WO2020035243A1 - Dynamisches erstellen einer routing-tabelle für ein busnetzwerk eines fahrzeugs - Google Patents

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WO2020035243A1
WO2020035243A1 PCT/EP2019/069001 EP2019069001W WO2020035243A1 WO 2020035243 A1 WO2020035243 A1 WO 2020035243A1 EP 2019069001 W EP2019069001 W EP 2019069001W WO 2020035243 A1 WO2020035243 A1 WO 2020035243A1
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WO
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routing table
vehicle
bus
bus network
generated
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/069001
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Inventor
Günter Kistler
Torsten Kerz
Benjamin PREGEL
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Audi Ag
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/46—Interconnection of networks
    • H04L12/4604—LAN interconnection over a backbone network, e.g. Internet, Frame Relay
    • H04L12/462—LAN interconnection over a bridge based backbone
    • H04L12/4625—Single bridge functionality, e.g. connection of two networks over a single bridge
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    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40267—Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the invention relates to a gateway module for a bus network of a vehicle.
  • the invention further relates to a control unit (ECU) with a gateway module for a bus network of a vehicle, a bus network of a vehicle and a method for generating a routing table for a bus network of a vehicle.
  • ECU control unit
  • Vehicles in particular motor vehicles, usually comprise a bus network which comprises a plurality of bus systems and a plurality of control devices which are each connected to a bus system of the bus network and communicate with one another by exchanging data, in particular control data, with one another via the bus network.
  • a control device is assigned to certain actuators and sensors, which are likewise connected to a bus system of the bus network and, together with the assigned control device, form a functional system of the vehicle.
  • Such functional systems enable, for example, automatic acceleration, lane keeping or even parking a vehicle, to name just a few.
  • the bus network of a vehicle can include and integrate bus systems of different bus technologies. Common bus technologies for bus systems are CAN, CAN_FD, FlexRay, Ethernet and MOST, the latter providing data transport in optical fibers.
  • the control units are connected to one another via the bus network to form a logical network in which so-called signal packets (Protocal Data Unit, PDU) are transmitted between the control units.
  • PDU Physical Data Unit
  • Each signal packet sent via the bus network includes a so-called signal packet ID, which indicates a quality of the data contained in the signal packet. Accordingly, a control unit can use the signal packet ID to decide whether to receive the signal packet or to ignore it.
  • each control device is assigned signal packet IDs that need to be received, ie IDs of data that are required for its own function, and transmit-capable signal packet IDs, ie IDs of data that are provided by the control device.
  • the bus network can have a segmented topology, i. H. Several physically separate sections or branches, each of which is formed by a bus system and can be based on different bus technologies. Control devices that are connected to a bus system in the bus network can easily exchange data with each other. So-called gateway modules are used to allow data exchange with control devices connected to other bus systems in the bus network.
  • a gateway module is connected to at least two bus systems of the bus network and configured to control the data exchange between the two bus systems.
  • An essential task of the gateway module is to transfer only those signal packets from a first bus system of the bus network to a second bus system of the bus network, the signal packet ID of which is assigned to a control unit connected to the second bus system as a signal packet ID requiring reception. In this way, a signal packet density is reduced in each individual bus system in the bus network.
  • Another task of the gateway module is to transform the signal packets in accordance with the protocol during the transition from the first bus system to the second bus system. To accomplish this task, the gateway module has a so-called routing table with a large number of entries.
  • Each entry comprises at least one signal packet ID and at least one bus system identifier, which identifies the bus system to which a control unit with the signal packaged ID requiring reception is connected.
  • the gateway module for a signal packet with a specific signal packet ID can use an entry in the routing table to decide which bus system in the bus network the signal packet must be transferred to, the signal packet not being correspondingly transmitted to other bus systems (routing) ,
  • the routing table is provided statically in many cases.
  • a static routing table is separated, i. H. outside the vehicle, generated, compiled and installed in a compiled form in the gateway module ("flashed").
  • the static routing table offers great security against malicious manipulation, but is rather inflexible in practice. If, for example, the topology of the bus network changes, new ECUs are added or new functions of existing ECUs are activated, a new routing table that has been adapted to it is required, and it takes a lot of time to create, compile and save it, and it costs a lot of money.
  • DE 11 2008 000 664 B4 discloses a bus network for a vehicle, in which bus systems of the bus network are connected to one another via a control unit with a gateway module.
  • a static routing table is stored in a read-only memory (ROM). If the gateway module receives signal packets from other control devices connected to the bus network which do not correspond to any entry in the basic routing table, it generates one additional routing table and saves it in a random access memory (RAM).
  • ROM read-only memory
  • Disadvantages of this solution are the relatively high outlay for using two separate routing tables during the operation of the bus network, the relatively complex administration of the additional routing table and the relatively low security of the bus network. Another option is to dynamically update an existing routing table.
