WO2022018131A1 - Verfahren zum koppeln und ankoppeln eines sensors und kommunikationsnetzwerk - Google Patents

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WO2022018131A1
WO2022018131A1 PCT/EP2021/070374 EP2021070374W WO2022018131A1 WO 2022018131 A1 WO2022018131 A1 WO 2022018131A1 EP 2021070374 W EP2021070374 W EP 2021070374W WO 2022018131 A1 WO2022018131 A1 WO 2022018131A1
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sensor
service
message
configuration
network switch
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PCT/EP2021/070374
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Arpad Krakovszki
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Robert Bosch Gmbh
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    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the invention is based on a device or a method according to the species of the independent claims.
  • the subject matter of the present invention is also a computer program.
  • sensors are installed in the vehicle directly at the end of the assembly line by the vehicle manufacturer.
  • several sensors of the same type/design are installed (e.g. several radars), which have to be taught individually by means of a coding process at the end of the line because of their different position and/or functional parameters.
  • the sensors are usually connected directly to the same control unit via separate connections.
  • the sensor can always be clearly identified and then coded/taught by the wiring on the control unit or by pin coding on the connection cable of the sensors.
  • the teaching is usually done simply via the pin coding on the cable or via a tester intervention by requesting the control unit to communicate/teach the connected sensors their coding.
  • a sensor in a communication network for a vehicle, can advantageously be configured using a predetermined communication sequence between the sensor, a control device and a network switch connected between the sensor and the control device.
  • a method for coupling a sensor for a vehicle to a control device via a network switch includes the following steps:
  • the service offer message represents a message provided by the control device to a control interface of the network switch for configuring the sensor
  • the steps of the method of coupling may be performed using any suitable means of the sensor.
  • the vehicle can be a vehicle for passenger transport, for example a car, or a truck.
  • the vehicle can have a communication network, which includes at least one control device and at least one sensor, which are connected or can be connected via a network switch.
  • a sensor can be a sensor typically installed in vehicles, for example an environment sensor, an acceleration sensor or a speed sensor. If the sensor is not yet configured or is misconfigured, the sensor can be configured using the controller. After such a configuration, the sensor can be operated, for example, in a sensor mode in which the sensor can, for example, detect a physical quantity and provide a sensor signal representing the physical quantity.
  • the sensor can be designed to send out one or more service search requests.
  • the service search request can cause the control device to send the service offer message, which can be used by the sensor to learn a configuration provided for the sensor.
  • the service offer message can include corresponding configuration data for configuring the sensor.
  • a sensor that has not yet been configured can trigger its own configuration by sending out the service search request.
  • the sensor After training, the sensor can be ready, for example, to be operated in a sensor mode.
  • the subscription message can be used to inform the control device that the configuration has been carried out successfully and that the sensor is therefore ready.
  • the method includes a step of testing.
  • the sensor can check whether the sensor is configured. If it is recognized that there is no configuration, the sending step can be carried out. For example, the checking step can be carried out after the sensor has been put into operation. If it is recognized that no configuration has yet been carried out, this can be initiated immediately.
  • a loading step can be carried out, in which the configuration can be loaded.
  • the sensor can be put into a sensor mode, for example.
  • at least one service search request can be sent in a sending step. This allows control device such already executed can be caused to send a service offer message.
  • a step of receiving a service offer message can be carried out after the step of sending out the service request has been carried out.
  • a step of providing a subscription message confirming the configuration can be performed if the existing configuration corresponds to a configuration defined by the service-offering message. Otherwise, a step of learning a configuration of the sensor can be performed using the service-offering message. In this way, the existing configuration of the sensor can be replaced by a new configuration that is currently provided for the sensor by the control device.
  • the network splitter can be used to let through the service offer message provided for the sensor from the service offer messages sent by the control device at the sensor interface and to filter out the other of the service offer messages.
  • a corresponding method for coupling a sensor for a vehicle to a control device via a network switch includes the following steps:
  • the steps of the method of coupling may be performed using means of the controller and the network switch.
  • the control device can, for example, be a control device, as is customary in the automotive sector.
  • the control device can include at least one device for carrying out the step of transmission and optionally further devices for carrying out further steps.
  • the network switch can also be referred to as a switch.
  • the network switch can be designed in one or more parts, for example it can also include several switches.
  • the network switch can comprise at least one device for carrying out the output step and optionally further devices for carrying out further steps.
  • the network switch can be designed to forward the service offer message sent by the control device to the sensor.
  • the network switch can have a filter functionality that can ensure that only the service offer message provided for this sensor is forwarded to this sensor. On the other hand, other service offering messages that are not intended for this sensor can be filtered out.
  • the step of sending the service-offering message can be performed in response to an activation of the control device.
  • a configuration of the sensor can be initiated during commissioning or an existing configuration can be checked to ensure that it is up-to-date.
  • the step of sending the service offer message can be carried out in response to a service request being read in.
  • a sensor newly integrated into the communication network can be configured.
  • the method may include a step of returning a subscription message confirming a configuration of the sensor from the sensor interface to the control interface of the network switch. This allows the Controller are informed about a successful configuration of the sensor.
  • the sensor interface can be selected from a plurality of sensor interfaces using the service offer message. This is useful when the communication network includes a number of sensors. In this case, it is important that only the service offering message intended for that sensor is made available to each of the sensors. For example, the sensor interface can be selected based on filtering a so-called frame of the service offering message.
  • the service-offering message can be output via this sensor interface. If, on the other hand, the frame is filtered out, the service offer message can be blocked from being output via this sensor interface.
  • Each sensor interface can be assigned its own filter rule, which can differ from the filter rules of the other sensor interfaces.
  • the method includes a step of setting appropriate filter rules, including filter criteria, at the sensor interfaces of the network switch. With an Ethernet network, this can be done via a so-called Ethernet switch port configuration.
  • a plurality of service offer messages assigned to different sensor variants can be sent.
  • Using the network switch can ensure that the different service offering messages are made available to the sensors provided.
  • a corresponding communication network for a vehicle includes a control device, a network switch and at least one sensor.
  • the control device is designed to send at least one service offer message to a control interface of the network switch, the service offer message representing a message for configuring a sensor.
  • the network switch is designed to route the service offer message from the control interface to at least one sensor interface of the network switch that is assigned to the service offer message and to which the Output sensor interface associated with service offer message.
  • the sensor is designed to send at least one service search request to the sensor interface of the network switch, to receive the service offer message from the sensor interface, to learn a configuration of the sensor using the service offer message, and to provide a subscription message confirming the configuration to the sensor interface of the network switch.
  • the sensor can be designed to sense a physical variable after learning the configuration and to provide a sensor signal representing the physical variable.
  • the control device and/or optionally a further control device of the communication network can be designed to receive the sensor signal and to control a vehicle function of the vehicle using the sensor signal.
  • the control device can be used exclusively for configuring the sensor or sensors and the further control device for normal sensor operation of the sensor or sensors.
  • the communication network can be implemented as an Ethernet network.
  • Known communication protocols can thus be used.
  • the described approach can thus be used to train Ethernet sensors, for example by means of a so-called Some/IP communication (Scalable Service-Oriented Middleware over IP) and a suitable switch configuration of the network switch.
  • Some/IP communication Scalable Service-Oriented Middleware over IP
  • the sensor, the network switch and/or the control device can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface for reading in electrical signals or for outputting electrical signals to the actuator and/or or have at least one communication interface for reading in or outputting data that are embedded in a communication protocol.
  • the computing unit can for example a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the memory unit can be a flash memory, an EEPROM or a magnetic memory unit.
  • the communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and/or by wire, wherein a communication interface that can read in or output wire-bound data can, for example, read this data electrically or optically from a corresponding data transmission line or output it to a corresponding data transmission line.
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and/or controlling the steps of a method according to one of the embodiments described above, is also advantageous used, especially when the program product or program is run on a computer or device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a vehicle with a communication network according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method for coupling a sensor for a vehicle according to an embodiment
  • FIG. 3 shows a flow chart of a method for coupling a sensor for a vehicle according to an embodiment
  • FIG. 4 shows a block diagram of a communication network according to an embodiment
  • 5 shows a block diagram of a communication network according to an embodiment
  • 6 shows a block diagram of a communication network according to an embodiment
  • FIG. 7 shows a sequence diagram for the training of a sensor for a vehicle according to an embodiment
  • FIG. 8 shows a block diagram of a communication network according to an embodiment
  • FIG. 9 shows a sequence diagram for the training of a sensor for a vehicle according to an exemplary embodiment.
  • the vehicle 100 is, for example, a passenger car and the communication network 102 is a network for connecting electronic components of the vehicle 100.
  • the communication network 102 includes at least one network switch 104, via which the components of the communication network 102 are coupled to one another.
  • a sensor 106 and a control device 108 are coupled to one another via the network switch 104 .
  • the sensor 106 is connected to a sensor interface, for example in the form of a port
  • the control device 108 is connected to a control interface, for example in the form of a further port, on the network switch 104 .
  • Electrical signals can be transmitted via the network switch 104 .
  • the communication network 102 is implemented as an Ethernet network.
  • the sensor 106 is designed to be configurable. A measuring range of the sensor 106 can be set via a configuration of the sensor 106 merely by way of example. If the sensor 106 is coupled to the communication network 102 for the first time, for example, an initial configuration or reconfiguration of the sensor 106 is required.
  • the sensor 106 is designed to send a service search request 110 via the network switch 104 to the control device 108 after commissioning, for example.
  • the service search request 110 indicates a configuration option for the sensor 106 . If the sensor 106 includes further configuration options, the sensor 106 is designed according to one exemplary embodiment to send out further service search requests associated with the further configuration options.
  • the control device 108 is designed to send a service offer message 112 to the network switch 104 .
  • the service offer message 112 is suitable for configuring a sensor connected to the network switch 104 , such as the sensor 106 . If the controller 108 sends the service offer message 112 in response to receipt of the service request 110 , the service offer message 112 is suitable for configuring a sensor according to the configuration option indicated by the service request 110 .
  • the network switch 104 is designed to only output the service offer message 112 to one or more predetermined sensor interfaces.
  • the network switch 104 is designed to select one or more sensor interfaces using information contained in the service offer message 112 and a selection rule stored in the network switch 104, also referred to as a filter rule or filter criterion.
  • the network switch 104 is designed to forward the service offer message 112 exclusively to the sensor 106 .
  • the network switch 104 has sensor interfaces with adjustable filter rules.
  • the sensor 106 is designed to receive the service offer message 112 and to use it to learn the configuration specified by the service offer message 112 . After the configuration has taken place, the sensor 106 is designed to provide a subscription message 114 confirming the configuration via the network switch 104 to the control device 108 .
  • the control device 108 is optionally designed to send a confirmation message 116 via the network switch 104 to the sensor 106 in response to receipt of the subscription message 114 .
  • the senor 106 After the sensor 106 has been successfully configured, it is suitable for sensor operation, ie it can, for example, detect a physical variable and provide a sensor signal 118 representing the physical variable.
  • control device 108 is designed to provide a control signal 120 for controlling a function of a vehicle component 122, for example a drive or an assistance system of vehicle 100, using sensor signal 118 and a control rule.
