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DE102017209328A1 - Device for the synchronization of clocks in control units and control unit - Google Patents

Device for the synchronization of clocks in control units and control unit Download PDF

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Publication number
DE102017209328A1
DE102017209328A1 DE102017209328.5A DE102017209328A DE102017209328A1 DE 102017209328 A1 DE102017209328 A1 DE 102017209328A1 DE 102017209328 A DE102017209328 A DE 102017209328A DE 102017209328 A1 DE102017209328 A1 DE 102017209328A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
time
synchronization
unit
bus
register
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.)
Pending
Application number
DE102017209328.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Alexander Meier
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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 Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102017209328.5A priority Critical patent/DE102017209328A1/en
Priority to PCT/EP2018/064375 priority patent/WO2018234006A1/en
Publication of DE102017209328A1 publication Critical patent/DE102017209328A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H03K2217/94094Wired transmission, e.g. via bus connection or similar

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein aufwandgünstiges Hardware-Architekturkonzept für die Durchführung der Synchronisation von Steuergeräten (151, 152, 153), die über den CAN-Bus (104) vernetzt sind. Für die Synchronisation sind nach dem AUTOSAR-Standard die Synchronisation-Botschaften SYNC, FUP, OFS und OFNS vorgesehen. Das Architekturkonzept sieht eine Zeitstempeleinheit (226), Referenzzeit-Recheneinheit (221) und einen Zwischenspeicher (227) vor. Die Zeitstempeleinheit (226) erfasst den Zeitpunkt der Ankunft einer Synchronisations-Botschaft nach der lokalen Uhr (222) des Steuergerätes und stellt diese Information der Referenzzeit-Recheneinheit (221) zur Verfügung.

Figure DE102017209328A1_0000
The invention relates to a low-cost hardware architecture concept for the implementation of the synchronization of control units (151, 152, 153), which are networked via the CAN bus (104). Synchronization messages SYNC, FUP, OFS and OFNS are provided according to the AUTOSAR standard. The architecture concept provides a timestamp unit (226), reference time computation unit (221), and a cache (227). The time stamp unit (226) detects the time of arrival of a synchronization message to the local clock (222) of the control unit and makes this information available to the reference time calculation unit (221).
Figure DE102017209328A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der Synchronisation von Uhren in Steuergeräten, die über ein Bussystem vernetzt sind. Solche Steuergeräte werden vielfach in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Vernetzte Steuergeräte sind auch in anderen Gebieten der Technik zu finden, z.B. in der Automatisierungstechnik, Prozesstechnik, usw. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Synchronisation von Uhren in Steuergeräten und ein entsprechend eingerichtetes Steuergerät.The invention relates to the technical field of synchronization of clocks in control units, which are networked via a bus system. Such controllers are widely used in motor vehicles. Networked controllers are also found in other fields of technology, e.g. in automation technology, process technology, etc. The invention relates to a device for the synchronization of clocks in control units and a correspondingly equipped control unit.

In modernen Fahrzeugen werden eine Vielzahl von Steuergeräten verbaut. Alleine für den Antriebstrang werden eine Anzahl Steuergeräte eingesetzt, so z.B. Motor-Steuergerät, Getriebe-Steuergerät, ESP-Steuergerät, Fahrwerk-Steuergerät und weitere. Daneben gibt es auch noch weitere Steuergeräte, die im Bereich der Fahrzeugkarosserie verbaut werden und für bestimmte Komfortfunktionen sorgen. Als Beispiele werden genannt die Tür- oder Fensterheber-Steuergeräte, Klimaanlage-Steuergeräte, Sitzverstellungs-Steuergeräte, Airbag-Steuergeräte u.a. Dann gibt es weiterhin Steuergeräte, die zu dem Infotainment-Bereich zählen, wie Kamera-Steuergerät zur Umfeldbeobachtung, Navigationsgerät, RADAR- oder LIDAR-Gerät, Kommunikationsmodul und Entertainment-Gerät mit TV, Radio, Video und Musik-Funktion.In modern vehicles, a large number of control units are installed. For the powertrain alone, a number of controllers are used, e.g. Engine control unit, transmission control unit, ESP control unit, suspension control unit and more. In addition, there are also other control devices that are installed in the area of the vehicle body and provide certain comfort features. Examples include the door or window regulator control units, air conditioner control units, seat adjuster controllers, airbag control devices and the like. Then there are still infotainment control units, such as an environmental monitoring camera control unit, navigation device, RADAR or LIDAR device, communication module and entertainment device with TV, radio, video and music function.

