WO2015091386A1 - Verfahren zum erstellen einer zuordnungsdatei eines kommunikationsprotokolls - Google Patents

Verfahren zum erstellen einer zuordnungsdatei eines kommunikationsprotokolls Download PDF

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WO2015091386A1
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bus
data
data signal
message
bit
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PCT/EP2014/077812
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Peter Egger
Sebastian HUMPEL
Christoph ZACH
Hannes FUCHS
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Avl List Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method of creating a communication protocol of a data bus, wherein the communication protocol comprises a plurality of message messages sent over the data bus and sent or received by a plurality of controllers of a machine arranged on the data bus, and Data fields of bus messages with different message identifiers contain different data signals.
  • control devices are connected to one another via a data bus, generally a CAN bus, and exchange via the data bus in accordance with the bus protocol and the rules defined therein (eg synchronization, arbitration, data backup, etc.) and data formats (data frame structure a message) data in the form of messages sent over the bus.
  • a data bus generally a CAN bus
  • the term control device generally refers to any device which hangs on the data bus and transmits or receives data via the bus.
  • the data communication then takes place on the basis of a defined communication protocol, that is to say based on a "language” which is "spoken" on the data bus.
  • CAN message contains a CAN message including a CAN-ID (CAN identifier) for identifying a CAN message and a data field, usually 64 bits, in which data is transmitted.
  • CAN-ID CAN identifier
  • data field usually 64 bits
  • a developer of the communication protocol which is implemented on the CAN bus, defines the CAN messages (or the CAN IDs) and their contents. For example, It must be determined which data (signals) are in which CAN message at which position in the data field and how long (in bits) this data is.
  • CAN messages with data in the form of vehicle parameters, measured variables, control variables, vehicle functions, etc. with different data lengths (generally data signals) can be defined in a vehicle.
  • This assignment is usually done in a so-called mapping file, such as a well-known DBC file.
  • the mapping file or the underlying communication protocol is, however, especially in the automotive industry, but proprietary and is usually not disclosed. Without knowledge of the mapping file, however, the data traffic on the CAN bus can not be analyzed or interpreted.
  • This object is achieved according to the invention in that a predetermined sequence of actions is carried out on the machine which generates at least one searched data signal in a bus message on the data bus and during the course of action the bus messages transmitted via the data bus are recorded, whereby the data fields of the recorded bus messages are recorded by means of a heuristic method, which establish a connection between sequence of action and data signal, are evaluated, from which a possible bus message with a message identifier and a possible position and length of the data signal in the bus message is determined and the message identifier of the bus message and the position and Length of the data signal is entered in the bus message in the mapping file.
  • characteristic changes in wanted data signals can be produced, which can be detected by a heuristic method that evaluates this relationship.
  • certain associated data signals ie in particular their position and length and membership of a particular message identifier, can be determined or at least some potential candidates for the data signal sought can be determined.
  • the sequence of actions and the evaluation of the bus messages can also be automated or at least partially automated, at least parts of the assignment file can be determined very quickly and simply by means of a few test cases.
  • the mapping file can then be used in a manner known per se for analyzing the bus traffic via the data bus.
  • a heuristic method is an analytical method in which, with limited knowledge of a problem by assumption, conclusions are made about the problem limiting the number of possible solutions to the problem.
  • a specific sequence of actions on the machine is intended to provoke a specific expected bit pattern in data fields of the bus messages, which can then be found and analyzed by suitable evaluation algorithms.
  • 1 shows a data bus with control units and a bus analysis unit for determining the allocation file
  • FIG. 1 shows by way of example a data bus 1, such as a CAN bus, to which a plurality of control devices S1, S2, Sn are connected, which send data in the form of bus messages N1, N2, Nm via the data bus 1, Of course, only one bus message N1, N2, Nm can be transmitted to the data bus 1 at a time.
  • FIG. 2 shows a typical structure of a bus message Nx (also called a data frame).
  • the bus message Nx comprises a header H which also contains, among other things, a message identifier ID characterizing the bus message Nx, a data field D and overhead data OV, which may also include, for example, data for error detection and error correction.
  • the structure of the bus message Nx is defined and predetermined by the data bus 1.
  • the control units S1, S2, Sn can in this case transmit and receive different bus messages N1, N2, Nm, distinguished by the message identifier ID, which can contain different data signals DS.
  • controllers S1, S2, Sn is here understood any device that can be connected to the data bus 1 and is able to send and receive bus messages N 1, N 2, Nm.
  • the data bus 1 is implemented in a machine 2, for example a processing machine, a production machine, a vehicle, etc., and can be used to control the machine 2 and / or to exchange data between control devices S1, S2, Sn in the machine 2.
  • An assignment file 5 for example a dbc file, lists, among other things, which bus messages N (message identifier ID) contain which data signals DS in the data field D, at which position P in the data field (in bits) these start and which length L in bits have the data signals DS, as indicated in Figure 1.
  • the byte order (Intel or Motorola format), a unit of a data signal DS, the sign interpretation of a data signal DS (Signed or Unsigned), a factor F and offset O (see below) may also be contained in an assignment file 5 ,
  • the assignment file 5 is determined by the communication protocol implemented on the data bus 1. With such a mapping file 5, the message traffic on the data bus 1 can be analyzed, for example by means of a known packet analyzer or bus analyzer. Without knowledge of the assignment file 5, it is not possible to evaluate or analyze the message traffic on the data bus 1.
  • an unknown assignment file 5 can be created in a simple manner, as described below on the basis of a data bus 1, for example a CAN bus, in a machine 2, such as a vehicle.
  • a machine user 3 such as a driver of a vehicle, preferably first brings the machine 2 into a defined initial state, eg, the engine of the vehicle must be started and must be idling.
  • the machine user 3 is prescribed by a bus analysis unit 4 a predetermined course of action that he has to carry out on the machine, eg "press the brake pedal”, “accelerate”, “upshift”, "keep the engine speed at a certain value over a certain period of time". , "Vary engine speed", "drive certain speed / engine speed”, etc.
  • the sequence of action can be displayed for example by the bus analysis unit 4 at an output unit. However, the sequence of actions can also be carried out automatically or semi-automatically on the machine 2, for example by means of brake or switching robots, machine control units, etc.
  • This action sequence generates at least one bus message Nx with a data signal DS on the data bus 1, but as a rule an entire message traffic
  • the bus messages N1, N2, Nm sent via the data bus 1 are recorded, preferably with the bus analysis unit 4, and the data fields D (or at least parts thereof) contained therein Heuristic methods evaluated in order to determine the desired assignment file 5, or at least parts thereof.
  • a numerical value 25 for the rotational speed is transmitted in a data signal DS, which then multiplied by the associated factor F results in the rotational speed 2500min "1.
  • These factors F can also be stored in the mapping file 5.
  • an offset O can also be defined If a variable, eg the temperature, is transmitted in a data signal DS with numerical values in a range, the negative and positive numerical values, eg -50 ° C to 150 ° C, then an offset O, eg -50, which is then added to the transmitted numerical value (or subtracted, depending on the sign of the offset O).
  • a possible offset O of a data signal DS can also be stored in the mapping file 5.
  • a data signal DS can be rejected as a potential candidate if the factor F and / or offset O determined for this purpose is used does not match the predefined sequence of actions or the value contained in the data signal DS through the action sequence. If, for example, a data signal DS is sought for a torque, then data signals DS for which a factor F of, for example, 10,000 has been determined can be rejected as unrealistic.
  • bus messages N1, N2, Nm with different message identifiers IDx which were generated by the action sequence on the data bus 1 and were recorded and stored in the bus analysis unit 4.
  • all bus messages N 1, N 2, Nm are of equal length, which of course need not be the case, and only a few data fields D are represented with data signals DS.
  • the recorded bus messages N1, N2, Nm are grouped according to the message identifiers ID1, ID2, IDx.
  • the heuristic methods are then respectively applied to a group of the recorded bus messages N1, N2, Nm with the same message identifier, eg ID2. In this case, preferably all successive message identifier IDs are examined one after the other.
