DE4110372C2 - Multiplex-Übertragungssystem für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Multiplex-Übertragungsanordnung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Multiplex-Übertragungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der DE 39 04 403 A1 bekannt.

Diese Mulitplex-Übertragungsanordnung weist eine Vielzahl von zu einem ersten Netzwerk gehörenden Übermittlungsnetzknoten mit einer Multiplexübertragungsleitung und eine zweite Viel­ zahl von zu einem zweiten Netzwerk gehörenden Übermittlungs­ netzknoten mit einer weiteren Multiplexübertragungsleitung auf. Darüber hinaus sind innerhalb jedes Netzwerkes Daten-Rah­ men (Datenblöcke) austauschbar. Zusätzlich ist dort ein Gate­ way-Netzwerkknoten vorgesehen, der die beiden Multiplexüber­ tragungsleitungen miteinander verbindet, um Daten-Rahmen zwi­ schen dem ersten Netzwerk und dem zweiten Netzwerk übertragen zu können.

Bei einer anderen bekannten Multiplex-Übertragungsanordnung für Fahrzeuge wird die Multiplex-Übertragung, wie beispiels­ weise vom CSMA/CD-Typ, zur Übertragung von Signalen in einem KFZ angewandt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Signalübertragungsanordnung in Fahrzeugen, die so ange­ paßt ist, daß eine Vielzahl von dezentralisierten Multiplex- Übermittlungsnetzwerken gebildet wird und die Netzwerke mit­ einander über Gateway-Netzknoten (Netzknoten bzw. Netzwerkkno­ ten mit Verbindungsrechner zwischen unterschiedlichen Netzwer­ ken) verbunden sind.

Die stärkere Verwendung von Elektronik in Kraftfahrzeugen wur­ de von einer Anzahl von ernsten Problemen begleitet, zu denen die zunehmende Größe und Komplexität der Kabelbäume gehört, welche die elektronischen Komponenten verbinden. Besonders auf dem automobilen Sektor geriet die Multiplex-Übermittlung als ein Mittel zur Lösung dieser Probleme ins Blickfeld. Eine Mul­ tiplex-Übermittlung bezieht sich auf eine Übertragung von ei­ ner Vielzahl von Datenfeldern über einen einzelnen Kabelbaum durch Zeitmultiplex und verwendet hauptsächlich eine serielle Übertragung.

Auf dem Automobilsektor können Multiplex-Übermittlungsnetzwer­ ke so betrachtet werden, daß sie in eine von zwei Klassen ein­ geteilt sind, wobei eine Klasse vollständig multiplex- und teilweise multiplex-artige Netzwerke und die andere Klasse zentral- und dezentralartige Netzwerke darstellt.

Das teilweise multiplexartige Netzwerk mischt einen Nicht-Mul­ tiplex-Übermittlungsanteil und einen Multiplex-Übermittlungs­ anteil. Bei dem Multiplex-Übermittlungsanteil sind im Sinne von Entfernungen, dezentralisierte Schalter und Lasten durch eine Multiplex-Übertragungseinheit verbunden. Da eine getrenn­ te Verdrahtung zwischen der Multiplex-Übertragungseinheit und den Schaltern und Lasten notwendig ist, ist nachteiligerweise die Anzahl der Drähte größer, obwohl die Gesamtlänge der ver­ bindenden Verdrahtung reduziert ist.

Das zentralisierte Netzwerk ist ein Netzwerk, in dem eine Vielzahl von Neben-Übertragungseinheiten ("slave"-Übertra­ gungseinheiten) mit einer einzelnen Haupt-Übertragungseinheit ("master"-Übertragungseinheit) verbunden sind. Bei einem Netz­ werk mit diesem Aufbau wird ein kleinerer Kabelbaumdurchmesser erreicht, aber die ganze Anordnung wird außer Betrieb gesetzt, wenn die Haupt-Übertragungseinheit ausfällt. Ein weiterer Man­ gel ist, daß Schwierigkeiten bei Konstruktionsmodifikationen auftreten. Auf der anderen Seite weist das dezentralisierte Netzwerk, obwohl es höhere Kosten aufweist, eine Anzahl von Vorteilen auf, wie beispielsweise einen viel kleineren Kabel­ baumdurchmesser, hohe Zuverlässigkeit in bezug auf einen teil­ weisen Ausfall und größere Flexibilität in bezug auf eine Kon­ struktionsmodifikation. (Als ein Beispiel für letzteres wird auf die japanische Patentanmeldung 62-4658 verwiesen).

In bezug auf diese dezentralisierte Multiplex-Übertragungs­ anordnung wird gemäß eines SAE (Vereinigung der Automobilinge­ nieure) Standardisierungsvorschlages eine CSMA/CD-Anordnung ver­ wendet.

Vorliegende Anmelderin hat ebenfalls ein PALMNET (Protokoll für ein lokales Netzwerk in einem Automobil)-Anordnung vorge­ schlagen, die eine Weiterentwicklung dieser CSMA/CD-Anordnung darstellt. (Japanische Patentanmeldung 62-302421).

Aus der japanischen Patentanmeldung 1-36541 ist ein Hauptnetz­ knoten bekannt, der einen Referenzimpuls zur zeitlichen Auf­ teilung des Rechtes überträgt, auf einen Bus zuzugreifen, um einen Kanal auf einer Übertragungsleitung zu setzen bzw. zu definieren.

Bei neuesten Multiplex-Übermittlungsanordnungen für Fahrzeuge wurde vorgeschlagen, Fahrzeug-Steuereinrichtungen bzw. Fahr­ zeug-Steuergeräte (ein Motor-Steuergerät, Traktions-Steuerge­ rät, usw.) durch Multiplex-Übermittlung zu verbinden. In die­ sen Steuergeräten werden Daten, die zu anderen Steuergeräten übertragen werden sollen, sehr häufig erzeugt und somit werden für diese Steuergeräte selbst Daten benötigt. Wenn daher Über­ mittlungsnetzknoten bzw. Netzwerkknoten für solche Hochge­ schwindigkeitssteuergeräte mit Netzknoten für langsames elek­ trisches Zubehör gemischt werden, wie beispielsweise Antriebe (Motoren, usw.) und Sensoren, muß die Übermittlungs- bzw. Übertragungsgeschwindigkeit der ganzen Anordnung hoch sein. Dies ist ein Grund für höhere Kosten.

Mit dem höheren Entwicklungsstandard der Traktionssteuerung, der Hinterradlenkungs-Steuerung und der ABS-Steuerung, usw. ist nicht nur eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit für die Steuerung notwendig, da die von diesen Steuergeräten verwen­ deten Informationsdaten in starker Wechselbeziehung zu den Steuergeräten stehen. Ein sehr häufiger Informationsaustausch unter den Steuergeräten ist erforderlich. Somit muß die Anord­ nung neu aufgebaut werden, indem Netzknoten für Steuergeräte derart behandelt werden, daß sie eine hohe gegenseitige Bezie­ hung zueinander aufweisen, getrennt von anderen gewöhnlichen Netzknoten betrachtet werden und als eine Gruppe aufzufassen sind.

Bei der Konstruktion eines Netzwerkes ist der Grad, mit dem die Konstruktion zu der Steuerung der Fahrzeugbewegung beitra­ gen wird, ein wichtiger Gesichtspunkt. Beispielsweise sollte die Tatsache in die Überlegung einbezogen werden, daß die Netzknoten für Steuergeräte, die einen hohen Beziehungsgrad zueinander aufweisen, in starker Wechselbeziehung zueinander stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Multi­ plex-Übertragungsanordnung für die Verwendung in Fahrzeugen so weiterzuentwickeln, daß eine effiziente Steuerung des Fahrzeu­ ges möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung schafft eine Multiplex-Übertragungsanordnung für ein Fahrzeug, das eine oder mehrere Übermittlungsnetzknoten auf­ weist, die zu einer ersten Gruppe gehören und ein oder mehrere Übermittlungsnetzknoten, die zu einer zweiten Gruppe gehören.

Die Anordnung beinhaltet:
Ein erstes Netzwerk, das eine erste Multiplex-Übertragungslei­ tung beinhaltet, mit der die Übermittlungsnetzknoten der er­ sten Gruppe alle verbunden sind;
ein zweites Netzwerk, das eine zweite Multiplex-Übertragungs­ leitung beinhaltet, mit der die Übermittlungsnetzknoten der zweiten Gruppe alle verbunden sind; und
einen Gateway-Netzknoten, der die erste und zweite Multiplex- Übertragungsleitung für den Transfer von Daten zwischen den Übermittlungsnetzknoten der ersten Gruppe und den Übermitt­ lungsnetzknoten der zweiten Gruppe verbindet.

Gemäß dieser Anordnung ist es für die, zu den jeweiligen Gruppen gehörenden Netzknoten möglich, für jede Gruppe, eine Vielzahl von Netzwerken zu bilden, die gemäß dem Beitragsgrad zur Steuerung der Fahrzeugbewegung geeignet zugewiesene Netzknoten beinhalten. Durch Einbringen des Gateway-Netzknotens zwischen die Netzwerke wird ein gegenseitiger Transfer von Daten ohne Isolierung eines der Netzwerke möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß durch Anpassung der Netz­ werkanordnung, die sich auf den Eingriff des Gateway-Netzkno­ tens stützt, leicht eine Verbindung zu einem Fahrzeugsonder- Netzwerk (z. B. einem Fehlerdiagnosesystem) hergestellt werden kann. Im besonderen wird ein Anschluß oder Stecker geschaffen, um das Fahrzeugsonder-Netzwerk mit dem ersten und dem zweiten Netzwerk zu verbinden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung sind Übermittlungsnetzknoten für das Fehlerdiagnosesy­ stem mit dem Fahrzeugsonder-Netzwerk verbunden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Übermittlungsnetzknoten der ersten Gruppe Übermittlungsnetz­ knoten für verschiedene Steuergeräte, die zur Steuerung der Fahrzeugbewegung benutzt werden, wobei diese Steuergeräte Da­ ten benötigen, die einen hohen Grad an Wechselbeziehung auf­ weisen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen Daten-Rahmen bzw. strukturierte Datengerüste, die durch das erste und das zweite Netzwerk fließen, ein gemeinsames Format auf; ein Daten-Rahmen beinhaltet kennzeichnende Information, die gemäß dem Format einen Übermittlungsnetzknoten bezeichnet, der den Daten-Rahmen empfangen soll.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung spei­ chert der Gateway-Netzknoten eine Zugehörigkeitsinformation, die bei der Bestimmung benutzt wird, ob ein in der Anordnung ent­ haltener Übermittlungsnetzknoten zu der ersten Gruppe oder der zweiten Gruppe (oder zu dem Fahrzeugsonder-Netzwerk) gehört und bestimmt, basierend auf einem Vergleich zwischen der Zu­ gehörigkeitsinformation (Anschlußinformation) und der empfan­ genen Ziel- bzw. Bezeichnungsinformation, ob ein Daten-Rahmen der von einem Netzknoten empfangen wurde, zu einem anderen Netzknoten übertragen werden soll.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beinhal­ tet ein Daten-Rahmen, der durch eine Übertragungsleitung fließt, ein Feld, das den Prioritätsrang des Rahmens anzeigt, ein Feld, das Information beinhaltet, die einen den Rahmen er­ zeugenden Netzknoten anzeigt, und ein Feld, das Information beinhaltet, die anzeigt, ob sich der erzeugende Netzknoten in einem Störungszustand befindet.

Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend eine bevorzugte Aus­ führungsform der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schema, das einen Netzwerkaufbau gemäß ei­ ner bevorzugten Ausführungsform darstellt;

Fig. 2 ein Schema eines Formats eines Rahmens;

Fig. 3 ein Blockschaltbild, das den Hardware-Aufbau eines benutzten Netzknotens darstellt;

Fig. 4 eine Tabelle, die den Bezug zwischen ID-Codes und Netzknoten darstellen;

Fig. 5A u. 5B Flußdiagramme, die eine Steuerprozedur für ge­ wöhnliche Netzknoten bzw. eine Steuerprozedur für Gateway-Netzknoten darstellt; und

Fig. 6 ein Schema zur Beschreibung des Formats eines Ausfallalarm-Rahmens.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Erfindung auf ein Multiplex-Übertra­ gungsgerät für ein Automobil angewandt wird, bei dem die PALMNET- Anordnung eingesetzt wird.

Fig. 1 stellt den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform dar. In Fig. 1 bezeichnen die Nummern 10, 20, 30 Übertragungs­ leitungen, wobei jede ein verdrilltes Leitungsdrahtpaar ver­ wendet. Es wird angenommen, daß die Übertragungsgeschwindig­ keit 20 kbps beträgt. Eine Vielzahl von Netzknoten ist mit jedem der Übertragungsleitungen verbunden, die jeweils ein Netzwerk bilden. Die Netzknoten 1 bis 6 sind mit dem Netzwerk 10, die Netzknoten 21 bis 28 mit dem Netzwerk 20 und die Netz­ knoten 31 bis 34 mit dem Netzwerk 30 verbunden.

Die Netzwerke 10, 20 sind innerhalb des Fahrzeugs angeordnet. Das Netzwerk 30 ist ein Fahrzeugsondernetzwerk, welches bei dieser Ausführungsform ein Netzwerksystem für Fehlerdiagnose ist. Die Netzwerke 10, 20, 30 sind miteinander durch einen Gateway-Netzknoten 40 über Übertragungsleitungen 52, 50, 51 verbunden (vgl. Fig. 1). Die Netzwerke 10, 20 bilden ein inte­ griertes Netzwerk innerhalb des Fahrzeugs. Das Fahrzeug-Son­ dernetzwerk 30 kann mit den in dem Fahrzeug angeordneten Netz­ werken 10, 20 durch einen Stecker 60 über den Gateway-Netzkno­ ten 40 verbunden werden. Dies berücksichtigt auch, daß die Verbindung in einer Reparaturwerkstatt durchgeführt werden kann.

Aus praktischen Gründen soll das Netzwerk 10, mit dem eine große Anzahl von Steuergeräten verbunden ist, als ein "Steu­ ersystem-Netzwerk" bezeichnet werden und das Netzwerk 20, mit dem verschiedenes Fahrzeugzubehör, wie beispielsweise Schalter und Meßinstrumente, verbunden ist, als ein "Körpersystem-Netz­ werk" bezeichnet werden.

Die Funktion des Gateway-Netzknotens wird nachfolgend be­ schrieben. Die Anwesenheit eines Daten-Rahmens in einem Netz­ werk ist erlaubt. Die Anwesenheit von zwei Rahmen in einem Netzwerk zu einer gegebenen Zeit bedeutet, daß die Rahmen kol­ lidieren werden; als Resultat wird eine Fehlerbearbeitung aus­ geführt. Ein Netzwerk ist in Pseudoart in zwei oder mehr Netz­ werke unterteilt. Innerhalb jedes individuell aufgeteilten Netzwerkes werden Rahmen-Daten frei und unabhängig von den an­ deren aufgeteilten Netzwerken ausgetauscht. Durch Teilung des Netzwerkes in eine Vielzahl von Netzwerken wird die Anwesen­ heit von Rahmen-Daten in einer Anzahl möglich, die gleich der der aufgeteilten Netzwerke ist und daher wird das Netzwerk effizient ausgenutzt. Es gibt jedoch Fälle, wo es notwendig ist, Daten von einem Teilnetzwerk zu einem anderen Teilnetz­ werk zu senden. Die Funktion des Gateway-Netzknoten 40 ist es, den Transfer von Rahmen-Daten zu einem anderen Teilnetzwerk zu erlauben. Das heißt, daß jedes Netzwerk mit dem Gateway 40 verbunden ist, und durch eine Rahmen-Austauschfunktion, die dem Gateway 40 zu eigen ist, in dem immer dann, wenn notwendig, ein Rahmen-Austausch durchgeführt wird, und somit Rahmen gleichzeitig in jedem der Teilnetzwerke übertragen werden. Dies wird später detaillierter in Verbindung mit der Funk­ tionsadressierung beschrieben.

Bei der Ausführungsform der Multiplex-Übertragungsanordnung für Automobile wird die Automobilbetriebsinformation mit jedem Rahmen F übertragen, der den in Fig. 2 gezeigten Aufbau auf­ weist.

Der Rahmen F weist einen SD-Code (Start-Begrenzungscode) einen Prioritäts-Code, einen Frame-ID-Code, eine Datenlänge, Daten 1 bis N und einen Prüf-Code auf.

Der "SD"-Code ist ein spezieller Code, der den Beginn des Rahmens F repräsentiert. Wenn ein empfangender Multiplex-Netz­ knoten den SD-Code empfängt, erkennt er den Beginn des Rahmens F. Der "Prioritäts"-Code zeigt einen Prioritätsrang an, der das Signal bezeichnet, dem ein Vorrang bei der Verarbeitung gegeben wird, wenn eine Vielzahl von Multiplex-Netzknoten gleichzeitig Daten übermittelt, so daß die Signale kollidie­ ren. Bei dieser Ausführungsform ist die Priorität so gewählt, daß der Prioritätsrang umso höher ist, je geringer der Bit- Wert ist. Der Grund dafür ist, daß der logische Pegel durch ein verdrahtetes ODER auf dem Bus erreicht wird. Wenn Signale durch eine Vielzahl von Netzknoten zur gleichen Zeit übermit­ telt werden, verbleiben die "Prioritäts"-Codes der Netzknoten mit hohen Prioritätsrängen auf dem Bus. Daher erfassen Netz­ knoten mit geringen Prioritätsrängen Kollisionen, da die Prio­ ritäts-Codes, die von diesen Netzknoten übertragen werden, in andere Codes geändert werden. Diese Netzknoten mit geringer Priorität verzögern eine Rückübertragung ihrer eigenen ausge­ fallenen (gescheiterten) Rahmen, wobei als Resultat eine Rück­ übertragung von Netzknoten mit hoher Priorität Vorrang hat.

Der "Frame-ID"-Code identifiziert den Bestimmungsort (Ziel) dieses bestimmten Rahmens. Der Rahmen-ID-Code entspricht einer Funktionsadressierung in der Schrift "Ein Vorschlag für einen Protokollstandard für Fahrzeugnetzwerke", die auf dem SAE In­ ternationalen Kongreß und Ausstellung (Februar 1986) ausgege­ ben wurde. Dieser ID-Code wird von dem Ursprungs-Netzknoten angefügt, der den Rahmen übertragen hat.

Hinsichtlich der "Datenlänge" wird eine Anzahl von Datenele­ menten wie folgt geschrieben. Wenn die Zahl dieser Datenfelder bzw. Datenelemente N ist, wird N als die Datenlänge übertra­ gen. An einem Multiplex-Netzknoten, der diesen Rahmen empfangen hat, wird nur der Inhalt dieser Datenlänge gelesen. Das Feld, das umgehend diesen Daten folgt, ist ein CRC-Prüf-Code (Fehlererfassungs-Code). Das Ende des Rahmens kann durch Bestä­ tigung dieses Codes festgelegt werden. Das Format gemäß Fig. 4 stellt ein allgemeines Format dar; die Datenlänge des Rahmens, die bei dieser Ausführungsform benutzt wird, ist auf 4 Bytes genormt. Beispielsweise ist die Information für EGI genauso in dem gleichen Rahmen enthalten wie die Information für ABS, wie dies später beschrieben wird.

Fig. 3 ist ein Schema, das den Aufbau eines Übermittlungsnetz­ knotens am Beispiel eines EGI-Steuergerätes 2c für die Motor­ steuerung darstellt. Wie in Fig. 3 gezeigt, beinhaltet jeder Netzknoten ein elektrisches Zubehör, wie beispielsweise das EGI-Steuergerät 2c und ein Netzknoten-Steuergerät. Jeder Netz­ knoten des Steuersystem-Netzwerkes 10 ist mit einer Übertra­ gungsleitung 10B über ein Übermittlungs-LSI 101 verbunden. Eine CPU 100 steuert die LSI 101 und arbeitet entsprechend den in einem RAM/ROM 102 gespeicherten Programmen. Eine Protokoll­ steuerung der physikalischen Netzebene des CSMA/CD-Anordnung wird von dem LSI 101 ausgeführt. Die CPU 100 steuert die LSI 101, verarbeitet die Daten von der LSI 101 und liefert das Re­ sultat der Verarbeitung an das EGI-Steuergerät 2c. Alternativ führt die CPU 100 eine Steuerung zur Lieferung von Daten von dem EGI-Steuergerät 2c an die LSI 101 durch. Zugunsten der Steuerung, die für die Motorsteuerung bestimmt ist, wandelt die CPU 100 die Rahmen-Daten auf dem Bus in ein Format um, das von dem EGI-Steuergerät 2c benutzt werden kann und wandelt Daten von dem EGI-Steuergerät 2c in das Rahmen-Format um.

Die Knoten eines jeden Netzwerkes in Fig. 1 werden nachfolgend beschrieben.

Das Netzwerk 10 beinhaltet einen Netzknoten 1 für eine Airbag- Steuereinheit, einen Netzknoten 2 für ein EGI-Steuergerät für die oben genannte Motorsteuerung, einen Netzknoten 3 für ein automatisches Wandler-Steuergerät (EAT-Steuergerät), einen Netzknoten 4 für ein Hinterrad-Steuergerät (4WS-Steuergerät), einen Netzknoten 5 für ein Antiblockierbremssystem (ABS- Steuereinheit) und einen Netzknoten 6 für ein Traktions- Steuergerät (TRC-Steuereinheit). Die 4WS-Steuergerät 4 ist mit einer aktiven Federungs-Steuereinheit verbunden. Die mit dem Netzwerk 10 verbundenen verschiedenen Steuergeräte müssen Steuerfunktionen ausführen, die in enger Wechselbeziehung zueinander stehen. Beispielsweise ist eine Information, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt, unentbehrlich für das EGI-Steuergerät, das EAT-Steuergerät, das 4WS-Steuergerät und das ABS-Steuergerät. Eine Information, welche die Motordreh­ zahl und die Schaltgeschwindigkeit anzeigt, ist sehr wichtig für diese Steuergeräte. Die mit dem Netzwerk 10 verbundenen verschiedenen Steuergeräte führen die ihnen zugewiesene Steuerung durch, während sie mit anderen Steuergeräten zusam­ menarbeiten.

Das Netzwerk 20 beinhaltet einen Netzknoten 21 für einen soge­ nannten Kombinationsschalter, der ein Abblendlicht ein- und ausschaltet, einen Netzknoten 22 für verschiedene Meßinstru­ mente, wie beispielsweise einen Tachometer, einen Netzknoten 23 für einen sogenannten Lenkradschalter, der in der Nähe des Lenkrades angeordnet ist, einen Netzknoten 24 für verschiedene Schalter, die in der Tür bei einem Passagiersitz angeordnet sind, einen Netzknoten 25 für den Kraftverstärker einer Kli­ maanlage, einen Netzknoten 26 für verschiedene Bedienungs­ schalter, die für Audioeinrichtungen (einen Kassettenrecorder oder CD-Player) verwendet werden, einen Netzknoten 27 für ei­ nen Klimaanlagenschalter und einen Netzknoten 28 für ver­ schiedene Schalter, die in der Tür bei dem Fahrersitz (D- Steuerung) angeordnet sind. Somit sind die Netzknoten, die mit dem Netzwerk 20 verbunden sind, Schalter, Sensoren und Antrie­ be, die sich auf den Fahrzeugkörper beziehen und auf die sich im allgemeinen als "Körpersystem-Netzknoten", bezogen wird.

Die Netzknoten 31 bis 34 für nicht gezeigte Einrichtungen, die für verschiedene Arten der Fehlerdiagnose benutzt werden, sind mit dem Netzwerk 30 verbunden.

Durch Einbeziehen nur der Netzknoten des Steuersystems in dem Netzwerk 10 ist letzteres in der Lage, effizient eine "koope­ rative Steuerung" durchzuführen. Weiter ist es durch Einbezie­ hen nur der Körpersystem-Netzknoten in das Netzwerk 20 und Abtrennung dieses Netzwerkes von dem Netzwerk 10 möglich, ei­ nen Steuerverlust, bzw. einen Steuerungsausfall in dem Steuer­ system-Netzwerk, der das Netzwerk 20 beeinträchtigt, zu ver­ hindern.

Die Verbindung zwischen diesen drei Netzwerken wird durch Er­ läuterung der vorstehend genannten Funktionsadressierung, näm­ lich den ID-Codes, beschrieben.

Das Datenfeld gemäß Fig. 2 hat eine Länge von 4 Bytes. Der in jeder Bitposition dieses Datenfeldes gespeicherte Datentyp un­ terscheidet sich in Abhängigkeit von dem ID-Code. Das heißt, daß im voraus in Abhängigkeit von dem ID-Code entschieden wird, welche Information durch ein Bit in dem Datenfeld ge­ kennzeichnet wird. Mit anderen Worten, wenn ein Netzknoten, der einen Rahmen empfangen hat, den ID-Code in dem Rahmen kennt, ist er in der Lage zu erkennen, was die Information des Bits in dem Datenfeld repräsentiert. Der Netzknoten ist in der Lage zu bestimmen, ob die Information für den Netzknoten selbst oder ob die Information nicht von ihm benötigt wird.

Einzelne Rahmen sind in der Lage, physikalisch gleichzeitig auf den betreffenden Übertragungsleitungen der Netzwerke 10, 20 durch das Gateway 40 zu existieren. Solange die notwendigen Rahmen nur zwischen Netzknoten, ausgetauscht werden, die zu dem gleichen Netzwerk gehören, sind die Netzwerke 10 und 20 jeweils in der Lage, eine Rahmen-Übertragung unabhängig vonein­ ander in einer sehr effizienten Weise durchzuführen. Eine sehr effiziente "kooperative Steuerung" ist innerhalb des Netzwer­ kes 10 möglich. Selbstverständlich können die Steuergeräte jedoch nicht ohne Information von den Sensoren oder den Schal­ tern eine Steuerung ausführen und eine Steuerung kann nicht ohne Motoren zu einem Abschluß gebracht werden. Es ist folg­ lich erforderlich, einen Austausch von Rahmen-Daten über den Gateway-Netzknoten 40 zwischen dem Netzwerk 10 und dem Netz­ werk 20 durchzuführen. Durch Beobachtung der ID-Codes bestimmt beispielsweise der Gateway-Netzknoten 40, ob Rahmen-Daten in dem Netzwerk 10 ebenfalls von den Netzknoten in dem Netzwerk 20 benötigt werden, und wenn die Rahmen-Daten von diesen Netz­ knoten benötigt werden, transferiert er die Rahmen-Daten zu dem Netzwerk 20.

Fig. 4 zeigt, welche Netzknoteninformation wofür beabsichtigt ist, und welche Rahmen, die durch die ID-Codes identifiziert sind, diese Information beinhalten. Wenn beispielsweise ein bestimmter Netzknoten auf der Übertragungsseite einen Rahmen überträgt, dessen ID-Code 80 ist, dann enthält dieser Rahmen die Dateninformation, die von dem EGI-Netzknoten 2, dem EAT- Netzknoten 3 und dem Kombinations-Netzknoten 21 benötigt wird. Obgleich der EGI-Netzknoten 2 und der EAT-Netzknoten 3 mit dem Netzwerk 10 verbunden sind, ist der Kombinations-Netzknoten 21 mit dem Netzwerk 20 verbunden. Wenn ein Rahmen, dessen ID 80 ist, an das Netzwerk 10 von einem Netzknoten des Steuergeräte­ systems das zu dem Netzwerk 10 gehört, übertragen wird, dann muß dieser Rahmen ebenfalls an den, den Rahmen benötigenden Kom­ binations-Netzknoten 21 (im Netzwerk 20) übertragen werden. Basierend auf diesem ID-Code bestimmt der Gateway-Netzknoten 40 demgemäß, ob dieser Rahmen ebenfalls von einem anderen Netz­ werk benötigt wird. Wenn der Rahmen benötigt wird, überträgt der Gateway-Netzknoten 40 diesen Rahmen an das andere Netzwerk.

In einer vereinfachten Form stellt Fig. 5A eine Steuerprozedur für Netzknoten außer den Gateway-Netzknoten 40 dar und Fig. 5B zeigt eine Steuerprozedur für den Gateway-Netzknoten 40.

Eine Übertragungssteuerungsprozedur bezüglich gewöhnlicher Netzknoten (Netzknoten außer den Gateway-Netzknoten 40) wird nun beschrieben. Bei Schritt S2 des Flußdiagramms wird be­ stimmt, ob SD, welches den Beginn des Rahmens anzeigt, auf ei­ ner Übertragungsleitung (10, 20 oder 30) erfaßt wurde. Wenn SD erfaßt wurde, wird der Rahmen bei Schritt S4 empfangen. Basie­ rend auf dem ID-Code in dem empfangenen Rahmen wird als nächstes bei Schritt S6 bestimmt, ob dieser Rahmen für den Netzknoten selbst bestimmt ist. Wenn der Rahmen eine Informa­ tion enthält, die anzeigt, daß der Rahmen für den Netzknoten selbst ist, werden dann bei Schritt S8 die notwendigen Daten extrahiert und bei Schritt S10 werden die Daten verarbeitet. Wenn der empfangende Netzknoten ein Körpersystem-Netzknoten ist, beispielsweise der Netzknoten für den Kraftverstärker einer Klimaanlage (Klimaanlagen-Kraftverstärker) 25, dann wird dieser Kraftverstärker in Betrieb gesetzt. Wenn der Netzknoten ein Steuersystem-Netzknoten ist, wird dann eine notwendige Information an das EGI-Steuergerät 2c, beispielsweise die not­ wendige Drehmomentinformation, geliefert.

Wenn keine Rahmen-Daten in der Übertragungsleitung anliegen, wird bei Schritt S12 bestimmt, ob Daten von dem richtigen Netzknoten richtig übertragen werden sollen. Ob Daten vorlie­ gen oder nicht, wird an die CPU 100 (siehe Fig. 3) dieses Netzknotens durch eine Unterbrechung von dem Sensor, Schalter oder Steuergerät des Netzknotens übermittelt. Wenn zu übermit­ telnde Daten anliegen, werden bei Schritt S14 die Daten von dem Sensor, Schalter oder Steuergerät gesammelt, und dann bei Schritt S16 ein ID-Code entsprechend der aufgesammelten Infor­ mation gesetzt. Zu übertragende Rahmen-Daten werden so erzeugt. Nachdem bei Schritt S18 festgestellt worden ist, daß die Über­ tragungsleitung nicht belegt ist, wird dieser Rahmen bei Schritt S20 übertragen.

Die Steuerprozedur des Gateway-Netzknoten 40 wird nun mit Be­ zug auf Fig. 5B beschrieben. Bei Schritt S40 des Flußdiagramms wird bestimmt, ob SD, das den Beginn des Rahmens anzeigt, auf der Übertragungsleitung (10, 20 oder 30) erfaßt worden ist. Wenn SD erfaßt worden ist, wird bei Schritt S41 der Rahmen emp­ fangen. Basierend auf dem ID-Code in dem empfangenen Rahmen wird bei den Schritten S42 und S44 als nächstes bestimmt, ob der Rahmen von anderen Netzwerken benötigte Information ent­ hält. Diese Bestimmung ist aufgrund der Tatsache möglich, daß der Gateway-Netzknoten 40 über die Art von Tabelle verfügt, die in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn festgestellt wird, daß dieser Rahmen Information enthält, die von einem anderen Netzwerk be­ nötigt wird, dann wird, nachdem bei Schritt S46 überprüft wur­ de, daß die Übertragungsleitung nicht belegt ist, bei Schritt S48 der Rahmen übertragen.

Somit ist ein Rahmen-Transfer zwischen Netzwerken 10 und 20, Netzwerken 20 und 30 und Netzwerken 10 und 30 möglich. Dieser Rahmen-Transfer wird nur, wenn notwendig, durchgeführt. Daher wird ein gewöhnlicher Rahmen-Transfer innerhalb der individuel­ len Netzwerke (nämlich eine Übertragung, die keinen Transfer in ein anderes Netzwerk benötigt) sehr effizient durchgeführt.

Fig. 6 stellt das Format eines Rahmens (eines Fehler-Alarm- Rahmens) dar, der zwischen den Netzwerken 10, 20 und dem Netz­ werk 30 in dem Fall ausgetauscht wird, wenn das Netzwerk 30, das die Netzknoten für das Fehlerdiagnosesystem beinhaltet, mit den Netzwerken 10, 20 durch den Stecker 60 verbunden ist.

Der Prioritätsrang des Fehler-Alarm-Rahmens ist "OE". Dies ist der höchste Prioritätsrang. Daraus resultierend ist eine Er­ zeugung des Fehler- oder Ausfallalarm-Rahmens an die ganze Anordnung mit der höchsten Priorität realisiert. Der ID-Code ist "01", wodurch das Netzwerk 30 erkennt, daß der Rahmen der Aus­ fall-Alarm-Rahmen ist. Ein Datenfeld #0 spezifiziert den Netz­ knoten, der den Ausfallalarm-Rahmen überträgt. Bei dieser Aus­ führungsform zeigt ein Datenfeld #0 mit "00000000" an, daß der Übertragungsnetzknoten der EGI-Netzknoten ist, "10000000" zeigt an, daß der Übertragungsnetzknoten der TRC-Netzknoten ist, "01000000" zeigt an, daß der Übertragungsnetzknoten der 4WS-Netzknoten ist, und "11000000" zeigt an, daß der Übertra­ gungsnetzknoten der Körpersystem-Netzknoten ist.

Ein Datenfeld #2 spezifiziert, welcher Netzknoten ausgefallen ist. Das erste Bit des Datenfeldes 2 zeigt den Status (ausge­ fallen oder nicht) des EGI-Netzknotens an, das zweite Bit zeigt den Status des TRC-Netzknotens an, das dritte Bit zeigt den Status des 4WS-Netzknotens an und das vierte Bit zeigt den Status des Körpersystem-Netzknotens an. Wenn ein Bit "1" ist, bedeutet dies, daß der entsprechende Netzknoten ausgefallen ist; wenn ein Bit "0" ist, bedeutet dies, daß der entsprechen­ de Netzknoten nicht ausgefallen ist.

Jeder Netzknoten des Fahrzeug-Sondernetzwerkes 30 weist eben­ falls ein Netzknotensteuergerät (inklusive der CPU 100 und der LSI 101) auf, das mit dem in Fig. 3 gezeigten identisch ist. Dieses Netzwerksteuergerät ist mit einem vorbestimmten Fehler­ diagnosegerät verbunden und führt eine Steuerung durch, wie in Fig. 5A gezeigt. Wenn Daten empfangen werden (Schritt S4), die das in Fig. 6 gezeigte Format aufweisen, wird basierend auf diesen Daten bei Schritt S10 eine Anzeigelampe angeschaltet, wodurch eine Fehler- bzw. Ausfallanzeige gegeben wird.

Somit kann eine Fehlerdiagnose in geeigneter Weise durchge­ führt werden.

Gemäß der Ausführungsform weist somit die Erfindung folgende Vorteile auf:

• a) Die Steuersystem-Netzknoten, die oft eine kooperative Steuerung benötigen, sind alle mit demselben Netzwerk 10 ver­ bunden. Da ein Rahmen gleichzeitig von einer Vielzahl von Steu­ ersystem-Netzknoten benutzt wird, ist die Datenübertragung sehr effizient. Mit anderen Worten, es ist eine sehr effizien­ te kooperative Steuerung möglich.

Da die Körpersystem-Netzknoten des Netzwerkes 20 von dem Steu­ ersystem-Netzknoten des Netzwerkes 10 getrennt sind, werden Ereignisse, bei denen ein Steuerverlust der Netzknoten in ei­ nem Netzwerk einen Fehler in den Netzknoten eines anderen Netzwerkes verursachen, reduziert.

• b) Die von verschiedenen Netzwerken benötigte Information wird an andere Netzknoten über den Gateway-Netzknoten 40 nur wenn notwendig transferiert. Daraus resultiert ein effizienter Transfer. Bei der Herstellung des Transfers kann die Notwen­ digkeit des Transfers nur dadurch bestimmt werden, daß auf den ID-Code Bezug genommen wird.
• c) Durch Schaffung des Gateways und des abnehmbaren Steckers kann das Fehlerdiagnosesystem, welches im Normalbetrieb nicht erforderlich ist, mit dem Fahrzeugnetzwerken 10, 20 nur wenn notwendig verbunden werden. Während beim Stand der Technik das Fehlerdiagnosesystem mit einem parallelen Bus verbunden ist, ist bei dieser Ausführungsform die Anordnung mit einem seriellen Bus verbunden. Dies erleichtert außerordentlich die Verbindung und Lösung der Anordnung ebenso wie die Zuverlässigkeit.

Bei der Erfindung ist die Anzahl der Netzknoten nicht auf die vorgenannte Anzahl begrenzt.

Obwohl der Gateway-Netzknoten 40, der nur für den Rahmen-Aus­ tausch eingesetzt wird, als Gateway bei der vorgenannten Aus­ führungsform benutzt wird, können die Netzknoten entweder vom Netzwerk 10 oder vom Netzwerk 20 so gestaltet werden, daß die Rahmen-Austauschfunktion zusätzlich zu ihren anderen Funktionen durchgeführt wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform existieren drei Netzwerke und jedes Netzwerk bildet ein einzelnes Netz­ werk in Übereinstimmung mit der zugewiesenen Aufgabe (Über­ mittlung zwischen den Steuergeräten zur kooperativen Steue­ rung, Übermittlung zwischen dem elektrischen Zubehör des Kör­ persystems und Fehlerdiagnose). Jedoch ist eine Netzwerkorga­ nisation auch unter anderen Gesichtspunkten möglich. Wenn bei­ spielsweise ein Netzwerk in zwei getrennte Netzwerke aufge­ teilt wird, können die Netzknoten, die mit jedem Netzwerk ver­ bunden sind, auf eine Weise in Gruppen eingeteilt werden, daß die Erzeugungshäufigkeit von Rahmen-Daten, die durch das Netz­ werk fließen, zwischen den zwei Netzwerken ausgeglichen wird. Tatsächlich sind Hochgeschwindigkeits- und langsame Netzknoten gemischt. Wenn eine derartige Anordnung gewählt wird, ist es möglich, einen ineffizienten Betrieb zu beseitigen, bei dem der Datenverkehr von einem speziellen Netzwerk sehr groß wird, während der Datenverkehr eines anderen Netzwerkes sehr gering wird.

Claims (15)

1. Multiplex-Übertragungsanordnung für ein Fahrzeug, bei dem eine erste Vielzahl von Übermittlungsnetzknoten zu einer ersten Gruppe gehören und eine zweite Vielzahl von Über­ mittlungsnetzknoten zu einer zweiten Gruppe gehören, wel­ che für ein Fahrzeug vorgesehen sind, wobei die Anordnung beinhaltet:

   • - ein erstes Netzwerk (10) mit einer ersten Multiplex- Übertragungsleitung, an die die erste Vielzahl von Übermittlungsnetzknoten gemeinsam angeschlossen sind, wobei die erste Vielzahl von Übermittlungsnetzknoten dazu geeignet ist, einen Daten-Rahmen miteinander über die erste Übertragungsleitung auszutauschen; und
   • - ein zweites Netzwerk (20) mit einer zweiten Multip­ lex-Übertragungsleitung, an die die zweite Viel­ zahl von Übermittlungsnetzknoten gemeinsam ange­ schlossen sind, wobei die zweite Vielzahl von Über­ mittlungsnetzknoten einen Daten- Rahmen miteinander über die zweite Übertragungsleitung austauscht; und
   • - einen Gateway-Netzwerkknoten (40), der die erste und zweite Multiplex-Übertragungsleitung verbindet, um Daten-Rahmen zwischen Übermittlungsnetzknoten der er­ sten Gruppe und Übermittlungsnetzknoten der zweiten Gruppe übertragen zu können;
2. dadurch gekennzeichnet,
   daß die über die Übermittlungsnetzknoten der ersten Gruppe und die Übermittlungsnetzknoten der zweiten Gruppe aus­ tauschbaren Daten-Rahmen ein Adressenfeld enthalten, das mindestens zwei Übermittlungsnetzknoten angibt, an die die Daten- Frames adressiert werden; und
   daß ein erster oder mehrere erste Übermittlungsnetzknoten der ersten Gruppe solche Netzknoten sind, durch die an mindestens zwei Netzknoten der ersten Gruppe ein adres­ sierter Daten-Rahmen sendbar ist und die den Daten-Rahmen häufiger senden als die Netzknoten der zweiten Gruppe.
3. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß der Gateway-Netzwerkknoten (40) einen Anschluß oder einen Stecker (60) zur Verbindung eines optionalen Fahr­ zeugsondernetzwerkes (30) mit dem ersten und zweiten Netz­ werk (10, 20) aufweist.
4. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übermittlungsnetzknoten eines Fehlerdiagnosegerä­ tes mit dem Fahrzeugsondernetzwerk (30) verbunden ist.
5. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das erste und zweite Netzwerk fließenden Da­ ten-Rahmen ein einheitliches Format aufweisen, und daß jeder der Daten-Rahmen Daten und Zielinformationen bein­ haltet, die entsprechend dem gemeinsamen Format einen Übermittlungsnetzknoten bezeichnen, der jeden der Daten- Frames und eine Prioritätsinformation empfangen soll, wel­ che eine Vielzahl zum Bearbeiten der Daten anzeigen, wenn die Daten-Rahmen gleichzeitig in jeder des ersten und zweiten Netzwerkes empfangen wird.
6. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das erste und zweite Netzwerk fließenden Daten-Rahmen ein einheitliches Format aufweisen, und daß jeder der Daten-Rahmen Daten und Zielinformationen bein­ haltet, die entsprechend dem gemeinsamen Format einen Übermittlungsnetzknoten bezeichnen, der jeden der Daten- Rahmen und eine Prioritätsinformation empfangen soll, wel­ che eine Vielzahl zum Bearbeiten der Daten anzeigen, wenn die Daten-Rahmen gleichzeitig in jeder des ersten und zweiten Netzwerkes empfangen wird.
7. 6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gateway-Netwerkknoten (40) eine Zugehörigkeitsin­ formation speichert, die feststellt, ob ein in einer Mul­ tiplex-Übertragungsanordnung enthaltener Übermittlungsnetz­ knoten zur ersten Gruppe oder der zweiten Gruppe gehört, und basierend auf einem Vergleich zwischen der Zugehörig­ keitsinformation und der empfangenen Zielinformation be­ stimmt, ob ein von einem Netzwerk empfangener Daten-Rahmen an ein anderes Netzwerk unter dem ersten und zweiten Netz­ werk (10, 20) transferiert werden muß.
8. 7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gateway-Netwerkknoten (40) eine Zugehörigkeitsin­ formation speichert, die feststellt, ob ein in einer Mul­ tiplex-Übertragungsanordnung enthaltener Übermittlungsnetz­ knoten zur ersten Gruppe oder zweiten Gruppe gehört, und basierend auf einem Vergleich zwischen der Zugehörigkeits­ information und der empfangenen Zielinformation bestimmt, ob ein von einem Netzwerk empfangener Daten-Rahmen an ein anderes Netzwerk unter dem ersten Netzwerk (10), zweiten Netzwerk (20) und Fahrzeugsondernetzwerk (30) transferiert werden muß.
9. 8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der ersten Gruppe enthaltener Übermittlungsnetzknoten eine Übertragung für ein Steuerge­ rät für eine Kraftstoffeinspritzrate, ein Steuergerät steuert, wobei das Steuergerät ein Steuergerät für eine Getriebeautomatik, ein Traktions-Steuergerät und ein Steu­ ergerät für eine Hinterradlenkung sein kann.
10. 9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der zweiten Gruppe enthaltener Übermittlungs­ netzknoten (21 bis 28) eine Übertragung für einen Schalter oder ein Meßinstrument steuert.
11. 10. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Daten-Rahmen aufweist:

    • - ein erstes Feld, das den Prioritätsrang der Daten- Rahmen anzeigt;
    • - ein zweites Feld, das Informationen über einen die Daten-Rahmen erzeugenden Netzknoten beinhaltet,
    • - ein drittes Feld, das Informationen über einen Fehlerstatus des die Daten-Rahmen erzeugenden Netz­ knotens anzeigt.
12. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das den Prioritätsrang anzeigende erste Feld einen Wert hat, der einen höchsten Prioritätswert aufweist, wenn jeder der Daten-Rahmen einen Netzknoten für das Fehler­ diagnosegerät bezeichnet.
13. 12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplex-Übertragungsanordnung vom CSMA/CD-Typ ist.
14. 13. Verfahren zum Organisieren von Netzwerken in einer Multi­ plex-Übertragungsanordnung für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzwerke Übermittlungsnetzknoten zur Übermittlung von auf elektrische Einrichtungen des Fahrzeuges bezogenen Informationen entsprechend einen Multiplex-Übermittlungs­ protokoll beinhalten und in welchem ein Daten-Rahmen zwi­ schen den Übermittlungsnetzknoten, die ein Adressfeld zum Spezifizieren mindestens zweier Übermittlungsnetzknoten enthalten, fließt, wobei das Verfahren die Schritte bein­ haltet:

    • - Verbindung einer ersten Vielzahl von zu einer ersten Gruppe gehörenden Übermittlungsnetzknoten an ein er­ stes Netzwerk, welches eine erste Information bear­ beitet, wobei die erste Information in einem Über­ mittlungsnetzknoten der ersten Gruppe generiert wird, dann in einen das Adressenfeld enthaltenen Daten-Rahmen eingefügt wird und dann an mindestens zwei Über­ mittlungsnetzknoten der ersten Gruppe gesendet wird;
    • - Verbindung einer zweiten Vielzahl von Übermittlungs­ netzknoten, die sich unter anderen Übermittlungsnetz­ knoten als der ersten Vielzahl von Übermittlungsnetz­ knoten befinden, an ein zweites Netzwerk, welches eine zweite Information bearbeitet; und
    • - Verbindung der ersten und zweiten Netzwerke (10, 20) durch Verwendung eines Gateway-Netzwerkknoten (40), wobei die erste Information innerhalb der ersten Vielzahl von Übermittlungsnetzknoten häufiger erzeugt wird als die zweite Information, die innerhalb der zweiten Vielzahl von Übermittlungsnetzknoten erzeugt wird.
15. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der ersten Gruppe enthaltener Übermittlungs­ netzknoten die Übermittlung für ein Steuergerät steuert, wobei das Steuergerät ein Steuergerät für eine Kraftstoff­ einspritzung, ein Steuergerät für eine Getriebeautomatik, ein Traktions-Steuergerät und ein Steuergerät für eine Hin­ terradlenkung sein kann.