Typischerweise werden die Steuergeräte der verschiedenen Kategorien jeweils mit einem separaten, für die Gerätekategorie entsprechend ausgelegten Bus vernetzt. Es können daher mehrere verschiedene Bussysteme im Fahrzeug eingesetzt werden. Die verschiedenen Bussysteme können dabei über Gateways miteinander verbunden sein, um einen Datenaustausch zu ermöglichen. Im Bereich der Antriebstrang-Steuergeräte wird typischerweise der CAN-Bus (Controller Area Network) eingesetzt, ebenfalls im Bereich der Komfort-Steuergeräte. Im Infotainment-Bereich kommen auch andere Bussysteme zum Einsatz, wie Bussysteme die auf Ethernet-Technologie beruhen, z.B. AVB (Audio Video Bridging) der auf der Standard-Familie nach IEEE 802.1 Standard basiert. Auch Bussysteme, bei denen die Datenübertragung über Lichtwellenleiter geschieht, sind einsetzbar. Als Beispiele werden genannt der MOST Bus (Media Oriented System Transport) oder der D2B Bus (Domestic Digital Bus).Typically, the controllers of the various categories are each networked with a separate bus designed for the equipment category. It can therefore be used in the vehicle several different bus systems. The various bus systems can be connected to each other via gateways to allow data exchange. In the field of powertrain control units, the CAN bus (Controller Area Network) is typically used, also in the area of comfort control units. In the infotainment area, other bus systems are also used, such as bus systems based on Ethernet technology, e.g. AVB (Audio Video Bridging) based on the standard family according to IEEE 802.1 standard. Bus systems in which the data is transmitted via optical fibers can also be used. Examples are the MOST Bus (Media Oriented System Transport) or the D2B Bus (Domestic Digital Bus).

Ein Problem bei der Vernetzung von Steuergeräten ist die Zeit-Synchronisation der Steuergeräte untereinander. Vielfach müssen die Steuergeräte ihre Steuerfunktionen synchron erledigen. Als Beispiel werden genannt sicherheitsrelevante Funktionen wie ein Bremsvorgang. Dabei arbeiten die Steuergeräte ESP-Steuergerät (enthält die ABS-Funktion), Motor-Steuergerät, Getriebe-Steuergerät und Fahrwerk-Steuergerät zusammen um z.B. bei einer Notbremsung die bestmögliche Bremsleistung zu realisieren. Abweichungen von wenigen Millisekunden bei Einleitung und/oder der Abarbeitung der Notbremsfunktion können sich dann schon auf den Bremsweg auswirken.A problem with the networking of ECUs is the time synchronization of the ECUs with each other. In many cases, the ECUs have to do their control functions synchronously. As an example are called safety-related functions such as a braking process. In this case, the control units ESP control unit (contains the ABS function), engine control unit, transmission control unit and suspension control unit work together, for example, by to realize the best possible braking performance during emergency braking. Deviations of a few milliseconds during initiation and / or the execution of the emergency braking function can then already affect the braking distance.

