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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wecken einer an ein zeitgesteuertes Datenkommunikationssystem angeschlossenen Steuereinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ein weiteres Verfahren zum Wecken einer an ein zeitgesteuertes Datenkommunikationssystem angeschlossenen Steuereinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
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Im Stand der Technik sind Steuergeräte für Bussysteme, wie beispielsweise CAN oder FlexRay, seit langem bekannt. Gemeinsam ist den Steuergeräten, dass diese einen Mikroprozessor und einen Transceiver aufweisen und an entsprechende Busleitungen angeschlossen sind. Ein Problem dieser Steuergeräte ist ihr hoher Energiebedarf. Um diesen Energiebedarf zu senken sind Steuergeräte bekannt, die in einen energiesparenden Schlafzustand geschaltet werden können und erst bei einem bestimmten Signal wieder in einen normalen Betriebsmodus geschaltet werden. Dies ist jedoch insbesondere bei zeitgesteuerten Bussystemen, wie zum Beispiel FlexRay, problematisch, da bei derartigen Bussystemen das Steuerelement ein sogenannter Zeitschlitz (Timeslot) ist. Hierbei müssen immer alle Busteilnehmer in ihrem Zeitschlitz antworten, um beispielsweise die Systemzeit zu synchronisieren. Ein Steuergerät im Schlafmodus könnte dies nicht sicherstellen.
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Eine Lösung für zeitgesteuerte Bussysteme ist in der Offenlegungsschrift
DE 10 2011 108 866 A1 beschrieben, welche eine Einrichtung zum Aufwecken eines an ein zeitgesteuertes Bussystem angeschlossenen Steuergerätes offenbart, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet und vorgesehen ist, in einen Schlafzustand geschaltet und durch ein Steuersignal in einen Betriebszustand geschaltet zu werden. Dabei ist ein zwischen dem Bussystem und dem Steuergerät angeordnetes Erfassungsmittel vorgesehen, das dazu eingerichtet und vorgesehen ist, auf dem Bussystem übermittelte Datensignale zu erfassen und auszuwerten und das Steuergerät bei Erkennen eines vordefinierbaren Datensignals in den Betriebszustand zu schalten. Das Erfassungsmittel ist dabei in ein zusätzliches Hardwaremodul integriert, welches an einen in dem Steuergerät angeordneten Kommunikationscontroller angeschlossen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Wecken einer an ein zeitgesteuertes Bussystem angeschlossenen Steuereinheit anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die in Anspruch 1 und die in Anspruch 10 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem Verfahren zum Wecken einer an ein zeitgesteuertes Datenkommunikationssystem angeschlossenen Steuereinheit mittels einer Kommunikationseinrichtung. Dabei wird die Kommunikationseinrichtung um ein Erfassungsmittel erweitert. Das Erfassungsmittel beinhaltet eine Anzahl von als Funktionen ausgebildeten Komponenten. Diese Komponenten werden mindestens einer der Komponenten, die bereits in der Kommunikationseinrichtung vorhanden ist, derart zugeordnet, dass die Funktion des Erfassungsmittels in der Kommunikationseinrichtung integriert ist. Mittels der Funktionen des Erfassungsmittels wird die Steuereinheit von einem Ruhezustand in einen Betriebzustand versetzt.
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Die Kommunikationseinrichtung ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Dabei handelt es sich um einen Kommunikationskontroller, insbesondere das sogenannte E-Ray-Modul, welcher eine Verbindung zwischen einem Mikrokontroller einer Steuereinheit und einem Datenkommunikationssystem herstellt und damit, z. B. mittels Protokollumsetzung, eine Kommunikation ermöglicht. Die Komponenten zur Erweiterung der Kommunikationseinrichtung sind als Erfassungsmittel aus der eingangs genannten Offenlegungsschrift
DE 10 2011 108 866 A1 bekannt. Mittels der erfindungsgemäßen Erweiterung der Kommunikationseinrichtung ist eine signifikante Ressourceneinsparung im Vergleich zu einer separaten Implementierung der Komponenten, z. B. durch zusätzliche Hardwaremodule, möglich. Die Komponenten werden dabei vorzugsweise bestimmten in der Kommunikationseinrichtung vorhandenen Funktionsmodulen zugeordnet, so dass das Verfahren eine genaue Implementierungsanleitung vorgibt.