  • the heuristic methods are described below on the basis of concrete exemplary embodiments on a data bus 1 of a vehicle as machine 2.
  • An action sequence is specified in which a machine part assumes a Boolean value (zero or one, on or off, activated or non-activated, etc.) and the boolean value is transmitted in a data signal DS.
  • a Boolean value zero or one, on or off, activated or non-activated, etc.
  • This can be in a vehicle, for example brake pressed or brake not pressed, or accelerator fully depressed (kick down) or accelerator pedal not fully depressed.
  • Such a Boolean value may, and will, as a rule, be transmitted in a data signal DS of length L of 1 bit.
  • the recorded bus messages N of a message identifier IDx, or their data fields D, are shown in FIG.
  • the data fields of the bus messages N1, N2, N3 and N4, N5, N6 of the message identifier IDx for each action are bitwise summed, so it is formed for each bit in the data field D, the arithmetic sum and thus for The result of this is represented by ⁇ 1 and ⁇ 2 in Fig. 4. Thereafter, these sums become ⁇ 1 and ⁇ 2 with the number of bus messages N1, N2, N3 and N4, N5, N6 of the message identifier IDx The result is shown in Fig. 5. The weighted sums are then subtracted from each other using the absolute value of the difference, as shown in Fig. 6.
  • the value calculated thereby corresponds to the probability that one bit in the difference ⁇ 1- ⁇ 2 represents the known behavior of the searched data signal DS This can be for all message identifications recorded during the course of action r ID.
  • Data signals DS (of length 1 bit) whose probability exceeds a defined threshold value, eg greater than 95%, are accepted as a possible result and offered or output via the bus analysis unit 4 as a suggestion of the wanted data signal DS.
  • the values of the difference ⁇ 1- ⁇ 2 represent probabilities, where "1" corresponds to a probability of 100%
  • the data signals DS having the highest probabilities correlate best with the searched data signal DS in the bus messages N.
  • This first method can also be applied in a simple way if a Boolean value is not transmitted in one bit but two adjacent bits are used for it, eg bit n for accelerator pedal fully depressed and bit n + 1 for accelerator pedal not In this case, the above method can proceed in the same way, in which case in the difference ⁇ 1- ⁇ 2, immediately adjacent bit positions are identified with high probability, which then represent candidates for the data signal DS sought.
  • data signals DS in data fields D of bus messages N, the variable numerical values, e.g. Speed or torque of a combustion engine, represent are found.
  • an action sequence is specified in which a size of the machine 2 changes continuously, e.g. gets bigger or smaller.
  • a large area of the variable size should be covered and it should preferably be avoided sudden changes in size.
  • the size may e.g. the speed or the torque which is continuously increased or decreased via the accelerator pedal, e.g. from idle to maximum speed.
  • all recorded bus messages N, or the data fields D, of a post-node identifier IDx are combined and examined for this method.
  • the wanted data signal DS continuously changes its value during the execution of the action sequence
  • the lowest position (LSB) in the wanted data signal DS changes according to The characteristic of binary numerical values is very often, whereas the highest point (MSB) seldom changes, resulting in a characteristic sawtooth shape in the histogram for the wanted data signal DS, which flattened in the area of the LSB depending on how fast the change is MSB sinks rapidly.
  • bits 8-17 (DS1) and 32-44 (DS2) have such a characteristic in bus messages N of a post-node identifier IDx.
  • a minimum length and / or maximum length for example at least 8 bits, can also be specified for the wanted data signal DS, or be known, whereby too short or too long data signals DS can be discarded.
  • Intel and Motorola format can be considered. This again establishes a connection between the sequence of actions and the wanted data signal DS and limits the wanted data signal DS at least to a few possible candidates in the received bus messages N, ideally to a single data signal DS. For several possible candidates, the final selection may be made by an engineer as before, if necessary on the basis of further tests on the machine. Alternatively, other selection criteria can be used to further restrict the selection.
  • a data signal DS can also use the factor contained in the determined data signals DS1, DS2 F and an offset O are assigned.
  • the predetermined reference value of 2000 min "1 to a factor F from the 100th through comparison with a predetermined reference value may be equally applicable to a possible offset O for
  • measurements with known reference values for example a speed of 2500 min -1 , can be carried out or used, preferably after a factor F and offset O have been determined.
  • the bus messages that contain the searched data signal are recorded or recorded bus messages are retrieved.
  • a threshold value greater than zero, for example 2%, is defined, within which the value in the data signals DS of the potential candidates must lie with respect to the reference value in order not to be discarded.
  • a maximum number of measurements could be defined, eg 10% of all measurements that may deviate by a predetermined threshold. All data signals DS of the potential candidates whose values are now more than the defined maximum number of measurements outside the threshold are discarded.
  • data signals DS are found which contain a specific state Z of the machine 2, eg the currently engaged gear, a selector lever position of an automatic transmission, the position of the light switch, etc. sequence, in which a state Z, eg the selector lever position, is changed.
  • a state Z eg the selector lever position
  • the associated data signal which includes the state Z must also change.
  • the bus messages N are again recorded on the data bus 1 at defined states Z. Again, the data fields D, or parts thereof, of the bus messages N of each message identifier IDx are examined.
  • a data signal DS representing the constant state Z can thus be created from bus messages N of a message identifier IDx of all states Z, that is to say from the submasks, which excludes all bit positions which can not be located in the wanted data signal DS Bit position in the data field D, in which for a state Z at least once an "x" is masked out with zero in the mask.
  • the remaining bit positions in the mask get one and mask possible bits of the wanted data signal DS.
  • the same content of a data signal DS for different states Z would not represent a clear mapping of the state Z to a data signal DS.
  • all bit positions in the mask could be masked out by zero, and the data signal DS sought can not be contained in a bus message with the message identifier IDx.
  • Another limitation may be made if it is known that the data signal must have a certain bit length, eg 4 bits. Then, areas, ie adjacent bits, in found masks having a bit length smaller than expected may be additionally masked out by zero.
  • the wanted data signal DS can be limited by the mask to at least a few possible candidates in the received bus messages, ideally to a single data signal DS.
  • the final selection may be made by an engineer as before, if necessary on the basis of further tests on the machine. Alternatively, other selection criteria can be used to further restrict the selection.
  • This fourth method is to find data signals DS that contain slowly varying (quasi-static) quantities, e.g. the oil temperature of a vehicle.
  • an action sequence is specified, with which the machine 2 is kept for a certain period of time, e.g. 5 seconds, during which the size does not change slowly or ideally.
  • the data fields D, or parts thereof, of the bus messages N1, N2, Nm sent on the data bus 1 are recorded and analyzed.
  • the procedure is as in method 2 with the difference that from the histogram created those bit areas are used as possible candidates for the searched data signal DS, which represent no changes in the bits.
  • a threshold can be defined, how many changes for one bit or for the whole bit area, e.g. ⁇ 10 changes are allowed to be considered as a possible candidate. It is also possible to restrict to areas with a certain bit length.
  • a simplification can be made if only within a certain range, e.g. one byte each, the changes in the bus messages N1, N2, Nm of a Nachnraumidentifiers IDx are counted. In this case, such areas can also be discarded if in this area of the data field D of a bus message N an extreme value, eg "1 1 1 1 1 1 1 1" for a byte, is included, since it can be assumed that in the data signal for a quasi static size no extreme value will be contained.
  • those areas of the data field D of a bus message N of a postnode identifier IDx can also be rejected by comparison in which the values transmitted in the bus messages N do not change at all between the two measurements.
  • the reference values are the size, e.g. the oil temperature, when performing the sequence of action known, then again a factor and an offset can be determined for the data signal, as described above.
  • the wanted data signal DS can be restricted to at least a few possible candidates in the received bus messages N, ideally to a single data signal DS.
  • the final selection can be carried out by an engineer as hitherto, possibly on the basis of further tests on the machine 2.
  • This fifth method now aims to find a data signal DS of such a variable size.
  • An example of this is the so-called transmission torque request signal, which is set to the required torque during a shift operation of an automatic transmission and otherwise contains a defined constant value.
  • the sequence of actions may therefore be designed to first set an action that does not cause a change in the data signal, e.g. without a switching operation takes place. Thereafter, an action that changes the size, e.g. a switching action.
  • the bus messages N are again recorded and their data fields D, or parts thereof, examined.
  • a histogram of the changes in the bit positions is now created for the two actions. It is now necessary to find contiguous bit areas in the data field D, which remain constant in the first histogram for the first action in which the size does not change, and change in the second histogram in the second action in which the size changes. From this, a mask can be created that masks those contiguous bit areas (defined by position P and length L) in data field D as a possible data signal DS to which this applies.
  • a connection can be established between the sequence of actions and the wanted data signal DS and the wanted data signal DS can be limited by the mask to at least a few possible candidates in the received bus messages N, ideally to a single data signal DS. If there are several possible candidates, the final selection can be made by an engineer as usual, if necessary based on further tests on the machine. Alternatively, other selection criteria can be used to further restrict the selection.
  • the described methods can be carried out online or offline.
  • the bus messages N are analyzed on arrival and in the offline analysis the bus messages N are recorded and only then analyzed.
  • Certain methods, e.g. Method 4 is better for offline analysis than for online analysis.
  • the various methods can be applied in arbitrary combination and order to bus messages N generated as a result of an action sequence on the machine.

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Abstract

Um eine Zuordnungsdatei für ein Kommunikationsprotokoll eines Datenbus einer Maschine auf einfache Weise ermitteln zu können ist vorgesehen, dass an der Maschine (2) eine vorgegebene Handlungsabfolge durchführt wird, die am Datenbus (1) zumindest ein gesuchtes Datensignal (DS) in einer Busnachricht (N) erzeugt und während der Handlungsabfolge die über den Datenbus (1) gesendeten Busnachrichten (N) aufgezeichnet werden, wobei zumindest ein Teil der Datenfelder (D) der aufgezeichneten Busnachrichten (N) mittels einer heuristischen Methode, die einen Zusammenhang zwischen Handlungsabfolge und Datensignal (DS) herstellen, ausgewertet werden, woraus für das gesuchte Datensignal (DS) eine mögliche Busnachricht (N) mit einem Nachrichtenidentifier (ID) und eine mögliche Bitposition (P) und Länge (L) des Datensignals (DS) in der Busnachricht (N) ermittelt wird und dass der Nachrichtenidentifier (ID) der Busnachricht (N) und die Bitposition (P) und Länge (L) des Datensignals (DS) in der Busnachricht (N) in die Zuordnungsdatei (5) eingetragen wird.

Description

Verfahren zum Erstellen einer Zuordnungsdatei eines Kommunikationsprotokolls
Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Zuordnungsdatei eines Kommunikationsprotokolls eines Datenbus, wobei das Kommunikationsprotokoll eine Vielzahl von über den Datenbus gesendete, durch Nachrichtenidentifier gekennzeichnete Busnachrichten umfasst, die von einer Vielzahl von am Datenbus angeordneten Steuergeräten einer Maschine gesendet oder empfangen werden, und in Datenfeldern von Busnachrichten mit verschiedenen Nachrichtenidentifier verschiedene Datensignale enthalten sind.
In modernen Fahrzeugen sind verschiedene Steuergeräte über einen Datenbus, in der Regel ein CAN-Bus, miteinander verbunden und tauschen über den Datenbus gemäß dem Buspro- tokoll und den darin festgelegten Regeln (z.B. Synchronisierung, Arbitrierung, Datensicherung, etc.) und Datenformaten (Datenframeaufbau einer Nachricht) Daten in Form von über den Bus versendeten Nachrichten aus. Solche Datenbusse finden aber natürlich auch in anderen Bereichen, wie z.B. in der Automatisierungstechnik, Anwendung. Als Steuergerät wird hier allgemein jedes Gerät bezeichnet, das am Datenbus hängt und Daten über den Bus überträgt oder von diesem empfängt. Die Datenkommunikation erfolgt dann anhand eines festgelegten Kommunikationsprotokolls, also anhand einer„Sprache" die am Datenbus„gesprochen" wird. Z.B. enthält eine CAN-Nachricht unter anderem eine CAN-ID (CAN Identifier) zur Identifikation einer CAN-Nachricht und ein Datenfeld, in der Regel 64 Bits, in dem Daten übermittelt werden. Die Summe der CAN-Nachrichten stellt damit den„Sprachschatz" des Kommunikationsprotokolls dar.
Ein Entwickler des Kommunikationsprotokolls, das am CAN-Bus implementiert wird, legt dabei die CAN-Nachrichten (bzw. die CAN-IDs) und deren Inhalt fest. Z.B. muss festgelegt werden, welche Daten (Signale) in welcher CAN-Nachricht an welcher Stelle im Datenfeld liegen und wie lange (in Bits) diese Daten sind. In einem Fahrzeug können dabei hunderte verschiedene CAN-Nachrichten mit Daten in Form von Fahrzeugparametern, Messgrößen, Steuergrößen, Fahrzeugfunktionen, etc. mit unterschiedlicher Datenlänge (allgemein Datensignale) definiert sein. Diese Zuordnung erfolgt in der Regel in einer sogenannten Zuordnungsdatei, wie z.B. einer bekannten DBC-Datei. Mit Kenntnis der Zuordnungsdatei kann mit Hilfe von sogenannten Bus- oder Protokollanalysatoren der Datenverkehr am CAN-Bus de- kodiert und z.B. weiterverarbeitet, verglichen oder dargestellt werden. Die Zuordnungsdatei bzw. das zugrunde liegende Kommunikationsprotokoll ist, vor allem in der Fahrzeugindustrie, aber proprietär und ist in aller Regel nicht offengelegt. Ohne Kenntnis der Zuordnungsdatei kann aber der Datenverkehr am CAN-Bus nicht analysiert oder interpretiert werden.
Die Analyse eines CAN-Buses bei unbekannter Zuordnungsdatei erfolgte bisher durch erfahrene Ingenieure durch Loggen und Visualisieren des Datenstromes am CAN-Bus. Glaubt der Ingenieur ein Signal im Datenfeld identifiziert zu haben, trägt er dieses in die zu erstellende Zuordnungsdatei ein und verifiziert dieses anhand von Messungen am Fahrzeug bzw. allgemein am CAN-Netzwerk, das in einer Maschine implementiert ist. Ergeben die Messungen plausible Ergebnisse für das Signal, wird die Zuordnung beibehalten, ansonsten verworfen. Das bisherige Vorgehen war daher ein reines Trial and Error und eigentlich mehr ein Raten, als ein gezieltes Vorgehen. Dementsprechend lange dauert dieses rein manuelle Analysieren des CAN-Datenverkehrs.
Dieselben Probleme können dabei auch bei anderen nachrichtenbasierten Datenbusses, und nicht nur beim CAN-Bus, auftreten, wie z.B. bei einem Flexray-Bus. Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das es erlaubt, auf einfache und schnelle Weise zumindest teilweise eine Zuordnungsdatei für ein Kommunikationsprotokoll eines Datenbus und die darauf übertragenen Nachrichten zu erstellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an der Maschine eine vorgege- bene Handlungsabfolge durchführt wird, die am Datenbus zumindest ein gesuchtes Datensignal in einer Busnachricht erzeugt und während der Handlungsabfolge die über den Datenbus gesendeten Busnachrichten aufgezeichnet werden, wobei die Datenfelder der aufgezeichneten Busnachrichten mittels einer heuristischen Methode, die einen Zusammenhang zwischen Handlungsabfolge und Datensignal herstellen, ausgewertet werden, woraus für das gesuchte Datensignal eine mögliche Busnachricht mit einem Nachrichtenidentifier und eine mögliche Position und Länge des Datensignals in der Busnachricht ermittelt wird und dass der Nachrichtenidentifier der Busnachricht und die Position und Länge des Datensignals in der Busnachricht in die Zuordnungsdatei eingetragen wird. Durch die Vorgabe einer bestimmten Handlungsabfolge können charakteristische Veränderungen in gesuchten Da- tensignalen hervorgerufen werden, die durch eine heuristische Methode, die diesen Zusammenhang auswertet, detektiert werden können. Damit können bestimmte zugehörige Datensignale, also insbesondere deren Position und Länge und die Zugehörigkeit zu einem bestimmten Nachrichtenidentifier, ermittelt werden oder zumindest einige potentielle Kandidaten für das gesuchte Datensignal bestimmt werden. Nachdem die Handlungsabfolge und die Auswertung der Busnachrichten auch automatisiert oder zumindest teilautomatisiert ablaufen können, können zumindest Teile der Zuordnungsdatei sehr rasch und einfach durch wenige Testfälle ermittelt werden. Die Zuordnungsdatei kann dann auf an sich bekannte Weise zur Analyse des Busverkehrs über den Datenbus herangezogen werden.
Dabei lassen sich verschiedenste Handlungsabfolgen, die eine bestimmte Veränderung ei- ner Größe in einem Datensignal einer Busnachricht zur Folge hat, festlegen, die mit ver- schiedensten heuristischen Methoden ausgewertet werden können. Beispiele dafür werden in der nachfolgenden, nicht einschränkenden oder abschließenden, Beschreibung und den Ansprüchen erläutert.
Unter einer heuristischen Methode wird hier ein analytisches Verfahren bezeichnet, bei dem mit begrenztem Wissen über ein Problem mit Hilfe von Annahme Schlussfolgerungen über das Problem getroffen werden, die die Anzahl der möglichen Lösungen des Problems einschränken. Im konkreten Fall soll also durch eine gezielte Handlungsabfolge an der Maschine ein bestimmtes zu erwartendes Bitmuster in Datenfeldern der Busnachrichten provoziert werden, das dann durch geeignete Auswertealgorithmen gefunden und analysiert werden kann.
Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 9 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt
Fig.1 einen Datenbus mit Steuergeräten und einer Busanalyseeinheit zur Ermittlung der Zuordnungsdatei,
Fig.2 einen typischen Datenframe einer Busnachricht,
Fig.3 einen Nachrichtenverkehr über den Datenbus in Folge einer bestimmten Handlungsabfolge,
Fig.4 bis 6 eine erste heuristische Methode,
Fig.7 eine zweite heuristische Methode und
Fig.8 und 9 eine weitere heuristische Methode.
In Fig.1 ist beispielhaft ein Datenbus 1 , wie z.B. ein CAN-Bus, gezeigt, an dem eine Mehrzahl von Steuergeräten S1 , S2, Sn angeschlossen sind, die über den Datenbus 1 Daten in Form von Busnachrichten N1 , N2, Nm versenden, wobei natürlich immer nur eine Bus- nachricht N1 , N2, Nm nach der anderen am Datenbus 1 übertragen werden kann. In Fig.2 ist ein typischer Aufbau einer Busnachricht Nx (auch Datenframe genannt) dargestellt. Die Busnachricht Nx umfasst einen Header H, der unter anderem auch einen, die Busnachricht Nx kennzeichnenden Nachrichtenidentifier ID beinhaltet, ein Datenfeld D und Over- headdaten OV, die z.B. auch Daten zur Fehlererkennung und Fehlerkorrektur beinhalten können. Der Aufbau der Busnachricht Nx ist dabei durch den Datenbus 1 festgelegt und vorgegeben. Die Steuergeräte S1 , S2, Sn können dabei unterschiedliche Busnachrichten N1 , N2, Nm, unterschieden durch die Nachrichtenidentifier ID, die verschiedene Datensignale DS enthalten können, senden und empfangen. Als Steuergeräte S1 , S2, Sn wird hier jedes Gerät verstanden, das an den Datenbus 1 angeschlossen werden kann und in der Lage ist, Busnachrichten N 1 , N2, Nm zu senden und/oder zu empfangen. Der Datenbus 1 ist in einer Maschine 2, z.B. eine Bearbeitungsmaschine, eine Fertigungsmaschine, ein Fahrzeug, etc., implementiert und kann zur Steuerung der Maschine 2 und/oder zum Datenaustausch zwischen Steuergeräte S1 , S2, Sn in der Maschine 2 dienen. In einer Zuordnungsdatei 5, z.B. einer dbc-Datei, ist unter anderem aufgelistet, in welchen Busnachrichten N (Nachrichtenidentifier ID) welche Datensignale DS im Datenfeld D enthalten, an welcher Position P im Datenfeld (in Bit) diese beginnen und welche Länge L in Bit die Datensignale DS aufweisen, wie in Fig.1 angedeutet. Daneben kann auch noch die Byte Order (Intel oder Motorola Format), eine Einheit eines Datensignals DS, die Vorzeicheninter- pretation eines Datensignals DS (Signed oder Unsigned), ein Faktor F und Offset O (siehe weiter unten) in einer Zuordnungsdatei 5 enthalten sein. Die Zuordnungsdatei 5 wird dabei durch das am Datenbus 1 implementierte Kommunikationsprotokoll festgelegt. Mit einer solchen Zuordnungsdatei 5 kann der Nachrichtenverkehr am Datenbus 1 analysiert werden, z.B. mittels bekannter Packet Analyzer oder Bus Analyzer. Ohne Kenntnis der Zuordnungs- datei 5 ist es aber nicht möglich, den Nachrichtenverkehr am Datenbus 1 auszuwerten oder zu analysieren.
Eine unbekannte Zuordnungsdatei 5, oder zumindest Teile davon, kann aber auf einfache Weise erstellt werden, wie nachfolgend anhand eines Datenbus 1 , z.B. ein CAN-Bus, in einer Maschine 2, wie z.B. ein Fahrzeug, beschrieben wird. Ein Maschinenbenutzer 3, wie z.B. ein Fahrer eines Fahrzeugs, bringt die Maschine 2 vorzugsweise zuerst in einen definierten Anfangszustand, z.B. muss der Motor des Fahrzeugs gestartet sein und muss im Leerlauf laufen. Dem Maschinenbenutzer 3 wird von einer Busanalyseeinheit 4 eine vorgegebene Handlungsabfolge vorgeschrieben, die er an der Maschine auszuführen hat, z.B.„Bremspedal betätigen",„Gas geben",„Hochschalten",„Motor- drehzahl über einen gewissen Zeitraum auf einem bestimmten Wert halten",„Motordrehzahl variieren",„bestimmte Geschwindigkeit/Motordrehzahl fahren", etc. Die Handlungsabfolge kann dazu z.B. von der Busanalyseeinheit 4 an einer Ausgabeeinheit angezeigt werden. Die Handlungsabfolge kann aber auch automatisiert oder semi-automatisch an der Maschine 2 ausgeführt werden, z.B. mittels Brems- oder Schaltrobotern, Maschinensteuereinheiten, etc. Diese Handlungsabfolge erzeugt am Datenbus 1 zumindest eine Busnachricht Nx mit einem Datensignal DS, in der Regel aber einen ganzen Nachrichtenverkehr in Form einer Vielzahl von Busnachrichten N1 , N2, Nrn. Während der Handlungsabfolge werden die über den Datenbus 1 gesendeten Busnachrichten N1 , N2, Nm aufgezeichnet, vorzugsweise mit der Busanalyseeinheit 4, und die darin befindlichen Datenfelder D (bzw. zumindest Teile davon) mit heuristischen Methoden ausgewertet, um daraus die gesuchte Zuordnungsdatei 5, oder zumindest Teile davon, zu ermitteln. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass be- stimmte Datensignale DS immer in derselben Busnachricht Nx (Nachrichtenidentifier IDx) an derselben Stelle gesendet wird, z.B. wird die Drehzahl eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges immer in einer bestimmten Busnachricht Nx in einem vorgegebenen Datensignal DS gesendet. In vielen Kommunikationsprotokollen ist vorgesehen, dass große Zahlen und negative Zahlenwerte nicht direkt übermittelt werden, um die Länge der benötigten Datensignale zu verringern. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn nur ganze Zahlen übertragen werden. Hierzu wird für einen Zahlenwert, z.B. die Drehzahl, ein Faktor F, z.B. 100, definiert, mit dem der übertragene Zahlenwert im Datensignal DS multipliziert werden muss, um auf den absoluten Zahlen- wert zu kommen. Übertragen wird damit beispielsweise in einem Datensignal DS ein Zahlenwert 25 für die Drehzahl, der multipliziert mit dem zugeordneten Faktor F dann die Drehzahl 2500min"1 ergibt. Diese Faktoren F können ebenfalls in der Zuordnungsdatei 5 hinterlegt sein. Für Zahlen kann auch ein Offset O definiert sein. Wird eine Größe, z.B. die Temperatur, in einem Datensignal DS mit Zahlenwerten in einem Bereich, der negative und positive Zah- lenwerte, z.B. -50°C bis 150°C, übertragen, dann kann ein Offset O, z.B. -50, definiert werden, der dann zum übertragenen Zahlenwert addiert (oder subtrahiert, je nach Vorzeichen des Offsets O) wird. Wird im angeführten Beispiel ein Zahlenwert von Null übertragen, dann würde das dann einen absoluten Zahlenwert von 0+(-50)=-50 ergeben. Auch ein allfälliges Offset O eines Datensignals DS kann in der Zuordnungsdatei 5 hinterlegt sein. Ein Datensignal DS kann als potentieller Kandidat verworfen werden, wenn der dazu ermittelte Faktor F und/oder Offset O nicht zur vorgegebenen Handlungsabfolge bzw. dem im Datensignal DS durch die Handlungsabfolge enthaltenen Wert passt. Wird z.B. ein Datensignal DS für ein Drehmoment gesucht, dann können Datensignale DS zu denen ein Faktor F von z.B. 10.000 ermittelt wurde als unrealistisch verworfen werden. In Fig.3 sind beispielhaft Busnachrichten N1 , N2, Nm mit verschiedenen Nachrichtenidentifier IDx dargestellt, die durch die Handlungsabfolge am Datenbus 1 erzeugt wurden und in der Busanalyseeinheit 4 aufgezeichnet und gespeichert wurden. Der Einfachheit halber sind alle Busnachrichten N 1 , N2, Nm mit gleicher Länge, wobei das natürlich nicht der Fall sein muss, und nur einige Datenfelder D mit Datensignalen DS dargestellt. In einem ersten Schritt werden die aufgezeichneten Busnachrichten N1 , N2, Nm nach den Nachrichtenidentifiern ID1 , ID2, IDx gruppiert. Die heuristischen Methoden werden dann jeweils auf eine Gruppe der aufgezeichneten Busnachrichten N1 , N2, Nm mit gleichen Nachrichtenidentifier, z.B. ID2, angewendet. Dabei werden vorzugsweise nacheinander alle vorkommenden Nachrichtenidentifier ID untersucht. Die heuristischen Methoden werden nachfolgend anhand von konkreten Ausführungsbeispielen an einem Datenbus 1 eines Fahrzeugs als Maschine 2 beschrieben.
Methode 1 :
Es wird eine Handlungsabfolge vorgegeben, bei der ein Maschinenteil einen boolschen Wert (Null oder Eins, Ein oder Aus, Aktiviert oder Nicht-Aktiviert, etc.) annimmt und der boolsche Wert in einem Datensignal DS übertragen wird. Das kann in einem Fahrzeug z.B. Bremse gedrückt oder Bremse nicht gedrückt sein, oder Gaspedal voll durchgedrückt (Kick Down) oder Gaspedal nicht voll durchgedrückt sein. Ein solcher boolscher Wert kann, und wird in der Regel, in einem Datensignal DS mit der Länge L von 1 Bit übertragen werden. Die dabei aufgezeichneten Busnachrichten N eines Nachrichtenidentifiers IDx, bzw. deren Datenfelder D, sind in Fig.4 dargestellt. Zuerst werden die Datenfelder der Busnachrichten N1 , N2, N3 und N4, N5, N6 des Nachrichtenidentifiers IDx für jede Handlung (Bremse gedrückt, Bremse nicht gedrückt) bitweise summiert, es wird also für jedes Bit im Datenfeld D die arithmetische Summe gebildet und damit für jedes Bit das Auftreten einer„Eins" gezählt. Das Ergebnis davon ist in Fig.4 mit Σ1 und Σ2 dargestellt. Danach werden diese Summen Σ1 und Σ2 mit der Anzahl der Busnachrichten N1 , N2, N3 und N4, N5, N6 des Nachrichtenidentifiers IDx für jede Handlung der Handlungsabfolge gewichtet. Das Ergebnis ist in Fig.5 dargestellt. Die gewichteten Summen werden dann voneinander subtrahiert, wobei der Absolutwert der Differenz verwendet wird, wie in Fig. 6 dargestellt. Der dadurch berechnete Wert entspricht der Wahrscheinlichkeit, dass ein Bit in der Differenz Σ1 - Σ2 das bekannte Verhalten des gesuchten Datensignals DS darstellt. Das kann für alle während der Handlungsabfolge aufgezeichneten Nachrichtenidentifier ID durchgeführt werden. Datensignale DS (der Länge 1 Bit) deren Wahrscheinlichkeit einen definierten Schwellwert überschreiten, z.B. größer 95%, werden als mögliches Ergebnis akzeptiert und als Vorschlag des gesuchten Da- tensignals DS über die Busanalyseeinheit 4 angeboten bzw. ausgegeben. Die Werte der Differenz Σ1 - Σ2 stellen Wahrscheinlichkeiten dar, wobei„1 " einer Wahrscheinlichkeit von 100% entspricht. Die Datensignale DS mit den höchsten Wahrscheinlichkeiten korrelieren am besten mit dem gesuchten Datensignal DS in den Busnachrichten N. In diesem Beispiel gibt es drei Datensignale DS, die zu 100% mit dem gesuchten Datensignal korrelieren. Damit kann ein Zusammenhang zwischen Handlungsabfolge und Datensignal DS hergestellt und das gesuchte Datensignal DS zumindest auf einige wenige mögliche Kandidaten in den erhaltenen Busnachrichten N eingeschränkt werden, im Idealfall auf ein einziges. Bei mehreren möglichen Kandidaten kann die endgültige Auswahl wie bisher durch einen Ingenieur vorgenommen werden, gegebenenfalls anhand von weiteren Tests an der Maschine. Alternativ können auch weitere Auswahlkriterien angewendet werden, um die Auswahl weiter einzuschränken. Diese erste Methode kann auf einfache Weise auch angewendet werden, wenn ein bool- scher Wert nicht in einem Bit übertragen wird, sondern zwei benachbarte Bits dafür verwendet werden, z.B. Bit n für„Gaspedal voll betätigt" und Bit n+1 für„Gaspedal nicht betätigt".. In diesem Fall kann die obige Methode gleich ablaufen, wobei dann in der Differenz Σ1 - Σ2 unmittelbar nebeneinanderliegende Bitposition mit hoher Wahrscheinlichkeit identifiziert werden, die dann Kandidaten für das gesuchte Datensignal DS darstellen.
Methode 2:
Mit dieser zweiten Methode sollen Datensignale DS in Datenfeldern D von Busnachrichten N, die veränderliche Zahlenwerte, wie z.B. Drehzahl oder Drehmoment eines Verbren- nungsmotors, repräsentieren, gefunden werden. Dazu wird eine Handlungsabfolge vorgegeben, bei der sich eine Größe der Maschine 2 kontinuierlich ändert, z.B. größer oder kleiner wird. Dabei soll vorzugsweise ein großer Bereich der veränderlichen Größe abgedeckt werden und es sollen vorzugsweise sprunghafte Änderungen der Größe vermieden werden. Im Beispiel des Fahrzeugs kann die Größe z.B. die Drehzahl oder das Drehmoment sein, die über das Gaspedal kontinuierlich gesteigert oder verringert wird, z.B. vom Leerlauf zu maximalen Drehzahl. Für diese Methode werden wiederum jeweils alle aufgezeichneten Busnachrichten N, bzw. die Datenfelder D, eines Nachnchtenidentifiers IDx zusammengefasst und untersucht. In allen Datenfeldern der Busnachrichten eines Nachnchtenidentifiers IDx wird die Häufigkeit der Änderung in jeder Bitposition, also von 0 auf 1 , oder umgekehrt, im Datenfeld D ermittelt. Es könnte aber auch nur ein bestimmter Suchbereich eines Datenfeldes D, z.B. nur die ersten 4 Bytes eines 8 Bytes langen Datenfeldes D, untersucht werden. Daraus wird ein Histogramm für die Häufigkeit H der Änderung für jede Bitposition erstellt, wie in Fig.7 anhand eines 64-Bit großen Datenfeldes D einer Busnachricht N dargestellt ist. Aus dem Histogramm der Änderungen können die Grenzen der Datensignale DS von verän- derlichen Größen innerhalb einer Busnachricht N erkannt werden.
Aus der vorgegebenen Handlungsabfolge, z.B. Erhöhen der Drehzahl von Leerlauf bis zu einer Drehzahl von 4000min"1, folgt, dass das gesuchte Datensignal DS während der Durchführung der Handlungsabfolge seinen Wert kontinuierlich ändert. Die niedrigste Stelle (LSB) im gesuchten Datensignal DS ändert sich gemäß der Charakteristik binärer Zahlenwerte dabei sehr oft, wohingegen sich die höchste Stelle (MSB) selten ändert. Dadurch entsteht im Histogramm eine charakteristische Sägezahn-Form für das gesuchte Datensignal DS, die je nachdem wie schnell die Änderung erfolgt im Bereich des LSB abgeflacht ist und zum MSB hin schnell absinkt.
Im Beispiel-Histogramm nach Fig.7 erkennt man, dass die Bits 8-17 (DS1 ) und 32-44 (DS2) in Busnachrichten N eines Nachnchtenidentifiers IDx eine derartige Charakteristik aufweisen. Dabei kann auch eine Mindestlänge und/oder Maximallänge, z.B. mindestens 8 Bit, für das gesuchte Datensignal DS vorgegeben sein, bzw. bekannt sein, wodurch zu kurze oder zu lange Datensignale DS verworfen werden können. Ebenso kann auch der Unterschied zwischen Intel- und Motorola-Format berücksichtigt werden. Damit kann wieder ein Zusammen- hang zwischen Handlungsabfolge und gesuchtem Datensignal DS hergestellt und das gesuchte Datensignal DS zumindest auf einige wenige mögliche Kandidaten in den erhaltenen Busnachrichten N eingeschränkt werden, im Idealfall auf ein einziges Datensignal DS. Bei mehreren möglichen Kandidaten kann die endgültige Auswahl wie bisher durch einen Ingenieur vorgenommen werden, gegebenenfalls anhand von weiteren Tests an der Maschine. Alternativ können auch weitere Auswahlkriterien angewendet werden, um die Auswahl weiter einzuschränken.
Wenn durch die Handlungsabfolge auch eine Referenzwert vorgegeben wird, z.B. anfahren der Drehzahl von 2000min"1 und 3000min"1 nach dem kontinuierlichen Ändern der Größe, dann kann einem Datensignal DS aus den in den ermittelten Datensignalen DS1 , DS2 ent- haltenen Zahlenwerten auch ein Faktor F und ein Offset O zugeordnet werden. Wird z.B. im Datensignal DS2 bei Erreichen des Referenzwertes ein Zahlenwert von 20 übermittelt, dann kann aufgrund des vorgegebenen Referenzwertes von 2000min"1 auf einen Faktor F von 100 geschlossen werden. Durch Vergleich mit einem vorgegebenen Referenzwert kann in gleicher Weise auf ein allfälliges Offset O für ein Datensignal DS geschlossen werden. Um die gefundenen potentiellen Kandidaten für das gesuchte Datensignal DS weiter einzuschränken, können Messungen mit bekannten Referenzwerten, z.B. eine Drehzahl von 2500min"1, durchgeführt oder herangezogen werden, vorzugsweise nachdem ein Faktor F und Offset O bestimmt wurden. Dabei werden die Busnachrichten, die das gesuchte Datensignal enthalten aufgezeichnet oder aufgezeichnete Busnachrichten abgerufen. Es wird ein Schwellwert größer Null, z.B. 2%, definiert, innerhalb dem der Wert in den Datensignalen DS der potentiellen Kandidaten bezüglich des Referenzwertes liegen muss, um nicht verworfen zu werden. Das kann für eine Messung oder für mehrere Messungen durchgeführt werden. Gleichfalls könnte auch eine maximale Anzahl von Messungen definiert werden, z.B. 10% aller Messungen, die um einen vorgegebenen Schwellwert abweichen dürfen. Alle Datensig- nale DS der potentiellen Kandidaten, deren Werte nun öfter als die definierte maximale Anzahl der Messungen außerhalb des Schwellwerts liegen, werden verworfen.
Methode 3:
Mit dieser dritten Methode werden Datensignale DS gefunden, die einen bestimmten Zustand Z der Maschine 2 beinhalten, z.B. den aktuell eingelegten Gang, eine Wahlhebelposi- tion eines Automatikgetriebes, die Stellung des Lichtschalters, etc. Dazu wird eine Hand- lungsabfolge vorgegeben, bei der ein Zustand Z, z.B. die Wahlhebelposition, geändert wird. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass sich bei einer Änderung des Zustandes Z auch das zugehörige Datensignal, das den Zustand Z beinhaltet, ändern muss. Während der Durchführung der Handlungsabfolge, z.B. Verändern der Wahlhebelposition eines Automa- tikgetriebes in die vorgesehenen Positionen Parking, Reverse, Neutral, Drive, Sport, werden zu definierten Zuständen Z wiederum die Busnachrichten N am Datenbus 1 aufgezeichnet. Es werden wiederum die Datenfelder D, oder Teile davon, der Busnachrichten N jedes Nach- richtenidentifiers IDx untersucht.
Für jeden Zustand Z, z.B. Zustand Z3 Neutral, werden alle Busnachrichten N1 , N2, Nm eines Nachrichtenidentifiers IDx untersucht und es wird geprüft, welche Bits im Datenfeld D der Busnachrichten N 1 , N2, Nm konstant Null waren, konstant 1 waren oder sich während des Beibehaltens des Zustandes Z geändert haben, wie in Fig.8 dargestellt. Es werden also für alle Zustände Z Teilmasken erstellt, in denen konstant Null mit„0", konstant Eins mit „1 " und veränderliche Bits mit„x" markiert werden. Bitpositionen, die sich während des Beibehaltens eines Zustandes Z ändern, können nicht in einem Datensignal DS liegen, die den konstanten Zustand Z repräsentieren. Damit kann aus Busnachrichten N eines Nachrichtenidentifiers IDx aller Zustände Z, also aus den Teilmasken eine Maske erstellt werden, die alle Bitpositionen ausschließt, die nicht im gesuchten Datensignal DS liegen können. Dabei wird jede Bitposition im Datenfeld D, in der für einen Zustand Z zumindest einmal ein„x" steht mit Null in der Maske ausmaskiert. Die restlichen Bitpositionen in der Maske erhalten Eins und maskieren mögliche Bits des gesuchten Datensignals DS.
Hier ist noch eine weitere Verfeinerung möglich, wie anhand von Fig.9 beschrieben wird. Hier wird wiederum dieselbe Handlungsabfolge durchgeführt und es werden wiederum die Busnachrichten N1 , N2, Nm eines Nachrichtenidentifiers IDx aller Zustände Z untersucht und die Bitpositionen in den Datenfeldern D wie oben mit Bezugnahme auf Fig.8 beschrieben markiert und daraus eine Maske erstellt. In den Teilmasken der verschiedenen Zuständen Z, werden dann die mit Eins in der Maske maskierten Bits nochmals untersucht und miteinander verglichen. Sind für zwei verschiedene Zustände Z, z.B. Zustand Z2„Reverse" und Zustand Z4„Drive" in Fig.9, die mit Eins maskierten Bits gleich, kann die Maske als ungültig verworfen werden, da verschiedene Zustände Z unterschiedliche Datensignale DS erzeugen müssen. Gleicher Inhalt eines Datensignals DS für verschiedene Zustände Z würde keine eindeutige Abbildung des Zustandes Z auf ein Datensignal DS darstellen. In diesem Fall könnten in der Maske alle Bitpositionen durch Null ausmaskiert werden und das gesuchte Datensignal DS kann nicht in einer Busnachricht mit dem Nachrichtenidentifier IDx enthalten sein. Eine weitere Beschränkung kann vorgenommen werden, wenn bekannt ist, dass das Datensignal eine gewisse Bitlänge, z.B. 4 Bit, aufweisen muss. Dann können Bereiche, also nebeneinander liegende Bits, in gefundenen Masken, die eine Bitlänge aufweisen, die kleiner ist als die erwartete, zusätzlich durch Null ausmaskiert werden. Damit kann ein Zusammenhang zwischen Handlungsabfolge und gesuchtem Datensignal DS hergestellt und das gesuchte Datensignal DS durch die Maske zumindest auf einige wenige mögliche Kandidaten in den erhaltenen Busnachrichten eingeschränkt werden, im Idealfall auf ein einziges Datensignal DS. Bei mehreren möglichen Kandidaten kann die endgültige Auswahl wie bisher durch einen Ingenieur vorgenommen werden, gegebenenfalls anhand von weiteren Tests an der Maschine. Alternativ können auch weitere Auswahlkriterien angewendet werden, um die Auswahl weiter einzuschränken.
Methode 4:
Diese vierte Methode dient dazu, Datensignale DS zu finden, die langsam veränderliche (quasi statische) Größen beinhalten, z.B. die Öltemperatur eines Fahrzeuges. Hierzu wird eine Handlungsabfolge vorgegeben, mit der die Maschine 2 für einen bestimmten Zeitraum, z.B. fünf Sekunden, betrieben wird, während der sich die Größe nur langsam oder im Idealfall nicht verändert. Während der Handlungsabfolge werden wiederum die Datenfelder D, oder Teile davon, der am Datenbus 1 gesendeten Busnachrichten N1 , N2, Nm aufgezeichnet und analysiert. Hierbei wird wie bei Methode 2 vorgegangen mit dem Unterschied, dass aus dem erstellten Histogramm diejenigen Bitbereiche als mögliche Kandidaten für das gesuchte Datensignal DS herangezogen werden, die gar keine Änderungen in den Bits repräsentieren. Ändert sich die Größe sehr langsam, kann ein Schwellwert definiert werden, wieviele Änderungen für ein Bit oder für den ganzen Bitbereich, z.B. <10 Änderungen, zulässig sind, um als möglicher Kandidat berücksichtigt zu werden. Ebenso kann auf Bereiche mit bestimmter Bitlänge eingeschränkt werden.
Eine Vereinfachung kann vorgenommen werden, wenn nur innerhalb eines bestimmten Bereiches, z.B. jeweils ein Byte, die Änderungen in den Busnachrichten N1 , N2, Nm eines Nachnchtenidentifiers IDx gezählt werden. Dabei können solche Bereiche auch verworfen werden, wenn in diesem Bereich des Datenfeldes D eines Busnachricht N ein Extremwert, z.B.„1 1 1 1 1 1 1 1 " für ein Byte, enthalten ist, da davon ausgegangen werden kann, dass im Datensignal für eine quasi statische Größe kein Extremwert enthalten sein wird.
Wird die Handlungsabfolge mit einer Pause wiederholt, können durch Vergleich auch solche Bereiche des Datenfeldes D einer Busnachricht N eines Nachnchtenidentifiers IDx verworfen werden, bei denen sich die darin übertragenen Werte in den Busnachrichten N zwischen den beiden Messungen überhaupt nicht verändern.
Sind die Referenzwerte der Größe, z.B. die Öltemperatur, bei Durchführung der Handlungsabfolge bekannt, dann können für das Datensignal auch wieder ein Faktor und ein Offset ermittelt werden, wie oben beschrieben.
Damit kann ein Zusammenhang zwischen Handlungsabfolge und Datensignal hergestellt und das gesuchte Datensignal DS zumindest auf einige wenige mögliche Kandidaten in den erhaltenen Busnachrichten N eingeschränkt werden, im Idealfall auf ein einziges Datensignal DS. Bei mehreren möglichen Kandidaten kann die endgültige Auswahl wie bisher durch ei- nen Ingenieur vorgenommen werden, gegebenenfalls anhand von weiteren Tests an der Maschine 2.
Methode 5:
Eine Größe kann sich aber auch durch eine gewisse Handlung ändern, ohne direkt durch eine Handlungsabfolge vorgegeben zu werden. Diese fünfte Methode zielt nun darauf ab, ein Datensignal DS einer solchen veränderlichen Größe zu finden. Ein Beispiel dafür ist das sogenannte Transmission Torque Request Signal, das während eines Schaltvorganges eines Automatikgetriebes auf das geforderte Drehmoment gesetzt wird und ansonsten einen definierten konstanten Wert beinhaltet. Die Handlungsabfolge kann daher so gestaltet sein, dass zuerst eine Handlung gesetzt wird, die keine Veränderung im Datensignal bewirkt, z.B. ohne dass ein Schaltvorgang stattfindet. Danach wird eine Handlung gesetzt, die die Größe verändert, z.B. eine Schalthandlung. Dabei werden wiederum die Busnachrichten N aufgezeichnet und deren Datenfelder D, oder Teile davon, untersucht.
Für die Datenfelder D wird nun wie oben zur Methode 2 beschrieben für die beiden Handlungen jeweils ein Histogramm der Änderungen der Bitpositionen erstellt. Es gilt nun zusam- menhängende Bitbereiche im Datenfeld D zu finden, die im ersten Histogramm zur ersten Handlung, in der sich die Größe nicht ändert, konstant bleiben und sich im zweiten Histogramm bei der zweiten Handlung, in der sich die Größe ändert, ändern. Daraus kann eine Maske erstellt werden, die jene zusammenhängenden Bitbereiche (definiert durch Position P und Länge L) im Datenfeld D als mögliches Datensignal DS maskiert, auf die das zutrifft. Damit kann ein Zusammenhang zwischen Handlungsabfolge und gesuchtem Datensignal DS hergestellt und das gesuchte Datensignal DS durch die Maske zumindest auf einige wenige mögliche Kandidaten in den erhaltenen Busnachrichten N eingeschränkt werden, im Idealfall auf ein einziges Datensignal DS. Bei mehreren möglichen Kandidaten kann die endgültige Auswahl wie bisher durch einen Ingenieur vorgenommen werden, gegebenenfalls anhand von weiteren Tests an der Maschine. Alternativ können auch weitere Auswahlkriterien angewendet werden, um die Auswahl weiter einzuschränken.
Selbstverständlich können neben den oben beschriebene Methoden 1 bis 5 noch weitere heuristische Methoden ermittelt werden, um bestimmte Datensignale DS in Busnachrichten zu finden. Bei allen Methoden wird eine Handlungsabfolge vorgegeben, die eine charakteristische Veränderung oder Nicht-Veränderung des gesuchten Datensignals bewirkt, die dann durch die ausgewählte heuristische Methode erkannt werden kann.
Die beschriebenen Methoden können online oder offline durchgeführt werden. Bei der online Durchführung werden die Busnachrichten N bei Eintreffen analysiert und bei der offline Ana- lyse werden die Busnachrichten N aufgezeichnet und erst danach analysiert. Bestimmte Methoden, z.B. Methode 4, eignen sich dabei besser für eine offline Analyse, als für eine online Analyse.
Die verschiedenen Methoden können in beliebiger Kombination und Reihenfolge auf Busnachrichten N, die in Folge einer Handlungsabfolge an der Maschine erzeugt wurden, ange- wendet werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Erstellen einer Zuordnungsdatei (5) eines Kommunikationsprotokolls eines Datenbus (1 ), wobei das Kommunikationsprotokoll eine Vielzahl von über den Daten- bus (i) gesendete, durch Nachrichtenidentifier (ID) gekennzeichnete Busnachrichten (N) um- fasst, die von einer Vielzahl von am Datenbus (1 ) angeordneten Steuergeräten (S) einer Maschine (2) gesendet oder empfangen werden, und in Datenfeldern (D) von Busnachrichten (N) mit verschiedenen Nachrichtenidentifier (ID) verschiedene Datensignale (DS) enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass an der Maschine (2) eine vorgegebene Handlungsab- folge durchführt wird, die am Datenbus (1 ) zumindest ein gesuchtes Datensignal (DS) in einer Busnachricht (N) erzeugt und während der Handlungsabfolge die über den Datenbus (1 ) gesendeten Busnachrichten (N) aufgezeichnet werden, wobei zumindest ein Teil der Datenfelder (D) der aufgezeichneten Busnachrichten (N) mittels einer heuristischen Methode, die einen Zusammenhang zwischen Handlungsabfolge und Datensignal (DS) herstellen, ausge- wertet werden, woraus für das gesuchte Datensignal (DS) eine mögliche Busnachricht (N) mit einem Nachrichtenidentifier (ID) und eine mögliche Bitposition (P) und Länge (L) des Datensignals (DS) in der Busnachricht (N) ermittelt wird und dass der Nachrichtenidentifier (ID) der Busnachricht (N) und die Bitposition (P) und Länge (L) des Datensignals (DS) in der Busnachricht (N) in die Zuordnungsdatei (5) eingetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Handlungsabfolge durchgeführt wird, bei der in einem Datensignal (DS) einer Busnachricht (N) ein boolscher Wert übertragen wird, der dabei einen ersten und einen zweiten Wert annimmt, dass zumindest ein Suchbereich der Datenfelder (D) der Busnachrichten (N) eines Nachrichtenidentifier (ID), die aufgezeichnet werden, während der boolsche Wert den ersten Wert aufweist zur Bildung einer ersten Summe (Σ1 ) bitweise, aritmetisch addiert werden und der Suchbereich der Datenfelder (D) der Busnachrichten (N) des Nachrichtenidentifiers (ID), die aufgezeichnet werden, während der boolsche Wert den zweiten Wert aufweist zur Bildung einer zweiten Summe (Σ2) bitweise, aritmetisch addiert werden, dass die erste und die zweite Summe (Σ1 , Σ2) jeweils bitweise durch die Anzahl der dabei aufgezeichneten Busnachrichten (N) gewich- tet wird und dass aus der ersten und der zweiten Summe (Σ1 , Σ2) bitweise eine Differenz (Σ1 -Σ2) gebildet wird und eine Bitposition (P) im Datenfeld (D) als Datensignal (DS) für den boolschen Wert ermittelt wird, dessen Differenz (Σ1 -Σ2) einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nebeneinanderliegende Bitpositionen (P) im Datenfeld (D) als Datensignal (DS) ermittelt werden, wenn deren Differenzen (Σ1 -Σ2) alle einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Handlungsabfolge durchgeführt wird, bei der sich eine Größe der Maschine (2) ändert und diese Größe in einem Datensignal (DS) einer Busnachricht (N) übertragen wird, dass für jedes Bit eines Suchbereiches der Datenfelder (D) der Busnachrichten (N) eines Nachrichtenidentifier (ID), die aufgezeichnet werden, die Anzahl (H) der Änderungen des Wertes dieser Bits bestimmt wird und daraus für diesen Suchbereich des Datenfeldes (D) ein bitweises Histogramm der Änderungen erstellt wird und dass das bitweise Histogramm hinsichtlich charakteristischer Muster für Datensignale (DS) solcher Größen untersucht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Handlungsabfolge durchgeführt wird, bei der sich eine Größe der Maschine (2) kontinuierlich ändert und ein zusammenhängender Bitbereich im Suchbereich als Datensignal (DS) ermittelt wird, der von einem Bit mit vielen Änderungen und von einem Bit mit wenigen Änderungen begrenzt wird und die Anzahl der Änderungen der Bits dazwischen kontinuierlich abnimmt oder zunimmt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzwert vorgegeben wird und die zu diesem Referenzwert gehörigen Busnachrichten (N) mit dem Datensignal (DS) untersucht werden, indem ein Schwellwert vorgegeben wird und das Datensignal (DS) verworfen wird, wenn der im Datensignal (DS) enthaltene Wert um einen vorgegebenen Schwellwert vom Referenzwert abweicht.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzwert vorgegeben wird und die zu diesem Referenzwert gehörigen Busnachrichten (N) mit dem Datensignal (DS) untersucht werden, indem ein Schwellwert vorgegeben wird und das Daten- signal (DS) verworfen wird, wenn in einer definierten maximalen Anzahl der Busnachrichten (N) der im Datensignal (DS) enthaltene Wert um den vorgegebenen Schwellwert vom Referenzwert abweicht.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Handlungsabfolge durchgeführt wird, bei der zuerst eine erste Handlung gesetzt wird, die keine Veränderung im Datensignal (DS) bewirkt und danach eine zweite Handlung gesetzt wird, die das Datensignal (DS) verändert und aus den dabei aufgenommenen Busnachrichten (N) ein erstes Histogramm für die erste Handlung und ein zweites Histogramm für die zweite Handlung erstellt wird und zusammenhängende Bitbereiche gesucht werden, in denen im ersten Histogramm keine Veränderungen auftreten und im zweiten Histogramm eine Veränderung auftritt.
9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Handlungsabfolge vorgegeben wird, bei der sich die Größe im Wesentlichen gar nicht verändert und als Datensignal (DS) ein Bitbereich im Suchbereich gesucht wird, in dem keine Veränderung im Histogramm auftritt.
10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Handlungsabfolge vorgegeben wird, bei der sich die Größe im Wesentlichen gar nicht verändert und als Datensignal (DS) ein Bitbereich im Suchbereich gesucht wird, in dem die Anzahl (H) der Veränderung im Histogramm kleiner einem vorgegebenen Schwellwert ist.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Handlungsabfolge durchgeführt wird, bei der sich ein Zustand (Z) der Maschine (2) verändert und die Zustände in einem Datensignal (DS) einer Busnachricht (N) übertragen werden, dass für jeden Zustand (Z) zumindest ein Suchbereich in den Datenfeldern (D) der dabei aufgezeichneten Busnachrichten (N) eines Nachrichtenidentifiers (ID) bitweise auf Änderungen im Wert der Bits untersucht wird und Bits des Suchbereich, die sich ändern in einer Teilmaske markiert werden und dass eine Maske erstellt wird, in der alle Bits des Suchbereichs, die zumindest in einer Teilmaske für einen Zustand (Z) markiert wurden ausmaskiert werden und alle anderen Bits maskiert werden, wobei der maskierte Bereich als Datensignal (DS) ermittelt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bits einer Bitposition (P) der Teilmasken der einzelnen Zustände (Z) miteinander verglichen werden, wenn die Maske an dieser Bitposition mit Eins maskiert ist und die Maske für das Datensignal (DS) verworfen wird, wenn die Bits dieser Bitposition (P) in zumindest zwei Teilmasken gleich sind.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Maschine (2) vor der Durchführung der Handlungsabfolge in einen definierten Ausgangszu- stand gesetzt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit der heuristischen Methode auch ein Faktor (F) und Offset (O) des Datensignals (DS) ermittelt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datensignal (DS) verworfen wird, wenn der Faktor (F) und/oder der Offset (O) nicht zur Handlungsabfolge passt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nur
Bitbereiche einer vorgegebenen Bitlänge als gültige Datensignale (DS) verwendet werden.
17. Verfahren zur Analyse des Nachrichtenverkehrs auf einem Datenbus (1 ) einer Maschine (2), über den von einer Mehrzahl von Steuergeräte (S) Busnachrichten (N) mit verschiedenen Nachnchtenidentifier (ID) und unterschiedlichem Inhalt versendet werden, wobei in einer Zuordnungsdatei (5) beschrieben ist, in welchen durch Nachnchtenidentifier (ID) ge- kennzeichneten Busnachrichten (N) an welcher Bitposition (P) und mit welcher Länge (L) welche Datensignale (DS) enthalten sind, wobei die Zuordnungsdatei (5) zumindest teilweise vorher durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 erstellt wird.
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