Bei dem AVB-Bus gibt es ein spezifisches Protokoll, welches zur präzisen Synchronisation der Infotainment-Geräte vorgesehen ist. Das Protokoll wurde in dem Standard IEEE 802.1AS spezifiziert. Danach tauschen die Geräte periodisch Zeitinformationen aus, die es beiden Teilnehmern an einer Verbindung ermöglichen ihre lokalen Uhren sehr päzise zu synchronisieren. Beim AVB Bus dient die Synchronisation den folgenden Zwecken:

  • • um die Synchronizität von Datenströmen sicher zu stellen
  • • um eine gemeinsame Zeitbasis für das Abtasten / Empfangen von Datenströmen an einem Quellgerät und die Präsentation dieser Streams am Zielgerät mit demselben relativen Timing bereit zu stellen.
The AVB bus has a specific protocol designed to precisely synchronize infotainment devices. The protocol was specified in the IEEE 802.1AS standard. Thereafter, the devices periodically exchange time information that allows both subscribers at a connection to very precisely synchronize their local clocks. Synchronization on the AVB bus serves the following purposes:
  • • to ensure the synchronicity of data streams
  • • to provide a common time base for sampling / receiving data streams on a source device and presenting these streams to the target device with the same relative timing.

Innerhalb der Zeit-Domäne gibt es ein einziges Gerät namens „Grandmaster“, das ein „Master-Timing-Signal“ liefert. Alle anderen Geräte synchronisieren ihre Uhren mit dem „Master-Timing-Signal“.Within the time domain there is a single device named "Grandmaster" that provides a "master timing signal". All other devices synchronize their clocks with the "master timing signal".

Für den Bereich des CAN-Busses gibt es ebenfalls Anforderungen was die Synchronisation der Uhren der Steuergeräte anbelangt. Die AUTOSAR-Organisation hat ein Protokoll spezifiziert, welches es erlaubt mehrere Steuergeräte, die mit einem CAN Bus miteinander verbunden sind, zeitlich zu synchronisieren. Die Spezifikation hat den Titel „Specification of Synchronized Time-Base Manager“, AUTOSAR CP Release 4.3.0. Weitere Informationen zu diesem Thema finden sich in dem AUTOSAR-Dokument „Specification of Time Synchronisation over CAN“, AUTOSAR CP Release 4.3.0. Der Vorschlag bezieht sich aber auf eine Software-Lösung. Die erreichbare Genauigkeit der Zeitsynchronisation hängt dabei maßgeblich von der Genauigkeit der in den Synchronisationsnachrichten verwendeten, wie auch der in den Slave-Steuergeräten bei Ankunft der Synchronisationsnachrichten erfassten Zeitstempel ab.For the area of the CAN bus, there are also requirements as far as the synchronization of the clocks of the control devices is concerned. The AUTOSAR organization has specified a protocol which allows to synchronize several ECUs connected to a CAN bus. The specification is titled "Specification of Synchronized Time Base Manager", AUTOSAR CP Release 4.3.0. Further information on this topic can be found in the AUTOSAR document "Specification of Time Synchronization over CAN", AUTOSAR CP Release 4.3.0. The proposal, however, refers to a software solution. The achievable accuracy of the time synchronization depends decisively on the accuracy of the time stamp used in the synchronization messages as well as the timestamps detected in the slave controllers on arrival of the synchronization messages.

Um die Genauigkeit zu verbessern, hat die Organisation CiA (CAN in Automation) den Vorschlag hervorgebracht, die Erfassung der Zeitstempel („Frame Time Stamping“) im CAN Controller vorzunehmen. Die Spezifikation hat den Titel „Frame time-stamping“, CiA 603 Final Working Draft Version 0.0.5, Dezember 2016.To improve accuracy, the CiA (CAN in Automation) organization has come up with the proposal to perform frame time stamping in the CAN controller. The specification is titled "Frame time-stamping", CiA 603 Final Working Draft Version 0.0.5, December 2016.

Jedoch beschreiben weder AUTOSAR noch das CiA Dokument wie auf der Basis der gewonnenen Informationen die tatsächliche Zeitsynchronisation zu einem beliebigen Zeitpunkt durchgeführt werden kann.However, neither AUTOSAR nor the CiA document describe the actual as based on the information obtained Time synchronization can be performed at any time.

