DE102009030204A1 - Sternkoppler für ein Bussystem, Bussystem mit einem solchen Sternkoppler sowie Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem - Google Patents

Sternkoppler für ein Bussystem, Bussystem mit einem solchen Sternkoppler sowie Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem Download PDF

Info

Publication number
DE102009030204A1
DE102009030204A1 DE102009030204A DE102009030204A DE102009030204A1 DE 102009030204 A1 DE102009030204 A1 DE 102009030204A1 DE 102009030204 A DE102009030204 A DE 102009030204A DE 102009030204 A DE102009030204 A DE 102009030204A DE 102009030204 A1 DE102009030204 A1 DE 102009030204A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bus
star coupler
signals
time slot
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009030204A
Other languages
English (en)
Inventor
Paul Milbredt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Audi Electronics Venture GmbH
Original Assignee
Audi AG
Audi Electronics Venture GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG, Audi Electronics Venture GmbH filed Critical Audi AG
Priority to DE102009030204A priority Critical patent/DE102009030204A1/de
Priority to US13/380,296 priority patent/US8918570B2/en
Priority to PCT/EP2010/002819 priority patent/WO2010149248A1/de
Priority to CN2010800281838A priority patent/CN102804702A/zh
Priority to EP10726418.6A priority patent/EP2446589B1/de
Publication of DE102009030204A1 publication Critical patent/DE102009030204A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/44Star or tree networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/02Details
    • H04J3/06Synchronising arrangements
    • H04J3/0635Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0685Clock or time synchronisation in a node; Intranode synchronisation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L12/407Bus networks with decentralised control
    • H04L12/417Bus networks with decentralised control with deterministic access, e.g. token passing
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L2012/40208Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40241Flexray

Abstract

Ein Sternkoppler (10) verfügt über die Fähigkeit, über Anschlüsse (11) eintreffende Signale nach dem Zeitschlitz, in dem sie eintreffen, zu unterscheiden und in Abhängigkeit von dem Anschluss (11), über den die Signale eintreffen und von dem Zeitschlitz diese Signale an zumindest einen anderen Anschluss (11) weiterzuleiten. Es ist insbesondere eine Zuordnung möglich, bei der der Sternkoppler (10) das Bussystem einmal als ein einziges Bussystem behandelt und bei einem anderen Zeitschlitz virtuell in zwei Teilsysteme aufteilt.

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.
  • 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.
  • 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.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, die Effizienz der Datenübertragung in zeitgesteuerten Bussystemen zu verbessern.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Sternkoppler kann Nachrichten dekodieren, um entscheiden zu können, ob er sie für die Uhrensynchronisation benutzt oder nicht. Dazu muss er auch deren zeitliches Eintreffen beachten.
  • Der Sternkoppler ist vorzugsweise in analogen und digitalen Halbleiterprozessen gefertigt. Im bevorzugten Fall in einem gemischten Prozess in einem Die oder mit zwei Dies in einem Gehäuse
  • Auf dem Bussytem sind vorzugsweise zumindest drei Zustände definiert: IDLE, 0 und 1. Dazu gibt es zwei Leitungen, Bus-Plus (BP) und Bus-Minus (BM). Die Spannungen ergeben sich beispielsweise wie folgt: BP = BM = 2,5 V = IDLE (wenn niemand sendet) BP – (150 bis zu 1000 mV) = BM + (150 bis zu 1000 mV) = ”1” BP + (150 bis zu 1000 mV) = BM – (150 bis zu 1000 mV) = ”0”
  • Der Sternkoppler verfügt insbesondere über einen Clock-Eingang (Quarz), da die Digitallogik einen Takt benötigt.
  • Der Sternkoppler betreibt ein vorgegebenes Routing nach einer vorgegebenen Switch-Matrix. Er kann jedes Mal beim Anlegen der Spannung konfiguriert werden. Dazu ist die Switch-Matrix dann in einem internen RAM abgelegt. Oder die Konfiguration liegt in einem internen Flash-Speicher. Diese Konfiguration sollte änderbar sein, wenn z. B. im Rahmen der Fahrzeugpflege neue Steuergeräte hinzukommen.
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei
  • 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Sternkoppler veranschaulicht und
  • 2 eine Zuordnung von gesendeten und empfangenen Nachrichten veranschaulicht, die durch den erfindungsgemäßen Sternkoppler möglich ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005061395 A1 [0002, 0002]