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Des Weiteren wird bei einem Verfahren zum Wecken einer an ein zeitgesteuertes Datenkommunikationssystem angeschlossene Steuereinheit mittels einer Kommunikationseinrichtung, wobei diese ein Zustandsdiagramm mit einer Anzahl von Zustandsknoten umfasst, erfindungsgemäß ein achter Zustandsknoten hinzugefügt, welcher einen Zustand ICOM_ON durch Filterung von auf dem Datenkommunikationssystem übertragenen und für die Steuereinheit als von mindestens einem der anderen Zustandsknoten relevant ermittelten Daten bildet.
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Das Hinzufügen eines weiteren Zustandsknoten erlaubt eine Integration in den bereits existierenden Kontrollfluss des Zustandsdiagramms, wodurch sowohl Bauraum als auch Kosten eingespart werden können, da keine Abstimmung zwischen der Kommunikationseinrichtung und einem zusätzlichen Hardwaremodul erforderlich ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer an ein Datenübertragungssystem angebundene Steuereinheit und
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2 ein Zustandsdiagramm einer erfindungsgemäßen Kommunikatonseinrichtung einer Steuereinheit gemäß 1.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine Steuereinheit 1 mit einem Mikroprozessor 2 und einer Kommunikationseinrichtung 3, wobei der Mikroprozessor 2 über die Kommunikationseinrichtung 3 mit einem Datenübertragungssystem 4 verbunden ist.
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Bei der Steuereinheit 1 handelt es sich vorzugsweise um ein Steuergerät, z. B. eines modernen Kraftfahrzeuges, welches mittels des Datenübertragungssystems 4 mit anderen Teilnehmern des Datenübertragungssystems 4 kommunizieren kann.
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Beispielsweise ist die Steuereinheit 1 als ein Steuergerät für einen Parkassistenten eines Personenkraftwagens ausgebildet.
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Das Datenübertragungssystem 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel besonders bevorzugt ein zeitgesteuertes Bussystem, mittels welchem Zugriffs- und/oder Empfangsmechanismen sowie Fehlerbehandlung über ein bestimmtes Protokoll geregelt werden.
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Ein bekanntes Protokoll ist das sogenannte FlexRay-Protokoll, weichem momentan die FlexRay-Protokollspezifikation v2.1 zugrunde liegt.
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Bei einem FlexRay-Bussystem wird bevorzugt ein Zeitmultiplexverfahren (TDMA = Time Division Multiple Access) verwendet, wobei den Teilnehmern, d. h. in diesem Fall der Steuereinheit 1 und anderen nicht dargestellten Teilnehmern, zur Übertragung von Daten bestimmte Zeitschlitze zugewiesen werden, in denen sie einen exklusiven Zugriff auf das Datenübertragungssystem 4 haben. Die Zeitschlitze wiederholen sich dabei in einem festgelegten Zyklus, so dass der Zeitpunkt, zu dem bestimmte Daten über das Datenübertragungssystem 4 übertragen werden, exakt vorausgesagt werden kann und der Zugriff deterministisch erfolgt.
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Vorzugsweise unterteilt das FlexRay-Bussystem den festgelegten Zyklus in statische und dynamische Segmente. Statische Segmente weisen ein festes Zeitfenster auf, in denen Daten gesendet werden können, wobei das Zeitfenster nicht überschritten werden darf. Die dynamischen Segmente sind für Teilnehmer geeignet, welche längere und/oder zusätzliche Daten senden möchten, für die das Zeitfenster des statischen Segments nicht ausreicht. Dabei wird den Teilnehmern für eine kurze Zeit, sogenannte Minislots, ein exklusiver Zugriff auf das Datenübertragungssystem 4 ermöglicht. Vorzugsweise wird der Zeitschlitz nur dann um die benötigte Zeit verlängert, wenn innerhalb eines Minislots ein Zugriff auf das Datenübertragungssystem 4 erfolgt. Damit wird in vorteilhafter Art und Weise die Bandbreite nur dann genutzt, wenn sie auch tatsächlich benötigt wird.
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Üblicherweise erfolgt der Datentransfer bei einem FlexRay-Bussystem über zwei physikalisch getrennte Leitungen mit einer Datenrate von je maximalen 10 Megabits pro Sekunde. Die beiden Kanäle entsprechen dabei der physikalischen Schicht, insbesondere der physikalischen Schicht des OSI-Schichtenmodells (Open Systems Interconnection Reference Model).
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Zur Umsetzung des oben beschriebenen Protokolls des Datenübertragungssystems 4 in der Steuereinheit 1 ist die Kommunikationseinrichtung 3 vorgesehen, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein aus dem Stand der Technik bekanntes sogenanntes E-Ray-Modul darstellt.
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Die Kommunikationseinrichtung 3 umfasst eine erste Teileinrichtung 3.1 zur Speicherung zumindest eines Teils der an die Steuereinheit 1 übertragenen Daten, eine zweite Teileinrichtung 3.2 zur Verbindung der ersten Teileinrichtung 3.1 mit dem Mikroprozessor 2, eine dritte Teileinrichtung 3.3 zur Verbindung der ersten Teileinrichtung 3.1 mit dem Datenübertragungssystem 4 sowie eine Schnittstelle 3.4 zur problemlosen Verbindung des Mikroprozessors 2 mit der zweiten Teileinrichtung 3.2 und insbesondere zur Anbindung des Mikroprozessors 2 an die gesamte Kommunikationseinrichtung 3. Weiterhin weist die Kommunikationseinrichtung 3 eine globale Zeiteinheit 3.6 und eine Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7 auf.
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Mittels der Schnittstelle 3.4. sind unterschiedliche Mikroprozessoren 2 an die Kommunikationseinrichtung 3 anpassbar, wodurch eine Flexibilität der Kommunikationseinrichtung 3 hoch ist. Dazu weist die Schnittstelle 3.4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine bidirektionale Datenleitung 3.4.1, eine Adressleitung 3.4.2, einen Steuereingang 3.4.3 sowie einen Unterbrechungs-(Interrupt)Ausgang 3.4.4 auf.
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Wie bereits oben beschrieben, dient die erste Teileinrichtung 3.1 der Anbindung der zweiten Teileinrichtung 3.2 an den Mikroprozessor 2. Dazu weist die erste Teileinrichtung 3.1 einen Eingangspufferspeicher 3.1.1 und einen Ausgangspufferspeicher 3.1.2 auf. Die zweite Teileinrichtung 3.2 umfasst einen Datenverwalter 3.2.1 sowie einen Datenspeicher 3.2.2 Der Eingangspufferspeicher 3.1.1 dient der Zwischenspeicherung von Daten ausgehend vom Mikroprozessor 2 zur Übertragung an die zweite Teileinrichtung 3.2, insbesondere an den Datenverwalter 3.2.1. Der Ausgangspufferspeicher 3.1.2 dient der Zwischenspeicherung von Daten ausgehend vom Datenverwalter 3.2.1 der zweiten Teileinrichtung 3.2 zur Übertragung an den Mikroprozessor 2.
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In gewinnbringender Weise ist dabei entweder der Eingangspufferspeicher 3.1.1 und/oder der Ausgangspufferspeicher 3.1.2 aus zwei Teilen gebildet (nicht dargestellt), die jeweils wechselweise nur gelesen und/oder beschrieben werden, wodurch eine Datenintegrität sichergestellt ist.
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Der Datenverwalter 3.2.1 kontrolliert und steuert den Datentransfer zwischen dem Eingangspufferspeicher 3.1.1 sowie dem Ausgangspufferspeicher 3.1.2 und dem Datenspeicher 3.2.2. Darüber hinaus kontrolliert und steuert der Datenverwalter 3.2.1 die Datenübertragung zwischen dem Datenspeicher 3.2.2 und der dritten Teileinrichtung 3.3. Der Datenspeicher 3.2.2 ist dabei vorzugsweise als FIFO-(first in-first out)RAM-Speicher ausgebildet, welcher bis zu maximal 128 Datenobjekte speichern kann. Alle Funktionen, die die Verwaltung der Daten selbst betreffen, sind in dem Datenverwalter 3.2.1 implementiert. Dies sind z. B. die Akzeptanzfilterung, Transfer der Daten zwischen der dritten Teileinrichtung 3.3 und dem Datenspeicher 3.2.2 sowie zwischen der ersten Teileinrichtung 3.1 und dem Datenspeicher 3.2.2, die Kontrolle der Sendereihenfolge und das Bereitstellen von Konfigurationsdaten bzw. Statusdaten.
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Bei einem FlexRay-Protokoll können Daten mit einem Datenbereich (Payload Bereich) von D bis 254 Bytes bereitgestellt werden. Vorzugsweise ist eine Anzahl der speicherbaren Daten abhängig von der Größe der Datenbereiche der einzelnen Daten, so dass die Größe des benötigten Speichers minimierbar ist ohne die Größe der Datenbereiche der Daten einzuschränken. Dadurch ist eine optimale Ausnutzung des Datenspeichers 3.2.2 möglich.
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Die dritte Teileinrichtung 3.3 weist entsprechend der zwei bereits zuvor beschriebenen Kanäle des Datenübertragungssystems 4 einen ersten Kanalbaustein 3.3.1 und einen zweiten Kanalbaustein 3.3.2 auf, welche jeweils zwei Datenpfade 3.3.1.1, 3.3.1.2, 3.3.2.1, 3.3.2.2 mit entgegen gesetzten Datenrichtungen umfassen.
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Im Detail dienen der Datenpfad 3.3.1.1 zum Empfangen und der Datenpfad 3.3.1.2 zum Senden des ersten Kanalbausteins 3.3.1 und der Datenpfad 3.3.2.1 zum Empfangen und der Datenpfad 3.3.2.2 zum Senden des zweiten Kanalbausteins 3.3.1. Die bidirektionale Datenleitung 5 beschreibt einen optionalen bidirektionalen Steuereingang.
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Die Kanalbausteine 3.3.1, 3.3.2 umfassen in nicht dargestellter Art und Weise jeweils einen Pufferspeicher, wobei einer der Pufferspeicher für einen der Kanäle und der andere Pufferspeicher für den anderen der Kanäle zugeordnet sind. Die beiden Pufferspeicher dienen als Zwischenspeicher für die Datenübertragung zwischen der zweiten Teileinrichtung 3.2 und der dritten Teileinrichtung 3.3. Entsprechend der beiden Kanäle sind die beiden Pufferspeicher mit jeweils einer ebenfalls nicht dargestellten Schnittstelle gekoppelt, die vorzugsweise jeweils ein Sende-Empfangs-Schieberegister und eine entsprechend zum Abtasten und Entpacken bzw. Packen und Versenden der Daten notwendige Logik umfassen. Damit dienen die Pufferspeicher insbesondere als Zwischenspeicher für die Datenübertragung zwischen den Schieberegistern der Schnittstellen der dritten Teileinrichtung 3.3 und dem Datenverwalter 3.2.1 der zweiten Teileinrichtung 3.2.
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Um synchrone Funktionen zu realisieren und die Bandbreite durch kleine Abstände zwischen zwei Daten zu optimieren, benötigen die Teilnehmer des Datenübertragungssystems 4 eine gemeinsame Zeitbasis, welche mittels der globalen Zeiteinheit 3.6 realisiert wird.
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Dabei ist die globale Zeiteinheit 3.6 insbesondere für die Darstellung der globalen Zeitraster, also den Mikrotick und den Makrotick, zuständig. Ebenso wird mittels der globalen Zeiteinheit 3.6 eine fehlertolerante Uhrensynchronisation der Zykluszähler (Cycle Counter) und die Kontrolle der zeitlichen Abläufe im statischen und dynamischen Segment (Slot-Counter) geregelt.
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Zur Verwaltung der Protokollzustände, also insbesondere der FlexRay Protokollzustände, ist die Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7 vorgesehen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird im Sinne der Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannte und beschriebene Kommunikationseinrichtung
3 um eine Anzahl von Komponenten
6.1 bis
6.6 erweitert, deren Funktionen aus der eingangs genannten Offenlegungsschrift
DE 10 2011 108 866 A1 bekannt sind. Das aus Offenlegungsschrift
DE 10 2011 108 866 A1 beschriebene Erfassungsmittel
6 kann auch als intelligenter Kommunikationskontroller bezeichnet werden.
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Die Erweiterung der Kommunikationseinrichtung 3 dient insbesondere einer Steigerung der Energieeffizienz von Steuereinheiten 1, wobei die softwaregesteuerte Kommunikation an die Kommunikationseinrichtung 3 übergeben wird, wenn für den aktuellen Zustand der Steuereinheit 1 ein statisches Kommunikationsverhalten (=Ruhezustand) ausreichend ist. Ein Zustandswechsel wird vorzugsweise über geeignete Weckbedingungen erkannt. Im Folgenden wird die Zuordnung der Komponenten 6.1 bis 6.6 in die Komponente, die bereits in der Kommunikationseinrichtung 3 vorhanden sind, näher beschrieben.
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Die erste Komponente 6.1 und die zweite Komponente 6.2 des Erfassungsmittels 6 werden die Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7 zugeordnet. Die erste Komponente 6.1 beschreibt das Hinzufügen eines Zustands in eine bereits in der Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7 implementierten Zustandsmaschine. Die zweite Komponente 6.2 beinhaltet ein Mittel zur Erzeugung und Verarbeitung eines Weckereignisses des Mikroprozessors 2. D. h. im inaktiven Zustand führt die Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7 keine Nachrichtenfilterung aus und sendet nicht selbständig. D. h. zur Kommunikation muss der Mikroprozessor 2 selbst aktiv sein.
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Ausgehend vom inaktiven Zustand wird die Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7 nach erfolgter Konfiguration mittels eines implementierten Programmablaufs aktiv geschaltet. Sind keine weiteren lokalen Aufgaben zu erledigen, kann der Mikroprozessor 2 gestoppt oder stromlos geschaltet werden. Mit anderen Worten: Der Mikroprozessor 2 befindet sich in einem Schlafzustand. Das Datenübertragungssystem 4 wird von der Kommunikationseinrichtung 3, insbesondere der Protokoll-Kontroll-Einrichtung 3.7, überwacht.
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Mittels der ersten und zweiten Komponente 6.1, 6.2 ist es möglich, die Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7 in verschiedene Zustände, insbesondere drei Grundzustände, zu schalten. Die Grundzustände können dabei in „inaktiv”, „aktiv” und „wartend” unterteilt werden.
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Die Erweiterung der Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7, insbesondere das Hinzufügen eines Zustands in die Zustandsmaschine, erlaubt eine Integration in den existierenden Kontrollfluss der Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7, wodurch eine Abstimmung zwischen der Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7 und einer bei einer separaten Implementierung der ersten Komponente verwendeten zusätzlichen Zustandsmaschine oder zusätzlichem Hardwaremodul nicht erforderlich ist. Durch die Erzeugung und Verarbeitung von Weckereignissen werden Abläufe innerhalb der Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7 gegenüber einer separaten Implementierung der zweiten Komponente 6.2 vereinfacht.
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Die dritte Komponente 6.3 und ein Teil der vierten Komponenten 6.4 des Erfassungsmittels 6 werden die globale Zeiteinheit 3.6 zugeordnet. Damit ist eine sogenannte Timeout-Überwachung von Daten möglich. Dadurch ist ein wichtiger Bestandteil des AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture) Netzwerkmanagement Mechanismus berücksichtigt. Eine Konfiguration von Timeout-Bedingungen und die Signalisierung eines Timeout-Status erfolgen dabei in der globalen Zeiteinheit 3.6. Da bei einer Timeout-Überwachung eine zusätzliche Zeitbasis (Timer) benötigt wird, ist die Integration der dritten Komponente 6.3 und der vierten Komponenten 6.4 in der globalen Zeiteinheit 3.6 besonders vorteilhaft, da die hier vorhandene Zeitbasis zur Timeout-Überwachung genutzt werden kann. Auch hier wird ein zusätzliches Hardware- und/oder Softwaremodul gegenüber einer separaten Implementierung eingespart.
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Weiterhin wird ein Teil der vierten Komponenten 6.4 den Datenverwalter 3.2.1 zugeordnet. Die vierte Komponente 6.4 definiert eine Konfigurationsschnittstelle und dient die Konfiguration und die Statusanzeige der Datenfilterung. Darüber hinaus wird eine fünfte Komponente 6.5 den Datenverwalter 3.2.1 zugeordnet, mittels welcher die Filterung eines konfigurierbaren Datenbereichs in einer empfangenen Nachricht möglich ist. Der Filter umfasst dazu vorzugsweise ein Vergleichsmittel als eine Entscheidungseinrichtung, wobei für die Entscheidungsfindung verschiedene arithmetische Vergleichsfunktionen (wie z. B. <, <=, ==, !=, >, >=, sowie eine Vergleichoperation die stets „wahr” ist) als Entscheidungskriterium vordefiniert sind. Da der Datenverwalter 3.2.1 die Speicherung von Daten beziehungsweise die auf der in der Kommunikationseinrichtung 3 basierenden Verarbeitung eingehender Nachrichten steuert, kann die zusätzliche Datenfilterung für den Ruhezustand der Steuereinheit 1 in den bereits existierenden Verarbeitungsablauf eingehender Nachrichten integriert werden. Damit werden ein Ressourcenaufwand und eine Verarbeitungskomplexität gegenüber einer separaten Implementierung der fünften Komponente 6.5 reduziert.
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Des Weiteren wird eine sechste Komponente 6.6 den Datenspeicher 3.2.2 zugeordnet. In dem Datenspeicher 3.2.2 werden dazu gefilterte, empfangene Nachrichten gespeichert, welche aufgrund des Vergleichsmittels für „wahr” befunden wurden. Ebenso ist mittels der sechsten Komponente 6.6 eine Filterkonfiguration möglich.
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Wie bereits beschrieben, sind im Datenspeicher 3.2.2 vordefinierbaren Datensignale, wie z. B. konfigurierbare Filterbedingungen, gespeichert. In den Pufferspeichern der Kanalbausteine 3.3.1, 3.3.2 werden die über das Datenübertragungssystem 4 empfangenen Daten zwischengespeichert. Das im Datenverwalter 3.2.1 implementierte Vergleichsmittel vergleicht die zwischengespeicherten Daten mit den gespeicherten vordefinierbaren Datensignalen.
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Ist die Filterbedingung wahr, so erkennt die aktive Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7 eine Weckbedingung und weckt den Mikroprozessor 2. Des Weiteren kann eine Weckbedingung auch durch Fehlen einer Nachricht beschrieben werden. Dies ist durch die Timeout-Überwachung der globalen Zeiteinheit 3.6 ermittelbar.
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Der Programmablauf für die Kommunikation der Steuereinheit 1 wird über einen sogenannten Unterbrechungs-(Interrupt)Vorgang, ausgelöst durch die Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7, darüber informiert. Um die Übergangszeit bis zur vollen Funktionsfähigkeit des Programmablaufs zu überbrücken, befindet sich die Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7 im Wartezustand, bis der Programmablauf diese wieder inaktiv schaltet.
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Die Steuereinheit 1 wacht somit ohne explizite externe Anforderung auf, wenn diese benötigt wird. Anschließend kann der Mikroprozessor 2 mit Hilfe der Kommunikationseinrichtung 3 wieder selbst über das Datenübertragungssystem 4 kommunizieren. Dazu unterstützt der Mikroprozessor 2 vorzugsweise mindestens drei Energiesparzustände, welche beispielsweise als PowerOff-Mode, PartialPowerOff-Mode und STOP-Mode bezeichnet werden. Beim Wechseln in oder aus den Modi PartialPowerOff und STOP darf die Kommunikation mittels der Kommunikationseinrichtung 3 nicht unterbrochen werden und Daten (z. B. Weckgrund, Weckframe) nicht verloren gehen. Beide Modi müssen bei aktiver Protokoll-Kontroll-Einheit 3.7 durch den Programmablauf angefordert werden können.
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Vorzugsweise ist die Kommunikationseinrichtung 3 auch dann in der Lage Daten auf das Datenübertragungssystem 4 zu legen, wenn sich der Mikroprozessor 2 im Ruhezustand befindet. Der Mikroprozessor 2 braucht somit vorteilhaftweise in Situationen, in denen er nur statische Daten senden würde, nicht aktiv zu sein. Durch diese Erhaltung der eingeschränkten Sendefähigkeit wird die Auswirkung der schlafenden Steuereinheit 1 auf andere Teilnehmer des Datenübertragungssystems 4 minimiert.
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Die Erweiterung des Datenspeichers 3.2.2 und damit einer in der Kommunikationseinrichtung 3 bereits angeordneten Speicherstruktur ermöglicht eine bauraumsparende und kosteneffiziente Implementierung der sechsten Komponente 6.6 gegenüber einer separaten Implementierung.
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Zusammenfassend ermöglicht die zuvor beschriebene Implementierung der sechs Komponenten 6.1 bis 6.6 eine erhebliche Ressourceneinsparung im Vergleich zu einer separaten Implementierung der einzelnen Komponenten 6.1 bis 6.6, bei welcher beispielsweise zusätzliche Hardwaremodule erforderlich wären.
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2 zeigt ein Zustandsdiagramm der in 1 beschriebenen Kommunikationseinrichtung 3 der Steuereinheit 1.
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Die Komponente R beschreibt ein Reset (= Grundstellung, Rückstellung) der Hardware und die anschließende Bestromung der Steuereinheit 1 (= Power: On).
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Ein erster Zustandsknoten Z1 beschreibt einen Zustand DEFAULT_CONFIG, welcher eine Art Startzustand, d. h. Voreinstellung des Programmablaufs der Kommunikationseinrichtung 3, definiert.
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Die Kommunikationseinrichtung 3 tritt dabei in den Startzustand DEFAULT_CONFIG nach dem Hardware Reset oder nach Verlassen eines Zustands HALT gemäß einem zehnten Zustandsknoten Z10 ein. Der Zustandsübergang T20 vom zehnten Zustandsknoten Z10 in den ersten Zustandsknoten Z1 wird vom Programmablauf der Kommunikationseinrichtung 3 gesteuert.
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Der zweite Zustandsknoten Z2 beschreibt einen Zustand CONFIG.
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Im Zustand CONFIG ist die Kommunikationseinrichtung 3 inaktiv. Dieser Zustand wird benötigt, um die Konfiguration der Kommunikationseinrichtung 3 zu initialisieren.
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Die Kommunikationseinrichtung 3 tritt dabei in den Zustand CONFIG ein, wenn diese den Zustand DEFAULT_CONFIG gemäß dem ersten Zustandsknoten 1, einen Zustand MONITOR gemäß einem dritten Zustandsknoten 13 oder einen Zustand READY gemäß einem vierten Zustandsknoten Z4 verlässt. Die entsprechenden Zustandsübergänge T1, T3, T5 werden vom Programmablauf der Kommunikationseinrichtung 3 gesteuert.
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Um den Zustand CONFIG zu verlassen, erzeugt der Mikroprozessors 2 ein entsprechendes, nicht näher beschriebenes Datensignal.
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Nachdem die Kommunikationseinrichtung 3 den Zustand CONFIG verlassen hat, tritt diese in den Zustand MONITOR gemäß dem dritten Zustandsknoten Z3 ein. In diesem Zustand kann die Kommunikationseinrichtung 3 Daten empfangen und Kodierungsfehler ermitteln. Eine zeitliche Integrität der empfangenen Daten wird nicht überprüft. Dieser Zustand kann zur Suche nach Fehlern beim Starten der Steuereinheit 1 verwendet werden. Anschließend verlässt die Kommunikationseinrichtung 3 wieder den Zustand MONITOR und tritt zurück in den Zustand CONFIG ein.
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Wenn die Kommunikationseinrichtung 3 den Zustand CONFIG ein zweites Mal verlässt, tritt diese in den Zustand READY gemäß dem vierten Zustandsknoten Z4 ein.
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Ausgehend von diesem Zustand kann die Kommunikationseinrichtung 3 in einen Zustand WAKEUP gemäß einem fünften Zustandsknoten Z5 oder in einen Zustand STARTUP gemäß einem sechsten Zustandsknoten Z6 eintreten. Die entsprechenden Zustandsübergänge T6, T8 werden vom Programmablauf der Kommunikationseinrichtung 3 gesteuert. Im Zustand WAKEUP wird der Mikroprozessor 2 geweckt.
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Die Kommunikationseinrichtung 3 tritt in den Zustand READY ein wenn diese den Zustand CONFIG oder den Zustand WAKEUP oder einen Zustand NORMAL_ACTIVE gemäß einem siebten Zustandsknoten Z7 oder einen Zustand NORMAL_PASSIVE gemäß einem achten Zustandsknoten Z8 verlässt. Die Zustandsübergänge T4, T14 werden vom Programmablauf der Kommunikationseinrichtung 3 gesteuert. Der Zustandsübergang T7 vom Zustand WAKEUP zum Zustand READY wird entweder durch interne Zustandsbedingungen oder durch den Programmablauf der Kommunikationseinrichtung 3 gesteuert.
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Die Kommunikationseinrichtung 3 tritt in den Zustand NORMAL_ACTIVE ein, wenn diese den Zustand STARTUP oder den Zustand NORMAL_PASSIVE oder einen Zustand ICOM_ON gemäß einem achten Zustandsknoten Z8 verlässt. Die Zustandsübergänge T9, T16 werden von internen Zustandsbedingungen gesteuert. Der Zustandsübergang T11 wird entweder durch interne Zustandsbedingungen oder durch den Programmablauf der Kommunikationseinrichtung 3 gesteuert.
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Ausgehend vom Zustand NORMAL_ACTIVE kann die Zustandseinrichtung 3 in den Zustand ICOM_ON oder den Zustand NORMAL_PASSIVE oder den Zustand READY oder den Zustand HALT eintreten. Der Zustandsübergang T10 wird vom Programmablauf der Kommunikationseinrichtung 3, der Zustandsübergang T15 durch interne Zustandsbedingungen und der Zustandsübergang T17 wird entweder durch interne Zustandsbedingungen oder durch den Programmablauf der Kommunikationseinrichtung 3 gesteuert.
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Im Zustand NORMAL_ACTIVE kann der Programmablauf der Kommunikationseinrichtung 3 einen Übergang zum Zustand ICOM_ON anfordern. Im Zustand ICOM_ON werden eingehende Nachrichten gemäß einer bereits in 1 beschriebenen Konfiguration gefiltert. Im Falle eines Weckereignisses (Filterbedingung „wahr”, Timeout-Bedingung o. ä) verlässt die Kommunikationseinrichtung 3 den Zustand ICOM_ON und tritt in den Zustand NORMAL_ACTIVE ein. Die Filterung der Daten wird gestoppt und eine Unterbrechung(=Interrupt) wird ausgelöst.
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Noch während sich die Kommunikationseinrichtung 3 im Zustand ICOM ON befindet, kann der Programmablauf auch einen Zustandsübergang T11 zum Zustand NORMAL_ACTIVE auslösen oder einen Zustandsübergang T13 in den Zustand HALT auslösen, wobei in beiden genannten Fällen keine Unterbrechung ausgelöst wird.
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Im Falle eines kommunikationsbezogenen Fehlers verlässt die Kommunikationseinrichtung 3 den Zustand ICOM_ON und tritt in den Zustand NORMAL_PASSIVE oder den Zustand HALT ein. Die Zustandsübergänge T12, T13 werden durch eine Unterbrechung ausgelöst.
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Im Allgemeinen können solche Fehler beispielsweise bei Funktionsstörungen (z. B. Spannungsspitzen) des Datenübertragungssystems 4, bei Zeitproblemen, bei fehlerhaften Daten auftreten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steuereinheit
- 2
- Mikroprozessor
- 3
- Kommunikationseinrichtung
- 3.1
- erste Teileinrichtung
- 3.1.1
- Eingangspufferspeicher
- 3.1.2
- Ausgangspufferspeicher
- 3.2
- zweite Teileinrichtung
- 3.2.1
- Datenverwalter
- 3.2.2
- Datenspeicher
- 3.3
- dritte Teileinrichtung
- 3.3.1
- erster Kanalbaustein
- 3.3.1.1, 3.3.1.2
- Datenpfade
- 3.3.2
- zweiter Kanalbaustein
- 3.3.2.1, 3.3.2.2
- Datenpfade
- 3.4
- Schnittstelle
- 3.4.1
- Datenleitung
- 3.4.2
- Adressleitung
- 3.4.3
- Steuereingang
- 3.4.4
- Unterbrechungs-(Interrupt)Ausgang
- 3.6
- globale Zeiteinheit
- 3.7
- Protokoll-Kontroll-Einheit
- 4
- Datenübertragungssystem
- 5
- bidirektionale Datenleitung
- 6
- Erfassungsmittel
- 6.1
- erste Komponente
- 6.2
- zweite Komponente
- 6.3
- dritte Komponente
- 6.4
- vierte Komponente
- 6.5
- fünfte Komponente
- 6.6
- sechste Komponente
- R
- Komponente
- Z1
- erster Zustandsknoten
- Z2
- zweiter Zustandsknoten
- Z3
- dritter Zustandsknoten
- Z4
- vierter Zustandsknoten
- Z5
- fünfter Zustandsknoten
- Z6
- sechster Zustandsknoten
- Z7
- siebter Zustandsknoten
- Z8
- achter Zustandsknoten
- Z9
- neunter Zustandsknoten
- Z10
- zehnter Zustandsknoten
- T9 bis T20
- Zustandsübergänge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011108866 A1 [0003, 0008, 0037, 0037]