Die DE 10 207 222 A1 hat die zeitkonsistente Datenerfassung bei über den CAN Bus vernetzten Steuergeräten zum Thema. Durch das Buszugriffsverfahren CSMA-CA bedingt ist ein deterministischer Buszugriff unter den einzelnen Teilnehmern nicht möglich. Außerdem besteht das Problem, dass die verschiedenen Steuergeräte mit verschiedenen Taktraten arbeiten, so dass sich verschiedene Arbeitsgeschwindigkeiten ergeben.The DE 10 207 222 A1 focuses on time-consistent data acquisition in ECUs networked via the CAN bus. Due to the bus access method CSMA-CA, a deterministic bus access is not possible among the individual subscribers. There is also the problem that the various controllers operate at different clock rates, resulting in different operating speeds.

Aus der EP 1 543 389 B1 ist es bekannt zur Synchronisation von über CAN-Bus vernetzten Steuergeräten Synchronisationsinformationen in die zu übertragenden Nutzdatenpakete einzufügen, so dass keine gesonderten Synchronisationsinformationen übertragen werden müssen. In dem Nutzdatenpaket wird die Information eingetragen, welcher Zeitschlitz in dem Steuergerät zur Abarbeitung kam, als das Datenpaket über den Bus gesendet wurde.From the EP 1 543 389 B1 It is known for the synchronization of networked via CAN bus control units to insert synchronization information in the user data packets to be transmitted, so that no separate synchronization information must be transmitted. In the user data packet, the information is entered, which time slot in the control unit for processing came when the data packet was sent over the bus.

Aus der EP 3 015 227 A1 ist ein Verfahren zur Zeitsynchronisation von Uhren in Steuergeräten, die in einem Netzwerk verteilt sind, bekannt. Bei dem Netzwerk handelt sich um den Feldbus basierend auf dem EtherCAT Standard. Der Synchronisationsprozess wird per Interrupt von dem Master Controller gestartet.From the EP 3 015 227 A1 is a method for time synchronization of clocks in ECUs, which are distributed in a network known. The network is the fieldbus based on the EtherCAT standard. The synchronization process is started by the master controller via interrupt.

Aus dem Bereich Ethernet sind verschiedene Protokolle zur Synchronisation von Uhren bekannt. Das bekannteste Network Time Protocol (NTP) ist ein Standard zur Synchronisierung von Uhren in Computersystemen über paketbasierte Kommunikationsnetze.From the field of Ethernet different protocols for the synchronization of clocks are known. The most popular Network Time Protocol (NTP) is a standard for synchronizing clocks in computer systems over packet-based communication networks.

Die Erfindung setzt sich zum Ziel eine praktikable Umsetzung der in dem erwähnten CiA Dokument angedachten Lösung die Zeitsynchronisation in den CAN-Controller zu integrieren anzugeben.The aim of the invention is to specify a practicable implementation of the solution proposed in the cited CiA document, the time synchronization in the CAN controller.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Synchronisation von Uhren in Steuergeräten gemäß Anspruch 1, sowie ein Steuergerät gemäß Anspruch 11 gelöst.This object is achieved by a device for the synchronization of clocks in control devices according to claim 1, and a control device according to claim 11.

Die abhängigen Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung entsprechend der nachfolgenden Beschreibung dieser Maßnahmen.The dependent claims contain advantageous developments and improvements of the invention according to the following description of these measures.