Claims (17)

  1. Sternkoppler (10) für ein Bussystem, mit einer Mehrzahl von Anschlüssen (11), an die Buszweige (FR1, FR2, FR3, ..., FRn) anschließbar sind, wobei die Anschlüsse (11) über einen jeweiligen Sender-Empfänger (12) mit einer digitalen Datenverarbeitungseinheit (13) gekoppelt sind, wobei die Sender-Empfänger (12) über den jeweiligen zugehörigen Anschluss (11) einlaufende analoge Signale in zur Datenverarbeitungseinheit (13) weitergegebene digitale Signale wandelt und von der Datenverarbeitungseinheit (13) ausgesandte digitale Signale in zu dem jeweiligen zugehörigen Anschluss (11) weitergegebene analoge Signale wandelt, wobei die Datenverarbeitungseinheit (13) einen Zeitgeber (16) umfasst, so dass für jeden Anschluss (11) die Zeit in eine sich zyklisch wiederholende Folge von Zeitschlitzen (20, 22, 24, 26, 28) einteilbar ist, und wobei die Datenverarbeitungseinheit (13) dazu ausgelegt ist, ein von einem Anschluss (11) in einem vorbestimmten zu dem Anschluss (11) definierten Zeitschlitz empfangenes Signal an zumindest einen gemäß einer vorbestimmten Zuordnung festgelegten weiteren Anschluss (11) in einem durch die vorbestimmte Zuordnung festgelegten zu dem weiteren Anschluss (11) definierten Zeitschlitz (20, 22, 24, 26, 28) weiterzuleiten.
  2. Sternkoppler (10) nach Anspruch 1, wobei für über zumindest einen Anschluss (11) eintreffende Signale die Zuordnung für zwei unterschiedliche zu dem Anschluss definierte Zeitschlitze (20, 22, 24, 26, 28) unterschiedlich ist.
  3. Sternkoppler (10) nach Anspruch 2, wobei für zumindest einen der Anschlüsse gilt, dass ein in einem ersten zu diesem Anschluss definierten Zeitschlitz (20) eintreffendes Signal an einen ersten weiteren Anschluss weitergeleitet wird und ein in einem zweiten zu diesem Anschluss definierten Zeitschlitz (22, 24) eintreffendes Signal nicht an den ersten weiteren Anschluss weitergeleitet wird.
  4. Sternkoppler (10) nach Anspruch 1, bei dem für jeden Anschluss (11) gleiche Zeitschlitze definiert werden.
  5. Sternkoppler (10) nach Anspruch 4, bei dem in zumindest einem Zeitschlitz (22, 24, 26) Signale über zumindest zwei unterschiedliche An schlüsse (11) empfangbar sind und das von einem ersten Anschluss eintreffende Signal an zumindest einen ersten weiteren Anschluss weitergeleitet wird und das von einem zweiten Anschluss im selben Zeitschlitz (22, 24, 26) eintreffende Signal an zumindest einen zweiten weiteren Anschluss weitergeleitet wird.
  6. Sternkoppler (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass Signale in einem anderen Zeitschlitz weitergegeben werden als sie eintreffen.
  7. Sternkoppler (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Zykluszeit definiert ist, die für zumindest zwei unterschiedliche Anschlüsse (11) in Zeitschlitze unterschiedlicher Länge eingeteilt wird.
  8. Sternkoppler (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Signale in Form von Nachrichten vorliegen und die Nachrichten durch den Sternkoppler dekodierbar sind.
  9. Sternkoppler (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sternkoppler in analogen und digitalen Halbleiterprozessen gefertigt ist.
  10. Sternkoppler (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Sternkoppler einen Eingang zum Einspeisen eines Taktes aufweist.