  • KR 2015 0000306 A discloses such a method for updating a routing table of a gateway module of a vehicle.
  • the routing table is only updated at the request of a control unit if a check of an authentication key transmitted with the request is successful. After an update, the control unit receives a corresponding confirmation.
  • Gateway modules with routing tables in need of updating are not only used in bus networks of road-bound vehicles, but are also required in bus networks of rail-bound vehicles, such as trains, the composition of which can change frequently during operation.
  • DE 11 2014 006 607 T5 discloses a bus network for wagons of a train, which exchanges data between the wagons in different train formations, i.e. H. after merging train parts or separating train parts.
  • a topology of the train is recorded by a train topology detection unit and a routing table relating to the train is updated accordingly.
  • No. 6,934,612 B2 discloses a method in which a control unit of a vehicle dynamically builds up a routing table from local neighborhood tables received from all further control units of the vehicle.
  • the object of the invention is therefore to create an improved gateway module for a control unit of a vehicle which avoids the disadvantages described. Furthermore, the invention achieves the objects of providing an improved control device for a vehicle and an improved bus network for a vehicle. Furthermore, it is an object of the invention to propose an improved method for generating a routing table for a bus network of a vehicle.
  • An object of the present invention is a gateway module for a bus network of a vehicle. If the bus network has several bus systems, the gateway module ensures data exchange between control devices which are connected to different bus systems in the bus network.
  • the gateway module comprises a single routing table and is configured to generate the routing table completely dynamically on the basis of at least one received signal packet.
  • the dynamic generation is therefore based on special signal packets which are sent by each control device and comprise signal packet IDs which require reception and are capable of transmission and which are assigned to the respective control device.
  • a single routing table is easy to use, ie it enables the gateway module to have direct access to the available routing information, ie every entry in the routing table.
  • a dynamically generated routing table for replacing an outdated routing table does not require complex programming and installation if a topology of the bus network or control devices of the vehicle connected to a bus system of the bus network change.
  • the gateway module is configured to generate the routing table after the vehicle has been switched on and / or after a request by a user of the vehicle and / or to save the generated routing table in a permanent storage module, in particular only if the generated routing table deviates from a routing table stored in the permanent storage module, and / or to block and / or enable dynamic generation of the routing table.
  • the routing table makes sense to generate the routing table every time the vehicle is switched on. In this way, a control device newly installed when the vehicle is switched off can be recognized immediately and integrated topologically correctly into the bus network.
  • a manually triggered generation of the routing table is also desirable, for example, in the event that previously unused functionality with new routing requirements is activated in an already installed control unit.
  • the dynamic generation can also optionally be provided in a lockable, encrypted or unlockable manner, which increases the security of the bus network.
  • the invention also relates to a control device for a vehicle, which can be connected to at least two bus systems of a bus network of a vehicle at the same time and comprises a gateway module according to the invention.
  • the control device can either be designed as a dedicated router and comprise the gateway module as the only function module or be assigned to a functional system of the vehicle and include a primary function module in addition to the gateway module.
  • Another object of the invention is a bus network for a vehicle, which has a control device according to the invention and at least two bus systems connected to the control device, to each of which at least one further control device of the vehicle is connected.
  • the bus network accordingly has a segmented topology, the segments of which are formed by the at least two bus systems.
  • the control unit connects the segments and enables data exchange between the segments.
  • the invention further relates to a method for generating a routing table for a bus network of a vehicle, in particular a bus network according to the invention.
  • a segmented topology of the bus network is provided in a large number of vehicles for technical reasons and requires the generation of routing tables corresponding to the topology of the bus network.
  • a gateway module of a control device connected to at least two bus systems of a bus network receives signal packets from further control devices connected to the at least two bus systems of the bus network and, based on the received signal packets, generates a routing table for the bus network of the vehicle completely dynamically.
  • the generation of the routing table is therefore based exclusively on special signal packets received by the control units during operation of the vehicle and is not carried out as part of separate static programming. In most cases, the routing table is generated for the first time when the vehicle is put into operation for the first time.
  • the further control devices send signal packets via the bus network, which include at least one signal packet ID requiring reception and / or at least one signal packet ID capable of transmission.
  • the sending control unit informs the gateway module that it requires data from another control unit assigned to the signal packet ID that needs to be received.
  • the sending control unit informs the gateway module that it has data for one of the sendable Can provide other control unit assigned signal packet ID.
  • all signal packet IDs in need of reception and all signal packet IDs capable of transmission define a communication context of the control device based on the quality of the transmitted data.
  • the generated routing table is advantageously stored in a permanent storage module. As a result, the routing table is retained after the vehicle is switched off and is still available after the vehicle is switched on. This can be advantageous, for example, if dynamic generation fails due to a malfunction of the bus network. Signal packets can still be transmitted in the bus network using the stored routing table.
  • the generated routing table is only stored if the generated routing table deviates from a routing table stored in the permanent storage module. In this way, unnecessary saving of the routing table is avoided.
  • the routing table is generated after the vehicle is switched on and / or after a request from a user of the vehicle. These two points in time are particularly suitable for generating the routing table. This is because they can ensure that a newly installed control unit or a newly activated function of an existing control unit is topologically integrated into the bus network at the earliest possible time.
  • the generation of the routing table is blocked and / or activated.
  • the possibility of locking and unlocking the generation of the routing table improves the security of the bus network against harmful impairment, which can occur due to an inadvertently or improperly defective control unit.
  • the invention is shown schematically in the drawing using an embodiment and is further described with reference to the drawing. It shows:
  • Figure 1 is a schematic view of an embodiment of a
  • Bus network for a vehicle according to the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an embodiment of a bus system 100 for a vehicle according to the present invention.
  • the bus network 100 comprises five bus systems A, B, C, D, E and two control devices 110, each of which can be connected to several bus systems A, B, C, D, E of a bus network simultaneously.
  • the bus systems A, B are connected to a first control unit 110
  • the bus systems C, E are connected to a second control unit 110
  • the bus system D is connected to the two control units 110.
  • Two or more than two further control devices 120 of the vehicle are connected to each of the four bus systems A, B, C, E of the bus network 100.
  • the control units 110 each comprise a gateway module 111 with a single routing table 112, which is configured to generate the routing table 112 completely dynamically on the basis of received signal packets 121 after the vehicle is switched on or after a request by a user of the vehicle to save the generated routing table 112 in a permanent memory module (flash memory).
  • a gateway module 111 with a single routing table 112, which is configured to generate the routing table 112 completely dynamically on the basis of received signal packets 121 after the vehicle is switched on or after a request by a user of the vehicle to save the generated routing table 112 in a permanent memory module (flash memory).
  • the routing table 112 generated in each case is only saved if the generated routing table 112 deviates from a routing table 112 already stored in the permanent storage module.
  • the gateway modules 111 are configured to selectively block or activate the dynamic generation of the routing table 112. After the vehicle is switched on, all control units 110, 120 send special signal packets 121 via the bus network 100, each of which comprises at least one signal packet ID 122 requiring reception and / or at least one signal packet ID 123 capable of transmission.
  • the gateway module 111 of the first control device 120 receives the special signal packets 121 from the control devices 110, 120 connected to the bus systems A, B, D, of the bus network 100, and the gateway module 111 of the second control device 110 receives the special signal packets 121 from the control units 110, 120 connected to the bus systems C, D, E.
  • both control devices 110 If the generation of the routing table 112 is enabled, depending on the configuration, both control devices 110 generate a routing table 112 for the bus network 100 of the vehicle based on the received special signal packets 121 after the vehicle is switched on or after a request from a user of the vehicle completely dynamic and store them in a permanent storage module if the generated routing table 112 deviates from a routing table 112 already stored in the permanent storage module. On the other hand, if the generation of the routing table 112 is blocked, a routing table 112 is not generated and stored.
  • a major advantage of the gateway module according to the invention is that the routing table is automatically adapted when a subsequent installation or activation of additional functions of an existing control device or connection of a further control device to the bus network of the vehicle. Reprogramming a static routing table and complex installation of the newly programmed routing table in the gateway module in the event of a functional expansion of a vehicle are eliminated, which is associated with a saving in time and costs.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Gateway-Modul für ein Busnetzwerk eines Fahrzeugs, welches eine einzige Routing-Tabelle umfasst und konfiguriert ist, die Routing-Tabelle ausgehend von mindestens einem empfangenen Signalpaket (PDU) vollständig dynamisch zu generieren.

Description

DYNAMISCHES ERSTELLEN EINER ROUTING-TABELLE FÜR EIN
BUSNETZWERK EINES FAHRZEUGS
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft ein Gateway-Modul für ein Busnetzwerk eines Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Steuergerät (ECU) mit einem Gateway-Modul für ein Busnetzwerk eines Fahrzeugs, ein Busnetzwerk eines Fahrzeugs und ein Verfahren zum Generieren einer Routing-Tabelle für ein Busnetzwerk eines Fahrzeugs.
Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, umfassen üblicherweise ein Busnetzwerk, welches eine Mehrzahl von Bussystemen umfasst, und eine Mehrzahl von Steuergeräten, welche jeweils an ein Bussystem des Busnetzwerks angeschlossen sind und miteinander kommunizieren, indem sie untereinander Daten, insbesondere Steuerdaten, über das Busnetzwerk austauschen. In der Regel ist ein Steuergerät bestimmten Aktuatoren und Sensoren zugeordnet, welche ebenfalls an ein Bussystem des Busnetzwerks angeschlossen sind und gemeinsam mit dem zugeordneten Steuergerät ein Funktionssystem des Fahrzeugs bilden. Solche Funktionssysteme ermöglichen beispielsweise ein automatisches Beschleunigen, Spurhalten oder auch Einparken eines Fahrzeugs, um nur einige zu nennen.
Das Busnetzwerk eines Fahrzeugs kann Bussysteme unterschiedlicher Bustechnologien umfassen und integrieren. Gebräuchliche Bustechnologien für Bussysteme sind CAN, CAN_FD, FlexRay, Ethernet und MOST, wobei letzteres einen Datentransport in Lichtleitern vorsieht. Die Steuergeräte sind miteinander über das Busnetzwerk zu einem logischen Netzwerk verbunden, in dem sogenannte Signalpakete (Protocal Data Unit, PDU) zwischen den Steuergeräten übertragen werden. Jedes über das Busnetzwerk versandte Signalpaket umfasst eine sogenannte Signalpaket-ID, welche eine Qualität der in dem Signalpaket enthaltenen Daten angibt. Entsprechend kann ein Steuergerät anhand der Signalpaket-ID entscheiden, das Signalpaket zu empfangen und oder zu ignorieren. Entsprechend sind jedem Steuergerät abhängig von seiner Funktion empfangsbedürftige Signalpaket-IDs, d. h. IDs von Daten, die für die eigene Funktion benötigt werden, sowie sendefähige Signalpaket-IDs, d. h. IDs von Daten, die von dem Steuergerät bereitgestellt werden, zugeordnet.
Aufgrund von technischen Begrenzungen einzelner Bussysteme kann das Busnetzwerk eine segmentierte Topologie aufweisen, d. h. mehrere physikalisch separate Abschnitte oder Äste, die jeweils von einem Bussystem gebildet sind und auf unterschiedlichen Bustechnologien beruhen können. Steuergeräte, welche an einen Bussystem des Busnetzwerks gemeinsam angeschlossen sind, können untereinander ohne Weiteres Daten austauschen. Um aber einen Datenaustausch auch mit an andere Bussysteme des Busnetzwerks angeschlossenen Steuergeräten zu erlauben, werden sogenannte Gateway-Module verwendet.
Ein Gateway-Modul ist mit mindestens zwei Bussystemen des Busnetzwerks verbunden und konfiguriert, den Datenaustausch zwischen den beiden Bussystemen zu steuern. Eine wesentliche Aufgabe des Gateway-Moduls besteht darin, nur solche Signalpakete aus einem ersten Bussystem des Busnetzwerks in ein zweites Bussystem des Busnetzwerks zu übertragen, deren Signalpaket-ID einem an das zweite Bussystem angeschlossenen Steuergerät als empfangsbedürftige Signalpaket-ID zugeordnet ist. Auf diese Weise wird eine Signalpaketdichte in jedem einzelnen Bussystem des Busnetzwerks verringert. Eine weitere Aufgabe des Gateway-Moduls besteht darin, die Signalpakete bei dem Übergang von dem ersten Bussystem zu dem zweiten Bussystem protokollgerecht zu transformieren. Zum Erledigen dieser Aufgabe weist das Gateway-Modul eine sogenannte Routing-Tabelle mit einer Vielzahl von Einträgen auf. Jeder Eintrag umfasst mindestens eine Signalpaket-ID und mindestens einen Bussystemkennzeichner, welcher das Bussystem kennzeichnet, an welchen ein Steuergerät mit der empfangsbedürftigen Signalpaked-ID angeschlossen ist. Auf diese Weise kann das Gateway-Modul für ein Signalpaket mit einer bestimmten Signalpaket-ID anhand eines Eintrags der Routing-Tabelle entscheiden, in welches Bussystem des Busnetzwerks das Signalpaket übertragen werden muss, wobei das Signalpaket in übrige Bussysteme entsprechend nicht übertragen wird (routing).
Die Routing-Tabelle ist in vielen Fällen statisch vorgesehen. Eine statische Routing-Tabelle wird separat, d. h. außerhalb des Fahrzeugs, generiert, kompiliert und in kompilierter Form in dem Gateway-Modul installiert („geflasht“). Die statische Routing-Tabelle bietet zwar eine große Sicherheit gegenüber einer schädlichen Manipulation, ist aber in der Praxis eher unflexibel. Wenn sich beispielsweise die Topologie des Busnetzwerks ändert, neue Steuergeräte hinzugefügt oder neue Funktionen vorhandener Steuergeräte freigeschaltet werden, wird eine daran angepasste neue Routing-Tabelle benötigt, deren Erstellung, Kompilierung und Speicherung viel Zeit erfordert und hohe Kosten verursacht.
Entsprechend gehen Bestrebungen dahin, Routing-Tabellen für Busnetzwerke von Fahrzeugen flexibler vorzusehen. Eine Möglichkeit besteht darin, eine Differenz zu einer statischen Routing-Tabelle in einer zusätzlichen Routing-Tabelle zu verwalten.
So offenbart die DE 11 2008 000 664 B4 ein Busnetzwerk für ein Fahrzeug, bei dem Bussysteme des Busnetzwerks über ein Steuergerät mit einem Gateway-Modul miteinander verbunden sind. In einem Nur-Lese-Speicher (Read-Only Memory, ROM) ist eine statische Routing-Tabelle gespeichert. Wenn das Gateway-Modul von an das Busnetzwerk angeschlossenen weiteren Steuergeräten Signalpakete empfängt, welche zu keinem Eintrag der grundlegenden Routing-Tabelle korrespondieren, generiert es eine zusätzliche Routing-Tabelle und speichert diese in einem Schreib-Lese- Speicher (Random Access Memory, RAM) ab.
Nachteilig an dieser Lösung ist der relativ hohe Aufwand für die Nutzung zweier separater Routing-Tabellen während des Betriebs des Busnetzwerks, die relativ aufwändige Verwaltung der zusätzlichen Routing-Tabelle sowie eine relativ geringe Sicherheit des Busnetzwerks. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine vorhandene Routing-Tabelle dynamisch zu aktualisieren.
Die KR 2015 0000306 A offenbart ein solches Verfahren zum Aktualisieren einer Routing-Tabelle eines Gateway-Moduls eines Fahrzeugs. Bei dem Verfahren wird die Routing-Tabelle auf Anforderung eines Steuergeräts nur aktualisiert, wenn eine Prüfung eines mit der Anforderung übermittelten Authentisierungsschlüssels erfolgreich ist. Nach einer erfolgten Aktualisierung erhält das Steuergerät eine entsprechende Bestätigung.
Gateway-Module mit aktualisierungsbedürftigen Routing-Tabellen werden aber nicht nur in Busnetzwerken straßengebundener Fahrzeuge verwendet, sondern auch in Busnetzwerken schienengebundener Fahrzeuge, wie Zügen, benötigt, deren Zusammensetzung sich während des Betriebs häufig ändern kann.
Beispielsweise offenbart die DE 11 2014 006 607 T5 ein Busnetzwerk für Wagons eines Zugs, welches ein Austauschen von Daten zwischen den Wagons in unterschiedlichen Zugformationen, d. h. nach einem Zusammenführen von Zugteilen oder Trennen von Zugteilen, ermöglicht. Dazu wird von einer Zugtopologieerfassungseinheit eine Topologie des Zugs erfasst und eine den Zug betreffende Routing-Tabelle entsprechend aktualisiert.
Allerdings gehen die beiden vorstehend genannten Lösungen von einer vorhandenen Routing-Tabelle voraus, die entsprechend den aktuellen Gegebenheiten lediglich angepasst wird. US 6,934,612 B2 offenbart dagegen ein Verfahren, bei dem ein Steuergerät eines Fahrzeugs aus von allen weiteren Steuergeräten des Fahrzeugs empfangenen lokalen Nachbarschaftstabellen eine Routing-Tabelle dynamisch aufbaut.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Gateway- Modul für ein Steuergerät eines Fahrzeugs zu schaffen, welches die beschriebenen Nachteile vermeidet. Ferner löst die Erfindung die Aufgaben, ein verbessertes Steuergerät für ein Fahrzeug und ein verbessertes Busnetzwerk für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Generieren einer Routing-Tabelle für ein Busnetzwerk eines Fahrzeugs vorzuschlagen.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Gateway-Modul für ein Busnetzwerk eines Fahrzeugs. Wenn das Busnetzwerk mehrere Bussysteme aufweist, stellt das Gateway-Modul einen Datenaustausch zwischen Steuergeräten sicher, welche an verschiedene Bussysteme des Busnetzwerks angeschlossen sind.
Das erfindungsgemäße Gateway-Modul umfasst eine einzige Routing- Tabelle und ist konfiguriert, die Routing-Tabelle ausgehend von mindestens einem empfangenen Signalpaket vollständig dynamisch zu generieren. Die dynamische Generierung beruht demnach auf speziellen Signalpaketen, welche von jedem Steuergerät gesendet werden und dem jeweiligen Steuergerät zugeordnete empfangsbedürftige und sendefähige Signalpaket- IDs umfassen. Eine einzige Routing-Tabelle ist einfach in der Flandhabung, d. h. sie ermöglicht dem Gateway-Modul einen unmittelbaren Zugriff auf die verfügbaren Routing-Informationen, d. h. jeden Eintrag der Routing-Tabelle. Gegenüber einer statischen Routing-Tabelle erfordert eine dynamisch generierte Routing-Tabelle zum Ersetzen einer veralteten Routing-Tabelle kein aufwändiges Programmieren und Installieren, wenn sich eine Topologie des Busnetzwerks oder an ein Bussystem des Busnetzwerks angeschlossene Steuergeräte des Fahrzeugs ändern. In bevorzugten Ausführungsformen ist das Gateway-Modul konfiguriert, die Routing-Tabelle nach einem Einschalten des Fahrzeugs und/oder nach einer Anforderung eines Nutzers des Fahrzeugs zu generieren und/oder die generierte Routing-Tabelle in einem Permanentspeichermodul zu speichern, insbesondere nur, wenn die generierte Routing-Tabelle von einer in dem Permanentspeichermodul gespeicherten Routing-Tabelle abweicht, und/oder ein dynamisches Generieren der Routing-Tabelle zu sperren und/oder freizuschalten.
Grundsätzlich ist ein Generieren der Routing-Tabelle nach jedem Einschalten des Fahrzeugs sinnvoll. Auf diese Weise kann ein bei ausgeschaltetem Fahrzeug neu installiertes Steuergerät unverzüglich erkannt und topologisch korrekt in das Busnetzwerk integriert werden. Aber auch ein manuell ausgelöstes Generieren der Routing-Tabelle ist beispielsweise für den Fall wünschenswert, dass in einem bereits verbauten Steuergerät eine bislang ungenutzte Funktionalität mit neuen Routing-Erfordernissen freigeschaltet wird. Durch Speichern der dynamisch generierten Routing-Tabelle in dem Permanentspeicher kann eine erneute dynamische Generierung unterbleiben, wenn keine das Busnetzwerk betreffende Veränderung eingetreten ist. Ferner kann die dynamische Generierung auch wahlweise sperrbar, verschlüsselt oder freischaltbar vorgesehen sein, wodurch eine Sicherheit des Busnetzwerks erhöht ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Steuergerät für ein Fahrzeug, welches gleichzeitig an mindestens zwei Bussysteme eines Busnetzwerks eines Fahrzeugs anschließbar ist und ein erfindungsgemäßes Gateway- Modul umfasst. Das Steuergerät kann entweder als ein dedizierter Router ausgebildet sein und das Gateway-Modul als einziges Funktionsmodul umfassen oder einem Funktionssystem des Fahrzeugs zugeordnet sein und zusätzlich zu dem Gateway-Modul ein primäres Funktionsmodul umfassen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Busnetzwerk für ein Fahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Steuergerät und mindestens zwei an das Steuergerät angeschlossene Bussysteme aufweist, an die jeweils mindestens ein weiteres Steuergerät des Fahrzeugs angeschlossen ist. Das Busnetzwerk weist demnach eine segmentierte Topologie auf, deren Segmente von den mindestens zwei Bussystemen gebildet sind. Das Steuergerät verbindet die Segmente und ermöglicht einen Datenaustausch zwischen den Segmenten.
Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum Generieren einer Routing-Tabelle für ein Busnetzwerk eines Fahrzeugs, insbesondere ein erfindungsgemäßes Busnetzwerk. Eine segmentierte Topologie des Busnetzwerks ist aus technischen Gründen in einer Vielzahl von Fahrzeugen vorgesehen und erfordert das Generieren von zu der Topologie des Busnetzwerks korrespondierenden Routing-Tabellen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren empfängt ein Gateway-Modul eines an mindestens zwei Bussysteme eines Busnetzwerks angeschlossenen Steuergeräts Signalpakete von an die mindestens zwei Bussysteme des Busnetzwerks angeschlossenen weiteren Steuergeräten und generiert ausgehend von den empfangenen Signalpaketen eine Routing-Tabelle für das Busnetzwerk des Fahrzeugs vollständig dynamisch. Das Generieren der Routing-Tabelle beruht demnach ausschließlich auf während des Betriebs des Fahrzeugs von den Steuergeräten empfangenen speziellen Signalpaketen und erfolgt nicht im Rahmen einer separaten statischen Programmierung. In den meisten Fällen wird die Routing-Tabelle erstmals im Rahmen einer ersten Inbetriebnahme des Fahrzeugs durch den Fiersteller erzeugt.
Weiterhin erfindungsgemäß senden die weiteren Steuergeräte über das Busnetzwerk Signalpakete, welche mindestens eine empfangsbedürftige Signalpaket-ID und/oder mindestens eine sendefähige Signalpaket-ID umfassen. Mit der empfangsbedürftigen Signalpaket-ID teilt das sendende Steuergerät dem Gateway-Modul mit, dass es Daten von einem der empfangsbedürftigen Signalpaket-ID zugeordneten anderen Steuergerät benötigt. Mit der sendefähigen Signalpaket-ID teilt das sendende Steuergerät dem Gateway-Modul mit, dass es Daten für ein der sendefähigen Signalpaket-ID zugeordnetes anderes Steuergerät bereitstellen kann. Kurz gesagt, definieren sämtliche empfangsbedürftigen Signalpaket-IDs und sämtliche sendefähigen Signalpaket-IDs einen auf einer Qualität der übertragenen Daten beruhenden Kommunikationskontext des Steuergeräts.
Vorteilhaft wird die generierte Routing-Tabelle in einem Permanentspeichermodul gespeichert. Dadurch bleibt die Routing-Tabelle nach einem Ausschalten des Fahrzeugs erhalten und steht nach einem Einschalten des Fahrzeugs weiterhin zur Verfügung. Dies kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn ein dynamisches Generieren aufgrund einer Fehlfunktion des Busnetzwerks misslingt. Mittels der gespeicherten Routing-Tabelle können Signalpakete in dem Busnetzwerk dennoch übertragen werden.
In weiteren Ausführungsformen erfolgt eine Speicherung der generierten Routing-Tabelle nur, wenn die generierte Routing-Tabelle von einer in dem Permanentspeichermodul gespeicherten Routing-Tabelle abweicht. Auf diese Weise wird ein unnötiges Speichern der Routing-Tabelle vermieden.
In noch weiteren Ausführungsformen wird die Routing-Tabelle nach einem Einschalten des Fahrzeugs und/oder nach einer Anforderung eines Nutzers des Fahrzeugs generiert. Diese beiden Zeitpunkte sind zum Generieren der Routing-Tabelle besonders geeignet. Denn sie können sicherstellen, dass ein neu verbautes Steuergerät oder eine neu freigeschaltete Funktion eines vorhandenen Steuergeräts zum frühest möglichen Zeitpunkt in das Busnetzwerk topologisch integriert sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Generieren der Routing- Tabelle gesperrt und/oder freigeschaltet. Die Möglichkeit zum Sperren und Freischalten der Generierung der Routing-Tabelle verbessert die Sicherheit des Busnetzwerks vor einer schädlichen Beeinträchtigung, welche durch ein versehentlich oder missbräuchlich fehlerhaftes Steuergerät eintreten kann. Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 in einer schematischen Ansicht eine Ausführungsform eines
Busnetzwerks für ein Fahrzeug nach der vorliegenden Erfindung.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Ausführungsform eines Bussystems 100 für ein Fahrzeug nach der vorliegenden Erfindung. Das Busnetzwerk 100 umfasst fünf Bussysteme A, B, C, D, E und zwei Steuergeräte 110, welche jeweils gleichzeitig an mehrere Bussysteme A, B, C, D, E eines Busnetzwerks anschließbar sind. Die Bussysteme A, B sind an ein erstes Steuergerät 110, die Bussysteme C, E sind an ein zweites Steuergerät 110 und das Bussystem D ist an die beiden Steuergeräte 110 angeschlossen. An jedes der vier Bussysteme A, B, C, E des Busnetzwerks 100 sind zwei oder mehr als zwei weitere Steuergeräte 120 des Fahrzeugs angeschlossen.
Die Steuergeräte 110 umfassen jeweils ein Gateway-Modul 111 mit einer einzigen Routing-Tabelle 112, welches konfiguriert ist, die Routing-Tabelle 112 ausgehend von empfangenen Signalpaketen 121 nach einem Einschalten des Fahrzeugs oder nach einer Anforderung eines Nutzers des Fahrzeugs vollständig dynamisch zu generieren und die generierte Routing- Tabelle 112 in einem Permanentspeichermodul (Flash Memory) zu speichern.
Gemäß der Konfiguration der Gateway-Module 111 erfolgt ein Speichern der jeweils generierten Routing-Tabelle 112 nur, wenn die generierte Routing- Tabelle 112 von einer bereits in dem Permanentspeichermodul gespeicherten Routing-Tabelle 112 abweicht. Abgesehen davon sind die Gateway-Module 111 konfiguriert, das dynamische Generieren der Routing- Tabelle 112 wahlweise zu sperren oder freizuschalten. Nach einem Einschalten des Fahrzeugs senden sämtliche Steuergeräte 110, 120 spezielle Signalpakete 121 über das Busnetzwerk 100, welche jeweils mindestens eine empfangsbedürftige Signalpaket-ID 122 und/oder mindestens eine sendefähige Signalpaket-ID 123 umfassen.
Das Gateway-Modul 111 des ersten Steuergeräts 120 empfängt die speziellen Signalpakete 121 von den an die Bussysteme A, B, D, des Busnetzwerks 100 angeschlossenen Steuergeräten 110, 120, und das Gateway-Modul 111 des zweiten Steuergeräts 110 empfängt die speziellen Signalpakete 121 von den an die Bussysteme C, D, E angeschlossenen Steuergeräten 110, 120.
Wenn das Generieren der Routing-Tabelle 112 freigeschaltet ist, generieren beide Steuergeräte 110 je nach Konfiguration nach dem Einschalten des Fahrzeugs oder nach einer Anforderung eines Nutzers des Fahrzeugs ausgehend von den empfangenen speziellen Signalpaketen 121 jeweils eine Routing-Tabelle 112 für das Busnetzwerk 100 des Fahrzeugs vollständig dynamisch und speichern diese jeweils in einem Permanentspeichermodul, wenn die generierte Routing-Tabelle 112 von einer bereits in dem Permanentspeichermodul gespeicherten Routing-Tabelle 112 abweicht. Wenn dagegen das Generieren der Routing-Tabelle 112 gesperrt ist, erfolgt ein Generieren und Speichern einer Routing-Tabelle 112 nicht.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gateway-Moduls besteht darin, dass bei einem nachträglichen Installieren oder Freischalten zusätzlicher Funktionen eines vorhandenen Steuergeräts oder Anschließen eines weiteren Steuergeräts an das Busnetzwerk des Fahrzeugs die Routing-Tabelle automatisch angepasst wird. Ein Neuprogrammieren einer statischen Routing-Tabelle und ein aufwändiges Installieren der neu programmierten Routing-Tabelle in dem Gateway-Modul bei einer funktionalen Erweiterung eines Fahrzeugs entfällt, was mit einer Ersparnis von Zeit und Kosten einhergeht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Gateway-Modul (111 ) für ein Busnetzwerk (100) eines Fahrzeugs, welches eine einzige Routing-Tabelle (112) umfasst und konfiguriert ist, die Routing-Tabelle (112) ausgehend von mindestens einem empfangenen mindestens eine empfangsbedürftige Signalpaket-ID (122) und/oder mindestens eine sendefähige Signalpaket-ID (123) umfassenden Signalpaket (121 ) vollständig dynamisch zu generieren.
Gateway-Modul nach Anspruch 1 , welches konfiguriert ist, die Routing- Tabelle (112) nach einem Einschalten des Fahrzeugs und/oder nach einer Anforderung eines Nutzers des Fahrzeugs zu generieren und/oder die generierte Routing-Tabelle (112) in einem
Permanentspeichermodul zu speichern, insbesondere nur, wenn die generierte Routing-Tabelle (112) von einer in dem
Permanentspeichermodul gespeicherten Routing-Tabelle (112) abweicht, und/oder ein dynamisches Generieren der Routing-Tabelle (112) zu sperren und/oder freizuschalten.
Steuergerät (110) für ein Fahrzeug, welches gleichzeitig an mindestens zwei Bussysteme (A, B, C, D, E) eines Busnetzwerks (100) eines Fahrzeugs anschließbar ist und ein Gateway-Modul (111 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 umfasst.
Busnetzwerk (100) für ein Fahrzeug, welches ein Steuergerät (110) nach Anspruch 3 und mindestens zwei an das Steuergerät (110) angeschlossene Bussysteme (A, B, C, D, E) aufweist, an die jeweils mindestens ein weiteres Steuergerät (120) des Fahrzeugs angeschlossen ist.
Verfahren zum Generieren einer Routing-Tabelle (112) für ein Busnetzwerk (100) eines Fahrzeugs, insbesondere ein Bussystem (110) nach Anspruch 4, bei dem ein Gateway-Modul (111 ) eines an mindestens zwei Bussysteme (A, B, C, D, E) eines Busnetzwerks (100) angeschlossenen Steuergeräts (110) Signalpakete (121 ) von an die mindestens zwei Bussysteme (A, B, C, D, E) des Busnetzwerks (100) angeschlossenen weiteren Steuergeräten (120) empfängt und ausgehend von den empfangenen Signalpaketen (121 ) eine Routing- Tabelle (112) für das Busnetzwerk (100) des Fahrzeugs vollständig dynamisch generiert.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die generierte Routing-Tabelle (112) in einem Permanentspeichermodul gespeichert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem eine Speicherung der generierten Routing-Tabelle (112) nur erfolgt, wenn die generierte Routing-Tabelle (112) von einer in dem Permanentspeichermodul gespeicherten Routing-Tabelle (112) abweicht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die Routing- Tabelle (112) nach einem Einschalten des Fahrzeugs und/oder nach einer Anforderung eines Nutzers des Fahrzeugs generiert wird. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem das Generieren der Routing-Tabelle (112) gesperrt und/oder freigeschaltet wird.
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