Es wird eine vorteilhafte Hardware-Lösung für die Zeitsynchronisation im CAN Controller vorgeschlagen. Es werden die gemäß AUTOSAR-Standard vorgeschriebenen Synchronisations-Botschaften genutzt. Dabei besteht eine Besonderheit der Lösung darin, dass die Vorrichtung eine Zeitstempeleinheit, eine Referenzzeit-Recheneinheit und einen Zwischenspeicher aufweist, wobei die Zeitstempeleinheit den Zeitpunkt der Ankunft einer Synchronisations-Botschaft nach der in der Vorrichtung vorhandenen lokalen Uhr erfasst, und diesen erfassten Zeitpunkt der Referenzzeit-Recheneinheit zur Verfügung stellt. Dabei werden die Synchronisations-Informationen die in den Synchronisations-Botschaften mitgeteilt werden, in dem Zwischenspeicher gesammelt werden und ebenfalls der Referenzzeit-Recheneinheit zur Verfügung gestellt. Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Netzwerkzeit, trotzdem, dass die Synchronisations-Botschaften nur periodisch in bestimmten Zeitabständen ankommen, mit Hilfe der erfassten Zeitstempel innerhalb des CAN-Controllers zu einem beliebigen Zeitpunkt berechnet werden kann. Das hat den Vorteil, dass für die Zeitsynchronisation auch zwischen den Synchronisationszeitpunkten eine hohe Genauigkeit erreicht werden kann, was sonst nicht der Fall ist. Aktionen, die von verschiedenen Steuergeräten synchron durchgeführt werden müssen, sind damit zu beliebigen Zeitpunkten mit hoher Genauigkeit durchführbar.An advantageous hardware solution for time synchronization in the CAN controller is proposed. The synchronization messages prescribed according to the AUTOSAR standard are used. In this case, a special feature of the solution is that the device has a time stamp unit, a reference time arithmetic unit and a buffer, wherein the time stamp unit detects the time of arrival of a synchronization message after the present in the device local clock, and this detected time of the reference time -Recheneinheit provides. In this case, the synchronization information communicated in the synchronization messages are collected in the buffer and also made available to the reference time computing unit. This solution has the advantage that the network time, despite the fact that the synchronization messages only arrive periodically at certain time intervals, can be calculated at any time using the detected time stamps within the CAN controller. This has the advantage that a high degree of accuracy can be achieved for the time synchronization even between the synchronization times, which is otherwise not the case. Actions that must be carried out synchronously by different control units can thus be carried out with high accuracy at any desired time.

Es ist von Vorteil, dass für die Vorrichtung ein Konfigurations-Register vorgesehen ist, das zur Einstellung der Berechnungsart der Zeitkorrekturwerte in der Referenzzeit-Recheneinheit dient. Es gibt verschiedene Methoden zur Berechnung der Netzwerkzeit, die bei AUTOSAR bereits angedacht sind. Diese können in der Referenzzeit-Recheneinheit vorgesehen werden. Über das Konfigurationsregister kann über die Applikationssoftware des Steuergerätes die gewünschte Berechnungsart ausgewählt werden.It is advantageous that a configuration register is provided for the device, which serves for setting the calculation of the time correction values in the reference time computing unit. There are several methods for calculating the network time, which are already considered in AUTOSAR. These can be provided in the reference time processing unit. Via the configuration register, the desired calculation type can be selected via the application software of the control unit.

Wie beschrieben werden die Synchronisations-Botschaften im Format von dem AUTOSAR-Standard mit dem Titel „Specification of Time Synchronisation over CAN“ entsprechend AUOTSAR CP Release 4.3.0 unterstützt. Dabei ist für die Übernahme der Daten in den Synchronisations-Botschaften SYNC und FUP ein Synchronisations-Register und für die Übernahme der Daten in den Synchronisations-Botschaften OFS und OFNS ein Offset-Register dem Zwischenspeicher vorgeschaltet. Dadurch kann sofort der Empfangspuffer des CAN-Controllers freigegeben werden für den Empfang weiterer Botschaften.As described, the synchronization messages are supported in the format of the AUTOSAR standard titled "Specification of Time Synchronization over CAN" according to AUOTSAR CP Release 4.3.0. In this case, for the acquisition of the data in the synchronization messages SYNC and FUP a synchronization register and for the acquisition of the data in the synchronization messages OFS and OFNS an offset register upstream of the buffer. As a result, the receive buffer of the CAN controller can be immediately released for receiving further messages.

Die Architektur der Lösung mit Zeitstempeleinheit, Referenzzeit-Recheneinheit und Zwischenspeicher ist sehr flexibel, so dass die Vorrichtung leicht weiter ausgebaut werden kann, wenn weitere Berechnungsarten unterstützt werden sollen. Bei AUTOSAR sind die beiden Ansätze „Rate Correction“ und „Offset Correction“ angedacht.The architecture of the solution with time stamp unit, reference time processing unit and buffer is very flexible, so that the device can be easily expanded if additional calculation types are to be supported. At AUTOSAR the two approaches "Rate Correction" and "Offset Correction" are considered.

Für die „Offset-Correction“ sind die beiden Varianten „Jump Correction“ und „Rate Adaptation“ angedacht. Dabei wird entweder eine Ratenanpassung vorgenommen oder aber es werden harte Sprünge bei der Synchronisierung in Kauf genommen. Beide Berechnungsarten der Zeitkorrektur werden in der beschriebenen Lösung unterstützt.For the "offset correction" the two variants "Jump Correction" and "Rate Adaptation" are considered. Either a rate adjustment is made or it will be hard Jumps in the synchronization accepted. Both calculation types of the time correction are supported in the described solution.

Für die Implementierung gemäß des Vorschlages ist es von Vorteil, dass die Zeitstempeleinheit lediglich das Eintreffen der Information in den Sychronisations-Botschaft SYNC mit einem Zeitstempel versieht. Die SYNC-Botschaft ist die erste für einen Synchronisationszeitpunkt eintreffende Synchronisations-Botschaft. Für die anderen Synchronisations-Botschaften braucht kein Zeitstempel erfasst zu werden. Die gesamte Verarbeitung der Synchronisations-Botschaften wird dadurch einfacher. Es braucht auch keine Schnittstelle zwischen Offset-Register und Zeitstempeleinheit vorgesehen werden.For the implementation according to the proposal, it is advantageous that the time stamp unit only provides the arrival of the information in the synchronization message SYNC with a time stamp. The SYNC message is the first synchronization message arriving at a synchronization time. For the other synchronization messages, no time stamp needs to be detected. All processing of the synchronization messages will be easier. There is also no need to provide an interface between the offset register and the time stamp unit.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn zur Auslösung von zeitsynchronen Aktionen eine Interrupt-Generatoreinheit vorgesehen ist, die mit der Referenzzeit-Recheneinheit in Verbindung steht. Von der Referenzzeit-Recheneinheit bekommt die Interrupt-Generatoreinheit die genaue Netzwerkzeit. Diese wird in der Interrupt-Generatoreinheit genutzt um synchrone Aktionen durchzuführen. Dies kann durch Auslösung von Interrupts geschehen.It is also advantageous if an interrupt generator unit is provided for triggering time-synchronized actions, which is connected to the reference time computing unit. From the reference time computing unit, the interrupt generator unit gets the exact network time. This is used in the interrupt generator unit to perform synchronous actions. This can be done by triggering interrupts.

Dabei ist es von Vorteil, wenn für die Interrupt-Generatoreinheit ein Interruptkonfigurations-Register vorgesehen ist, über das einstellbar ist zu welchen Zeitpunkten oder mit welcher Zeitperiode ein Interrupt/Aktion ausgelöst werden soll.It is advantageous if an interrupt configuration register is provided for the interrupt generator unit, via which it is possible to set at which times or with which time period an interrupt / action is to be triggered.

Zusammengefasst gibt der Vorschlag eine besonders vorteilhafte Hardware-Implementierung für die Berechnung der Zeitkorrektur in einem lokalen Steuergerät eines Netzwerkes an. Dafür berechnet der CAN Controller das Taktverhältnis von seinem eigenen lokalen Takt zu dem Takt seines Synchronisationspartners. Dieses Taktverhältnis berechnet er aus zwei SYNC und Follow UP Nachrichten Paaren, die er über das Netz empfängt und seinem lokalen Eingangstaktsignal. Dies gilt unter der Annahme, dass sich der Offset welcher in den OFS und OFNS-Nachrichtenpaaren übermittelt wird im gleichen Zeitraum nicht ändert.In summary, the proposal specifies a particularly advantageous hardware implementation for calculating the time correction in a local controller of a network. For this purpose, the CAN controller calculates the clock ratio from its own local clock to the clock of its synchronization partner. It calculates this duty cycle from two SYNC and Follow UP messages pairs that it receives over the network and its local input clock signal. This is true under the assumption that the offset transmitted in the OFS and OFNS message pairs does not change in the same time period.