  11. Bussystem mit einem Sternkoppler (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, an dem zumindest drei Buszweige (FR1, FR2, FR3, ..., FRn) angeschlossen sind.
  12. Bussystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (13) dazu ausgelegt ist, ein von einem Buszweig an einem Anschluss (11) eintreffendes Signal nur an einen Teil der weiteren Buszweige weiterzuleiten.
  13. Bussystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Busspannung zwischen 1 V und 4 V beträgt.
  14. Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem (10), in dem eine Mehrzahl von Buszweigen (FR1, FR2, FR3, ..., FRn) über einen Sternkoppler (10) gekoppelt ist, wobei zu jedem Buszweig (FR1, FR2, FR3 ... FRn) eine Folge von Zeitschlitzen definiert ist, wobei in zumindest einem ersten Buszweig in zumindest einem zu diesem ersten Buszweig definierten Zeitschlitz (20, 22, 24, 26, 28) ein Signal ausgesandt wird und der Sternkoppler das Signal an zumindest einen in Abhängigkeit von dem ersten Buszweig und dem Zeitschlitz, in dem das Signal ausgesandt wurde, festgelegten weiteren Buszweig weiterleitet.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem in zwei Buszweigen sich zeitlich überschneidende Signale ausgesandt und zu unterschiedlichen weiteren Buszweigen weitergeleitet werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem zu zumindest einer Teilmenge von Buszweigen dieselbe Folge von Zeitschlitzen definiert ist und in einem ersten dieser Zeitschlitze (22, 24, 26) in zumindest zwei Buszweigen der Teilmenge ein Signal ausgesandt wird, wobei die beiden Signale an unterschiedliche Buszweige weitergeleitet werden.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem in einem zweiten (20, 28) der Zeitschlitze in nur einem Buszweig der Teilmenge ein Signal ausgesandt wird und an alle weiteren Buszweige weitergeleitet wird.
DE102009030204A 2009-06-24 2009-06-24 Sternkoppler für ein Bussystem, Bussystem mit einem solchen Sternkoppler sowie Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem Withdrawn DE102009030204A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009030204A DE102009030204A1 (de) 2009-06-24 2009-06-24 Sternkoppler für ein Bussystem, Bussystem mit einem solchen Sternkoppler sowie Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem
US13/380,296 US8918570B2 (en) 2009-06-24 2010-05-08 Star coupler for a bus system, bus system having such a star coupler and method for interchanging signals in a bus system
PCT/EP2010/002819 WO2010149248A1 (de) 2009-06-24 2010-05-08 Sternkoppler für ein bussystem, bussystem mit einem solchen sternkoppler sowie verfahren zum austauschen von signalen in einem bussystem
CN2010800281838A CN102804702A (zh) 2009-06-24 2010-05-08 总线系统的星形联接器,具有这种星形联接器的总线系统以及用于在总线系统中进行信号交换的方法
EP10726418.6A EP2446589B1 (de) 2009-06-24 2010-05-08 Sternkoppler für ein bussystem, bussystem mit einem solchen sternkoppler sowie verfahren zum austauschen von signalen in einem bussystem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009030204A DE102009030204A1 (de) 2009-06-24 2009-06-24 Sternkoppler für ein Bussystem, Bussystem mit einem solchen Sternkoppler sowie Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009030204A1 true DE102009030204A1 (de) 2010-12-30