  • control device 108 is only used for configuring the sensor 106 and, if necessary, additional sensors.
  • An optional further control device 124 is connected to the network switch 104 via a further control interface of the network switch 104 .
  • the further control device 124 is designed as an alternative to the control device 106 in order to provide the control signal 120 to the vehicle component 122 using the sensor signal 118 .
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method 200 for coupling a sensor for a vehicle according to an embodiment.
  • method 200 is performed to configure the sensor shown in FIG. 1 .
  • the method 200 can be carried out using devices of the sensor.
  • the sensor sends out at least one service request.
  • the sensor receives a service offer message.
  • the sensor learns a configuration using the service offer message.
  • the sensor provides a subscription message confirming the configuration.
  • the method includes a step 209 in which the sensor checks whether there is already a configuration, with step 201 of sending out the service search request being carried out if step 209 shows that there is no configuration. If, on the other hand, step 209 reveals that a configuration is present, the configuration corresponding to the configuration already present is loaded in a step 211 .
  • Step 201 of sending out the service search request is then still optionally carried out in order to cause the control device to send a current service offer message. With it can be checked whether the present configuration is still up-to-date.
  • the current service offer message is received in step 203 for this purpose. If the present configuration of the sensor corresponds to the current service offer message, in step 207 the confirming subscription message is provided. On the other hand, if the present configuration of the sensor does not correspond to the current service offer message, step 205 is carried out in order to learn a current configuration using the current service offer message. This is optionally confirmed in step 207 by a corresponding subscription message.
  • step 201 If the sensor includes a plurality of different configuration options, a plurality of different service search requests are sent in step 201 or step 201 is repeated according to the number of different configuration options in order to send out a corresponding service search request for each of the configuration options.
  • FIG. 3 shows a flow chart of a method 300 for coupling a sensor for a vehicle according to an exemplary embodiment.
  • the method 300 is performed to configure the sensor shown in FIG. 1 using the controller via the network switch.
  • the method 300 can be carried out using devices of the network switch and the control device.
  • the method 300 can be carried out in conjunction with the coupling method described with reference to FIG. 2 .
  • a step 301 at least one service offer message is sent by the control device.
  • the service offer message is received by the network switch via a control interface connected to the control device and output at a sensor interface of the network switch assigned to the service offer message.
  • the sensor is connected to the sensor interface.
  • the sensor interface is selected using the service offer message from a plurality of sensor interfaces of the network switch. For this purpose, for example, a frame of the service offering message is subjected to filtering at each sensor interface. If the service offering message is filtered out on a sensor interface, it will not be output on that sensor interface. If the service offering message is not filtered out on a sensor interface, it is output on that sensor interface. Filter rules suitable for filtering for the individual sensor interfaces can be predetermined in the network switch or set in a setting step.
  • Step 301 of sending the service offer message is carried out, for example, after the control device has been put into operation or in response to a service search request, which is read in step 305, for example.
  • the network switch is optionally designed to receive a subscription message at the sensor interface in a step 307 and to forward it back to the control interface.
  • the control device is designed to receive the subscription message in a step 309 and optionally to send out a confirmation message in a step 311, which is forwarded in a step 313 by the network switch to the sensor. If several sensors are to be configured, which are available in different sensor variants, in step 301 a plurality of different sensor variants assigned service offer messages are sent or step 301 is carried out repeatedly according to the number of different sensor variants in order to send a corresponding service offer message for each of the sensor variants send.
  • FIG. 4 shows a block diagram of a communication network 102 according to an embodiment. This can be an exemplary embodiment of the communication network described with reference to FIG.
  • the communication network 102 includes a network switch 104, a control device 108, a first sensor 106, a second sensor 406 and a third sensor 407.
  • the number of sensors 106, 406, 407 is only selected as an example.
  • the network switch 104 is designed as an Ethernet switch and the control device 108 as a control device.
  • Network switch 104 has a control interface via which control device 108 is connected to network switch 104 .
  • the control interface is also referred to as port 4.
  • Network switch 104 also has a first sensor interface, for example a port 1, via which first sensor 106 is connected to network switch 104, and a second sensor interface, for example port 2, via which second sensor 406 is connected to network switch 104 , and a third sensor interface, for example a port 3, via which the third sensor 407 is connected to the network switch 104.
  • first sensor interface for example a port 1
  • second sensor interface for example port 2
  • third sensor interface for example a port 3 via which the third sensor 407 is connected to the network switch 104.
  • Sensors 106, 406, 407 connected via Ethernet are used more and more frequently in modern systems. These "Ethernet sensors” do not necessarily have to be connected directly to the control unit, here the control unit 108; they can, determined by the Ethernet bus topology, also be connected to the control unit 108 via an Ethernet switch, here the network switch 104 be connected. In this case, the sensors 106, 406, 407 cannot be identified and taught in via a pin code or via the connections of the control device 108. Instead, one, several or all sensors 106, 406, 407 that are connected to the control device 108 via the network switch 104 are taught in via the network switch 104.
  • the sensors 106, 406, 407 which are connected to the control device 108 via the network switch 104, do not require any pin coding or other identification measures using hardware measures in order to be able to learn.
  • the sensors 106, 406, 407 learn themselves simply by establishing successful communication with the control device 108.
  • the sensors 106, 406, 407 learn their configuration, for example their position and/or coding, via special messages sent by the specific control device 108 in the network at the start or when requested and/or required according to this exemplary embodiment according to the Some/IP communication standard will. A tester intervention is therefore not necessary.
  • Any control device in the network can take on this function, provided that it is accessible in the communication network 102; it does not necessarily have to be the control device that later has to communicate with the sensor(s) 106, 406, 407. If a sensor 106, 406, 407 needs to be replaced, e.g. in the workshop, the sensor 106, 406, 407 can simply be replaced and the sensor 106, 406, 407 is then trained.
  • a further advantage is that a sensor 106, 406, 407 that is missing or incorrectly connected can be recognized immediately, since this information is always present in the control device, ie in this case the control device 108, which carries out the teaching.
  • FIG. 5 shows a block diagram of a communication network 102 according to an embodiment. This can be an exemplary embodiment of the communication network described with reference to FIG.
  • the communication network 102 includes the sensor 106, the network switch 104 and the control device 108.
  • the network switch 104 has a sensor interface 530, for example a port 1, via which the network switch 104 communicates with the sensor 106.
  • the network switch 104 has a control interface 532, for example a Port 0, via which the network switch 104 communicates with the control device 108.
  • the network switch 104 is in turn designed as a switch and the control device 108 as a control device.
  • a communication principle with the sensor 106 includes a service search request 110, which is also referred to as find service "Var_l”, a service offer message 112, which is also referred to as offer service “Var_l”, a subscription message 114, which is also referred to as subscribe service “Var_l”. and an acknowledgment message 116, also known as Subscribe Ack. For Service "Var_l”.
  • 114, 116 takes place, for example, according to the Some/IP communication protocol.
  • the communication between the sensor 106 and the learning control device 108, here the control unit, which carries out the learning and registration of the sensor 106 and possibly other sensors, is service-oriented according to the Service Discovery in Some/IP standard.
  • the control device 108 acts as a server and the sensor 106 as a client. After the start, the client cyclically sends “Find Service” MultiCast messages, such as the service search request 110, into the network in order to search for a specific service in the network, which the control device 108 makes available according to this exemplary embodiment.
  • the control device 108 as a server also sends “Offer Service” MultiCast messages, such as the service offer message 112, into the network at least 3 times after the start in order to reveal their service offer to the other network participants, and then also, if necessary, in response to a "Find Service” message, such as the service search request 110.
  • the sensor 106 If the sensor 106 receives an "Offer Service” message, such as the service offer message 112, the sensor 106 can use this to learn and subscribe to this service immediately ("Subscribe Service”). The subscription is the controller 108 with a “Subscribe Acknowledge” message confirmed, here with the confirmation message 116. By subscribing, the control device 108 knows that the sensor 106 that has now been trained is connected to the communication network 102 and is active.
  • an "Offer Service” message such as the service offer message 112
  • Subscribe Service The subscription is the controller 108 with a “Subscribe Acknowledge” message confirmed, here with the confirmation message 116.
  • FIG. 6 shows a block diagram of a communication network according to an embodiment. This can be an exemplary embodiment of the communication network described with reference to FIG.
  • the communication network 102 includes the first sensor 106, the second sensor 406, the third sensor 407, the network switch 104 and the controller 108.
  • the network switch 104 has, in addition to the first sensor interface 530, for example port 1, for connecting the first sensor 106, a second Sensor interface 630, for example port 2, for connecting the second sensor 406, a third sensor interface 631, for example port 3, for connecting the third sensor 407.
  • the network switch 104 is in turn designed as a switch and the control device 108 as a control device.
  • a communication principle with the multiple sensors 106, 406, 407 includes a first service search request 110, which is also referred to as Find Service “Var_l”, a second service search request 610, which is also referred to as Find Service “Var_2”, a third service search request 611, also known as Find Service "Var_3".
  • the three service search requests 110, 610, 611 are sent out by all three sensors 106, 406, 407, so that the control device 108 receives the three service search requests 110, 610, 611 from all sensors 106, 406, 407.
  • the communication principle also includes a first service offer message 112, which is also referred to as offer service "Var_1", a second service offer message 612, which is also referred to as offer service "Var_2”, and a third service offer message 613, which is also referred to as offer service "Var_3”. referred to as.
  • the three service offer messages 112, 612, 613 are sent from the control device 108 to all sensors 106, 406, 407.
  • the sensor interfaces 530, 630, 631 are according to one embodiment designed to filter the data frames of the service offering messages 112, 612, 613.
  • the different service offering messages 112, 612, 613 have different data frames. Thus each service offering message 112, 612, 613 can be identified via its specific data frame.
  • the different service offer messages 112, 612, 613 can cause different configurations of the sensors 106, 406, 407 in each case.
  • the first sensor 106 can learn a first configuration using the first service offer message 112
  • the second sensor 406 can learn a second configuration using the second service offer message 612
  • the third sensor 407 can learn a third configuration using the third service offer message 613 . Due to the interface configuration of the sensor interfaces 530,
  • a service offering message 112, 612, 613 provided for the corresponding sensor 106, 406, 407 can be selected for each of the sensors 106, 406, 407 on the basis of its specific data frame.
  • a corresponding selection rule is stored in the sensor interfaces 530, 630, 631 in the form of filter rules.
  • the first sensor interface 530 is designed to allow only the first service offer message 112 to pass and to block the other service offer messages 612, 613 by filtering the data frames
  • the second sensor interface 630 is designed to allow only the second service offer message 612 to pass by filtering the data frames and to block the other service offer messages 112, 613
  • the third sensor interface 631 is designed to only let through the third service offer message 613 by filtering the data frames and to block the other service offer messages 112, 612.
  • the communication principle also includes a first subscription message 114 provided by the first sensor 106, which is also referred to as subscribe service "Var_l”, a second subscription message 614 provided by the second sensor 406, which is also referred to as subscribe service “Var_2”, and one Third subscription message 615 provided by the third sensor 407, which is also referred to as Subscribe Service “Var_3”.
  • the control device 108 receives the subscription messages 114, 614, 615 from the sensors 106, 406, 407.
