WO2021239298A1 - Lin-bus über backbone-bus tunneln - Google Patents

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WO2021239298A1
WO2021239298A1 PCT/EP2021/058096 EP2021058096W WO2021239298A1 WO 2021239298 A1 WO2021239298 A1 WO 2021239298A1 EP 2021058096 W EP2021058096 W EP 2021058096W WO 2021239298 A1 WO2021239298 A1 WO 2021239298A1
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WO
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lin
control device
data connection
bus
header information
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PCT/EP2021/058096
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English (en)
French (fr)
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Helmut Kellermann
Florian Brummer
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • H04L2012/40267—Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • a LIN system consists of a master (LIN master) and one or more slaves (LIN slaves).
  • the master is designed, for example, as a microcontroller which, for example, can connect the LIN to a CAN bus as a bridge.
  • the master determines the (e.g. permanently configured) chronological order of all messages by sending out the beginning, the so-called header.
  • One or more LIN slaves are thus serially connected to the LIN master via a LIN bus.
  • the transmission protocol provides for the header to be sent from the LIN master to the LIN slaves.
  • the LIN slave addressed here sends a response back to the LIN master in response to the header within a specified time slot (e.g. in a 5 ms or 10 ms cycle on the LIN bus). Header and Response are combined as a frame that is sent within the duration of the intended time slot.
  • the system comprises a central control device in which at least one LIN master is formed. Furthermore, at least one local control device is provided, which is coupled to the central control device by means of a first data connection.
  • the local control device is also coupled to a LIN bus assigned to the LIN master, to which at least one LIN slave is connected.
  • a data transmission speed of the first data connection between the central control device and the local control device is higher than a data transmission speed of the LIN bus.
  • a higher data transmission speed can make it possible to transmit the same amount of data in a shorter period of time via the first data connection than via the LIN bus.
  • the higher data transmission speed of the first data connection in contrast to the LIN bus enables header information (e.g.
  • LIN bus for sending as a header over the LIN bus
  • response information e.g. for sending as a response over the LIN bus exchanged between the central control unit and the local control unit more quickly.
  • header information can be sent over the first data connection during a predefined time slot of the one LIN bus in this way. This can be advantageous if several LIN buses are connected to the local control device, which are controlled by the respective LIN masters of the central control device.
  • the proposed system makes it possible, for example, to send information from the LIN master that is to be transmitted via the LIN bus first via a faster connection to the local control device, from where the information is passed on to the slower LIN bus.
  • a tolerance time is provided in accordance with the LIN transmission standard.
  • An actually required transmission time e.g. maximum header transmission time
  • a free time window is created in a time slot of a frame if the tolerance time provided is not required by effective transmission mechanisms.
  • the intended time window (tolerance time) is not required on the LIN bus.
  • header information and / or response information can advantageously be transmitted from or to the LIN master via the first data connection, for example without the provided clock on the LIN bus being delayed.
  • This time can be used, for example, for tunneling (e.g. for header information and response information via the first data connection).
  • the available, free time window has, for example, the length of the slot duration (ie nominal transmission time of header and response multiplied by a factor of 140%) minus the nominal transmission time of header and response (e.g. maximum tolerance time).
  • a shorter time window can be sufficient (e.g. shorter than the maximum tolerance time), for example depending on the data transmission speed of the first data connection.
  • the availability of the free time window can also be better guaranteed, for example, using software solutions on high-performance computing units or computing units exclusively provided for the software solution.
  • the system is designed to transmit both the frame and the frame over the LIN bus within a period of a predefined nominal time slot for data transmission of a frame (ie header and response transmitted over the LIN bus) as well as to transmit header information and response information corresponding to the frame via the first data connection.
  • the tolerance time that is not required can be used to transmit (e.g. tunnel) the header information and / or response information via the first data connection (which can be referred to as the backbone bus, for example) .
  • the first data connection which can be referred to as the backbone bus, for example.
  • This can make it possible that a respective header information and / or response information can also be transmitted from or to the LIN master arranged in the central control device during the duration of the time slot on the LIN bus.
  • the system is designed according to an example, within the specified tolerance time of a LIN frame, which is provided in accordance with a LIN standard, response information (eg of the same LIN frame to which the tolerance time is assigned) and header information (e.g. of a subsequent LIN frame) via the first data connection between the LIN master and the local control device.
  • response information eg of the same LIN frame to which the tolerance time is assigned
  • header information e.g. of a subsequent LIN frame
  • delay-free LIN communication can thus take place even when the LIN bus is separated from the LIN master by the first data connection.
  • each time slot of a LIN frame on the LIN bus can be used by the LIN master in the central control device.
  • the response information can already be available at the LIN master within the tolerance time not required according to the LIN protocol, if the LIN frame has not yet expired.
  • the LIN master can then send further header information to the decentralized LIN slave so that this can also already be available on the local control device if the LIN frame has not yet expired ( See also example in FIG. 5 of the disclosure). In this way, delay-free LIN communication and the flexibility of the decentralized system can advantageously be combined.
  • the central control device comprises a plurality of LIN masters and the local control device is coupled to a plurality of LIN buses.
  • the faster first data connection and / or the use of the free time window in the time slot can, for example, ensure that the data transmission of header information and / or response information between the LIN masters of the central control unit and the respective LIN buses can take place via the common first data connection, so that, for example, the cable requirement of the system can be reduced.
  • the system further comprises at least one second local control device, which is coupled to the central control device by means of the first data connection, just like the previously described (e.g. first) local control device.
  • a more decentralized division of the local control devices can enable better cable routing (e.g. a shorter total length of LIN bus cables can be achieved).
  • the data transmission speed of the first data connection corresponds to at least 10 times (or 20 times or 50 times) the data transmission speed of the LIN bus.
  • Such a faster transmission speed via the first data connection can, for example, make it possible to operate a higher number of LIN buses by means of LIN masters which are arranged in the central control device.
  • it can also be made possible to transmit further information (for example additional information or information other than header information and response information) via the first data connection, for example without collisions or delays in the transmission via the first data connection.
  • the first data connection is formed in accordance with an Ethernet standard, a CAN standard, a FlexRay standard, a radio-based transmission standard (e.g. WLAN or Bluetooth) or a home network standard (e.g. HomeGrid - G.hn) is. The use of these standards can enable a required data transmission speed of the first data connection.
  • Another aspect relates to a method for controlling a LIN slave connected to a LIN bus.
  • the method can be carried out using a system described above or below.
  • the method comprises sending header information from a LIN master of a central control device to a local control device via a first data connection between the central control device and the local control device. Since the first data connection has a higher data transmission speed than the LIN bus.
  • the method further includes receiving the header information at the local control device and sending the header information to the LIN slave via the LIN bus connected to the local control device.
  • the method further comprises receiving response information from the LIN slave corresponding to the header information at the local control device and sending the response information from the local control device to the LIN master of the central control device via the first data connection .
  • a LIN slave that is connected to a local control device via a LIN bus can be controlled by means of a LIN master that is arranged in a central control device.
  • header information and / or response information can be transmitted faster, for example, so that the first data connection can be used jointly to control several LIN buses. In this way, for example, the amount of cable required to control devices on LIN buses can be reduced overall.
  • a predetermined time slot can be used for transmitting the header information and the response information via the LIN bus (for example LIN frame) (for example a 5 ms or 10 ms slot provided according to the LIN transmission). It is also provided that the response information and / or further header information are sent via the first data connection within a time window reserved in the time slot.
  • the availability of the time window can be made possible by the fact that one in the time slot according to the The tolerance time reserved for the LIN standard is not required for transmission on the LIN bus. This can be achieved, for example, as already described, by using hardware-based microcontrollers when executing the LIN master and / or LIN slave.
  • the header is transmitted on the LIN bus at the beginning of the time slot.
  • the free time window can therefore be made available at the end of the time slot.
  • the response can be received at the local control device via the LIN bus, so that corresponding response information can be sent to the LIN master via the first data connection in the free time window. So that a corresponding next header can be sent via the LIN bus in a subsequent time slot, the header information for the subsequent time slot is also sent to the local control unit via the first data connection via the first data connection (see also the example in combination with Fig. 5).
  • the header information and the response information of a frame e.g.
  • LIN bus frame can be transferred from the LIN via the first data connection within a specified time period of the time slot (e.g. shifted to the actual time slot on the LIN bus) -Master sent and received again at the LIN master. In this way, even when using the first data connection, a time delay when activating the LIN slaves can be avoided.
  • the method further comprises sending a second piece of header information from a second LIN master of the central control device via the first data connection.
  • the sending of the two header information takes place with a time offset with a time offset that is selected as a function of a data transmission speed of the first data connection.
  • the first header information is sent to a LIN slave on a first LIN bus and the second, time-shifted header information is sent to a LIN slave on a second LIN bus.
  • Bus e.g. coupled to the same or to a different local control device. Because the data transmission speed of the first data connection is greater than that of the LIN buses, both header information items can be transmitted on the common data line. By using the time offset, a collision of header information on the first data connection can be avoided.
  • a time offset of a duration of at least 20 ps can be selected between the transmission of two header items of information via the first data connection.
  • a time offset can also be selected such that the respective response information can be transmitted back to the respective LIN master via the first data connection without colliding with subsequent header information on the first data connection. In this way, for example, latency times due to collisions can be avoided.
  • the header information is embedded in a data packet of a standard of the first data connection when it is sent via the first data connection.
  • the first data connection can be e.g. a CAN bus and the header information can be embedded in a CAN frame.
  • the response information can also be embedded in a respective data packet of the standard used.
  • the length of data packets is variable when they are transmitted over the first data connection, the smallest possible frame size can be selected in which the header information and / or response information can be transmitted (e.g. smallest available frame size of the standard of the first data connection).
  • an Ethernet connection can be used as the first data connection and the header information and / or the response information can be embedded in a 64-byte Ethernet frame when it is transmitted over the Ethernet connection.
  • the advantage can be that the header information and response information (e.g. in the event that the master itself sends data) can each be transmitted completely in a 64-byte Ethernet frame and the transmission time over the first data connection can be very short .
  • an Ethernet connection with a maximum of 10 Mbit / s can be used, since this enables a sufficiently fast data transmission and / or enables the first data connection to be designed more economically.
  • Another aspect relates to a motor vehicle with a system described above or below.
  • a transmission cable of the first data connection and / or the LIN bus is routed through a vehicle pillar of the motor vehicle.
  • the transmission cable of the first data connection (for example CAN bus or Ethernet cable) can be routed through the vehicle pillar, so that there is no need for a large number of LIN bus cables in the vehicle pillar.
  • the system can make it possible that not all LIN bus cables of the system have to be routed through the vehicle pillar, but rather the number of LIN bus cables in the vehicle pillar can be limited. This can advantageously lead, for example, to an easier passage of the cable harness through the vehicle pillar.
  • the system comprises a central control device in which at least one master of a bus (e.g. serial bus) is implemented. Furthermore, at least one local control device is provided, which is coupled to the central control device by means of a first data connection.
  • the local control device is also coupled to a bus assigned to the master of the bus, to which at least one slave of the bus is connected. It is provided that a data transmission speed of the first data connection between the central control device and the local control device is higher than a data transmission speed of the bus.
  • the bus can be e.g. a LIN bus, a CAN bus or a FlexRay bus.
  • the first data connection can be an Ethernet connection, for example.
  • FIGS. 1-6 Further details and aspects are mentioned in connection with the exemplary embodiments described above or below.
  • the exemplary embodiments described may have one or more optional additional features which correspond to one or more aspects mentioned in connection with the proposed concept or with one or more exemplary embodiments described above or below (eg FIGS. 1-6). Brief description of the figure
  • FIG. 1 shows a schematic example of a system with a central control device and a local control device
  • FIG. 2 shows a schematic example of a system with two local control units
  • FIG. 4 shows a flow diagram of a method for controlling a LIN slave
  • FIG. 5 shows an example of a transmission of header information and response information via a first data connection and a LIN bus
  • FIG. 6 shows an example of a transmission of several frames via the first data connection to a plurality of LIN buses using a time offset.
  • FIG. 1 shows a schematic example of a system 10 with a central control device 11 and a local control device 12.
  • the central control device 11 and the local control device 12 are connected by means of a first data connection 13.
  • at least one bus in particular a LIN bus 14 with at least one slave, in particular LIN slave 15a, is coupled to the local control device 12.
  • the LIN bus 14 and the LIN slave 15a are assigned to a master, in particular a special LIN master 11a, which is arranged in the central control device 11.
  • the system 10 can be used in motor vehicles, for example.
  • the system 10 can make it possible to reduce the amount of cable required when using multiple LIN buses.
  • bus system instead of the LIN bus, another bus system can also be provided that has a lower data transmission speed than the first data connection 13.
  • FIG. 1 can have one or more optional additional features which correspond to one or more aspects mentioned in connection with the proposed concept or with one or more exemplary embodiments described above or below (e.g. FIGS. 2-6) are.
  • FIG. 2 shows a schematic example of a system 10 with two local control units 12, 12b.
  • Several LIN masters 11 a, 11 b, l ln are arranged in the central control device 11.
  • Three LIN masters (including LIN master 1 la, 1 lb) can be used to control LIN buses 14, 14b, 14c connected to the first local control device 12.
  • Further LIN masters (including LIN master l ln) can be used to control LIN buses 14d, 14n connected to the second local control device 12b.
  • the two local control devices 12, 12b can be arranged at different positions which are each closer to the LIN slaves assigned to the LIN buses.
  • a required cable length for the LIN buses 14, 14b, 14c, 14d, 14n can be further reduced overall, since the two local control devices 12, 12b can use the first data connection 13 together.
  • further local control devices can be coupled to the first data connection 13 in a similar manner.
  • FIG. 2 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects that arise in connection with the proposed concept or with one or more above (e.g. FIG. 1) or below (e.g. FIG. 3 -6) described embodiments are mentioned.
  • FIG 3 shows an example of a conventional system with a plurality of LIN buses 140, 140b, 140n according to the prior art.
  • the LIN buses 140, 140b, 140n are all directly connected to the control device 110 in which the respective LIN masters 110a, 110b, 110h assigned to the buses are arranged.
  • this increases the need for transmission cables with each additional LIN bus, since no common transmission cable can be used for several LIN buses.
  • FIG. 4 shows a flow diagram of a method 30 for controlling a LIN slave.
  • the method 30 includes sending 31 header information from a LIN master of a central control device to a local control device via a first data connection between the central control device and the local control device.
  • the first data connection is used with a higher data transmission speed compared to the LIN bus.
  • the method 30 further comprises receiving 32 the header information at the local control device and sending 33 the header information to the LIN slave via the LIN bus connected to the local control device.
  • the method 30 can make it possible to transmit header information for several LIN buses via a commonly used data channel, the first data connection. This can, for example, reduce the amount of cable required.
  • FIGS. 1-3 Further details and aspects are mentioned in connection with the exemplary embodiments described above or below.
  • FIGS. 5-6 Further details and aspects are mentioned in connection with the exemplary embodiments described above or below.
  • FIGS. 5-6 Further details and aspects are mentioned in connection with the exemplary embodiments described above or below.
  • FIGS. 5-6 Further details and aspects are mentioned in connection with the exemplary embodiments described above or below.
  • FIGS. 1-3 Further details and aspects are mentioned in connection with the proposed concept or with one or more exemplary embodiments described above (e.g. FIGS. 1-3) or below (e.g. FIGS. 5-6) .
  • FIG. 5 shows an example of the transmission of header information H and response information R via a first data connection 13 (for example a CAN bus; see upper half of FIG. 5) and a LIN bus 14.
  • a time Slot 80 is used to transmit a frame comprising a header (header information H) and a response or slave response (response information R) via the LIN bus 14 (see lower half of FIG. 5).
  • the length of the time slot 80 shown is purely exemplary and can, for example, be 5 ms or other time periods instead of the 10 ms shown.
  • a first part of the time slot 80 is sufficient for transmitting the header information H and response information R via the LIN bus 14, so that a free time window 81 is created or used until the beginning of the next time slot can be.
  • the duration of the time window is approximately 33% of the duration of the time slot 80 (e.g. at most 40% and / or at least 20% of the duration of the time slot 80).
  • the free time window 81 can be provided if the tolerance times defined in the LIN transmission standard are not required for the transmission of the LIN frame.
  • the free time window 81 can thus also be referred to as tolerance time 81.
  • the free time window 81 in which no information is transmitted via the LIN bus 14, can be used to transmit the response information R back to the LIN master in the central control unit via the first data connection 13 (e.g. tunneling the response information R). Furthermore, further header information H n + i for the transmission of a header via the LIN bus 14 in the next time slot can be transmitted from the LIN master to the local control device via the first data connection 13. The header information R for the illustrated LIN frame of the time slot 80 was accordingly transmitted in a free time window of the previous time slot (see header information H on the first data connection 13 before the start of the time slot 80) .
  • the time from the beginning of the sending of the header information H via the first data connection 13 to the end of the receipt of the associated response information R via the first data connection 13 can thus take place in a time period that is less than the time period of the time. Slots 80. Further details and aspects are mentioned in connection with the exemplary embodiments described above or below.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 5 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects that arise in connection with the proposed concept or with one or more above (e.g. FIGS. 1-4) or below (e.g. FIG . 6) described embodiments are mentioned.
  • Fig. 6 shows an example of a transmission of several frames fi, ⁇ , f3 over the first data connection 13 to a plurality of LIN buses 14, 14b, 14c using a time offset t 0ff .
  • the time offset W f can, for example, describe the time between the start of the first header information H and the start of the next header information H2.
  • the transmission of header information via the first data connection 13 can take between 50 and 60 ps and the time offset t 0ff can be 100 ps.
  • the time offset W f can define a period of time between the end of the transmission of the header information H and the start of the transmission of the header information H2 and can be, for example, more than 10 ps and / or less than 50 ps.
  • the header information H, H2, H3 are sent from different LIN masters one after the other via the first data connection 13 to the different LIN buses 14, 14b, 14c each assigned to the LIN masters.
  • the slower data transmission of the frames fi, f2, f 3 via the LIN buses 14, 14b, 14c takes longer than the data transmission of header information and response information via the first data connection 13. Therefore, after after sending the first header information H from a first LIN master via the first data connection 13, further header information H2, H 3 , etc. are sent from further LIN masters, for example as long as the frame fi via the LIN bus 14 is transmitted. For example, a maximum possible number of header information H, H2, H 3 , etc.
  • the time offset f can be selected such that a response informa tion can be transmitted via the first data connection 13 between the sending of two successive header information, for example in order to permanently alternate transmission of header information and response information to be reached via the first data connection 13.
  • the synchronization of the LIN master with offset t 0ff can, for example, enable collision-free scheduling on the backbone bus (for example first data connection 13).
  • the time slots of the LIN buses 14, 14b, 14c are each arranged offset by the time offset. The use of the synchronization or the time offset can enable the multiple LIN masters to subsequently send further headers of subsequent LIN frames for the assigned LIN buses 14, 14b, 14c via the first data connection 13 without collisions on the first Generate data connection 13.
  • FIG. 6 may have one or more optional additional features which correspond to one or more aspects mentioned in connection with the proposed concept or with one or more exemplary embodiments described above (e.g. FIGS. 1-5) or below are.
  • Examples relate to a method for tunneling a LIN bus 14 via a backbone bus (e.g. the first data connection 13, e.g. a CAN bus or an Ethernet connection).
  • a backbone bus e.g. the first data connection 13, e.g. a CAN bus or an Ethernet connection.
  • one or more backbone buses e.g. first data connection
  • buses such as LIN, CAN, FlexRay and also discrete signals can be tunneled.
  • tolerances in the LIN specification can be used. These tolerances (e.g. free time window 81) are no longer required for modern, available microcontrollers (pCs) with hardware LIN logic (e.g. hardware-supported) e.g. on the LIN bus.
  • the LIN master of the LIN buses that are to be tunneled together can be synchronized with a time offset. For example, a time buffer is provided for tunneling LIN buses (e.g. time window 81).
  • a time buffer is provided for tunneling LIN buses (e.g. time window 81).
  • collisions can be avoided by means of proposed concepts. For example, several LIN buses can be routed from a central control device to a rear control device and / or roof control device.

Abstract

Beispiele betreffen ein System (10) zur Datenübertragung in einem Kraftfahrzeug. Das System (10) umfasst ein zentrales Steuergerät (11), in dem zumindest ein LIN-Master (11a) ausgebildet ist, und zumindest ein lokales Steuergerät (12), das mit dem zentralen Steuergerät (11) mittels einer ersten Datenverbindung (13) gekoppelt ist. Das lokale Steuergerät (12) ist ferner mit einem dem LIN-Master (11a) zugeordneten LIN-Bus (14) gekoppelt, an dem zumindest ein LIN-Slave (15a) angeschlossen ist. Eine Datenübertragungsgeschwindigkeit der ersten Datenverbindung (13) zwischen dem zentralen Steuergerät (11) und dem lokalen Steuergerät (12) ist dabei höher als eine Datenübertragungsgeschwindigkeit des LIN-Busses (14). Weitere Beispiele betreffen ein Verfahren (30) zum Ansteuern eines an einen LIN-Bus (14) angeschlossenen LIN-Slaves (15a) sowie ein Kraftfahrzeug.

Description

SYSTEM ZUR DATENÜBERTRAGUNG IN EINEM KRAFTFAHRZEUG, VERFAHREN UND KRAFTFAHRZEUG
Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele betreffen ein System zur Datenübertragung in einem Kraftfahrzeug. Das System umfasst ein zentrales Steuergerät und zumindest ein lokales Steuergerät. Das System ist zur Ansteuerung von Geräten über einen LIN-Bus ausgebildet. Weitere Ausführungsbei spiele betreffen ein Verfahren zum Ansteuem eines an einen LIN-Bus angeschlossenen LIN- Slaves sowie ein Kraftfahrzeug, das ein entsprechendes System aufweist oder zum Ausführen des offenbarten Verfahrens ausgebildet ist.
Hintergrund
In Kraftfahrzeugen werden verschiedene Geräte des Kraftfahrzeugs über Datenverbindungen oder BUS-Systeme angesteuert. Bekannte Busse, die in Kraftfahrzeugen Anwendung finden, sind beispielsweise LIN (Local Interconnect Network)-Busse, CAN (Controller Area Net work-Busse oder FlexRay-Busse, darüber hinaus können auch diskrete Signale im Kabelbaum durch das gesamte Fahrzeug übertragen werden. Die Busse sind in der Regel funktional gestal tet, d.h. es hängen Steuergeräte zusammen an einem Bus, die gemeinsame Funktionen abbilden.
Ein LIN-System setzt sich aus einem Master (LIN-Master) und einem oder mehreren Slaves (LIN-Slaves) zusammen. Der Master ist z.B. als Mikrocontroller ausgebildet, der beispiels weise als Bridge das LIN an einen CAN-Bus anbinden kann. Auf dem LIN bestimmt der Master die (z.B. fest konfigurierte) zeitliche Reihenfolge aller Nachrichten, indem er ihren Anfang aussendet, den sogenannten Header. Ein oder mehrere LIN-Slaves sind somit mit dem LIN- Master über einen LIN-Bus seriell verbunden. Das Übertragungsprotokoll sieht das Senden der Header vom LIN-Master an die LIN-Slaves vor. Der dabei angesprochene LIN-Slave sendet in Reaktion auf den Header innerhalb eines vorgesehenen Zeit-Slots (z.B. in einem 5 ms oder 10 ms Takt auf dem LIN-Bus) eine Response zurück an den LIN-Master. Header und Response werden als ein Frame zusammengefasst, das innerhalb der Zeitdauer des vorgesehenen Zeit- Slots gesendet wird.
Bei Steuergeräten zum Ansteuem einer Mehrzahl von Geräten oder Slaves unterschiedlicher Funktionen wird in Kraftfahrzeugen bei Verwendung von LIN-Bussen eine größer werdende Anzahl an LIN-Bussen benötigt, die als Übertragungskabel in einem Kabelstrang oder Kabel baum im Fahrzeug verlegt sind. Durch die vielen LIN-Busse kann ein Umfang oder Querschnitt des Kabelbaums groß sein, sodass es schwierig sein kann, den Kabelbaum im begrenzten Raum des Kraftfahrzeugs unterzubringen.
Zusammenfassung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, verbesserte Konzepte für die Übertragung von Signalen zur Ansteuerung von Slaves in einem lokalen Netzwerk beispielsweise in einem Fahrzeug bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst gemäß den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche. Wei tere vorteilhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Patentansprüchen, der folgenden Beschreibung sowie in Verbindung mit den Figuren beschrieben.
Entsprechend wird ein System zur Datenübertragung in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das System umfasst ein zentrales Steuergerät, in dem zumindest ein LIN-Master ausgebildet ist. Ferner ist zumindest ein lokales Steuergerät vorgesehen, das mit dem zentralen Steuergerät mittels einer ersten Datenverbindung gekoppelt ist.
Das lokale Steuergerät ist ferner mit einem dem LIN-Master zugeordneten LIN-Bus gekoppelt, an dem zumindest ein LIN-Slave angeschlossen ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass mehrere LIN-Slaves an dem LIN-Bus angeschlossen sind und mittels jeweils zugeordneter LIN-Master, die im zentralen Steuergerät angeordnet sind, gesteuert werden können. Dabei ist vorgesehen, dass eine Datenübertragungsgeschwindigkeit der ersten Datenverbindung zwischen dem zent ralen Steuergerät und dem lokalen Steuergerät höher ist als eine Datenübertragungsgeschwindigkeit des LIN-Busses. Eine höhere Datenübertragungsgeschwin digkeit kann ermöglichen, eine gleiche Datenmenge in einer kürzeren Zeitdauer über die erste Datenverbindung zu übertragen als über den LIN-Bus. Durch die höhere Datenübertragungsgeschwindigkeit der ersten Datenverbindung im Gegen satz zum LIN-Bus kann ermöglicht werden, eine Header-Information (z.B. zum Senden als Header über den LIN-Bus) und eine Response-Information (die z.B. als Response über den LIN-Bus gesendet wurde) schneller zwischen zentralem Steuergerät und lokalem Steuergerät auszutauschen. Beispielsweise können auf diese Weise mehrere Header-Informationen wäh rend eines vordefinierten Zeit-Slots des einen LIN-Busses über die erste Datenverbindung gesendet werden. Dies kann von Vorteil sein, wenn an das lokale Steuergerät mehrere LIN- Busse angeschlossen sind, die von jeweiligen LIN-Mastem des zentralen Steuergeräts ange steuert werden.
Das vorgeschlagene System ermöglicht es beispielsweise, eine Information des LIN-Masters, die über den LIN-Bus übertragen werden sollen, zunächst über eine schnellere Verbindung zum lokalen Steuergerät zu senden, von wo die Information weiter auf den langsameren LIN-Bus weitergeleitet wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen ist somit vorgesehen, den LIN- Master nicht direkt im lokalen Steuergerät, sondern in einem zentralen, separaten Steuergerät anzuordnen.
Durch die Verwendung der schnelleren ersten Datenverbindung kann im Gegensatz zu her kömmlichen Systemen zwischen dem zentralen Steuergerät und dem lokalen Steuergerät beispielsweise auf eine Vielzahl von Übertragungskabeln einer Vielzahl von LIN-Bussen ver zichtet werden, da Header-Informationen und Response-Informationen mehrerer LIN-Busse z.B. über ein gemeinsames Übertragungskabel der ersten Datenverbindung übertragen werden können. Dies kann z.B. erfolgen, ohne dabei eine Zeitverzögerung beim Ansteuern der jewei ligen Geräte an den verschiedenen LIN-Bussen zu verursachen. Beispielsweise kann durch die Verwendung der ersten Datenverbindung ein Kabelbaum zwischen zentralem Steuergerät und lokalem Steuergerät vorteilhaft verkleinert werden (z.B. geringerer Durchmesser oder geringere Querschnittsfläche des Kabelbaums).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der LIN-Master und/oder der LIN- Slave auf dafür eingesetzten Mikrocontrollem hardwareunterstützt ausgebildet ist. Im Allge meinen lassen sich Funktionen auf Mikrocontrollem mittels Software oder unter Verwendung von vorgegebenen Hardwareblöcken umsetzen. Softwarelösungen können den Vorteil haben, dass sie flexibler geändert werden oder mehrere Funktionen ausführen können, wobei im Ge gensatz dazu die einmal ausgeführten physischen Hardwareblöcke nur für die jeweils vorgesehene Funktion genutzt werden können. Dafür kann bei hardwareunterstützter Ausfüh rung z.B. eine benötigte Ausführungsdauer genauer eingehalten werden (z.B. eine Prozessdauer besser geplant werden), da z.B. keine anderweitigen Prozesse eine Ausführung (wie z.B. bei Softwarelösungen) verzögern können.
Bei der Übertragung von LIN-Informationen (z.B. Frame; z.B. Header und Response) ist gemäß dem LIN Übertragungsstandard jeweils eine Toleranzzeit vorgesehen. Dabei kann eine tatsäch lich benötigte Übertragungszeit (z.B. maximale Header-Übertragungsdauer) bis zu 40% größer einer nominalen Übertragungsdauer sein. Bei der vorgesehenen Verwendung von festen Zeit- Slots (z.B. 5 ms oder 10 ms Slots) bei der Übertragung über den LIN-Bus entsteht somit in einem Zeit-Slot eines Frames ein freies Zeitfenster, wenn die vorgehaltene Toleranzzeit durch wirksame Übertragungsmechanismen nicht benötigt wird. Bei der Verwendung von hardware unterstützten Mikrocontrollem zur Ausführung von LIN-Master und/oder LIN-Slave kann erreicht werden, dass die nominalen Übertragungszeiten eingehalten werden oder zumindest nicht die gesamte vorgehaltene Toleranzzeit benötigt wird. Die nicht benötigte Toleranzzeit (z.B. das Zeitfenster) im Zeit-Slot des LIN-Busses kann somit anderweitig ausgenutzt werden.
Durch die hardwareunterstützten Mikrocontroller kann mit höherer Sicherheit erreicht werden, dass das vorgesehene Zeitfenster (Toleranzzeit) auf dem LIN-Bus nicht benötigt wird. In die sem Zeitfenster kann vorteilhafterweise eine Übertragung von Header-Information und/oder Response-Information vom oder an den LIN-Master über die erste Datenverbindung erfolgen, z.B. ohne dass der vorgesehene Takt auf dem LIN-Bus verzögert wird. Bei Umsetzung der LIN- Funktion auf einem modernen Mikrocontroller mit einer LIN-Stack Hardware Unterstützung werden z.B. die 40% Vorhalt oder der Toleranzzeitraum im Timing nicht benötigt oder nicht komplett benötigt. Diese Zeit kann z.B. zum Tunneln (z.B. von Header-Information und Response-Information über die erste Datenverbindung) verwendet werden. Das verfügbare, freie Zeitfenster hat z.B. eine Länge der Slot-Zeitdauer (d.h. nominale Übertragungszeit von Header und Response multipliziert mit Faktor 140%) minus der nominalen Übertragungszeit von Header und Response (z.B. maximale Toleranzzeit). Für das Übertragen der Header-Infor mation und/oder Response-Information vom oder an den LIN-Master über die erste Datenverbindung kann jedoch z.B. abhängig von der Datenübertragungsgeschwindigkeit der ersten Datenverbindung auch ein kürzeres Zeitfenster genügen (z.B. kürzer als die maximale Toleranzzeit). Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung hardwareunterstützter Mikrocontroller kann die Verfügbarkeit des freien Zeitfensters z.B. auch unter Verwendung von Softwarelösungen auf leistungsstarken Recheneinheiten oder exklusive für die Softwarelösung bereitgestellten Re cheneinheiten besser gewährleistet werden.
Zum Beispiel kann unter Verwendung des vorgeschlagenen Systems ermöglicht werden, inner halb des vorgesehenen Zeit-Slots des LIN-Busses auch Informationen über die erste Datenverbindung zu übertragen (z.B. vom oder an den LIN-Master, der dem LIN-Bus zugeord net ist). Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das System ausgebildet ist, innerhalb einer Zeitdauer eines vordefinierten nominalen Zeit-Slots zur Datenübertragung eines Frames (d.h. über den LIN-Bus übertragenen Header und Response) über den LIN-Bus sowohl das Frame über den LIN-Bus als auch eine zu dem Frame korrespondierende Header-Informa tion und Response-Information über die erste Datenverbindung zu übertragen.
Mit anderen Worten kann die nicht benötigte Toleranzzeit, die der LIN -Übertragungsstandard definiert, zum Übertragen (z.B. Tunneln) der Header-Information und/oder Response-Informa tion über die erste Datenverbindung (die z.B. als Backbone-Bus bezeichnet werden kann) verwendet werden. Dies kann ermöglichen, dass eine jeweilige Header-Information und/oder Response-Information während der Zeitdauer des Zeitslots auf dem LIN-Bus auch vom oder zu dem im zentralen Steuergerät angeordneten LIN-Master übertragen werden kann.
Das System ist entsprechend gemäß einem Beispiel ausgebildet, innerhalb der genannten Tole ranzzeit eines LIN-Frames, die gemäß einem LIN-Standard vorgesehen ist, eine Response- Information (z.B. desselben LIN-Frames, welchem die Toleranzzeit zugeordnet ist) und eine Header-Information (z.B. eines folgenden LIN-Frames) über die erste Datenverbindung zwi schen dem LIN-Master und dem lokalen Steuergerät auszutauschen. Somit kann eine Ausführung des LIN-Protokolls ohne Verzögerung auch dann ermöglicht werden, wenn die Header-Information und Response-Information noch über die erste Datenverbindung zum LIN- Master übertragen werden muss. Vorteilhafterweise kann somit eine verzögerungsfreie LIN- Kommunikation auch bei Trennung des LIN-Busses vom LIN-Master durch die erste Daten verbindung stattfinden. Mit anderen Worten kann jeder Zeitslot eines LIN-Frames auf dem LIN-Bus vom LIN-Master im zentralen Steuergerät genutzt werden. Durch die schnelle Daten übertragung der ersten Datenverbindung kann innerhalb der gemäß LIN -Protokoll nicht benötigten Toleranzzeit die Response-Information schon beim LIN-Master vorliegen, wenn das LIN-Frame zeitmäßig noch nicht abgelaufen ist. In Reaktion auf die erhaltene Response-Infor- mation kann der LIN-Master dann eine weitere Header-Information an den dezentralen LIN- Slave schicken, sodass auch diese bereits am lokalen Steuergerät vorliegen kann, wenn das LIN-Frame zeitmäßig noch nicht abgelaufen ist (s. auch Beispiel in Fig. 5 der Offenbarung). Auf diese Weise lassen sich vorteilhafterweise verzögerungsfreie LIN-Kommunikation und die Flexibilität des dezentral ausgeführten Systems kombinieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das zentrale Steuergerät eine Mehrzahl an LIN-Mastem umfasst und das lokale Steuergerät mit einer Mehrzahl an LIN-Bussen gekop pelt ist. Wie bereits zuvor erwähnt, kann durch die schnellere erste Datenverbindung und/oder das Nutzen des freien Zeitfensters im Zeit-Slot z.B. erreicht werden, dass die Datenübertragung von Header-Information und/oder Response-Information zwischen den LIN-Mastern des zent ralen Steuergerätes und den jeweiligen LIN-Bussen über die gemeinsame erste Datenverbindung erfolgen kann, sodass z.B. ein Kabelbedarf des Systems reduziert werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das System ferner zumindest ein zwei tes lokales Steuergerät umfasst, das mit dem zentralen Steuergerät ebenso wie das zuvor beschriebene (z.B. erste) lokale Steuergerät auch mittels der ersten Datenverbindung gekoppelt ist. Beispielsweise kann eine dezentralere Aufteilung der lokalen Steuergeräte eine bessere Ka belführung ermöglichen (z.B. kann eine kürzere benötigte Gesamtlänge an LIN -Bus-Kabeln erreicht werden).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Datenübertragungsgeschwindigkeit der ersten Datenverbindung zumindest dem 10-fachen (oder dem 20-fachen oder dem 50-fa- chen) der Datenübertragungsgeschwindigkeit des LIN-Busses entspricht. Durch eine derart schnellere Übertragungsgeschwindigkeit über die erste Datenverbindung kann z.B. ermöglicht werden, eine höhere Anzahl LIN-Bussen mittels LIN-Mastem, die im zentralen Steuergerät angeordnet sind, zu betreiben. Beispielsweise kann auch ermöglicht werden, weitere Informa tionen (z.B. zusätzliche und oder von Header-Informationen und Response-Informationen verschiedene Informationen) über die erste Datenverbindung zu übertragen, z.B. ohne dass es zu Kollisionen oder Verzögerungen bei der Übertragung über die erste Datenverbindung kommt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die erste Datenverbindung gemäß ei nem Ethernet- Standard, einem CAN-Standard, einem FlexRay-Standard, einem funkbasierten Übertragungsstandard (z.B. WLAN oder Bluetooth) oder einem Heimnetz-Standard (z.B. HomeGrid - G.hn) ausgebildet ist. Die Verwendung dieser Standards kann eine benötigte Da tenübertragungsgeschwindigkeit der ersten Datenverbindung ermöglichen.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines an einen LIN-Bus angeschlos senen LIN-Slaves. Das Verfahren kann z.B. unter Verwendung eines zuvor oder nachfolgend beschriebenen Systems ausgeführt werden. Das Verfahren umfasst ein Senden einer Header- Information von einem LIN-Master eines zentralen Steuergerätes an ein lokales Steuergerät über eine erste Datenverbindung zwischen zentralem Steuergerät und lokalem Steuergerät. Da bei weist die erste Datenverbindung eine höhere Datenübertragungsgeschwindigkeit auf als der LIN-Bus. Das Verfahren umfasst ferner ein Empfangen der Header-Information an dem lokalen Steuergerät und ein Senden der Header-Information an den LIN-Slave über den mit dem lokalen Steuergerät verbundenen LIN-Bus.
Beispielsweise ist vorgesehen, dass das Verfahren ferner ein Empfangen einer zur Header-In formation korrespondierenden Response-Information des LIN-Slaves am lokalen Steuergerät und ein Senden der Response-Information vom lokalen Steuergerät an den LIN-Master des zentralen Steuergerätes über die erste Datenverbindung umfasst.
Verfahrensgemäß kann somit z.B. vorteilhafterweise ein LIN-Slave, der über einen LIN-Bus mit einem lokalen Steuergerät verbunden ist mittels eines LIN-Masters, der in einem zentralen Steuergerät angeordnet ist, angesteuert werden. Durch die Verwendung der schnelleren ersten Datenverbindung können zum Beispiel schneller Header-Informationen und/oder Response-In- formationen übertragen werden, sodass die erste Datenverbindung gemeinsam für die Ansteuerung mehrerer LIN-Busse verwendet werden kann. Somit kann z.B. ein für das Ansteu- em von Geräten an LIN-Bussen benötigter Kabelbedarf insgesamt reduziert werden.
Beispielsweise kann für das Übertragen der Header-Information und der Response-Information über den LIN-Bus (z.B. LIN Frame) ein vorbestimmter Zeit-Slot verwendet werden (z.B. ein gemäß der LIN-Übertragung vorgesehener 5 ms oder 10 ms Slot). Ferner ist vorgesehen, dass innerhalb eines im Zeit-Slot vorgehaltenen Zeitfensters die Response-Information und/oder eine weitere Header-Information über die erste Datenverbindung gesendet werden. Die Verfüg barkeit des Zeitfensters kann dadurch ermöglicht werden, dass eine im Zeit-Slot gemäß dem LIN-Standard vorgehaltene Toleranzzeit nicht für die Übertragung auf dem LIN-Bus benötigt wird. Dies kann z.B. wie bereits beschrieben durch Verwendung von hardwarebasierten Mik- rocontrollem bei der Ausführung von LIN-Master und/oder LIN-Slave erreicht werden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zu Beginn des Zeit-Slots der Header auf dem LIN- Bus übertragen wird. Das freie Zeitfenster kann daher am Ende des Zeit-Slots bereitgestellt werden. Vor dem zeitlichen Erreichen des Zeitfensters innerhalb des Zeit-Slots kann über den LIN-Bus die Response am lokalen Steuergerät empfangen werden, sodass im freien Zeitfenster eine korrespondierende Response-Information über die erste Datenverbindung an den LIN- Master gesendet werden kann. Damit in einem darauffolgenden Zeit-Slot ein entsprechend nächster Header über den LIN-Bus gesendet werden kann, wird z.B. innerhalb des Zeitfensters auch die Header-Information für den darauffolgenden Zeit-Slot über die erste Datenverbindung an das lokale Steuergerät gesendet (s. dazu auch das Beispiel in Kombination mit Fig. 5). Ins gesamt kann somit die Header-Information und die Response-Information eines Frames (z.B. LIN-Bus Frame) über die erste Datenverbindung innerhalb einer vorgesehenen Zeitdauer des Zeit-Slots (z.B. verschoben zum tatsächlichen Zeit-Slot auf dem LIN-Bus) vom LIN-Master gesendet und wieder am LIN-Master empfangen werden. Dadurch kann auch bei Verwendung der ersten Datenverbindung eine Zeitverzögerung beim Ansteuem der LIN-Slaves vermieden werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das vorgehaltene Zeitfenster eine Zeit dauer von zumindest 0,2 ms (oder von zumindest 0,5 ms, von zumindest 1 ms, von zumindest 1,5 ms oder von zumindest 2 ms) und/oder von höchstens 5 ms (oder von höchstens 4 ms oder von höchstens 3,5 ms) aufweist. Innerhalb dieser Zeit kann z.B. die Header-Information und/o- der die Response-Information über die erste Datenverbindung zwischen zentralem Steuergerät und lokalem Steuergerät übermittelt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Verfahren ferner ein Senden einer zweiten Header-Information von einem zweiten LIN-Master des zentralen Steuergerätes über die erste Datenverbindung umfasst. Dabei erfolgt das Senden der zwei Header-Informationen zeitversetzt mit einem Zeit-Offset, der abhängig von einer Datenübertragungsgeschwindigkeit der ersten Datenverbindung gewählt wird.
Die erste Header-Information wird an einen LIN-Slave an einem ersten LIN-Bus gesendet und die zweite, zeitversetzte Header-Information wird an einen LIN-Slave an einem zweiten LIN- Bus (z.B. gekoppelt an das gleiche oder an ein anderes lokales Steuergerät) gesendet. Dadurch, dass die Datenübertragungsgeschwindigkeit der ersten Datenverbindung größer ist, als die der LIN-Busse können beide Header-Information auf der gemeinsamen Datenleitung übertragen werden. Durch das Verwenden des Zeit-Offsets kann eine Kollision von Header-Informationen auf der ersten Datenverbindung vermieden werden.
Beispielsweise kann zwischen dem Übertragen zweier Header-Information über die erste Da tenverbindung ein Zeit-Offset einer Dauer von zumindest 20 ps (oder zumindest 50 ps oder zumindest 100 ps) gewählt werden. Beispielsweise kann ein Zeit-Offset auch derart gewählt werden, dass ein Übertragen der jeweiligen Response-Informationen zurück an die jeweiligen LIN-Master über die erste Datenverbindung ohne Kollision mit nachfolgenden Header-Infor mationen auf der ersten Datenverbindung erfolgen kann. Dadurch können z.B. Latenzzeiten auf Grund von Kollisionen vermieden werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Header-Information beim Senden über die erste Datenverbindung in ein Datenpaket eines Standards der ersten Datenverbindung eingebettet wird. Die erste Datenverbindung kann z.B. ein CAN-Bus sein und die Header-In formation kann in ein CAN-Frame eingebettet werden. Entsprechend kann auch die Response- Information in ein jeweiliges Datenpaket des verwendeten Standards eingebettet werden. Vor teilhafterweise kann bei variabler Länge von Datenpaketen beim Übertragen über die erste Datenverbindung eine möglichst kleine Framegröße gewählt werden, in der die Header-Infor mation und/oder Response-Information übertragen werden kann (z.B. kleinste verfügbare Framegröße des Standards der ersten Datenverbindung).
Beispielsweise kann als erste Datenverbindung eine Ethernet- Verbindung genutzt werden und die Header-Information und/oder die Response-Information beim Übertragen über die Ether net-Verbindung in ein 64 Byte-Ethemet-Frame eingebettet werden. Der Vorteil kann sein, dass die Header-Information und Response-Information (z.B. im Falle, dass der Master selbst Daten versendet) jeweils komplett in einem 64 Byte-Ethemet-Frame übertragen werden kann und eine Übertragungszeit über die erste Datenverbindung sehr gering sein kann. Beispielsweise kann eine Ethernet- Verbindung mit maximal 10 Mbit/s verwendet werden, da dies eine genügend schnelle Datenübertragung ermöglichen und/oder eine ökonomischere Auslegung der ersten Datenverbindung ermöglichen kann. Ein weiterer Aspekt betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem zuvor oder im nachfolgenden beschrie benen System. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass ein Übertragungskabel der ersten Datenverbindung und/oder des LIN-Busses durch eine Fahrzeugsäule des Kraftfahrzeugs ge führt ist. Beispielsweise kann das Übertragungskabel der ersten Datenverbindung (z.B. CAN- Bus oder Ethernet-Kabel) durch die Fahrzeugsäule geführt sein, sodass auf eine Vielzahl von LIN-Bus-Kabeln in der Fahrzeugsäule verzichtet werden kann. Beispielsweise kann das System ermöglichen, dass nicht alle LIN-Bus-Kabel des Systems durch die Fahrzeugsäule geführt wer den müssen, sondern die Anzahl der LIN-Bus-Kabel in der Fahrzeugsäule begrenzt werden kann. Dies kann vorteilhafterweise z.B. zu einer leichteren Durchführung des Kabelbaums durch die Fahrzeugsäule führen.
Alternativ kann das vorgeschlagene System z.B. auch in anderen Fahrzeugen (z.B. Luft- oder Wasserfahrzeuge), sowie generell in lokalen Netzwerken eingesetzt werden (z.B. in Smart- Home Geräten oder Heimnetzwerken, wie sie etwa durch den HomeGrid-Standard definiert sind).
Ein Aspekt betrifft ein System zur Datenübertragung. Das System umfasst ein zentrales Steu ergerät, in dem zumindest ein Master eines Busses (z.B. seriellen Busses) ausgebildet ist. Ferner ist zumindest ein lokales Steuergerät vorgesehen, das mit dem zentralen Steuergerät mittels einer ersten Datenverbindung gekoppelt ist. Das lokale Steuergerät ist ferner mit einem dem Master des Busses zugeordneten Bus gekoppelt, an dem zumindest ein Slave des Busses ange schlossen ist. Dabei ist vorgesehen, dass eine Datenübertragungsgeschwindigkeit der ersten Datenverbindung zwischen dem zentralen Steuergerät und dem lokalen Steuergerät höher ist als eine Datenübertragungsgeschwindigkeit des Busses. Der Bus kann z.B. ein LIN-Bus, ein CAN-Bus oder ein FlexRay-Bus sein. Die erste Datenverbindung kann z.B. eine Ethernet-Ver bindung sein.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschrie benen Ausführungsbeispielen erwähnt. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele können ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder mit einem oder meh reren vorstehend oder nachstehend (z.B. Fig. 1-6) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind. Figurenkurzbeschreibung
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Beispiel eines Systems mit einem zentralen Steuergerät und einem lokalen Steuergerät;
Fig. 2 ein schematisches Beispiel eines Systems mit zwei lokalen Steuergeräten;
Fig. 3 ein Beispiel eines herkömmlichen Systems mit LIN-Bussen;
Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ansteuem eines LIN-Slaves;
Fig. 5 ein Beispiel einer Übertragung einer Header-Information und Response-Infor- mation über eine erste Datenverbindung und einen LIN-Bus; und
Fig. 6 ein Beispiel einer Übertragung mehrerer Frames über die erste Datenverbindung an eine Mehrzahl von LIN-Bussen unter Verwendung eines Zeit-Offsets.
Beschreibung
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein. Bei der nachfolgenden Beschreibung der bei gefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen.
Ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „verkoppelt“ bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwi schenliegende Elemente vorhanden sein können. Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Fig. 1 zeigt ein schematisches Beispiel eines Systems 10 mit einem zentralen Steuergerät 11 und einem lokalen Steuergerät 12. Das zentrale Steuergerät 11 und das lokale Steuergerät 12 sind mittels einer ersten Datenverbindung 13 verbunden. An das lokale Steuergerät 12 ist ferner zumindest ein Bus, insbesondere ein LIN-Bus 14 mit zumindest einem Slave, insbesondere LIN-Slave 15a gekoppelt. Der LIN-Bus 14 sowie der LIN-Slave 15a sind einem Master, insbe sondere LIN-Master 11a zugeordnet, der im zentralen Steuergerät 11 angeordnet ist. Das System 10 kann z.B. in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
Durch das Bereitstellen der ersten Datenverbindung 13 mit einer höheren Datenübertragungs geschwindigkeit als der LIN-Bus kann zum Beispiel ermöglicht werden, weitere LIN-Busse am lokalen Steuergerät 12 anzuschließen, ohne dass deren Übertragungskabel jeweils einzeln zum zentralen Steuergerät 11 mit den zugehörigen LIN-Mastem geführt werden müssten. Dadurch kann das System 10 ermöglichen, einen Kabelbedarf bei Verwendung mehrerer LIN-Busse zu reduzieren.
Beispielsweise kann die erste Datenverbindung 13 als zentrale Datenverbindung (z.B. zentraler Bus oder Backbone-Bus) genutzt werden, um Header-Informationen und Response-Informati- onen vom jeweiligen LIN-Bus zu den zugehörigen LIN-Mastem im zentralen Steuergerät 11 zu Tunneln.
Alternativ kann statt dem LIN-Bus auch ein anderes Bus-System bereitgestellt sein, dass eine geringere Datenübertragungsgeschwindigkeit als die erste Datenverbindung 13 aufweist.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschrie benen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder mit einem oder meh reren vorstehend oder nachstehend (z.B. Fig. 2-6) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Beispiel eines Systems 10 mit zwei lokalen Steuergeräten 12, 12b. Dabei sind mehrere LIN-Master 11a, 11b, l ln im zentralen Steuergerät 11 angeordnet. Drei LIN-Master (u.a. LIN-Master 1 la, 1 lb) können verwendet werden, um am ersten lokalen Steuergerät 12 angeschlossene LIN-Busse 14, 14b, 14c anzusteuern. Weitere LIN-Master (u.a. LIN-Master l ln) können verwendet werden, um am zweiten lokalen Steuergerät 12b ange schlossene LIN-Busse 14d, 14n anzusteuern. Beispielsweise können die zwei lokalen Steuergeräte 12, 12b an unterschiedlichen Positionen angeordnet werden, die jeweils näher an den LIN-Bussen zugeordneten LIN-Slaves liegen. Dadurch kann eine benötigte Kabellänge für die LIN-Busse 14,14b, 14c, 14d, 14n insgesamt weiter reduziert werden, da die beiden lokale Steuergeräte 12, 12b die erste Datenverbindung 13 gemeinsam nutzen können. Zum Beispiel können in ähnlicher Weise weitere lokale Steuer geräte mit der ersten Datenverbindung 13 gekoppelt sein.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschrie benen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder mit einem oder meh reren vorstehend (z.B. Fig. 1) oder nachstehend (z.B. Fig. 3-6) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen Systems mit mehreren LIN-Bussen 140, 140b, 140n gemäß Stand der Technik. Die LIN-Busse 140, 140b, 140n sind alle direkt mit dem Steu ergerät 110 verbunden, in dem jeweilige, den Bussen zugeordnete LIN-Master 110a, 110b, 110h angeordnet sind. Im Gegensatz zum vorgeschlagenen System 10 erhöht sich dadurch der Bedarf an Übertragungskabeln mit jedem zusätzlichen LIN-Bus, da kein gemeinsames Über tragungskabel für mehrere LIN-Busse verwendet werden kann.
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 30 zum Ansteuern eines LIN-Slaves. Das Ver fahren 30 umfasst ein Senden 31 einer Header-Information von einem LIN-Master eines zentralen Steuergerätes an ein lokales Steuergerät über eine erste Datenverbindung zwischen zentralem Steuergerät und lokalem Steuergerät. Dabei wird die erste Datenverbindung mit einer im Vergleich mit dem LIN-Bus höheren Datenübertragungsgeschwindigkeit verwendet. Das Verfahren 30 umfasst ferner ein Empfangen 32 der Header-Information an dem lokalen Steu ergerät und ein Senden 33 der Header-Information an den LIN-Slave über den mit dem lokalen Steuergerät verbundenen LIN-Bus.
Durch das Verfahren 30 kann ermöglicht werden, Header-Informationen für mehrere LIN- Busse über einen gemeinsam verwendeten Datenkanal, die erste Datenverbindung, zu übertra gen. Dadurch kann z.B. ein benötigter Kabelbedarf reduziert werden.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschrie benen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder mit einem oder meh reren vorstehend (z.B. Fig. 1-3) oder nachstehend (z.B. Fig. 5-6) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Übertragung einer Header-Information H und Response-Infor- mation R über eine erste Datenverbindung 13 (z.B. ein CAN-Bus; s. obere Hälfte der Fig. 5) und einen LIN-Bus 14. Ein Zeit-Slot 80 wird verwendet, um über den LIN-Bus 14 (s. untere Hälfte der Fig. 5) ein Frame umfassend einen Header (Header-Information H) und eine Response oder Slave-Response (Response-Information R) zu übertragen. Die dargestellte Länge des Zeit-Slots 80 ist rein beispielhaft und kann z.B. statt der dargestellten 10 ms auch 5 ms oder andere Zeitdauern betragen.
Wie zu erkennen ist, genügt zum Übertragen der Header-Information H und Response-Infor mation R über den LIN-Bus 14 ein erster Teil des Zeit-Slots 80, sodass ein freies Zeitfenster 81 bis zum Beginn eines nächsten Zeit-Slots entsteht oder genutzt werden kann. Beispielsweise beträgt die Dauer des Zeitfensters etwa 33% der Dauer des Zeit-Slots 80 (z.B. höchstens 40% und/oder zumindest 20% der Dauer des Zeit-Slots 80). Das freie Zeitfenster 81 kann bereitge stellt werden, wenn die im LIN Übertragungsstandard definierten Toleranzzeiten nicht für das Übertragen des LIN-Frames benötigt werden. Das freie Zeitfenster 81 kann somit auch als To leranzzeit 81 bezeichnet werden.
Das freie Zeitfenster 81, in dem keine Informationsübertragung über den LIN-Bus 14 erfolgt, kann genutzt werden, um die Response-Information R über die erste Datenverbindung 13 zu rück zum LIN-Master im zentralen Steuergerät zu übertragen (z.B. Tunneln der Response- Information R). Ferner kann eine weitere Header-Information Hn+i für das Übertragen eines Headers über den LIN-Bus 14 im nächsten Zeit-Slot vom LIN-Master an das lokale Steuergerät über die erste Datenverbindung 13 übertragen werden. Die Header-Information R zum darge stellten LIN-Frame des Zeit-Slots 80 wurde entsprechend in einem freien Zeitfenster des vorigen Zeit-Slots übertragen (s. Header-Information H auf der ersten Datenverbindung 13 zeit lich vor Beginn des Zeit-Slots 80). Die Zeitdauer von Beginn des Sendens der Header- Information H über die erste Datenverbindung 13 bis zum Ende des Empfangens der zugehöri gen Response-Information R über die erste Datenverbindung 13 kann somit in einer Zeitdauer erfolgen, die geringer ist, als die Zeitdauer des Zeit-Slots 80. Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschrie benen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder mit einem oder meh reren vorstehend (z.B. Fig. 1-4) oder nachstehend (z.B. Fig. 6) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Übertragung mehrerer Frames fi, ϊ, f3 über die erste Datenver bindung 13 an eine Mehrzahl von LIN-Bussen 14, 14b, 14c unter Verwendung eines Zeit- Offsets t0ff. Der Zeit-Offset Wf kann z.B. die Zeitdauer zwischen dem Beginn der ersten Header- Information H und dem Beginn der nächsten Header-Information H2 beschreiben. Beispiels weise kann das Übertragen einer Header-Information über die erste Datenverbindung 13 zwischen 50 und 60 ps dauern und der Zeit-Offset t0ff 100 ps betragen. Beispielsweise kann der Zeit-Offset Wf eine Zeitdauer zwischen Ende des Übertragens der Header-Information H und Beginn des Übertragens der Header-Information H2 definieren und z.B. mehr als 10 psund/oder weniger als 50 ps betragen.
Die Header-Informationen H, H2, H3 werden von verschiedenen LIN-Mastem nacheinander über die erste Datenverbindung 13 an die verschiedenen, den LIN-Mastem je zugeordneten LIN-Busse 14, 14b, 14c gesendet. Wie zu erkennen ist, benötigt die langsamere Datenübertra gung der Frames fi, f2, f3 über die LIN-Busse 14, 14b, 14c länger als die Datenübertragung von Header-Information und Response-Information über die erste Datenverbindung 13. Daher kön nen nach dem Senden der ersten Header-Information H von einem ersten LIN-Master über die erste Datenverbindung 13 weitere Header- Informationen H2, H3, etc. von weiteren LIN-Mas tem gesendet werden, z.B. solange das Frame fi über den LIN-Bus 14 übertragen wird. Beispielsweise kann eine maximal mögliche Anzahl von Header-Informationen H, H2, H3, etc. die über die gemeinsame Datenverbindung 13 gesendet werden können von der Datenübertra gungsgeschwindigkeit und/oder der Länge des Zeit-Offsets t0ff und/oder von der Dauer des Frames fi abhängen. Beispielsweise kann der Zeit-Offsets f derart gewählt sein, das zwischen dem Senden von zwei aufeinanderfolgenden Header-Informationen je eine Response-Informa tion über die erste Datenverbindung 13 übertragen werden kann, um z.B. eine dauerhaft abwechselnde Übertragung von Header-Information und Response-Information über die erste Datenverbindung 13 zu erreichen. Die Synchronisation der LIN-Master mit Offset t0ff kann z.B. ein kollisionsfreies Scheduling auf dem Backbone Bus (z.B. erste Datenverbindung 13) ermöglichen. Beispielsweise werden die Zeit-Slots der LIN-Busse 14, 14b, 14c jeweils um den Zeit-Offset versetzt angeordnet. Die Verwendung der Synchronisation bzw. des Zeit-Offsets kann ermöglichen, dass die mehreren LIN-Master nachfolgend weitere Header nachfolgender LIN-Frames für die zugeordneten LIN- Busse 14, 14b, 14c über die erste Datenverbindung 13 senden können, ohne Kollisionen auf der ersten Datenverbindung 13 zu erzeugen.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschrie benen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder mit einem oder meh reren vorstehend (z.B. Fig. 1-5) oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
Beispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Tunneln eines LIN-Busses 14 über einen Back- bone-Bus (z.B. die erste Datenverbindung 13, z.B. ein CAN-Bus oder eine Ethernet- Verbindung). Um den Kabelbaum eines z.B. schlanker und billiger und/oder besser automatisch fertigen zu können, werden ein oder mehrere Backbone-Busse (z.B. erste Datenverbindung) eingeführt über die Busse wie z.B. LIN, CAN, FlexRay und auch diskrete Signale getunnelt werden können.
Dabei können insbesondere in der LIN-Spezifikation vorhandene Toleranzen ausgenutzt wer den. Diese Toleranzen (z.B. freies Zeitfenster 81) werden bei modernen, verfügbaren Mikrocontrollern (pCs) mit Hardware LIN-Logik (z.B. hardwareunterstützt) z.B. nicht mehr auf dem LIN-Bus benötigt. Es kann eine Synchronisation mit Zeitoffset der LIN-Master derje nigen LIN-Busse, die gemeinsam getunnelt werden sollen, erfolgen. Beispielsweise wird für das Tunneln von LIN-Bussen ein Zeitpuffer bereitgestellt (z.B. das Zeitfenster 81). Im Falle, dass mehrere LIN Busse auf demselben Backbone-Bus getunnelt werden, können mittels vor geschlagener Konzepte Kollisionen vermieden werden. Beispielsweise können mehrere LIN Busse von einem zentralen Steuergerät zu einem Hecksteuergerät und/oder Dachsteuergerät geführt werden.

Claims

Patentansprüche
1. System (10) zur Datenübertragung in einem Kraftfahrzeug, das System (10) umfassend: ein zentrales Steuergerät (11), in dem zumindest ein LIN-Master (11a) ausgebildet ist; und zumindest ein lokales Steuergerät (12), das mit dem zentralen Steuergerät (11) mit tels einer ersten Datenverbindung (13) gekoppelt ist, wobei das lokale Steuergerät (12) ferner mit einem dem LIN-Master (11a) zugeord neten LIN-Bus (14) gekoppelt ist, an dem zumindest ein LIN-Slave (15a) angeschlossen ist, und wobei eine Datenübertragungsgeschwindigkeit der ersten Datenverbindung (13) zwischen dem zentralen Steuergerät (11) und dem lokalen Steuergerät (12) höher ist als eine Datenübertragungsgeschwindigkeit des LIN-Busses (14).
2. System (10) gemäß Anspruch 1, wobei der LIN-Master (11a) und/oder der LIN-Slave (15a) auf dafür eingesetzten Mikrocontrollem hardwareunterstützt ausgebildet ist.
3. System (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das System (10) ausgebildet ist, innerhalb einer Zeitdauer eines vordefinier- ten nominalen Zeit-Slots (80) zur Datenübertragung eines Frames (fi, Ϊ2 ) über den LIN- Bus (14) sowohl das Frame (fi, Ϊ2 ) über den LIN-Bus (14) als auch eine zu dem Frame (fi, Ϊ2 ) korrespondierende Header-Information (Hi, H2) und Response-Informa- tion (Ri, R2) über die erste Datenverbindung (13) zu übertragen.
4. System (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System (10) ausgebildet ist, innerhalb einer Toleranzzeit (81) eines LIN- Frames, die gemäß einem LIN-Standard vorgesehen ist, eine Response-Information (R) und eine Header-Information (Hn+i) über die erste Datenverbindung (13) zwischen dem LIN-Master (11a) und dem lokalen Steuergerät (12) auszutauschen.
5. System (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend zumindest ein zweites lokales Steuergerät (12), das mit dem zentralen Steuerge rät (11) mittels der ersten Datenverbindung (13) gekoppelt ist.
6. System (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zentrale Steuergerät (11) eine Mehrzahl an LIN-Mastem (11a, 1 lb) um fasst und das lokale Steuergerät (12) mit einer Mehrzahl an LIN-Bussen (14, 14b) gekoppelt ist.
7. System (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Datenübertragungsgeschwindigkeit der ersten Datenverbindung (13) zu mindest um den Faktor 10 größer ist als die Datenübertragungsgeschwindigkeit des LIN-Busses (14).
8. System (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Datenverbindung (13) gemäß einem Ethernet- Standard, einem CAN-Standard, einem FlexRay-Standard, einem funkbasierten Übertragungsstandard oder einem Heimnetz-Standard ausgebildet ist.
9. Verfahren (30) zum Ansteuern eines an einen LIN-Bus (14) angeschlossenen LIN-Sla- ves (15a), das Verfahren umfassend:
Senden (31) einer Header-Information (H) von einem LIN-Master (11a) eines zent ralen Steuergerätes (11) an ein lokales Steuergerät (12) über eine erste Datenverbindung (13) zwischen zentralem Steuergerät (11) und lokalem Steuergerät (12), wobei die erste Datenverbindung (13) eine höhere Datenübertragungsgeschwin digkeit aufweist als der LIN-Bus (14);
Empfangen (32) der Header-Information (H) an dem lokalen Steuergerät (12); und
Senden (33) der Header-Information (H) an den LIN-Slave (15a) über den mit dem lokalen Steuergerät (12) verbundenen LIN-Bus (14).
10. Verfahren (30) gemäß Anspruch 9 ferner umfassend:
Empfangen einer zur Header- Information (H) korrespondierenden Response-Infor- mation (R) des LIN-Slaves (15a) am lokalen Steuergerät (12); und Senden der Response-Information (R) vom lokalen Steuergerät (12) an den LIN- Master (11a) des zentralen Steuergerätes (11) über die erste Datenverbindung (13), wobei für das Übertragen der Header-Information (H) und der Response-Informa tion (R) über den LIN-Bus (14) ein vorbestimmter Zeit-Slot (80) verwendet wird, wobei innerhalb eines im Zeit-Slot (80) vorgehaltenen Zeitfensters (81) die Response-Information (R) und/oder eine weitere Header-Information (Hn+i) über die erste Datenverbindung (13) gesendet werden.
11. Verfahren (30) gemäß Anspruch 10, wobei das vorgehaltene Zeitfenster (81) eine Zeitdauer von zumindest 0,5 ms auf weist.
12. Verfahren (30) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner umfassend:
Senden einer zweiten Header-Information (H2) von einem zweiten LIN-Mas- ter (11a) des zentralen Steuergerätes (11) über die erste Datenverbindung (13), wobei das Senden der zwei Header- Informationen (H2) zeitversetzt mit einem Zeit- Offset (t0ff) erfolgt, der abhängig von einer Datenübertragungsgeschwindigkeit der ers ten Datenverbindung (13) gewählt wird.
13. Verfahren (30) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Header-Information (H) beim Senden über die erste Datenverbin dung (13) in ein Datenpaket eines Standards der ersten Datenverbindung (13) eingebettet wird.
14. Verfahren (30) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei als erste Datenverbindung (13) eine Ethernet- Verbindung genutzt wird und die Header-Information (H) und/oder die Response-Information (R) beim Übertragen über die Ethernet- Verbindung in ein 64 Byte-Ethemet-Frame eingebettet wird.
15. Kraftfahrzeug mit einem System (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Übertragungskabel der ersten Datenverbindung (13) und/oder des LIN- Busses (14) durch eine Fahrzeugsäule des Kraftfahrzeugs geführt ist.
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