Family

ID=42341384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009030204A Withdrawn DE102009030204A1 (de) 2009-06-24 2009-06-24 Sternkoppler für ein Bussystem, Bussystem mit einem solchen Sternkoppler sowie Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8918570B2 (de)
EP (1) EP2446589B1 (de)
CN (1) CN102804702A (de)
DE (1) DE102009030204A1 (de)
WO (1) WO2010149248A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8918570B2 (en) 2009-06-24 2014-12-23 Audi Ag Star coupler for a bus system, bus system having such a star coupler and method for interchanging signals in a bus system

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014111302B4 (de) * 2014-08-07 2023-09-14 Mikro Pahlawan Unterbrechungsgesteuerter Ein-/Ausgabe-Arbiter für ein Mikrocomputersystem
KR101853472B1 (ko) * 2017-11-06 2018-04-30 주식회사 은성 의약품 유효기한 알림 방법
WO2020021714A1 (ja) * 2018-07-27 2020-01-30 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ 不正防止方法およびセキュアスターカプラ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005061395A1 (de) 2005-12-22 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Aktiver Sternpunkt für den Einsatz in einem Kommunikationssystem mit Sterntopologie
WO2008029320A2 (en) * 2006-09-06 2008-03-13 Nxp B.V. Intelligent star coupler for time triggered communication protocol and method for communicating between nodes within a network using a time trigger protocol
DE102008014254A1 (de) * 2008-03-13 2009-09-17 Audi Ag Sternkoppler für ein Bussystem, Bussystem mit einem solchen Sternkoppler sowie Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3265361D1 (en) * 1981-07-10 1985-09-19 Siemens Ag Albis Bus system
DE3826774A1 (de) * 1988-08-06 1990-02-08 Bosch Gmbh Robert Netzwerkschnittstelle
US5088091A (en) * 1989-06-22 1992-02-11 Digital Equipment Corporation High-speed mesh connected local area network
US5654695A (en) * 1991-02-22 1997-08-05 International Business Machines Corporation Multi-function network
US5377182A (en) * 1993-08-18 1994-12-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Non-blocking crossbar permutation engine with constant routing latency
US5978379A (en) * 1997-01-23 1999-11-02 Gadzoox Networks, Inc. Fiber channel learning bridge, learning half bridge, and protocol
US6230229B1 (en) * 1997-12-19 2001-05-08 Storage Technology Corporation Method and system for arbitrating path contention in a crossbar interconnect network
US6108333A (en) * 1998-02-25 2000-08-22 Lucent Technologies Inc. Nonblocking synchronous digital hierarchy column cross-point switch
DE19950433A1 (de) * 1999-10-19 2001-04-26 Philips Corp Intellectual Pty Netzwerk mit mehreren Netzknoten zur Medienzugangsprüfung
AT410490B (de) * 2000-10-10 2003-05-26 Fts Computertechnik Gmbh Verfahren zur tolerierung von ''slightly-off- specification'' fehlern in einem verteilten fehlertoleranten echtzeitcomputersystem
DE10144070A1 (de) * 2001-09-07 2003-03-27 Philips Corp Intellectual Pty Kommunikationsnetzwerk und Verfahren zur Steuerung des Kommunikationsnetzwerks
DE10148325A1 (de) * 2001-09-29 2003-04-17 Daimler Chrysler Ag Buswächtereinheit
US7519055B1 (en) * 2001-12-21 2009-04-14 Alcatel Lucent Optical edge router
US20040037558A1 (en) * 2002-08-20 2004-02-26 Nortel Networks Limited Modular high-capacity switch
JP2004287475A (ja) * 2003-01-27 2004-10-14 Fujitsu Ten Ltd 電子制御装置および電子駆動装置
US20070010205A1 (en) * 2003-05-14 2007-01-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Time-division multiplexing circuit-switching router
JP2007514346A (ja) * 2003-11-19 2007-05-31 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 非同期ハブ
US7852836B2 (en) * 2003-11-19 2010-12-14 Cray Inc. Reduced arbitration routing system and method
US7873739B2 (en) * 2003-11-19 2011-01-18 Honeywell International Inc. Voting mechanism for transmission schedule enforcement
US7584319B1 (en) * 2005-03-31 2009-09-01 Pmc-Sierra, Inc. Connection management in serial attached SCSI (SAS) expanders
US8265100B2 (en) * 2005-06-28 2012-09-11 Wilfried Steiner Safe start-up of a network
CN101512985A (zh) * 2006-09-06 2009-08-19 Nxp股份有限公司 时间触发网络中的集群耦合器
KR20090067151A (ko) * 2006-09-06 2009-06-24 엔엑스피 비 브이 클러스터 커플러, 네트워크 및 네트워크 통신 방법
US20080098234A1 (en) * 2006-10-20 2008-04-24 Honeywell International Inc. Fault-containment and/or failure detection using encryption
DE102007003126A1 (de) * 2006-12-22 2008-06-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Starten eines Kommunikationssystems, Kommunikationssystem mit einem Kommunikationsmedium und mehreren daran angeschlossenen Teilnehmern und Teilnehmer eines solchen Kommunikationssystems
EP2137892B1 (de) * 2007-03-14 2012-11-14 Nxp B.V. Knoten eines verteilten kommunikationssystems sowie korrespondierendes kommunikationssystem
US8204037B2 (en) * 2007-08-28 2012-06-19 Honeywell International Inc. Autocratic low complexity gateway/ guardian strategy and/or simple local guardian strategy for flexray or other distributed time-triggered protocol
CN101221438A (zh) * 2008-01-11 2008-07-16 四川航空工业川西机器厂 大型等静压机电气控制工作站
AT507125B1 (de) * 2008-07-25 2010-05-15 Tttech Computertechnik Ag Multirouter für zeitgesteuerte kommunikationssysteme
DE102009030204A1 (de) 2009-06-24 2010-12-30 Audi Ag Sternkoppler für ein Bussystem, Bussystem mit einem solchen Sternkoppler sowie Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005061395A1 (de) 2005-12-22 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Aktiver Sternpunkt für den Einsatz in einem Kommunikationssystem mit Sterntopologie
WO2008029320A2 (en) * 2006-09-06 2008-03-13 Nxp B.V. Intelligent star coupler for time triggered communication protocol and method for communicating between nodes within a network using a time trigger protocol
DE102008014254A1 (de) * 2008-03-13 2009-09-17 Audi Ag Sternkoppler für ein Bussystem, Bussystem mit einem solchen Sternkoppler sowie Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WIKIPEDIA, Die freie Enzyklopädie, (online): FlexRay, (recherchiert am 03.03.2010). Im Internet: URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Flexray *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8918570B2 (en) 2009-06-24 2014-12-23 Audi Ag Star coupler for a bus system, bus system having such a star coupler and method for interchanging signals in a bus system