  • the communication principle also includes a first confirmation message 116, also known as Subscribe Ack Service “Var_l”, a second confirmation message 616, also known as Subscribe Ack Service “Var_2”, and a third confirmation message 617, also known as Subscribe Ack Service “Var_3” is called.
  • the three confirmation messages 116, 616, 617 are sent by the control device 108.
  • the first sensor 106 receives the first confirmation message 116, the second sensor 406 the second confirmation message 616 and the third sensor 407 receives the third confirmation message 617.
  • the control device 108 here in the form of a learning control device, sends an “Offer Service” message, here the service offer messages 112, 612, 613, for each sensor variant.
  • the sensors 106, 406, 407 which are not yet taught-in, also send out a "Find Service” for each possible variant, here the service search requests 110, 610, 611. Ie for the three sensors 106, 406, 407 the Control device 108 sends three Some/IP Services, i.e. three “Offer Service” messages from the control device 108 and 3 “Find Service” messages from each sensor 106, 406, 407.
  • Each sensor 106, 406, 407 recognizes its variant from the "Offer Service” it sees in the network. In order for each sensor 106, 406, 407 to learn its variant, it must receive exactly one valid "Offer Service” from the control device 108. In order to be able to ensure this, the packet filter on the network switch 106 at the respective sensor interface 530, 630, 631, to which the sensors 106, 406, 407 are connected, is configured in such a way that the respective sensor interface 530, 630, 631 only ever has one determine "Offer Service” in the direction of sensor 106, 406, 407 through.
  • the port filter configuration ie the configuration of the sensor interface 530, 630, 631 in the network switch 104, determines how the sensors 106, 406, 407 are to be encoded.
  • the sensor interfaces 530, 630, 631 are here as Ethernet switch ports executed.
  • the codings of the sensors 106, 406, 407 are determined indirectly via the Ethernet switch port configuration.
  • the sensor 106, 406, 407 notes its variant setting, ie its configuration, according to one exemplary embodiment. The next time the sensor software is started up, the variant is known and the corresponding functionality for operation is set. The sensor 106, 406, 407 continues to send all known "Find Service” messages and the control device 108 also sends the "Offer Service” messages so that all sensors 106, 406, 407 register with the control device 108 by subscribing to the corresponding service be able. As a result, the control device 108 always knows which sensors 106, 406, 407 are connected and are actively participating in the network or can be recognized by the control unit if sensors 106, 406, 407 are missing or incorrectly connected. Each of the sensors 106, 406, 407 can also determine if it is connected differently than taught (by an unexpected "Offer Service” message). This can be very helpful when troubleshooting in the workshop or during production.
  • VLAN Virtual LAN
  • the network switch 104 When selecting the network switch 104 in the form of a switch, care is also taken to ensure that the network switch 104 can work with extended port filter properties.
  • the network switch 104 has the functionality that filter criteria are created for the first 96 bytes (or more) of the Ethernet frames so that the Some/IP "Offer Service" messages, i.e. the service offer messages 112, 612, 613, are sent to the sensor interfaces 530, 630, 631 can be filtered.
  • Modern switches already support such functions.
  • This approach is suitable, for example, for automated driving, in which a large number of sensors 106, 406, 407 are connected via the network switch 104 in the form of an Ethernet switch.
  • the teaching of these sensors 106, 406, 407 on the assembly line can thus be carried out without major technical challenges.
  • FIG. 7 shows a sequence diagram for teaching a sensor for a vehicle according to an exemplary embodiment.
  • the software of a sensor can be trained, which is part of a communication network, as is described with reference to the preceding figures.
  • a configuration already exists ie, for example, whether a variant has already been learned.
  • a variant is also referred to as a configuration option. If this is not the case, in a step 201 all service search requests that can be sent out by this sensor are sent out, ie the find service messages described with reference to FIG. 6 are sent out, for example. If no service-offering message is subsequently received in step 203, step 201 is executed again. If, on the other hand, a service offer message is received in step 203, i.e. if a check for a received offer service message is positive, the sensor learns in step 205 using the service offer message and confirms the registration of the service offered by the service offer message in step 207.
  • a step 702 the method is restarted.
  • step 209 If it is recognized in step 209 that a configuration already exists, that is, for example, a variant has already been learned, the configuration or variant corresponding to the present configuration is loaded in step 211 . Subsequently, in a step 201, all service search requests that can be sent out by this sensor are sent out, ie the find service messages described with reference to FIG. 6 are sent out, for example. If no service-offering message is subsequently received in step 203, step 201 is executed again. If, on the other hand, a service offer message is received in step 203, ie if a check for a received offer service message is positive, the sensor confirms the registration of the service offered by the service offer message in step 207. In step 704 the sensor becomes operational.
  • FIG. 8 shows a block diagram of a communication network 102 according to an embodiment. This can be an exemplary embodiment of the communication network described with reference to FIG. 6 , with at least one additional sensor 806 being connected to the network switch 104 via at least one additional sensor interface 830 .
  • the sensors 106, 406, 407, 806 include software which, in the unlearned state, tests which variant the respective sensor 106, 406, 407, 806 can use to establish successful communication, as is shown below with reference to Fig. 9 is shown.
  • a successful communication is characterized, for example, by the receipt of a service offer message.
  • the sensor interfaces 530, 630, 631, 830 are configured in the form of ports for a special communication with specific MAC/IP addresses and VLAN.
  • each of the sensor interfaces 530, 630, 631, 830 only lets through a specific service offer message, which is recognized by the respective sensor interface 530, 630, 631, 830, for example using a frame contained in the service offer message, also referred to as a frame. All other service offering messages are filtered out by this sensor interface 530, 630, 631, 830.
  • the sensor interfaces 530, 630, 631, 830 are configured on the network switch 104, also referred to as an Ethernet switch, in such a way that only one specific type of communication is permitted per sensor interface 530, 630, 631, 830: A communication via a specific VLAN (Virtual LAN) with a participant in the form of one of the sensors 106, 406, 407, 806, which has a specific Ethernet MAC address and IP address.
  • VLAN Virtual LAN
  • the software of one of the sensors 106, 406, 407, 806 knows all possible variants that can be selected for this one of the sensors 106, 406, 407, 806 via coding.
  • the software tries one after the other with each known variant Establish communication with the control device 108 in the form of a control device. If communication with the control device 108 is established, the variant to be selected is identified and the respective sensor 106, 406, 407, 806 learns this variant and the coding of the variant is thus completed.
  • the coding of the sensors 106, 406, 407, 806 is thus determined indirectly via the Ethernet switch port configuration, ie the configuration of the sensor interfaces 530, 630, 631, 830.
  • a suitable filter rule is set at each of the sensor interfaces 530, 630, 631, 830, for example. This can take place, for example, once before or when the communication network 102 is put into operation or when there is a change to the communication network 102, for example when one or more additional sensors are integrated.
  • the filter rules are adapted to a data format of the service offer messages.
  • the filter rules are suitable for filtering information contained in a predetermined frame of the service offer messages, via which information it can be clearly determined for which sensor a specific service offer message is intended. It can thus be defined in advance via the filter rules which of all possible service offer messages is allowed through to which sensor and to which sensors the corresponding service offer message is not allowed through.
  • FIG. 9 shows a sequence diagram for learning a sensor for a vehicle according to an exemplary embodiment.
  • the software of a sensor can be trained, which is part of a communication network, as is described with reference to the preceding figures.
  • a configuration already exists ie, for example, whether a variant has already been learned.
  • step 209 If it is recognized in step 209 that a configuration already exists, ie, for example, a variant has already been learned, the variant is loaded in step 211, ie started. If, on the other hand, it is recognized in step 209 that no variant has been learned, a first possible variant is selected in step 901 and a service search request associated with this variant is sent in step 201 by starting to set up a suitable communication. If no service offer message is subsequently received in step 203, ie no communication is established, steps 901, 201 are carried out again, with a next possible variant. If, on the other hand, a service offer message is received in step 203, ie if communication has been established, in step 205 the sensor learns the current variant for which the communication was established. in one
  • Step 702 starts the process again.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationsnetzwerk (102) für ein Fahrzeug (100), wobei das Kommunikationsnetzwerk eine Steuereinrichtung (108), eine Netzwerkweiche (104) und zumindest einen Sensor (106) umfasst. Die Steuereinrichtung (108) sendet zumindest eine Seviceanbietnachricht (112) zur Konfigurierung eines Sensors (106) an eine Steuerschnittstelle der Netzwerkweiche (104) aus. Die Netzwerkweiche (104) gibt die Seviceanbietnachricht (112) an einer der Seviceanbietnachricht (112) zugeordneten Sensorschnittstelle (530) der Netzwerkweiche (104) aus. Der Sensor (106) sendet zumindest eine Servicesuchanfrage (110) an die Sensorschnittstelle der Netzwerkweiche (104) aus, empfängt die Seviceanbietnachricht (112) von der Sensorschnittstelle (530), und lernt unter Verwendung der Seviceanbietnachricht (112) eine Konfiguration an.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Koppeln und Ankoppeln eines Sensors und
Kom m u n i kati o ns n etzwe rk
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
In der Automobile-Industrie werden viele Sensoren im Fahrzeug direkt am Band- Ende bei den Fahrzeugherstellern verbaut. In den meisten Fällen werden gleich mehrere Sensoren von dem gleichen Typ/Bauart verbaut (z.B. mehrere Radare), die durch einen Kodierungsvorgang am Band- Ende wegen ihrer unterschiedlichen Position und/oder funktionelle Parameter individuell angelernt werden müssen. Die Sensoren sind in der Regel direkt an den selben Steuergerät über separate Anschlüsse angeschlossen. Durch die Verkabelung am Steuergerät oder durch eine Pin- Kodierung am Anschlusskabel der Sensoren kann der Sensor immer eindeutig identifiziert und dann kodierl/angelernt werden. Das Anlernen geschieht meistens einfach über die Pin- Kodierung am Kabel oder über einen Tester Eingriff, indem das Steuergerät dazu aufgefordert wird, die angeschlossenen Sensoren ihre Kodierung mitzuteilen/anlernen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz Verfahren zum Koppeln und Ankoppeln eines Sensors und ein Kommunikationsnetzwerk, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
In einem Kommunikationsnetzwerk für ein Fahrzeug kann eine Konfigurierung eines Sensors vorteilhafterweise unter Verwendung eines vorbestimmten Kommunikationsablaufs zwischen dem Sensor, einer Steuereinrichtung und einer zwischen den Sensor und die Steuereinrichtung geschalteten Netzwerkweiche vorgenommen werden.
Ein Verfahren zum Koppeln eines Sensors für ein Fahrzeug mit einer Steuereinrichtung über eine Netzwerkweiche umfasst die folgenden Schritte:
Aussenden zumindest einer Servicesuchanfrage an eine Sensorschnittstelle der Netzwerkweiche;
Empfangen einer Seviceanbietnachricht von der Sensorschnittstelle der Netzwerkweiche, wobei die Seviceanbietnachricht eine von der Steuereinrichtung an eine Steuerschnittstelle der Netzwerkweiche zur Konfigurierung des Sensors bereitgestellte Nachricht repräsentiert;
Anlernen einer Konfiguration des Sensors unter Verwendung der Seviceanbietnachricht; und
Bereitstellen einer die Konfiguration bestätigenden Abonniernachricht an die Sensorschnittstelle der Netzwerkweiche.
Die Schritte des Verfahrens zum Koppeln können unter Verwendung von geeigneten Einrichtungen des Sensors ausgeführt werden.
Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Fahrzeug zur Personenbeförderung, beispielsweise einen PKW, oder um einen Lastkraftwagen handeln. Das Fahrzeug kann ein Kommunikationsnetzwerk aufweisen, das zumindest eine Steuereinrichtung und zumindest einen Sensor umfasst, die über eine Netzwerkweiche verbunden sind oder verbunden werden können.
Typischerweise können eine Mehrzahl von Sensoren gleichen oder unterschiedlichen Typs in das Kommunikationsnetzwerk integriert werden. Bei einem Sensor kann es sich um einen typischerweise in Fahrzeugen verbauten Sensor handeln, lediglich beispielsweise sei dazu ein Umfeldsensor, ein Beschleunigungssensor oder ein Drehzahlsensor genannt. Wenn der Sensor noch nicht konfiguriert ist oder falsch konfiguriert ist, kann der Sensor unter Verwendung der Steuereinrichtung konfiguriert werden. Nach einer solche Konfigurierung kann der Sensor beispielsweise in einem Sensormodus betrieben werden, in der der Sensor beispielsweise eine physikalische Größe erfassen und ein die physikalische Größe repräsentierendes Sensorsignal bereitstellen kann. Der Sensor kann ausgebildet sein, um eine oder mehrere Servicesuchanfragen auszusenden. Durch die Servicesuchanfrage kann die Steuereinrichtung veranlasst werden, die Seviceanbietnachricht zu senden, von dem Sensor verwendet werden kann, um eine für den Sensor vorgesehene Konfiguration anzulernen. Dazu kann die Seviceanbietnachricht entsprechende Konfigurationsdaten zum Konfigurieren des Sensors umfassen. Somit kann beispielsweise ein noch nicht konfigurierter Sensor durch Aussenden der Servicesuchanfrage seine eigene Konfigurierung anstoßen. Nach dem Anlernen kann der Sensor beispielsweise bereit sein, um in einem Sensormodus betrieben zu werden. Durch die Abonniernachricht kann die Steuereinrichtung über eine erfolgreich durchgeführte Konfiguration und somit eine Bereitschaft des Sensors informiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren einen Schritt des Prüfens. Dabei kann der Sensor prüfen ob eine Konfigurierung des Sensors vorliegt. Wenn erkannt wird, das keine Konfigurierung vorliegt, kann der Schritt des Aussendens durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Schritt des Prüfens nach einer Inbetriebnahme des Sensors durchgeführt werden. Wenn dabei erkannt wird, dass noch keine Konfiguration durchgeführt wurde, kann diese sofort angestoßen werden.
Wenn dagegen erkannt wird, dass eine Konfigurierung vorliegt, kann ein Schritt des Ladens durchgeführt werden, in dem die Konfiguration geladen werden kann. Dadurch kann der Sensor beispielsweise in einen Sensormodus versetzt werden. Optional kann in einem Schritt des Aussendens zumindest eine Servicesuchanfrage ausgesendet werden. Dadurch kann Steuereinrichtung wie bereits ausgeführt veranlasst werden, eine Seviceanbietnachricht zu senden.
Dies ermöglicht es dem Sensor zu überprüfen, ob die geladene Konfiguration der von der Steuereinrichtung für diesen Sensor vorgesehenen Konfigurierung entspricht.
Dazu kann ein Schritt des Empfangens einer Seviceanbietnachricht nach dem Durchführen des Schritts des Aussendens der Servicesuchanfrage durchgeführt werden. Ein Schritt des Bereitstellens einer die Konfiguration bestätigenden Abonniernachricht kann durchgeführt wird, wenn die bestehende Konfigurierung einer durch die Seviceanbietnachricht definierten Konfigurierung entspricht. Andernfalls kann ein Schritt des Anlernens einer Konfiguration des Sensors unter Verwendung der Seviceanbietnachricht durchgeführt werden. Auf diese Weise kann die bestehende Konfigurierung des Sensors durch eine neue Konfiguration ersetzt werden, die von der Steuereinrichtung aktuell für den Sensor vorgesehen ist.
Wenn der Sensor unterschiedliche Konfigurationsmöglichkeiten aufweist, können im Schritt des Aussendens eine Mehrzahl den unterschiedlichen Konfigurationsmöglichkeiten zugeordnete Servicesuchanfragen ausgesendet werden. Dadurch kann die Steuereinrichtung veranlasst werden, für alle diese unterschiedliche Konfigurationsmöglichkeiten vorgesehene Seviceanbietnachrichten zu senden. Vorteilhafterweise kann die Netzwerkweiche verwendet werden, um aus den von der Steuereinrichtung gesendeten Seviceanbietnachrichten die für den Sensor vorgesehene Seviceanbietnachricht an der Sensorschnittstelle durchzulassen und die anderen der Seviceanbietnachrichten auszufiltern.
Ein entsprechendes Verfahren zum Ankoppeln eines Sensors für ein Fahrzeug an eine Steuereinrichtung über eine Netzwerkweiche, umfasst die folgenden Schritte:
Senden zumindest einer Seviceanbietnachricht von der Steuereinrichtung an eine Steuerschnittstelle der Netzwerkweiche, wobei die Seviceanbietnachricht eine Nachricht zur Konfigurierung des Sensors repräsentiert; und Ausgeben der Seviceanbietnachricht an einer der Seviceanbietnachricht zugeordneten Sensorschnittstelle der Netzwerkweiche.
Die Schritte des Verfahrens zum Ankoppeln können unter Verwendung von Einrichtungen der Steuereinrichtung und der Netzwerkweiche ausgeführt werden.
Bei der Steuereinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Steuergerät handeln, wie es im Fahrzeugbereich üblich ist. Die Steuereinrichtung kann zumindest eine Einrichtung zum Durchführen des Schritts des Sendes und gegebenenfalls weitere Einrichtungen zum Durchführen weiterer Schritte umfassen. Die Netzwerkweiche kann auch als Switch bezeichnet werden. Die Netzwerkweiche kann ein oder mehrteilig ausgeführt sein, beispielsweise also auch mehrere Switche umfassen. Die Netzwerkweiche kann zumindest eine Einrichtung zum Durchführen des Schritts des Ausgebens und gegebenenfalls weitere Einrichtungen zum Durchführen weiterer Schritte umfassen. Die Netzwerkweiche kann ausgebildet sein, um die von der Steuereinrichtung gesendete Seviceanbietnachricht an den Sensor weiterzuleiten. Dabei kann die Netzwerkweiche eine Filterfunktionalität aufweisen, die sicherstellen kann, dass nur die für diesen Sensor vorgesehene Seviceanbietnachricht an diesen Sensor weitergeleitet wird. Andere Serviceanbietnachrichten, die nicht für diesen Sensor vorgesehen sind, können dagegen ausgefiltert werden.
Der Schritt des Sendens der Seviceanbietnachricht kann ansprechend auf eine Inbetriebnahme der Steuereinrichtung durchgeführt werden. Dadurch kann bei der Inbetriebnahme eine Konfigurierung des Sensors angestoßen oder eine bestehende Konfigurierung um Hinblick auf ihre Aktualität überprüft werden.
Zusätzlich oder alternativ kann der Schritt des Sendens der Seviceanbietnachricht ansprechend auf ein Einlesen einer Servicesuchanfrage durchgeführt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise ein neu in das Kommunikationsnetzwerk integrierter Sensor konfiguriert werden.
Das Verfahren kann einen Schritt des Zurückleitens einer eine Konfigurierung des Sensors bestätigenden Abonniernachricht von der Sensorschnittstelle zu der Steuerschnittstelle der Netzwerkweiche umfassen. Dadurch kann die Steuereinrichtung über eine erfolgreiche Konfigurierung des Sensors informiert werden.
Im Schritt des Ausgebens kann die Sensorschnittstelle unter Verwendung der Seviceanbietnachricht aus einer Mehrzahl von Sensorschnittstellen ausgewählt werden. Dies bietet sich an, wenn das Kommunikationsnetzwerk eine Mehrzahl von Sensoren umfasst. In diesem Fall ist es wichtig, dass jedem der Sensor nur die für diesen Sensor vorgesehene Seviceanbietnachricht zur Verfügung gestellt wird. Beispielsweise kann die Sensorschnittstelle basierend auf einer Filterung eines sogenannten Frames der Serviceanbietnachricht ausgewählt werden.
Wenn der Frame bei der Filterung an einer Sensorschnittstelle nicht ausgefiltert wird, kann die Seviceanbietnachricht über diese Sensorschnittstelle ausgegeben werden. Wenn der Frame dagegen ausgefiltert wird, kann ein Ausgaben der Seviceanbietnachricht über diese Sensorschnittstelle blockiert werden. Dabei kann jeder Sensorschnittstelle eine eigene Filterregel zugeordnet sein, die sich von den Filterregeln der anderen Sensorschnittstellen unterscheiden kann. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt des Einstellens von entsprechenden Filterregeln, auch Filterkriterien an den Sensorschnittstellen der Netzwerkweiche. Bei einem Ethernetnetzwerk kann dies über eine sogenannte Ethernet- Switch- Port Konfiguration erfolgen.
Dabei kann im Schritt des Sendens eine Mehrzahl unterschiedlichen Sensorvarianten zugeordneter Seviceanbietnachrichten gesendet werden. Unter Verwendung der Netzwerkweiche kann sichergestellt werden, dass die unterschiedlichen Seviceanbietnachrichten den vorgesehenen Sensoren zur Verfügung gestellt werden.
Ein entsprechendes Kommunikationsnetzwerk für ein Fahrzeug umfasst eine Steuereinrichtung, eine Netzwerkweiche und zumindest einen Sensor. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, um zumindest eine Seviceanbietnachricht an eine Steuerschnittstelle der Netzwerkweiche zu senden, wobei die Seviceanbietnachricht eine Nachricht zur Konfigurierung eines Sensors repräsentiert. Die Netzwerkweiche ist ausgebildet, die Seviceanbietnachricht von der Steuerschnittstelle zu zumindest einer der Seviceanbietnachricht zugeordneten Sensorschnittstelle der Netzwerkweiche hinzuleiten und an der der Seviceanbietnachricht zugeordneten Sensorschnittstelle auszugeben. Der Sensor ist ausgebildet, zumindest eine Servicesuchanfrage an die Sensorschnittstelle der Netzwerkweiche auszusenden, die Seviceanbietnachricht von der Sensorschnittstelle zu empfangen, eine Konfiguration des Sensors unter Verwendung der Seviceanbietnachricht anzulernen, und eine die Konfiguration bestätigende Abonniernachricht an die Sensorschnittstelle der Netzwerkweiche bereitzustellen.
Der Sensor kann ausgebildet sein, um nach dem Anlernen der Konfiguration eine physikalische Größe zu sensieren und ein die physikalische Größe repräsentierendes Sensorsignal bereitzustellen. Die Steuereinrichtung und/oder optional eine weitere Steuereinrichtung des Kommunikationsnetzwerks kann ausgebildet sein, um das Sensorsignal zu empfangen und unter Verwendung des Sensorsignals eine Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs zu steuern. Somit kann die Steuereinrichtung beispielsweise ausschließlich zum Konfigurieren des oder der Sensoren und die weitere Steuereinrichtung für einen normalen Sensorbetrieb des oder der Sensoren verwendet werden.
Das Kommunikationsnetzwerk kann als ein Ethernetnetzwerk ausgeführt sein. Somit kann auf bekannte Kommunikationsprotokolle zurückgegriffen werden. Somit kann der beschriebene Ansatz verwendet werden, um Ethernet-Sensoren anzulernen, beispielsweise mittels einer sogenannten Some/IP- Kommunikation (Scalable Service-Oriented Middleware over IP) und einer geeigneten Switch- Konfiguration der Netzwerkweiche.
Die genannten Verfahren können beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware implementiert sein.
Der Sensor, die Netzwerkweiche und/oder die Steuereinrichtung können zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zum Einlesen von elektrischen Signalen oder zum Ausgeben von elektrischen Signalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einiesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einiesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte eines Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Kommunikationsnetzwerk gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Koppeln eines Sensors für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ankoppeln eines Sensors für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Kommunikationsnetzwerkes gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Kommunikationsnetzwerkes gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Kommunikationsnetzwerkes gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 ein Sequenzdiagramm für das Anlernen eines Sensors für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Kommunikationsnetzwerkes gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 9 ein Sequenzdiagramm für das Anlernen eines Sensors für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem Kommunikationsnetzwerk 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen und bei dem Kommunikationsnetzwerk 102 um ein Netzwerk zum Verbinden von elektronischen Komponenten des Fahrzeugs 100. Das Kommunikationsnetzwerk 102 umfasst zumindest eine Netzwerkweiche 104, über die die Komponenten des Kommunikationsnetzwerks 102 miteinander gekoppelt werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind ein Sensor 106 und eine Steuereinrichtung 108 über die Netzwerkweiche 104 miteinander gekoppelt. Dabei ist der Sensor 106 an eine Sensorschnittstelle, beispielsweise in Form eines Ports, und die Steuereinrichtung 108 an eine Steuerschnittstelle, beispielsweise in Form eines weiteren Ports, an die Netzwerkweiche 104 angebunden. Über die Netzwerkweiche 104 können elektrische Signale, beispielsweise in Form von Datenpaketen, übertragen werden. Lediglich beispielhaft ist das Kommunikationsnetzwerk 102 als ein Ethernetnetzwerk ausgeführt. Der Sensor 106 ist konfigurierbar ausgeführt. Lediglich beispielhaft kann über eine Konfiguration des Sensors 106 ein Messbereich des Sensors 106 eingestellt werden. Wird der Sensor 106 beispielsweise erstmalig mit dem Kommunikationsnetzwerk 102 gekoppelt, ist eine Erstkonfigurierung oder Neukonfigurierung des Sensors 106 erforderlich.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Sensor 106 dazu ausgebildet, um beispielsweise nach einer Inbetriebnahme eine Servicesuchanfrage 110 über die Netzwerkweiche 104 an die Steuereinrichtung 108 auszusenden. Die Servicesuchanfrage 110 zeigt eine Konfigurationsmöglichkeit des Sensors 106 an. Wenn der Sensor 106 weitere Konfigurationsmöglichkeiten umfasst, ist der Sensor 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um den weiteren Konfigurationsmöglichkeiten zugeordnete weitere Servicesuchanfragen auszusenden.
Die Steuereinrichtung 108 ist ausgebildet eine Seviceanbietnachricht 112 an die Netzwerkweiche 104 zu senden. Die Seviceanbietnachricht 112 ist geeignet einen an die Netzwerkweiche 104 angebundenen Sensor, wie den Sensor 106 zu konfigurieren. Wenn die Steuereinrichtung 108 die Seviceanbietnachricht 112 ansprechend auf einen Empfang der Servicesuchanfrage 110 sendet, ist die Seviceanbietnachricht 112 geeignet, einen Sensor entsprechend der von der Servicesuchanfrage 110 angezeigten Konfigurationsmöglichkeit zu konfigurieren.
Die Netzwerkweiche 104 ist ausgebildet, die Seviceanbietnachricht 112 nur an einen oder mehrere vorbestimmte Sensorschnittstellen auszugeben. Beispielsweise ist die Netzwerkweiche 104 ausgebildet, um eine oder mehrere Sensorschnittstellen unter Verwendung einer in der Seviceanbietnachricht 112 enthaltenen Information und einer in der Netzwerkweiche 104 hinterlegten Auswahlvorschrift, auch Filterregel oder Filterkriterium genannt, auszuwählen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Netzwerkweiche 104 ausgebildet, die Seviceanbietnachricht 112 ausschließlich an den Sensor 106 weiterzuleiten.
Dazu weist die Netzwerkweiche 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel Sensorschnittstellen mit einstellbaren Filterregeln auf. Der Sensor 106 ist ausgebildet, um die Seviceanbietnachricht 112 zu empfangen und zum Anlernen der durch die Seviceanbietnachricht 112 vorgegebenen Konfiguration zu verwenden. Nach erfolgter Konfigurierung ist der Sensor 106 ausgebildet, um eine die Konfiguration bestätigenden Abonniernachricht 114 über die Netzwerkweiche 104 an die Steuereinrichtung 108 bereitzustellen.
Optional ist die Steuereinrichtung 108 ausgebildet, um ansprechend auf einen Empfang der Abonniernachricht 114 eine Bestätigungsnachricht 116 über die Netzwerkweiche 104 an den Sensor 106 zu senden.
Nach erfolgreicher Konfigurierung des Sensors 106 ist dieser für einen Sensorbetrieb geeignet, kann also beispielsweise eine physikalische Größe erfassen und ein die physikalische Größe repräsentierendes Sensorsignal 118 bereitstellen.
Beispielsweise ist die Steuereinrichtung 108 ausgebildet, um unter Verwendung des Sensorsignals 118 und einer Steuervorschrift ein Steuersignal 120 zum Steuern einer Funktion einer Fahrzeugkomponente 122, beispielsweise eines Antriebs oder eines Assistenzsystems des Fahrzeugs 100, bereitzustellen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Steuereinrichtung 108 nur zur Konfigurierung des Sensors 106 und gegebenenfalls weiterer Sensoren verwendet. Eine optionale weitere Steuereinrichtung 124 ist über eine weitere Steuerschnittstelle der Netzwerkweiche 104 mit der Netzwerkweiche 104 verbunden. Die weitere Steuereinrichtung 124 ist in diesem Fall alternativ zu der Steuereinrichtung 106 ausgebildet, um unter Verwendung des Sensorsignals 118 das Steuersignal 120 an die Fahrzeugkomponente 122 bereitzustellen.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Koppeln eines Sensors für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. Beispielsweise wird das Verfahren 200 ausgeführt, um den in Fig. 1 gezeigten Sensor zu konfigurieren. Das Verfahren 200 kann dabei unter Verwendung von Einrichtungen des Sensors ausgeführt werden. In einem Schritt 201 sendet der Sensor zumindest einer Servicesuchanfrage aus. In einem Schritt 203 empfängt der Sensor eine Seviceanbietnachricht. In einem Schritt 205 lernt der Sensor unter Verwendung der Seviceanbietnachricht eine Konfiguration an. In einem Schritt 207 stellt der Sensor eine die Konfiguration bestätigende Abonniernachricht bereit.
Optional umfasst das Verfahren einen Schritt 209 in dem der Sensor prüft, ob bereits eine Konfigurierung vorliegt, wobei der Schritt 201 des Aussendens der Servicesuchanfrage durchgeführt wird, wenn der Schritt 209 ergibt, dass keine Konfigurierung vorliegt. Wenn der Schritt 209 dagegen ergibt, dass eine Konfigurierung vorliegt, wird die der bereits vorliegenden Konfigurierung entsprechend Konfiguration in einem Schritt 211 geladen.
Optional wird anschließen dennoch der Schritt 201 des Aussendens der Servicesuchanfrage durchgeführt, um ein Senden einer aktuellen Seviceanbietnachricht durch die Steuereinrichtung zu veranlassen. Durch kann überprüft werden, ob die vorliegende Konfigurierung noch aktuell ist. Die aktuelle Seviceanbietnachricht wird dazu im Schritt 203 empfangen. Wenn die vorliegende Konfigurierung des Sensors der aktuellen Seviceanbietnachricht entspricht, wird in dem Schritt 207 die bestätigende Abonniernachricht bereitgestellt. Wenn die vorliegende Konfigurierung des Sensors der aktuellen Seviceanbietnachricht nicht entspricht, wird dagegen der Schritt 205 ausgeführt, um unter Verwendung der aktuellen Seviceanbietnachricht eine aktuelle Konfiguration anzulernen. Dies wird optional in dem Schritt 207 durch eine entsprechende Abonniernachricht bestätigt.
Wenn der Sensor eine Mehrzahl unterschiedlicher Konfigurationsmöglichkeiten umfasst, wird in dem Schritt 201 eine Mehrzahl unterschiedlicher Servicesuchanfragen ausgesendet bzw. der Schritt 201 wird entsprechend der Anzahl der unterschiedlichen Konfigurationsmöglichkeiten wiederholt ausgeführt, um für jede der Konfigurationsmöglichkeiten eine entsprechende Servicesuchanfrage auszusenden.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Ankoppeln eines Sensors für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. Beispielsweise wird das Verfahren 300 ausgeführt, um den in Fig. 1 gezeigten Sensor unter Verwendung der Steuereinrichtung über die Netzwerkweiche zu konfigurieren. Das Verfahren 300 kann dabei unter Verwendung von Einrichtungen der Netzwerkweiche und der Steuereinrichtung ausgeführt werden. Das Verfahren 300 kann im Zusammenspiel mit dem anhand von Fig. 2 beschriebenen Verfahrens zum Koppeln ausgeführt werden.
In einem Schritt 301 wird von der Steuereinrichtung zumindest eine Seviceanbietnachricht gesendet. In einem Schritt 303 wird die Seviceanbietnachricht von der Netzwerkweiche über eine mit der Steuereinrichtung verbundenen Steuerschnittstelle empfangen und an einer der Seviceanbietnachricht zugeordneten Sensorschnittstelle der Netzwerkweiche ausgegeben. Dabei ist der Sensor mit der Sensorschnittstelle verbunden. Im Schritt 303 wird die Sensorschnittstelle gemäß einem Ausführungsbeispiel unter Verwendung der Seviceanbietnachricht aus einer Mehrzahl von Sensorschnittstellen der Netzwerkweiche ausgewählt. Dazu wird beispielsweise ein Frame der Serviceanbietnachricht an jeder Sensorschnittstelle einer Filterung unterzogen. Wenn die Serviceanbietnachricht an einer Sensorschnittstelle ausgefiltert wird, wird sie an dieser Sensorschnittstelle nicht ausgegeben. Wenn die Serviceanbietnachricht an einer Sensorschnittstelle nicht ausgefiltert wird, wird sie an dieser Sensorschnittstelle ausgegeben. Zur Filterung geeignete Filterregeln für die einzelnen Sensorschnittstellen können in der Netzwerkweiche vorbestimmt sein oder in einem Schritt des Einstellens eingestellt werden.
Der Schritt 301 des Sendens der Seviceanbietnachricht wird beispielsweise nach einer Inbetriebnahme der Steuereinrichtung oder ansprechend auf eine Servicesuchanfrage durchgeführt, die beispielsweise in einem Schritt 305 eingelesen wird.
Optional ist die Netzwerkweiche ausgebildet, um in einem Schritt 307 eine Abonniernachricht an der Sensorschnittstelle zu empfangen und zu der Steuerschnittstelle zurückzuleiten. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, um die Abonniernachricht in einem Schritt 309 zu empfangen und optional in einem Schritt 311 eine Bestätigungsnachricht auszusenden, die in einem Schritt 313 von der Netzwerkweiche an den Sensor weiterzuleiten. Wenn mehrere Sensoren zu konfigurieren sind, die in unterschiedlichen Sensorvarianten vorliegen, so werden im Schritt 301 eine Mehrzahl unterschiedlichen Sensorvarianten zugeordnete Seviceanbietnachrichten gesendet bzw. es wird der Schritt 301 entsprechend der Anzahl der unterschiedlichen Sensorvarianten wiederholt ausgeführt, um für jede der Sensorvarianten eine entsprechende Seviceanbietnachricht zu senden.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Kommunikationsnetzwerkes 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Ausführungsbeispiel des anhand von Fig. 1 beschriebenen Kommunikationsnetzwerkes handeln.
Das Kommunikationsnetzwerk 102 umfasst eine Netzwerkweiche 104, eine Steuereinrichtung 108, einen ersten Sensor 106, einen zweiten Sensor 406 und einen dritten Sensor 407. Die Anzahl der Sensoren 106, 406, 407 ist nur beispielhaft gewählt. Die Netzwerkweiche 104 ist als ein Ethernet- Switch und die Steuereinrichtung 108 als ein Steuergerät ausgeführt. Die Netzwerkweiche 104 weist eine Steuerschnittstelle auf, über die die Steuereinrichtung 108 mit der Netzwerkweiche 104 verbunden ist. Die Steuerschnittstelle wird auch als Port 4 bezeichnet. Ferner weist die Netzwerkweiche 104 eine erste Sensorschnittstelle auf, beispielsweise einen Port 1, über die der erste Sensor 106 mit der Netzwerkweiche 104 verbunden ist, eine zweite Sensorschnittstelle auf, beispielsweise einen Port 2, über die der zweite Sensor 406 mit der Netzwerkweiche 104 verbunden ist, und eine dritte Sensorschnittstelle auf, beispielsweise einen Port 3, über die der dritte Sensor 407 mit der Netzwerkweiche 104 verbunden ist.
In modernen Systemen kommen immer häufiger Sensoren 106, 406, 407 zum Einsatz, die über Ethernet angeschlossen sind. Diese „Ethernet-Sensoren“ müssen nicht zwingend direkt an dem Steuergerät, hier der Steuereinrichtung 108, angeschlossen werden, sie können, bestimmt durch die Ethernet-Bus- Topologie, auch über einen Ethernet- Switch, hier der Netzwerkweiche 104, an der Steuereinrichtung 108 angeschlossen sein. In diesem Fall können die Sensoren 106, 406, 407 nicht über eine Pin-Kodierung oder über die Anschlüsse der Steuereinrichtung 108 identifiziert und angelernt werden. Stattdessen erfolgt das Anlernen eines, mehrerer oder aller Sensoren 106, 406, 407, die über die Netzwerkweiche 104 an die Steuereinrichtung 108 angeschlossen sind, über die Netzwerkweiche 104.
Vorteilhafterweise benötigen die Sensoren 106, 406, 407, die über die Netzwerkweiche 104 an der Steuereinrichtung 108 angeschlossen sind, keine Pin-Kodierung oder andere Identifizierungsmaßnahmen durch HW-Maßnahmen, um sich anlernen zu können. Die Sensoren 106, 406, 407 lernen sich allein dadurch an, indem sie eine erfolgreiche Kommunikation zur Steuereinrichtung 108 aufbauen. Die Sensoren 106, 406, 407 lernen ihre Konfiguration, beispielsweise ihre Position und/oder Kodierung über speziellen Nachrichten, die von der bestimmten Steuereinrichtung 108 im Netzwerk beim Start bzw. bei Anfrage und/oder Bedarf gemäß diesem Ausführungsbeispiel nach dem Some/IP Kommunikationsstandard verschickt werden. Auch ein Tester- Eingriff ist somit nicht notwendig. Diese Funktion kann jedes Steuergerät im Netzwerk übernehmen, sofern im Kommunikationsnetzwerk 102 erreichbar eingebunden ist, es muss nicht zwingend das Steuergerät sein, das mit dem oder den Sensoren 106, 406, 407 später kommunizieren muss. Sollte ein Sensor 106, 406, 407 ausgetauscht werden, z.B. in der Werkstatt, kann der Sensor 106, 406, 407 einfach ausgetauscht werden und der Sensor 106, 406, 407 wird anschließend angelernt. Ein weiterer Vorteil ist, dass ein Fehlen oder Falsch angeschlossene Sensor 106, 406, 407 gleich erkannt werden kann, da diese Information im Steuergerät, also hier der Steuereinrichtung 108, die das Anlernen durchführt, immer vorhanden ist.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Kommunikationsnetzwerkes 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Ausführungsbeispiel des anhand von Fig. 1 beschriebenen Kommunikationsnetzwerkes handeln.
Das Kommunikationsnetzwerk 102 umfasst den Sensor 106, die Netzwerkweiche 104 und die Steuereinrichtung 108. Die Netzwerkweiche 104 weist eine Sensorschnittstelle 530 auf, beispielsweise einen Port 1, über die die Netzwerkweiche 104 mit dem Sensor 106 kommuniziert. Ferner weist die Netzwerkweiche 104 eine Steuerschnittstelle 532 auf, beispielsweise einen Port 0, über die die Netzwerkweiche 104 mit der Steuereinrichtung 108 kommuniziert. Die Netzwerkweiche 104 ist wiederum als Switch und die Steuereinrichtung 108 als Steuergerät ausgeführt.
Ein Kommunikationsprinzip mit dem Sensor 106 umfasst eine Servicesuchanfrage 110, die auch als Find Service „Var_l“ bezeichnet wird, eine Seviceanbietnachricht 112, die auch als Offer Service „Var_l“ bezeichnet wird, eine Abonniernachricht 114, die auch als Subscribe Service „Var_l“ bezeichnet wird, und eine Bestätigungsnachricht 116, die auch als Subscribe Ack. For Service „Var_l“ bezeichnet wird. Die Übertragung der Nachrichten 110, 112,
114, 116 erfolgt beispielsweise nach dem Protokoll der Some/IP Kommunikation.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel läuft die Kommunikation zwischen dem Sensor 106 und der anlernenden Steuereinrichtung 108, hier dem Steuergerät, das das Anlernen und Anmelden des Sensors 106 und gegebenenfalls weiterer Sensoren durchführt, Service orientiert nach dem Service Discovery in Some/IP Standard ab.
Anhand von Fig. 5 wird im Folgenden die Kommunikation nur mit dem einem anzulernenden Sensor 106 erläutert.
Bei dem Some/IP Kommunikationsstandard wird die Kommunikationsaufbau mittels Service Discovery (SD) durchgeführt. Dabei agiert die Steuereinrichtung 108 als Server und der Sensor 106 als Client. Der Client sendet nach dem Start zyklisch „Find Service“ MultiCast-Nachrichten, wie die Servicesuchanfrage 110, ins Netzwerk, um dadurch nach einem bestimmten Service im Netzwerk zu suchen, den gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Steuereinrichtung 108 zur Verfügung stellt. Die Steuereinrichtung 108 als Server sendet ebenfalls nach dem Start mindestens 3-mal „Offer Service“ MultiCast-Nachrichten, wie die Seviceanbietnachricht 112, ins Netzwerk, um ihr Service-Angebot den anderen Netzwerkteilnehmern zu offenbaren, und danach auch bei Bedarf als Antwort auf eine „Find Service“ Nachricht, wie die Servicesuchanfrage 110. Erhält der Sensor 106 eine „Offer-Service“ Nachricht, wie die Seviceanbietnachricht 112, kann der Sensor 106 sich anhand dieser anlernen und diesen Service gleich abonnieren („Subscribe Service“). Das Abonnement wird der Steuereinrichtung 108 mit einer „Subscribe Acknowledge“ Nachricht bestätigt, hier mit der Bestätigungsnachricht 116. Durch das Abonnieren weiß die Steuereinrichtung 108, dass der nun angelernte Sensor 106 im Kommunikationsnetzwerk 102 angeschlossen und aktiv ist.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild eines Kommunikationsnetzwerkes gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Ausführungsbeispiel des anhand von Fig. 4 beschriebenen Kommunikationsnetzwerkes handeln.
Das Kommunikationsnetzwerk 102 umfasst den ersten Sensor 106, den zweiten Sensor 406, den dritten Sensor 407, die Netzwerkweiche 104 und die Steuereinrichtung 108. Die Netzwerkweiche 104 weist neben der ersten Sensorschnittstelle 530, beispielsweise Port 1, zum Anschließen des ersten Sensors 106, eine zweite Sensorschnittstelle 630, beispielsweise Port 2, zum Anschließen des zweiten Sensors 406, eine dritte Sensorschnittstelle 631, beispielsweise Port 3, zum Anschließen des dritten Sensors 407 auf. Die Netzwerkweiche 104 ist wiederum als Switch und die Steuereinrichtung 108 als Steuergerät ausgeführt.
Eine Kommunikationsprinzip mit den mehreren Sensor 106, 406, 407 umfasst gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine erste Servicesuchanfrage 110, die auch als Find Service „Var_l“ bezeichnet wird, eine zweite Servicesuchanfrage 610, die auch als Find Service „Var_2“ bezeichnet wird, eine dritte Servicesuchanfrage 611, die auch als Find Service „Var_3“ bezeichnet wird. Die drei Servicesuchanfragen 110, 610, 611 werden von allen drei Sensoren 106, 406, 407 ausgesendet, sodass die Steuereinrichtung 108 von allen Sensoren 106, 406, 407 die drei Servicesuchanfragen 110, 610, 611 empfängt.
Ferner umfasst das Kommunikationsprinzip eine erste Seviceanbietnachricht 112, die auch als Offer Service „Var_l“ bezeichnet wird, eine zweite Seviceanbietnachricht 612, die auch als Offer Service „Var_2“ bezeichnet wird, und eine dritte Seviceanbietnachricht 613, die auch als Offer Service „Var_3“ bezeichnet wird. Die drei Seviceanbietnachrichten 112, 612, 613 werden von der Steuereinrichtung 108 zu allen Sensoren 106, 406, 407 gesendet. Die Sensorschnittstellen 530, 630, 631 sind gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um die Datenframes der Seviceanbietnachrichten 112, 612, 613 zu filtern. Die unterschiedlichen Seviceanbietnachrichten 112, 612, 613 weisen unterschiedliche Datenframes auf. Somit kann jede Seviceanbietnachricht 112, 612, 613 über ihren spezifischen Datenframe identifiziert werden. Die unterschiedlichen Seviceanbietnachrichten 112, 612, 613 können jeweils unterschiedliche Konfiguration der Sensoren 106, 406, 407 bewirken. So kann der erste Sensor 106 unter Verwendung der ersten Seviceanbietnachricht 112 eine erste Konfiguration, der zweite Sensor 406 unter Verwendung der zweiten Seviceanbietnachricht 612 eine zweite Konfiguration, und der dritte Sensor 407 unter Verwendung der dritten Seviceanbietnachricht 613 eine dritte Konfiguration anlernen. Durch die Schnittstellenkonfiguration der Sensorschnittstellen 530,
630, 631 kann für jeden der Sensoren 106, 406, 407 eine für den entsprechenden Sensor 106, 406, 407 vorgesehene Seviceanbietnachricht 112, 612, 613 anhand ihres spezifischen Datenframes ausgewählt werden. Eine entsprechende Auswahlvorschrift ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in Form von Filtervorschriften in den Sensorschnittstellen 530, 630, 631 hinterlegt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Sensorschnittstelle 530 ausgebildet, um durch Filtern der Datenframes nur die erste Seviceanbietnachricht 112 durchzulassen und die anderen Seviceanbietnachrichten 612, 613 zu blockieren, ist die zweite Sensorschnittstelle 630 ausgebildet, um durch Filtern der Datenframes nur die zweite Seviceanbietnachricht 612 durchzulassen und die anderen Seviceanbietnachrichten 112, 613 zu blockieren, und ist die dritte Sensorschnittstelle 631 ausgebildet, um durch Filtern der Datenframes nur die dritte Seviceanbietnachricht 613 durchzulassen und die anderen Seviceanbietnachrichten 112, 612 zu blockieren.
Ferner umfasst das Kommunikationsprinzip eine von dem ersten Sensor 106 bereitgestellte erste Abonniernachricht 114, die auch als Subscribe Service „Var_l“ bezeichnet wird, eine von dem zweiten Sensor 406 bereitgestellte zweite Abonniernachricht 614, die auch als Subscribe Service „Var_2“ bezeichnet wird, und eine von dem dritten Sensor 407 bereitgestellte dritte Abonniernachricht 615, die auch als Subscribe Service „Var_3“ bezeichnet wird. Die Steuereinrichtung 108 empfängt die Abonniernachrichten 114, 614, 615 von den Sensoren 106, 406, 407. Ferner umfasst das Kommunikationsprinzip eine erste Bestätigungsnachricht 116, die auch als Subscribe Ack Service „Var_l“ bezeichnet wird, eine zweite Bestätigungsnachricht 616, die auch als Subscribe Ack Service „Var_2“ bezeichnet wird, und eine dritte Bestätigungsnachricht 617, die auch als Subscribe Ack Service „Var_3“ bezeichnet wird. Die drei Bestätigungsnachrichten 116, 616, 617 werden von der Steuereinrichtung 108 gesendet. Der erste Sensor 106 empfängt die erste Bestätigungsnachricht 116, der zweite Sensor 406 die zweite Bestätigungsnachricht 616 und der dritte Sensor 407 empfängt die dritte Bestätigungsnachricht 617.
Anhand von Fig. 6 wird im Folgenden die Kommunikation mit den mehreren Sensoren 106, 406, 407 beschrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sendet die Steuereinrichtung 108, hier in Form eines anlernende Steuergeräts, für jede Sensorvariante eine „Offer Service“ Nachricht, hier die Seviceanbietnachrichten 112, 612, 613 aus. Die Sensoren 106, 406, 407, die in noch nicht angelernten Zustand sind, senden ebenfalls für jede mögliche Variante einen „Find Service“ raus, hier die Servicesuchanfragen 110, 610, 611. D.h. bei den drei Sensoren 106, 406, 407 bietet die Steuereinrichtung 108 drei Some/IP Services an, also es gehen drei „Offer Service“ Nachricht von der Steuereinrichtung 108 und 3 „Find Service“ von jedem Sensor 106, 406, 407 aus.
Jeder Sensor 106, 406, 407 erkennt seine Variante daran, welche „Offer Service“ er im Netzwerk sieht. Damit jeder Sensor 106, 406, 407 seine Variante anlernt, muss er genau eine gültige „Offer Service“ von der Steuereinrichtung 108 erhalten. Um dies gewährleisten zu können, ist an der Netzwerkweiche 106 der Paketfilter an der jeweiligen Sensorschnittstelle 530, 630, 631, an dem die Sensoren 106, 406, 407 hängen, so konfiguriert werden, dass die jeweilige Sensorschnittstelle 530, 630, 631 immer nur einen bestimmen „Offer Service“ in Richtung Sensor 106, 406, 407 durchlässt. Dadurch bestimmt die Portfilter- Konfiguration, also die Konfiguration der Sensorschnittstelle 530, 630, 631 in der Netzwerkweiche 104, wie die Sensoren 106, 406, 407 kodiert werden sollen. Die Sensorschnittstellen 530, 630, 631 sind hier als Ethernet- Switch- Ports ausgeführt. Die Kodierungen der Sensoren 106, 406, 407 werden indirekt über die Ethernet- Switch- Port Konfiguration bestimmt.
Hat sich ein Sensor 106, 406, 407 erfolgreich angelernt, merkt der Sensor 106, 406, 407 sich gemäß einem Ausführungsbeispiel seine Varianteneinstellung, also seine Konfigurierung. Beim nächsten hochfahren der Sensorsoftware ist die Variante bekannt und die entsprechende Funktionalität für den Betrieb eingestellt. Der Sensor 106, 406, 407 sendet weiterhin alle bekannten „Find Service“ Nachrichten aus und auch die Steuereinrichtung 108 sendet die „Offer Service“ Nachrichten, damit sich alle Sensoren 106, 406, 407 bei der Steuereinrichtung 108 durch ein Abonnement des entsprechenden Service anmelden können. Dadurch ist der Steuereinrichtung 108 immer bekannt, welche Sensoren 106, 406, 407 angeschlossen sind und im Netzwerk aktiv teilnehmen bzw. kann steuergerätseitig erkannt werden, wenn Sensorenl06, 406, 407 fehlen oder falsch angeschlossen sind. Auch jeder der Sensoren 106, 406, 407 kann feststellen, wenn er anders als angelernt angeschlossen ist (durch unerwartete „Offer Service“ Nachricht). Das kann bei der Fehlersuche in der Werkstatt oder während der Produktion sehr hilfreich sein.
Damit andere Kommunikationskanäle in dem Kommunikationsnetzwerk 102 nicht gestört werden, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel für diesen Anlernmechanismus eine separate VLAN (Virtual LAN) angelegt.
Auch bei der Auswahl der Netzwerkweiche 104 in Form eines Switches wird entsprechend darauf geachtet, dass die Netzwerkweiche 104 mit erweiterten Portfilter Eigenschaften arbeiten kann. Beispielsweise weist die Netzwerkweiche 104 die Funktionalität auf, dass Filterkriterien für die ersten 96 Bytes (oder mehr) der Ethernet- Frames angelegt werden, damit die Some/IP „Offer Service“ Nachrichten, also die Seviceanbietnachrichten 112, 612, 613, an den Sensorschnittstellen 530, 630, 631 gefiltert werden können. Moderne Switches unterstützen bereits solche Funktionen.
Dieser Ansatz eignet sich beispielsweise beim automatisierten Fahren, bei dem sehr viele Sensoren 106, 406, 407 über die Netzwerkweiche 104 in Form eines Ethernet- Switch angeschlossen werden. Das Anlernen diese Sensoren 106, 406, 407 am Band kann dadurch ohne große technische Herausforderung durchgeführt werden.
Fig. 7 zeigt ein Sequenzdiagramm für das Anlernen eines Sensors für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann die Software eines Sensors angelernt werden, der Teil eines Kommunikationsnetzwerkes ist, wie es anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben ist.
Nach einem Start 700 wird in einem Schritt 209 geprüft, ob bereits eine Konfigurierung vorliegt, also beispielsweise bereits eine Variante gelernt wurde. Eine Variante wird auch als Konfigurationsmöglichkeit bezeichnet. Wenn dies nicht der Fall ist werden in einem Schritt 201 alle von diesem Sensor aussendbaren Servicesuchanfragen ausgesendet, es werden also beispielsweise die anhand von Fig. 6 beschriebenen Find Service Nachrichten ausgesendet. Wenn anschließend in einem Schritt 203 keine Seviceanbietnachricht empfangen wird, wird der Schritt 201 erneut ausgeführt. Wird dagegen im Schritt 203 eine Seviceanbietnachricht empfangen, also wenn eine Prüfung auf eine empfangene Offer Service Nachricht positiv ausfällt, lernt sich der Sensor in einem Schritt 205 unter Verwendung der Seviceanbietnachricht an und bestätigt die Anmeldung des durch die Seviceanbietnachricht angebotenen Service in einem Schritt 207.
In einem Schritt 702 wird das Verfahren erneut gestartet.
Wenn in dem Schritt 209 erkannt wird, das bereits eine Konfigurierung vorliegt, also beispielsweise bereits eine Variante gelernt wurde, wird die der vorliegenden Konfigurierung entsprechende Konfiguration oder Variante in einem Schritt 211 geladen. Anschließend werden in einem Schritt 201 alle von diesem Sensor aussendbaren Servicesuchanfragen ausgesendet, es werden also beispielsweise die anhand von Fig. 6 beschriebenen Find Service Nachrichten ausgesendet. Wenn anschließend in einem Schritt 203 keine Seviceanbietnachricht empfangen wird, wird der Schritt 201 erneut ausgeführt. Wird dagegen im Schritt 203 eine Seviceanbietnachricht empfangen, also wenn eine Prüfung auf eine empfangene Offer Service Nachricht positiv ausfällt, bestätigt der Sensor die Anmeldung des durch die Seviceanbietnachricht angebotenen Service in einem Schritt 207. In einem Schritt 704 wird der Sensor betriebsbereit. Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild eines Kommunikationsnetzwerkes 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Ausführungsbeispiel des anhand von Fig. 6 beschriebenen Kommunikationsnetzwerkes handeln, wobei zumindest ein weiterer Sensor 806 über zumindest eine weitere Sensorschnittstelle 830 an die Netzwerkweiche 104 angeschlossen ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassen die Sensoren 106, 406, 407, 806 eine Software, die im ungelernten Zustand testet, mit welcher Variante der jeweilige Sensor 106, 406, 407, 806 eine erfolgreiche Kommunikation aufbauen kann, wie es anhand des nachfolgend anhand von Fig. 9 gezeigten Sequenzdiagramm gezeigt ist. Eine erfolgreiche Kommunikation zeichnet sich beispielsweise durch den Empfang einer Seviceanbietnachricht aus.
Die Sensorschnittstellen 530, 630, 631, 830 sind gemäß einem Ausführungsbeispiel in Form von Ports für eine spezielle Kommunikation mit bestimmten MAC/I P Adressen und VLAN konfiguriert. Dadurch lässt jede der Sensorschnittstelle 530, 630, 631, 830 nur eine bestimmte Seviceanbietnachricht durch, die beispielsweise anhand eines in der Seviceanbietnachricht enthaltenen Frames, auch als Rahmen bezeichnet, von der jeweiligen Sensorschnittstellen 530, 630, 631, 830 erkannt wird. Alle anderen Seviceanbietnachrichten werden von dieser Sensorschnittstelle 530, 630, 631, 830 ausgefiltert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die auch als Ports bezeichneten Sensorschnittstellen 530, 630, 631, 830 an der auch als Ethernet- Switch bezeichneten Netzwerkweiche 104 so konfiguriert, dass es nur eine bestimmte Art von Kommunikation pro Sensorschnittstelle 530, 630, 631, 830 erlaubt wird: Eine Kommunikation über einen bestimmten VLAN (Virtual LAN) mit einem Teilnehmer in Form eines der Sensoren 106, 406, 407, 806, der eine bestimmte Ethernet MAC Adresse und IP Adresse besitzt.
Die Software eines der Sensoren 106, 406, 407, 806 kennt alle für diesen der Sensoren 106, 406, 407, 806 über Kodierung auswählbaren möglichen Varianten. Die Software versucht in ungelernten Zustand des jeweiligen Sensor 106, 406, 407, 806 der Reihe nach mit jeder bekannten Variante eine Kommunikation zur Steuereinrichtung 108 in Form eines Steuergeräts aufzubauen. Kommt eine Kommunikation mit der Steuereinrichtung 108 zu Stande ist die zu wählende Variante identifiziert und der jeweilige Sensor 106, 406, 407, 806 lernt diese Variante an und die Kodierung der Variante ist damit abgeschossen. Die Kodierung der Sensoren 106, 406, 407, 806 werden somit indirekt über die Ethernet- Switch- Port Konfiguration, also die Konfiguration der Sensorschnittstellen 530, 630, 631, 830, bestimmt. Zur Konfiguration der Sensorschnittstellen 530, 630, 631, 830 wird beispielsweise an jeder der Sensorschnittstellen 530, 630, 631, 830 eine geeignete Filterregel eingestellt. Dies kann beispielsweise einmalig vor oder bei einer Inbetriebnahme Kommunikationsnetzwerkes 102 erfolgen oder bei einer Änderung an dem Kommunikationsnetzwerk 102, beispielsweise bei einer Integration eines oder mehrerer zusätzlicher Sensoren. Dabei sind die Filterregeln gemäß einem Ausführungsbeispiel an ein Datenformat der Seviceanbietnachrichten angepasst. Beispielsweise sind die Filterregeln geeignet, um eine in einem vorbestimmten Frame der Seviceanbietnachrichten enthaltene Information zu filtern, über die eindeutig bestimmt sein kann, für welchen Sensor eine bestimmte Seviceanbietnachricht vorgesehen ist. Somit kann über die Filterregeln vorab definiert werden, welche aller möglichen Seviceanbietnachrichten zu welchem Sensor durchgelassen wird und zu welchen Sensoren die entsprechende Seviceanbietnachricht nicht durchgelassen wird.
Fig. 9 zeigt ein Sequenzdiagramm für das Anlernen eines Sensors für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann die Software eines Sensors angelernt werden, der Teil eines Kommunikationsnetzwerkes ist, wie es anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben ist.
Nach einem Start 700 wird in einem Schritt 209 geprüft, ob bereits eine Konfigurierung vorliegt, also beispielsweise bereits eine Variante gelernt wurde.
Wenn in dem Schritt 209 erkannt wird, das bereits eine Konfigurierung vorliegt, also beispielsweise bereits eine Variante gelernt wurde, wird die Variante in einem Schritt 211 geladen, also gestartet. Wenn in dem Schritt 209 dagegen erkannt wird, dass keine Variante gelernt wurde, wird in einem Schritt 901 eine erste mögliche Variante gewählt und in einem Schritt 201 eine dieser Variante zugeordnete Servicesuchanfrage ausgesendet, indem mit dem Aufbau einer geeigneten Kommunikation begonnen wird. Wenn anschließend in einem Schritt 203 keine Seviceanbietnachricht empfangen wird, also keine Kommunikation aufgebaut wird, werden die Schritte 901, 201 erneut ausgeführt, mit einer nächst möglichen Variante. Wird dagegen im Schritt 203 eine Seviceanbietnachricht empfangen, also wenn eine Kommunikation aufgebaut wurde, lernt sich der Sensor in einem Schritt 205 die aktuelle Variante an, für die die Kommunikation aufgebaut wurde. In einem
Schritt 702 wird das Verfahren erneut gestartet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (200) zum Koppeln eines Sensors (106) für ein Fahrzeug (100) mit einer Steuereinrichtung (108) über eine Netzwerkweiche (104), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Aussenden (201) zumindest einer Servicesuchanfrage (110) an eine Sensorschnittstelle (530) der Netzwerkweiche (104);
Empfangen (203) einer Seviceanbietnachricht (112) von der Sensorschnittstelle (530) der Netzwerkweiche (104), wobei die Seviceanbietnachricht (112) eine von der Steuereinrichtung (108) an eine Steuerschnittstelle (532) der Netzwerkweiche (104) zur Konfigurierung des Sensors (106) bereitgestellte Nachricht repräsentiert;
Anlernen (205) einer Konfiguration des Sensors (106) unter Verwendung der Seviceanbietnachricht (112); und
Bereitstellen (207) einer die Konfiguration bestätigenden Abonniernachricht (116) an die Sensorschnittstelle (530) der Netzwerkweiche (104).
2. Verfahren (200) zum Koppeln gemäß Anspruch 1, mit einem Schritt (209) des Prüfens, ob eine Konfigurierung vorliegt, wobei der Schritt (201) des Aussendens durchgeführt wird, wenn im Schritt (209) des Prüfens erkannt wird, dass keine Konfigurierung vorliegt.
3. Verfahren (200) zum Koppeln gemäß Anspruch 2, mit einem Schritt (211) des Ladens der Konfiguration und einem Durchführen des Schritts (201) des Aussendens der zumindest einen Servicesuchanfrage (110), wobei der Schritt (211) des Ladens und der Schritt des Aussendens (201) durchgeführt werden, wenn im Schritt (209) des Prüfens erkannt wird, dass eine Konfigurierung vorliegt.
4. Verfahren (200) zum Koppeln gemäß Anspruch 3, bei dem der Schritt (203) des Empfangens einer Seviceanbietnachricht (112) nach dem Durchführen des Schritts (201) des Aussendens durchgeführt wird, wobei ein Durchführen des Schritts (207) des Bereitstellens einer die Konfiguration bestätigenden Abonniernachricht (116) durchgeführt wird, wenn die Konfigurierung der Seviceanbietnachricht (112) entspricht, und der Schritt (205) des Anlernen einer Konfiguration des Sensors (106) unter Verwendung der Seviceanbietnachricht (112) durchgeführt wird, wenn die Konfigurierung nicht der Seviceanbietnachricht (112) entspricht.
5. Verfahren (200) zum Koppeln gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (201) des Aussendens eine Mehrzahl unterschiedlichen Konfigurationsmöglichkeiten des Sensors (106) zugeordnete Servicesuchanfragen (110; 610, 611) ausgesendet werden.
6. Verfahren (300) zum Ankoppeln eines Sensors (106) für ein Fahrzeug (100) an eine Steuereinrichtung (108) über eine Netzwerkweiche (104), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Senden (301) zumindest einer Seviceanbietnachricht (112) von der Steuereinrichtung (108) an eine Steuerschnittstelle (532) der Netzwerkweiche (104), wobei die Seviceanbietnachricht (112) eine Nachricht zur Konfigurierung des Sensors (106) repräsentiert; und
Ausgeben (303) der Seviceanbietnachricht (112) an einer der Seviceanbietnachricht (112) zugeordneten Sensorschnittstelle (530) der Netzwerkweiche (104).
7. Verfahren (300) zum Ankoppeln gemäß Anspruch 6, bei dem der Schritt (301) des Sendens ansprechend auf eine Inbetriebnahme der Steuereinrichtung (108) oder ansprechend auf ein Einlesen (305) einer Servicesuchanfrage (110) durchgeführt wird.
8. Verfahren (300) zum Ankoppeln gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, mit einem Schritt (307) des Zurückleitens einer eine Konfigurierung des Sensors (106) bestätigende Abonniernachricht (116) von der Sensorschnittstelle (530) zu der Steuerschnittstelle (532) der Netzwerkweiche (104).
9. Verfahren (300) zum Ankoppeln gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem im Schritt (303) des Ausgebens die Sensorschnittstelle (530) unter Verwendung der Seviceanbietnachricht (112) aus einer Mehrzahl von Sensorschnittstellen (530; 630, 631) ausgewählt wird.
10. Verfahren (300) zum Ankoppeln gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem im Schritt (301) des Sendens eine Mehrzahl unterschiedlichen Sensorvarianten zugeordnete Seviceanbietnachrichten (112; 612, 613) gesendet werden.
11. Kommunikationsnetzwerk (102) für ein Fahrzeug (100), wobei das Kommunikationsnetzwerk eine Steuereinrichtung (108), eine Netzwerkweiche (104) und zumindest einen Sensor (106) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (108) ausgebildet ist, um zumindest eine Seviceanbietnachricht (112) an eine Steuerschnittstelle (532) der Netzwerkweiche (104) zu senden, wobei die Seviceanbietnachricht (112) eine Nachricht zur Konfigurierung eines Sensors (106) repräsentiert; die Netzwerkweiche (104) ausgebildet ist, die Seviceanbietnachricht (112) von der Steuerschnittstelle (532) zu einer der Seviceanbietnachricht (112) zugeordneten Sensorschnittstelle (530) der Netzwerkweiche (104) hinzuleiten; und der Sensor (106) ausgebildet ist, zumindest eine Servicesuchanfrage (110) an die Sensorschnittstelle (530) der Netzwerkweiche (104) auszusenden, die Seviceanbietnachricht (112) von der Sensorschnittstelle (530) zu empfangen, eine Konfiguration des Sensors (106) unter Verwendung der Seviceanbietnachricht (112) anzulernen, und eine die Konfiguration bestätigende Abonniernachricht (116) an die Sensorschnittstelle (530) der Netzwerkweiche (104) bereitzustellen.
12. Kommunikationsnetzwerk (102) gemäß Anspruch 11, wobei der Sensor (106) ausgebildet ist, um nach dem Anlernen der Konfiguration eine physikalische Größe zu sensieren und ein die physikalische Größe repräsentierendes Sensorsignal (118) bereitzustellen, und wobei das Kommunikationsnetzwerk eine weitere Steuereinrichtung (124) umfasst, die ausgebildet ist, um das Sensorsignal (118) zu empfangen und unter Verwendung des Sensorsignals (118) eine Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs (100) zu steuern.
13. Kommunikationsnetzwerk (102) gemäß Anspruch 11 oder 12, das als ein Ethernetnetzwerk ausgeführt ist.
14. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte zumindest eines der Verfahren (200; 300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 10 auszuführen und/oder anzusteuern.
15. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.
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