DE102008014254A1

DE102008014254A1 - Star coupler for bus system, has data processing unit designed to transmit signal, which is received from one port in predetermined time slot, to another port fixed based on predetermined allocation, in another time slot

Info

Publication number: DE102008014254A1
Application number: DE102008014254A
Authority: DE
Inventors: Paul Milbredt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: DE102008014254B4

Abstract

The coupler (10) has a set of ports (11) to which bus branches (FR1-FRn) are connected, where the ports are coupled with a digital data processing unit (13) by a transceiver (12). The data processing unit has a timer (16) so that the time is divided into cyclically repeating sequence of time slots for each port. The data processing unit is designed to transmit a signal, which is received from one port in a predetermined time slot defined at the port, to another port fixed based on predetermined allocation, in another time slot that is defined by the allocation. An independent claim is also included for a method for exchanging signals in a bus system.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sternkoppler für ein Bussystem sowie ein Bussystem, in dem ein solcher Sternkoppler eingesetzt ist. Sie betrifft auch ein Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem, in dem eine Mehrzahl von Buszweigen über einen Sternkoppler gekoppelt ist.The The invention relates to a star coupler for a bus system and a bus system in which such a star coupler used is. It also relates to a method for exchanging signals in a bus system in which a plurality of bus branches over a star coupler is coupled.

Ein Sternkoppler ist das zentrale Element einer Sternschaltung. An einen solchen Sternkoppler sind mehrere Buszweige angeschlossen. Jeder Buszweig umfasst zumindest ein Steuergerät, wobei zumindest ein Teil der Steuergeräte senden und ein Teil der Steuergeräte empfangen kann, bevorzugt zumindest ein Teil der Steuergeräte sowohl senden als auch empfangen kann. Aufgabe eines Sternkopplers ist es, die von einem Zweig eintreffenden Signale an die anderen Zweige weiterzuleiten. Ein aktiver Sternkoppler verstärkt hierbei die Signale. So ist beispielsweise aus der DE 10 2005 061 395 A1 ein aktiver Sternpunkt für den Einsatz in einem Kommunikationssystem mit Sterntopologie bekannt, der eingehende analoge Signale mit Hilfe eines Operationsverstärkers verstärkt und weiterleitet. Es ist hierbei erwähnt, dass ein eingehendes Datensignal auf einen oder mehrere der übrigen Zweige verteilt werden kann. Wegen der rein analogen Betriebsweise des aktiven Sternpunkts aus der DE 10 2005 061 395 A1 ist dieser jedoch nicht zur Verwendung in zeitgesteuerten Systemen geeignet.A star coupler is the central element of a star connection. To such a star coupler several bus branches are connected. Each bus branch comprises at least one control unit, wherein at least part of the control units can transmit and receive a part of the control units, preferably at least a part of the control units can both transmit and receive. The task of a star coupler is to pass on the signals arriving from one branch to the other branches. An active star coupler amplifies the signals. For example, from the DE 10 2005 061 395 A1 an active star point for use in a communication system with star topology known amplifies the incoming analog signals using an operational amplifier and forwards. It is mentioned here that an incoming data signal can be distributed to one or more of the remaining branches. Because of the purely analog operation of the active star point from the DE 10 2005 061 395 A1 however, this is not suitable for use in timed systems.

In zeitgesteuerten Bussystemen wie etwa in in Kraftfahrzeugen eingesetzten FlexRay-Systemen oder TTP/C-Systemen wird eine Zykluszeit in mehrere Zeitschlitze eingeteilt. In jedem Zeitschlitz darf nur ein bestimmtes Steuergerät senden, damit es nicht zu Signalinterferenzen mit den Signalen eines anderen Steuergeräts kommt. In solchen zeitgesteuerten Systemen gibt es sogenannte Buswächter (Englisch: bus guardians), die überprüfen, ob ein Teilnehmer (Steuergerät) des Bussystems zum jeweiligen Zeitpunkt, also in einem aktuellen Zeitschlitz, überhaupt senden darf. Der Buswächter bestimmt auch, ob die Botschaft weiterverbreitet werden darf. Ein solcher Buswächter kann in einen Sternkoppler integriert werden. Bei zeitgesteuerten Systemen besteht ein solcher Sternkoppler üblicherweise aus kaskadierten Transceivern für jeden Zweig. Aus Sicht des Sternkopplers ist an eine Mehrzahl von Anschlüssen, an die Buszweige anschließbar sind, jeweils ein solcher Tranceiver, also ein Sender-Empfänger zugeordnet. Transceiver wandeln über den jeweiligen zugehörigen Anschluss einlaufende analoge Signale in digitale Signale und zu dem jeweiligen zugehörigen Anschluss hinlaufende Signale von digitalen Signalen in analoge Signale um. In der Phase, in der die Signale in digitale Signale gewandelt sind und noch nicht in analoge Signale zurückgewandelt sind, kann die Buswächterfunktion eingesetzt werden. Typischerweise umfasst der Sternkoppler dann einen Zeitgeber, um einzelne Zeitschlitze voneinander unterscheiden zu können. Mit steigender Zahl von Busteilnehmern stoßen Busse an Grenzen, was ihre Übertragungskapazität angeht. Beispielsweise hat ein FlexRay-Bus eine Busbandbreite von 10 MBit. Man wünscht, diese Bandbreite möglichst optimal auszunutzen. Hierzu ist man dazu übergegangen, das Bussystem in einzelne Cluster aufzuteilen, wobei die Busteilnehmer eines Clusters in zu dem Cluster definierten Zeitschlitzen senden dürfen. Der Austausch von Daten zwischen unterschliedlichen Clustern ist nur möglich, wenn ein sogenanntes Gateway eingesetzt wird. Bei zeitgesteuerten Systemen müssen in jedem Clustersystem zumindest zwei Synchronisationsknoten vorhanden sein. Zur Absicherung der Kommunikation muss in jedem Cluster ein eigener Buswächter eingesetzt werden.In Timed bus systems such as used in motor vehicles FlexRay systems or TTP / C systems will have one cycle time in several Timeslots divided. In each timeslot may only a certain Send control unit so it does not cause signal interference comes with the signals of another controller. In such Timed systems have so-called bus guards (English: bus guardians) who check if a subscriber (control unit) of the bus system to the respective Time, so in a current timeslot, ever send may. The bus guardian also determines if the message spreads may be. Such a bus guardian can be in a star coupler to get integrated. For timed systems, there is one Star couplers usually made of cascaded transceivers for each branch. From the perspective of the star coupler is to a Plurality of connections, connectable to bus branches are, in each case such a transceiver, so a transmitter-receiver assigned. Transceivers convert over their respective ones Connecting incoming analog signals to digital signals and to the respective associated connection running signals from digital signals to analog signals. In the phase in which the signals have been converted into digital signals and not yet analogue Signals are converted back, the bus guardian function be used. Typically, the star coupler then includes a timer to distinguish individual time slots from each other to be able to. With increasing number of bus users encounter Buses on borders, what their transmission capacity As. For example, a FlexRay bus has a bus bandwidth of 10 MBit. One wishes, this bandwidth as possible optimally exploit. For this one has passed to it, split the bus system into individual clusters, with the bus subscribers send a cluster in time slots defined to the cluster allowed to. The exchange of data between different Clusters are only possible if a so-called gateway is used. In timed systems must be in each Cluster system at least two synchronization nodes may be present. To secure the communication, a separate bus guardian must be installed in each cluster be used.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Effizienz der Datenübertragung in zeitgesteuerten Bussystemen zu verbessern.It Object of the invention, the efficiency of data transmission to improve in timed bus systems.

Die Aufgabe wird durch das Bereitstellen eines Sternkopplers mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, durch ein Bussystem gemäß Patentanspruch 8 mit einem solchen Sternkoppler und ein Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem gemäß Patentanspruch 10 gelöst.The Task is by providing a star coupler with the Features according to claim 1, by a bus system according to claim 8 with such a star coupler and a method of exchanging signals in a bus system solved according to claim 10.

Die Aufgabe wird somit gelöst durch einen Sternkoppler für ein Bussystem mit einer Mehrzahl von Anschlüssen, an die Buszweige anschließbar sind, wobei die Anschlüsse über einen jeweiligen Sender-Empfänger mit einer digitalen Datenverarbeitungseinheit gekoppelt sind, wobei die Sender-Empfänger über den jeweils zugehörigen Anschluss einlaufende analoge Signale in zur Datenverarbeitungseinheit weiterlaufende digitale Signale wandeln und von der Datenverarbeitungseinheit ausgesandte digitale Signale in zu dem jeweiligen zugehörigen Anschluss weiterlaufende analoge Signale wandeln, wobei die Datenverarbeitungseinheit einen Zeitgeber umfasst, so dass für jeden Anschluss die Zeit in eine sich zyklisch wiederholende Folge von Zeitschlitzen einteilbar ist, und wobei die Datenverarbeitungseinheit dazu ausgelegt ist, ein von einem Anschluss in einen vorbestimmten zu dem Anschluss definierten Zeitschlitz erhaltenes Signal an zumindest einen gemäß einer vorbestimmten Zuordnung festgelegten weiteren Anschluss in einem durch die vorbestimmte Zuordnung festgelegten zu dem weiteren Anschluss definierten Zeitschlitz weiterzuleiten.The Task is thus solved by a star coupler for a bus system having a plurality of terminals to which Bus branches are connected, the connections via a respective transceiver with a digital data processing unit coupled, the transmitter-receiver via incoming analogue signals to the respective connection convert to the data processing unit running digital signals and digital signals emitted by the data processing unit in continuing to the respective associated port convert analog signals, the data processing unit a Timer includes, so that for each port the time into a cyclically repeating sequence of time slots divisible is, and wherein the data processing unit is designed to one from a terminal to a predetermined one to the terminal defined time slot received signal to at least one according to a predetermined assignment defined further connection in one defined by the predetermined assignment defined for the further connection Forward time slot.

Dadurch, dass in dem erfindungsgemäßen Sternkoppler ein Weiterleiten von Signalen nicht, automatisch erfolgt, sondern definiert aufgrund der vorbestimmten Zuordnung, kann das Bussystem durch geeignete Gestaltung dieser vorbestimmten Zuordnung optimal für die jeweiligen Zwecke ausgelegt werden. Die Zuordnung kann insbesondere so aussehen, dass anders als bisher nicht in jedem Zeitschlitz sämtliche Signale, die von einem ersten Anschluss empfangen werden, an sämtliche weiteren Anschlüsse weitergeleitet werden. So ist es in zumindest einem Zeitschlitz möglich, dass der Sternkoppler das Bussystem (das Netz) virtuell in mehrere Teilsysteme (Teilnetze) teilt, in dem er nur innerhalb der Teilsysteme Botschaften weiterleitet. Es ist insbesondere möglich, dass der Sternkoppler mit zeitlicher Überschneidung, z. B. bei globaler Definition der Zeitschlitzfolge in demselben Zeitschlitz über zwei Anschlüsse Signale empfängt, wobei er von dem ersten Anschluss das Signal an einen ersten weiteren Anschluss weiterleitet und von dem zweiten Anschluss das Signal an einen zweiten weiteren Anschluss weiterleitet. Der an dem ersten Anschluss angeschlossene Buszweig bildet dann mit dem an dem ersten weiteren Anschluss angeschlossenen Buszweig für die Dauer des Zeitschlitzes ein Teilnetz und der an dem zweiten Anschluss angeschlossene Buszweig bildet mit dem zweiten weiteren Anschluss angeschlossenen Buszweig dann ebenfalls ein Teilnetz. Der Sternkoppler hat durch die Beobachtung der Zeitschlitze gleichzeitig die Funktion eines Buswächters. Auch wenn virtuell mehrere Teilnetze gebildet werden, genügt ein einziger Sternkoppler als Teil beider Teilnetze, und dieser hat gleichzeitig die Funktion des Buswächters für sämtliche Teilnetze. Somit wird die Bandbreite, die das FlexRay-Bus-System bietet, optimal ausnutzbar. Es ist nicht in einzelnen Teilsystemen jeweils eine gesonderte Uhrensynchronisation erforderlich, denn weil aufgrund der Zuordnung vorgesehen sein kann, dass ein Signal in einem oder mehreren Zeitschlitzen an sämtliche Buszweige weiter geleitet wird, kann über diese Signal eine Uhrensynchronisation erfolgen. Somit sind keinerlei Änderungen am Protokoll notwendig. Es kann auf ein Gateway verzichtet werden. Dadurch ist die Lösung besonders preisgünstig.The fact that in the star coupler according to the invention a forwarding of signals not automatically done, but defined due to the predetermined assignment, the bus system can be optimally designed by suitable design of this predetermined assignment for the respective purposes become. The assignment may in particular be such that, unlike in the past, all signals received by a first connection are not forwarded to all other connections in each time slot. Thus, it is possible in at least one time slot that the star coupler virtually divides the bus system (the network) into several subsystems (subnetworks) in which it forwards messages only within the subsystems. It is particularly possible that the star coupler with temporal overlap, z. B. in global definition of the time slot sequence in the same time slot via two terminals receives signals, wherein it forwards the signal from the first terminal to a first further terminal and forwards the signal from the second terminal to a second further terminal. The bus branch connected to the first connection then forms a subnetwork with the bus branch connected to the first further connection for the duration of the time slot, and the bus branch connected to the second connection then also forms a subnetwork with the bus branch connected to the second further connection. The star coupler also has the function of a bus guardian by observing the time slots. Even if virtually several subnetworks are formed, a single star coupler suffices as part of both subnetworks, and this also has the function of the bus guardian for all subnetworks. Thus, the bandwidth offered by the FlexRay bus system is optimally exploitable. It is not necessary in individual subsystems each separate clock synchronization, because because of the assignment can be provided that a signal in one or more time slots is routed to all bus branches, can be done via this signal, a clock synchronization. Thus, no changes to the protocol are necessary. It can be dispensed with a gateway. As a result, the solution is particularly inexpensive.

Die Zuordnung ist bei einer Ausführungsform insbesondere vom Zeitschlitz abhängig und für unterschiedliche Zeitschlitze verschieden, auch wenn das Signal über denselben Anschluss eintrifft. Mit anderen Worten kann die Zuordnung für über zumindest einen Anschluss eintreffende Signale für zwei unterschiedliche zu dem Anschluss definierte Zeitschlitze unterschiedlich sein. Ein Busteilnehmer in dem an genau diesem Anschluss angeschlossenen Buszweig kann also einmal Signale für ein Teilnetz aussenden und ein anderes Mal für das gesamte Netz. Dies lässt sich so ausdrücken, dass für zumindest einen der Anschlüsse gilt, dass ein in einem ersten zu diesem Anschluss definierten Zeitschlitz eintreffendes Signal an einen ersten weiteren Anschluss weitergeleitet wird und ein in einem zweiten zu diesem Anschluss definierten Zeitschlitz eintreffendes Signal nicht an den ersten weiteren Anschluss weitergeleitet wird. Der erste weitere Anschluss kann einfach entfallen. Das letztere Signal kann z. B. statt dessen an einen zweiten weiteren Anschluss weitergeleitet werden, an den das erste Signal nicht weitergeleitet wird.The Assignment is in one embodiment in particular from Time slot dependent and for different Time slots are different, even if the signal is about the same Connection arrives. In other words, the assignment for over at least one port incoming signals for two different time slots defined to the port different be. A bus participant in the exact connection connected to this Bus branch can thus send signals for a subnet once and another time for the entire network. This leaves express themselves in such a way that for at least one of the Connections is one in a first to this connection defined time slot incoming signal to a first further Connection is forwarded and one in a second to this connection defined time slot arriving signal not to the first further connection is forwarded. The first further connection can simply be omitted. The latter signal can z. B. instead be forwarded to a second further connection to the the first signal is not forwarded.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zeitschlitze global definiert, für jeden Anschluss ist also die gleiche Folge von Zeitschlitzen definiert. Dies erleichtert die Handhabung und Zuordnung.at In a preferred embodiment, the time slots are globally defined, so each port is the same Sequence of time slots defined. This facilitates handling and assignment.

Es ist möglich, in zumindest einem Zeitschlitz Signale über zumindest zwei unterschiedliche Anschlüsse zu empfangen und das von einem ersten Anschluss eintreffende Signal an zumindest einen ersten weiteren Anschluss weiterzuleiten und das von dem zweiten Anschluss im selben Zeitschlitz eintreffende Signal an zumindest einem zweiten weiteren Anschluss weiterzuleiten. Dies ist genau die Situation, dass das Bussystem in zwei Teilsysteme aufgeteilt wird, zumindest für die Dauer des betreffenden Zeitschlitzes.It is possible in at least one time slot signals over to receive at least two different connections and the signal arriving from a first terminal on at least to forward a first further connection and that of the second Connection in the same time slot arriving signal at least forward a second further connection. This is exactly the situation that divided the bus system into two subsystems is, at least for the duration of the relevant time slot.

Bevorzugt arbeitet die Datenverarbeitungseinheit so schnell, dass die Signale im selben Zeitschlitz weitergegeben werden können wie sie empfangen wurden. Es ist möglich, bewusst die Signale in einem anderen (insbesondere späteren) Zeitschlitz weiterzugeben als sie eintreffen. Dadurch wird die Flexibilität in der Kommunikation erhöht.Prefers the data processing unit works so fast that the signals can be passed on in the same timeslot as they are were received. It is possible to be aware of the signals in to pass on another (especially later) timeslot when they arrive. This will increase the flexibility in the Communication increased.

Die Zeitschlitze müssen bei dem erfindungsgemäßen Sternkoppler nicht global definiert sein. Es ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei dem unterschiedliche Zeitschlitzfolgen zu unterschiedlichen Anschlüssen definiert sind. Bevorzugt ist dann aber die Zykluszeit, die in unterschiedliche Zeitschlitze eingeteilt wird, dieselbe. Das Verwenden unterschiedlicher Zeitschlitze kann hilfreich sein, wenn in verschiedenen Buszweigen unterschiedliche Steuergeräte mit möglicherweise unterschiedlichen Grundeinstellungen verwandt werden sollen. Dann wird eine aufwendige Anpassung vermieden. Eine Zuordnung kann dennoch möglich sein. Beispielsweise kann die Zykluszeit bei einem ersten Anschluss in vier Zeitschlitze eingeteilt und bei einem zweiten Anschluss in sechs Zeitschlitze eingeteilt sein. Dann beginnen der erste Zeitschlitz bei beiden Anschlüssen gleichzeitig und der dritte Zeitschlitz bei dem Anschluss mit den vier Zeitschlitzen sowie der vierte Anschluss bei dem Anschluss mit den sechs Zeitschlitzen gleichzeitig. Es können insbesondere Signale, die in kürzeren Zeitschlitzen empfangen wurden, in den längeren Zeitschlitzen weitergeleitet werden.The Time slots must be in the inventive Star coupler can not be globally defined. It is also an embodiment conceivable, in which different time slot sequences to different connections are defined. But then the cycle time is the one that is different Timeslots is divided, the same. Using different Time slots can be helpful when in different bus branches different controllers with possibly different basic settings should be used. Then a costly adaptation is avoided. An assignment can nevertheless to be possible. For example, the cycle time at a first port divided into four time slots and a second Connection divided into six time slots. Then start the first time slot at both ports simultaneously and the third time slot in the four slot connection and the fourth port on the six-slot port simultaneously. It can be used in particular in shorter signals Time slots were received in longer time slots to get redirected.

Der erfindungsgemäße Sternkoppler findet bevorzugt Einsatz in einem Bussystem, wenn an ihn zumindest drei Buszweige (an verschiedenen Anschlüssen) angeschlossen sind. Bei drei Buszweigen kann die Kommunikaton global erfolgen, also ein Signal, das über einen ersten Buszweig eintritt, kann an die zwei weiteren Buszweige weitergesandt werden. Es ist die Bildung einer Untergruppe aus zwei Buszweigen möglich, bei dem die Signale des einen der beiden Buszweige zum zweiten der beiden Buszweige gesandt wird, der dritte Buszweig aber von der Kommunikation ausgeschlossen wird. Bei vier Buszweigen sind sogar zwei Teilnetze definierbar.The star coupler according to the invention is preferably used in a bus system if at least three bus branches (at different terminals) are connected to it. With three bus branches, the communication can take place globally, ie a signal which enters via a first bus branch can be forwarded to the two other bus branches. It is possible to form a subgroup of two bus branches, in which the signals of one of the two bus branches are sent to the second of the two bus branches, but the third bus branch is excluded from the communication. With four bus branches, even two subnets can be defined.

So kann die Datenverarbeitungseinheit des Sternkopplers dazu ausgelegt sein, ein von einem Buszweig an einem Anschluss eintreffendes Signal nur an einen Teil der weiteren Buszweige weiterzuleiten, zumindest in einem vorbestimmten Zeitschlitz. Überschneidet sich bei Verwendung von vier Buszweigen die Zeitdauer des Empfangs von Signalen, was insbesondere der Fall ist, wenn eine Zeitschlitzfolge global definiert ist und in ein- und demselben Zeitschlitz Signale von zwei unterschiedlichen Buszweigen empfangen werden, so lässt sich ein von einem ersten Buszweig eintreffendes Signal an einen ersten weiteren Buszweig weiterleiten und ein von einem zweiten Buszweig eintreffendes Signal an einen zweiten weiteren Buszweig weiterleiten.So the data processing unit of the star coupler can be designed for this purpose be a signal arriving from a bus branch at a terminal only to forward to a part of the other bus branches, at least in a predetermined time slot. Overlaps with Use of four bus branches the time duration of the reception of signals, what in particular, when a timeslot sequence is globally defined is and in the same time slot signals of two different Bus branches are received, so can one of a first bus branch arriving signal to a first further bus branch forward and a signal arriving from a second bus branch forward to a second further bus branch.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem, in dem eine Mehrzahl von Buszweigen über einen Sternkoppler gekoppelt ist, wobei zu jedem Buszweig eine Folge von Zeitschlitzen definiert ist, wird in zumindest einem ersten Buszweig (von einem dort angeschlossenen Steuergerät als Busteilnehmer) in zumindest einem zu diesem ersten Buszweig definierten Zeitschlitz ein Signal ausgesandt, und der Sternkoppler leitet das Signal an zumindest einen in Abhängigkeit von dem ersten Buszweig und dem Zeitschlitz, in den das Signal ausgesandt wurde, festgelegten weiteren Buszweig weiter.at the inventive method for replacement of signals in a bus system in which a plurality of bus branches over a star coupler is coupled to each bus branch a sequence of time slots is defined in at least a first Bus branch (from a connected control unit as Bus subscriber) in at least one defined for this first bus branch Timeslot sent a signal, and the star coupler passes the Signal to at least one in response to the first Bus branch and the time slot into which the signal was sent specified further bus branch on.

Wesentlich ist, dass der Sternkoppler bei der Festlegung des weiteren Buszweigs eine Abhängigkeit von dem Buszweig, über den das Signal eintrifft und dem Zeitschlitz, in welchem es eintrifft, hat. Ein solcher Sternkoppler muss die Signale in digitaler Form vorliegen haben und über eine Datenverarbeitungseinheit verfügen, über die die Festlegung des weiteren Buszweiges erfolgt.Essential is that the star coupler in the determination of the other bus branch a dependency on the bus branch over which the Signal arrives and has the time slot in which it arrives. Such a star coupler must have the signals in digital form have and have a computing device over the determination of the further bus branch takes place.

Es ist insbesondere möglich, dass sich zeitlich überschneidende Signale in zwei Buszweigen ausgesandt werden, von dem Sternkoppler empfangen werden und zu unterschiedlichen weiteren Buszweigen weitergeleitet werden. Bevorzugt geschieht dies bei globaler Definition der Zeitschlitze oder teilglobaler Definition: Bei zumindest einer Teilmenge von Buszweigen ist dieselbe Folge von Zeitschlitzen definiert. In einem ersten dieser Zeitschlitze wird in zumindest zwei Buszweigen der Teilmenge ein Signal ausgesandt, und die beiden Signale werden an unterschiedliche Buszweige (insbesondere der Teilmenge) weitergeleitet.It is particularly possible that overlapping in time Signals are sent in two bus branches, from the star coupler are received and forwarded to different other bus branches become. This is preferably done with a global definition of the time slots or partial global definition: For at least a subset of Bus branches are defined the same sequence of time slots. In one first of these time slots is in at least two bus branches of the Subset sent a signal, and the two signals are sent to different Bus branches (especially the subset) forwarded.

Diese Aufteilung des Bussystems in zwei Teilsysteme geschieht vorzugsweise nur in dem ersten der Zeitschlitze, während in einem zweiten der Zeitschlitze in nur einem Buszweig der Teilmenge ein Signal ausgesandt wird und an alle weiteren Buszweige (insbesondere der Teilmenge), bevorzugt aber überhaupt an alle Buszweige, weitergeleitet wird. Während des zweiten der Zeitschlitze ist dann das gesamte Bussystem als einheitliches Bussystem anzusehen, und es kann insbesondere eine Uhrensynchronisation stattfinden.These Division of the bus system into two subsystems is preferably done only in the first of the time slots, while in a second the time slots in only one bus branch of the subset a signal is sent out and to all other bus branches (in particular the Subset), but preferably at all bus branches, is forwarded. During the second of the time slots then is the entire bus system to be regarded as a single bus system, and in particular, a clock synchronization may take place.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobeifollowing is a preferred embodiment of the invention below With reference to the drawing, wherein

1 schematisch einen erfindungsgemäßen Sternkoppler veranschaulicht und 1 schematically illustrates a star coupler according to the invention and

2 eine Zuordnung von gesendeten und empfangenen Nachrichten veranschaulicht, die durch den erfindungsgemäßen Sternkoppler möglich ist. 2 illustrates an association of transmitted and received messages, which is possible by the star coupler according to the invention.

Ein im Ganzen mit 10 bezeichneter Sternkoppler weist eine Mehrzahl von Anschlüssen 11 auf. An die Anschlüsse sind insbesondere FlexRay-Busse FR1, FR2, FR3, ..., FRn anschließbar. Aus Sicht des gesamten Bussystems handelt es sich hierbei um einzelne Buszweige. Jeder Anschluss 11 ist mit einem Sender-Empfänger 12 (der auch als Bustreiber bezeichenbar ist) gekoppelt. Der Sender-Empfänger wandelt über den Anschluss 11 eintreffende analoge Signale in digitale Signale um und sendet sie an eine Datenverarbeitungseinrichtung 13 weiter, der Sender-Empfänger 12 empfängt auch digitale Daten von der Datenverarbeitungseinrichtung 13 und wandelt sie in analoge Signale zum Anschluss 11 hin um.A whole with 10 designated star coupler has a plurality of terminals 11 on. In particular FlexRay buses FR1, FR2, FR3, ..., FRn can be connected to the connections. From the perspective of the entire bus system, these are individual bus branches. Every connection 11 is with a transceiver 12 (which can also be labeled as a bus driver). The transceiver converts via the port 11 incoming analog signals into digital signals and sends them to a data processing device 13 Next, the transmitter-receiver 12 also receives digital data from the data processing device 13 and converts it into analog signals for connection 11 around.

Die digitale Datenverarbeitungseinrichtung 13 kann als FPGA („Field Programmable Gate Array”, kundenprogrammierbares Gate-Array), oder auch als Mikrocontroller oder digitaler Signalprozessor ausgelegt sein. Funktionelle Teileinheiten der Datenverarbeitungseinheit 13 sind gezeigt und mit 14, 16 und 18 bezeichnet. Eine Zuordnungseinheit 14 empfängt Signale von den Anschlüssen 11 und damit den zugehörigen Buszweigen FR1 bis FRn und sendet umgekehrt auch Signale an diese. Die Zuordnungseinheit ist mit einem Zeitgeber („Clock”) 16 gekoppelt. Die Datenverarbeitungseinheit 13 umfasst ferner eine Buswächtereinheit 18. Die Buswächtereinheit 18 kann aufgrund des Zeitsignals beurteilen, ob von den Anschlüssen 11 eintreffende Signale zulässig sind oder nicht. In dem gesamten Bussystem ist nämlich in dem Buszweig FR1, FR2, FR3 bis FRn zugeteilt, in welchem Zeitschlitz Signale gesandt werden dürfen. Aus Sicht des Sternkopplers 10 ist es unerheblich, welcher Busteilnehmer in dem jeweiligen Buszweig FR1 bis FRn sendet. Alle zulässig ausgesandten und von dem Sternkoppler 10 empfangenen Signale werden von der Zuteilungseinheit weitergeleitet, und zwar nach einer vorbestimmten Zuordnung. Die Zuteilungseinheit 14 ordnet die Signale in Abhängigkeit von dem Zeitschlitz, in dem sie eintreffen, zu. Die Signale können an sämtliche weiteren Anschlüsse der Anschlüsse 11 weitergeleitet werden, über die sie nicht empfangen wurden. Die Signale können auch nur an einen Teil der Anschlüsse 11 weitergeleitet werden. Es ist insbesondere möglich, dass in ein- und demselben Zeitschlitz von zweien der Anschlüsse 11 Signale empfangen werden, wobei diese zu unterschiedlichen der weiteren Anschlüsse weitergeleitet werden.The digital data processing device 13 can be designed as a FPGA ("Field Programmable Gate Array", customer programmable gate array), or as a microcontroller or digital signal processor. Functional subunits of the data processing unit 13 are shown and with 14 . 16 and 18 designated. An allocation unit 14 receives signals from the terminals 11 and thus the associated bus branches FR1 to FRn and in turn also sends signals to them. The allocation unit is with a timer ("Clock") 16 coupled. The data processing unit 13 further comprises a bus guard unit 18 , The bus guard unit 18 can judge from the terminals by the time signal 11 incoming signals are allowed or not. Namely, in the entire bus system FR1, FR2, FR3 to FRn are allocated in the bus branch, in which time slot signals may be sent. From the point of view of the star coupler 10 it is irrelevant which bus subscriber in the respective bus branch FR1 to FRn sends. All allowed out sent and from the star coupler 10 received signals are forwarded by the arbitration unit, after a predetermined assignment. The allocation unit 14 assigns the signals as a function of the time slot in which they arrive. The signals can be sent to all other connections of the connections 11 be forwarded over which they were not received. The signals can only be connected to a part of the connections 11 to get redirected. It is particularly possible that in one and the same time slot of two of the terminals 11 Signals are received, these being forwarded to different of the other ports.

Dies ist in 2 erläutert. 2 zeigt für vier FlexRay-Zweige FR1 bis FR4 eine zeitliche Abfolge mit dem Zeitstrahl als Abszisse, welche Nachrichten (Signale) empfangen und ausgesendet werden.This is in 2 explained. 2 shows for four FlexRay branches FR1 to FR4 a time sequence with the timeline as abscissa, which messages (signals) are received and transmitted.

In einem ersten Zeitschlitz 20 wird im Buszweig FR1 die Nachricht a gesendet. Der Sternkoppler 10 leitet diese Nachricht an sämtliche weiteren Buszweige weiter, sie wird also von den Buszweigen FR2, FR3 und FR4 empfangen. Im Zeitschlitz 20 arbeitet der Sternkoppler 10 wie ein herkömmlicher aktiver Sternkoppler.In a first time slot 20 the message a is sent in bus branch FR1. The star coupler 10 Forwards this message to all other bus branches, so it is received by the bus branches FR2, FR3 and FR4. In the time slot 20 the star coupler works 10 like a conventional active star coupler.

Im Zeitschlitz 22 nun wird in gleich zwei Buszweigen, nämlich FR1 und FR2 eine Nachricht ausgesandt, und zwar in FR1 die Nachricht b und in FR2 die Nachricht c. Der Sternkoppler 10 leitet die Nachricht b aus FR1 an FR3 weiter, wo sie empfangen wird. Die Nachricht c aus FR2 wird von dem Sternkoppler 10 an FR4 weitergeleitet, wo sie empfangen wird. Der Sternkoppler 10 teilt somit das Bussystem für die Dauer von Zeitschlitz 22 in zwei Teilsysteme auf, nämlich in das aus FR1 und FR3 bestehende Teilsystem und das aus FR2 und FR4 bestehende Teilsystem. Diese Aufteilung gilt auch während des Zeitschlitzes 24. Hier wird in FR1 die Nachricht d ausgesandt und an FR3 weitergeleitet. In FR4 wird die Nachricht e und an FR2 weitergeleitet.In the time slot 22 Now a message is sent out in two bus branches, namely FR1 and FR2, in FR1 the message b and in FR2 the message c. The star coupler 10 Forwards the message b from FR1 to FR3 where it is received. The message c from FR2 is from the star coupler 10 forwarded to FR4 where it is received. The star coupler 10 thus shares the bus system for the duration of timeslot 22 into two subsystems, namely the subsystem consisting of FR1 and FR3, and the subsystem consisting of FR2 and FR4. This division also applies during the time slot 24 , Here the message d is sent in FR1 and forwarded to FR3. In FR4, the message e is forwarded to FR2.

Im Zeitschlitz 26 werden ebenfalls zwei Teilsysteme definiert, aber andere Teilsysteme als in den Zeitschlitzen 22 und 24: In FR4 wird die Nachricht f ausgesandt, und sie wird von dem Sternkoppler 10 an FR1 weitergeleitet und dort empfangen. In FR3 wird die Nachricht g ausgesandt, und sie wird von dem Sternkoppler 10 an FR2 weitergeleitet und empfangen. Für die Dauer des Zeitschlitzes 26 gibt es somit virtuell ein Teilsystem aus FR1 und FR4 und ein Teilsystem aus FR2 und FR3.In the time slot 26 also two subsystems are defined, but subsystems other than in the time slots 22 and 24 In FR4, the message f is sent out and it is from the star coupler 10 forwarded to FR1 and received there. In FR3 the message g is sent out and it is from the star coupler 10 forwarded to FR2 and received. For the duration of the time slot 26 Thus, there is virtually a subsystem of FR1 and FR4 and a subsystem of FR2 and FR3.

Im Zeitsystem 28 arbeitet der Sternkoppler 10 dann wieder wie ein herkömmlicher Sternkoppler: Nur in einem Buszweig, vorliegend in FR4, wird eine Nachricht ausgesandt, nämlich die Nachricht h, und sie wird an sämtliche andere Buszweige FR1, FR2, FR3 weitergeleitet und dort empfangen.In the time system 28 the star coupler works 10 then again as a conventional star coupler: Only in a bus branch, present in FR4, a message is sent, namely the message h, and it is forwarded to all other branches of the bus FR1, FR2, FR3 and received there.

Der Sternkoppler 10 macht in besonders effizienter Weise von der zur Verfügung stehenden Bandbreite eines FlexRay-Systems Gebrauch. Dieses System wird in den Zeitschlitzen 20 und 28 als ein ganzes System behandelt und zerfällt in den Zeitschlitzen 22 und 24 sowie 26 in Teilsysteme, allerdings lediglich virtuell. Es sind keine Gateways erforderlich. Es ist nicht notwendig, dass in einzelnen Teilsystemen jeweils eine eigene Uhrensynchronisation stattfindet, denn dies kann in den Zeitschlitzen 20 und 28 erfolgen. Somit sind keinerlei Änderungen am Protokoll notwendig. Im Sternkoppler 10 ist gleichzeitig die Funktion eines Buswächters 18 bereitgestellt.The star coupler 10 makes efficient use of the available bandwidth of a FlexRay system. This system will be in the time slots 20 and 28 treated as a whole system and decays in the time slots 22 and 24 such as 26 in subsystems, but only virtually. There are no gateways required. It is not necessary that in individual subsystems each have their own clock synchronization takes place, because this can in the time slots 20 and 28 respectively. Thus, no changes to the protocol are necessary. In the star coupler 10 is also the function of a bus guardian 18 provided.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102005061395 A1 [0002, 0002]

Claims

Star coupler ( 10 ) for a bus system having a plurality of ports ( 11 ) to which bus branches (FR1, FR2, FR3, ..., FRn) can be connected, the connections ( 11 ) via a respective transceiver ( 12 ) with a digital data processing unit ( 13 ), the transceivers ( 12 ) via the respective associated connection ( 11 ) incoming analog signals in to the data processing unit ( 13 ) converted digital signals and from the data processing unit ( 13 ) emitted digital signals in to the respective associated port ( 11 ) converted analog signals, wherein the data processing unit ( 13 ) a timer ( 16 ), so that for each connection ( 11 ) time in a cyclically repeating sequence of time slots ( 20 . 22 . 24 . 26 . 28 ) is divisible, and wherein the data processing unit ( 13 ) is designed to receive one from a port ( 11 ) in a predetermined manner to the terminal ( 11 ) defined time slot received signal at least one according to a predetermined assignment further connection ( 11 ) in a predetermined by the predetermined assignment to the further connection ( 11 ) defined time slot ( 20 . 22 . 24 . 26 . 28 ) forward.

Star coupler ( 10 ) according to claim 1, wherein for at least one connection ( 11 ) signals the assignment for two different time slots ( 20 . 22 . 24 . 26 . 28 ) is different.

Star coupler ( 10 ) according to claim 2, wherein for at least one of the connections, a time slot defined in a first time slot ( 20 ) incoming signal is forwarded to a first further connection and a time slot defined in a second connection ( 22 . 24 ) incoming signal is not forwarded to the first further connection.

Star coupler ( 10 ) according to claim 1, wherein for each connection ( 11 ) same time slots are defined.

Star coupler ( 10 ) according to claim 4, wherein in at least one time slot ( 22 . 24 . 26 ) Signals on at least two different An schlösse ( 11 ) can be received and the signal arriving from a first terminal is forwarded to at least one first further terminal and that from a second terminal in the same time slot ( 22 . 24 . 26 ) incoming signal is forwarded to at least one second further connection.

Star coupler ( 10 ) according to claim 4 or 5, characterized in that signals are transmitted in a different time slot than they arrive.

Star coupler ( 10 ) according to claim 1, in which a cycle time is defined which is suitable for at least two different terminals ( 11 ) is divided into time slots of different lengths.

Bus system with a star coupler ( 10 ) according to one of the preceding claims, to which at least three bus branches (FR1, FR2, FR3, ..., FRn) are connected.

Bus system according to claim 8, characterized in that the data processing unit ( 13 ) is adapted to connect one of a bus branch to a connection ( 11 ) to pass on the incoming signal only to a part of the other bus branches.

Method for exchanging signals in a bus system ( 10 ), in which a plurality of bus branches (FR1, FR2, FR3, ..., FRn) via a star coupler ( 10 ), wherein a sequence of time slots is defined for each bus branch (FR1, FR2, FR3... FRn), wherein in at least one first bus branch at least one time slot defined for this first bus branch (FIG. 20 . 22 . 24 . 26 . 28 ) a signal is transmitted and the star coupler forwards the signal to at least one further bus branch determined in dependence on the first bus branch and the time slot in which the signal was transmitted.

Method according to Claim 10, in which two bus branches Time-overlapping signals sent out and to be forwarded to different other bus branches.

Method according to Claim 11, in which at least a subset of bus branches are defined in the same sequence of time slots and in a first of these time slots ( 22 . 24 . 26 ) in at least two bus branches of the subset a signal is emitted, wherein the two signals are forwarded to different bus branches.

Method according to claim 12, wherein in a second ( 20 . 28 ) of the time slots in only one bus branch of the subset a signal is sent and forwarded to all other bus branches.