Also Published As

Publication number Publication date
US20120096210A1 (en) 2012-04-19
CN102804702A (zh) 2012-11-28
EP2446589B1 (de) 2016-07-13
WO2010149248A1 (de) 2010-12-29
EP2446589A1 (de) 2012-05-02
US8918570B2 (en) 2014-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006055514A1 (de) Gateway zum Datentransfer zwischen seriellen Bussen
DE102015204714A1 (de) Teilnehmerstation für ein Bussystem und Verfahren zur Datenübertragung in einem Bussystem
DE102008014254B4 (de) Sternkoppler für ein Bussystem, Bussystem mit einem solchen Sternkoppler sowie Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem
EP2446589B1 (de) Sternkoppler für ein bussystem, bussystem mit einem solchen sternkoppler sowie verfahren zum austauschen von signalen in einem bussystem
DE102015202242A1 (de) Teilnehmerstation für ein Bussystem und Verfahren zum Betrieb eines Bussystems mit Teilnehmerstationen für unterschiedliche Datenübertragungsstandards
DE102014106019A1 (de) Netzwerkteilnehmer
WO2015031926A1 (de) Verfahren zur übertragung von nachrichten in einem computernetzwerk sowie computernetzwerk
WO2015096952A1 (de) Verfahren zur deterministischen datenübertragung in einem bussystem und bussystem
DE102013211406A1 (de) Kommunikationsgerät zur Verbindung eines Feldgeräts eines industriellen Automatisierungssystems mit einer ausfallgesicherten Steuerungseinheit und industrielles Automatisierungssystem
EP1059771A2 (de) Verfahren zur zeitlichen Koordination der Versendung von Daten auf einem Bus
WO2020212218A1 (de) Teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
DE102012204536A1 (de) Netzwerk und Verfahren zur Übertragung von Daten über ein gemeinsames Übertragungsmedium
EP1819113B1 (de) Verfahren zur Datenübertragung über Datennetzwerke
EP3497890B1 (de) Verfahren zum übertragen von nachrichten zwischen steuergeräten eines kraftfahrzeugs sowie switchvorrichtung und kraftfahrzeug
EP2345209B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Übertragen von Daten über Netzwerk-Knoten eines Netzwerkes
WO2000008810A1 (de) Aktives publishing
DE102014221346A1 (de) Teilnehmerstation für ein Kommunikationssystem und Verfahren zur hochdatenratigen CAN-basierten Kommunikation
DE102017117288A1 (de) Datenübertragungsverfahren zwischen einem Drehwinkelgeber und einer Motorsteuereinrichtung oder einer Auswerteeinheit
DE102021122684A1 (de) Verfahren zum betreiben eines netzwerks
EP3632054B1 (de) Bestimmung von datenbusteilnehmern eines lokalbusses
DE102009043629B4 (de) Serielle Busstruktur
EP3697034A1 (de) Verfahren zur datenübertragung, gerät, computerprogramm und computerlesbares medium
DE102010005990B4 (de) Verfahren zur Datenübertragung in zeitgesteuerten Kommunikationssystemen und zeitgesteuertes Kommunikationssystem
DE102008008881A1 (de) Kommunikationssystem
DE10216920A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung einer Überwachungsfunktion eines Bussystems und Bussystem

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee