugewiesen. Das Signal am Ausgang der Empfangseinheit 3 zu Mikroprozessor 4 hin, also auf der Leitung 3-4, weist also nun die hinzugefügte Kennung, also insbesondere die virtuelle Adresse AD 1 ff. auf.
Die Empfangseinheit 3 fügt dem empfangenen Signal zusätzlich einen Botschaftszähler (NR) hinzu, der wiederum aus einem oder mehreren Bit bestehen kann und zyklisch die Abfolge aufeinander folgender Signale durch Erhöhung des Botschaftszähler zum
Überlauf und Neustart jeweils kennzeichnet, so dass der verarbeitende Mikroprozessor 4 die Signale zeitlich korrekt zueinander bearbeiten kann.
Vorzugsweise werden die Prüfbits (CRC) unter Einbeziehung dieser Kennung neu berechnet und so auch die Kennung durch die Prüfbits gesichert.
Der Kommunikationsbaustein fügt also beispielsweise den gemäß PSI5 zeitlich kodierten Daten (Sensor 1 in Timeslot 1 ) eine jeweils eindeutige Adresse und einen Botschaftszähler hinzu. Die so entstandene Signalbotschaft wird mit einer CRC abgesichert. In diesem Format kann die Botschaft auch von Kommunikationsschichten, die nach einem geringeren oder keinem Sicherheitslevel (ASIL) entwickelt wurden, übertragen werden. Der Botschaftsempfänger -z.B. eine SW-Komponente in selben Steuergerät^Controller - kann anhand CRC, Adresse und Botschaftszähler prüfen, dass die Sensordaten unverfälscht und vom richtigen Sensor durch den .unsicheren' Kommunikationskanal übertragen wurden.
Die Signalbotschaft kann alternativ in diesem Format auch über weitere Kommunikationskanäle an ein anderes Steuergerät übertragen werden. Die Überprüfung der Botschaft erfolgt dann erst auf diesem Steuergerät. Nachfolgend dazu noch 2 Beispiele:
Beispiel 1 :
• PSI5 Transceiver wird gemäß ASIL B entwickelt
• Ein ASIC kann mehrere dieser Transceiver enthalten, die entsprechend unabhängig sind.
• Daten, die von einem Transceiver empfangen werden, können mittels Standard SW-Komponenten (z.B. MCAL SPI Treiber), die nach ASIL A entwickelt wurden übertragen werden. Eine SW-Komponente Airbag überprüft die empfangenen Signalbotschaften. Wurde die SW-Komponente Airbag nach ASIL B entwickelt, kann trotz der geringeren Entwicklungsgüte der SW-Komponente MCAL SPI Treiber, die Signalbotschaft für eine Absicherung nach ASIL B herangezogen werden. Beispiel 2:
• PSI5 Transceiver wird gemäß ASIL B entwickelt
• Ein ASIC kann mehrere dieser Transceiver enthalten, die entsprechend unabhängig sind.
• Daten von zwei externen Sensoren werden von je einem Transceiver empfangen und abgesichert. Die Signalbotschaften von den beiden Sensoren werden von einem μθ incl. SW über ein ASIC mit mehreren Transceiver empfangen und über einen weiteren Kommunikationsbus (z.B. CAN) an ein weiteres Steuergerät übertragen. Für den Sicherheitsnachweis des Gesamtsystems ist entscheidend, nach welchen ASIL Level das ASIC und das empfangende Steuergerät entwickelt wurden. Der μC incl. SW, der in diesem Fall nur als Gateway zwischen Transceiver ASIC und externen CAN Bus agiert ist zweitrangig.
Durch Hinzufügung der virtuellen Adresse, ggfs. noch ergänzt durch einen Botschaftszähler wird also durch die Empfangseinheit möglich, einfache Sensoreinheiten an ein bereits besser gesicherten Gesamtsteuergerät anzuschließen, also bspw. noch eine Sensoreinheit mit einem PSI5-Version1 -Standard an ein Kraftfahrzeugsteuergerät, bspw. ein Insassenschutzsystem-Steuergerät anzuschließen, welches bereits Signale im PSI- Version2-Standard verarbeitet, diese beispielweise bereits von anderen Sensoreinheiten in diesem Standard erhält. Durch eine Erkennung des jeweiligen Protokolls kann auch selektiv nur dort die virtuelle Adresse hinzugefügt werden, wo diese erforderlich ist und so ein Systemwechsel selbst bei bereits verbauter Erstausstattung des Fahrzeugs und nachfolgender Umstellung der einzelnen Sensoren bzw. deren Sendeeinheiten erreicht werden.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Betrieb einer Empfangseinheit (3) eines mit zumindest einer Sendeeinheit (2) verbundenen Kraftfahrzeugsteuergeräts, wobei die
Empfangseinheit (3) zumindest einen Eingangsanschluss zum Empfang von Signalen der Sendeeinheit (2) aufweist, wobei die Empfangseinheit (3) dem empfangenen Signal eine Kennung hinzufügt, welche zumindest eine virtuelle Adresse (AD) der Sendeeinheit (2) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des jeweiligen Eingangsanschlusses und anhand des Sendezeitraums innerhalb eines Protokollrahmens eine virtuelle Adresse (AD) zugewiesen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (3) dem empfangenen Signal zusätzlich einen Botschaftszähler (NR) hinzufügt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (3) prüft, ob die Sendeeinheit ihr Signal bereits mit einer Adresse (AD) sendet und nur dann dem Signal eine virtuelle Adresse (AD) hinzufügt, sofern von der Sendeeinheit (2) keine Adresse gesendet wurde.
Empfangseinheit (3) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei die Empfangseinheit (3) zumindest einen Eingangsanschluss zum Empfang von Signalen der Sendeeinheit (2) aufweist und Mittel aufweist, um anhand des jeweiligen Eingangsanschlusses und anhand des Sendezeitraums innerhalb eines Protokollrahmens eine virtuelle Adresse (AD) zu ermitteln und dem empfangenen Signal eine Kennung hinzuzufügen, welche zumindest eine virtuelle Adresse (AD) der Sendeeinheit (2) enthält.
Kraftfahrzeugsteuergerät mit einer Empfangseinheit nach Anspruch 4 zur des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei das
Kraftfahrzeug Steuergerät Sensorsignale nach dem PSI-Version2-Standard verarbeitet und die Empfangseinheit, sofern eine Sensoreinheit mit einem PSI5- Versionl -Standard angeschlossen wird, dem empfangenen Signal eine Kennung hinzufügt, welche zumindest eine virtuelle Adresse (AD) der Sendeeinheit (2) enthält. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, eine Sensoreinheit mit einem PSI5-Version1 -Standard an ein
Kraftfahrzeugsteuergerät anzuschließen, welches Signale im PSI-Version2- Standard verarbeitet.
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