Bei bekanntem Taktverhältnis kann der CAN Controller unter Berücksichtigung des Zeitoffsets, den er ebenfalls über das Netzwerk in den Synchronisations-Botschaften OFS und OFNS empfängt, zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Basis seiner lokalen Zeit, und dem Eingangstaktsignal, die Netzwerkzeit berechnen.Given a known clock ratio, the CAN controller, taking into account the time offset that it also receives via the network in the synchronization messages OFS and OFNS, at any time based on its local time, and the input clock signal, calculate the network time.

Der CAN-Controller kann dann die Zeitinformation über ein Register auslesbar machen. Zum anderen kann der CAN-Controller als Taktquelle nach der Netzwerkzeit dienen um so hochgenaue zeitsynchrone Operationen auszulösen.The CAN controller can then make the time information readable via a register. On the other hand, the CAN controller can serve as a clock source after the network time to trigger high-precision time-synchronous operations.

Eine Erweiterung besteht darin, dass der CAN Controller beim Senden von Nachrichten diese automatisch mit aktuellen Zeitstempeln der Netzwerkzeit versieht.An extension is that the CAN controller automatically sends timestamps of the network time when sending messages.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be explained in more detail with reference to FIGS.

Es zeigen:

  • 1 ein Blockdiagramm für ein Fahrzeug-Bordnetzwerk mit Steuergeräten verschiedener Kategorie;
  • 2 das Prinzip des Zeitsynchronisations-Prozesses mit Hilfe periodisch auftretender Synchronisations-Nachrichten, wie er von AUTOSAR spezifiziert wurde;
  • 3 die Gegenüberstellung zweier Varianten eines Blockschaltbildes einer CAN-Busschnittstelle bei der die Funktion der Zeitsynchronisation einmal mit Hilfe von Software und zum anderen mit Hardwaremitteln realisiert wurde;
  • 4 ein Blockschaltbild des Zeitsynchronisationsblocks im CAN-Controller, der bei der Hardware-Lösung eingesetzt wird; und
  • 5 ein Diagramm, dass den Vergleich der verschiedenen Methoden der Zeitkorrektur, die bei der Zeitsynchronisation einsetzbar sind, illustriert.
Show it:
  • 1 a block diagram for a vehicle on-board network with control units of various categories;
  • 2 the principle of the time synchronization process with the help of periodically occurring synchronization messages as specified by AUTOSAR;
  • 3 the comparison of two variants of a block diagram of a CAN bus interface in which the function of the time synchronization was realized once with the help of software and the other with hardware means;
  • 4 a block diagram of the time synchronization block in the CAN controller, which is used in the hardware solution; and
  • 5 a diagram that illustrates the comparison of the different methods of time correction that can be used in the time synchronization.

Die vorliegende Beschreibung veranschaulicht die Prinzipien der erfindungsgemäßen Offenbarung. Es versteht sich somit, dass Fachleute in der Lage sein werden, verschiedene Anordnungen zu konzipieren, die zwar hier nicht explizit beschrieben werden, die aber Prinzipien der erfindungsgemäßen Offenbarung verkörpern und in ihrem Umfang ebenfalls geschützt sein sollen.The present description illustrates the principles of the disclosure of the invention. It will thus be understood that those skilled in the art will be able to devise various arrangements which, while not explicitly described herein, are intended to embody principles of the invention and to be equally limited in scope.

1 zeigt den typischen Aufbau eines Bordnetzwerkes eines modernen Kraftfahrzeuges. Mit der Bezugszahl 151 ist ein Motorsteuergerät bezeichnet. Die Bezugszahl 152 entspricht einem ESP-Steuergerät und die Bezugszahl 153 bezeichnet ein Getriebe-Steuergerät. Weitere Steuergeräte wie ein Fahrdynamik-Steuergerät, usw. können im Kraftfahrzeug vorhanden sein. Die Vernetzung solcher Steuergeräte, die alle der Kategorie des Antriebsstrangs zugerechnet werden, geschieht typischerweise mit dem CAN-Bussystem (Controller Area Network) 104 welches als ISO Norm standardisiert ist, ISO 11898 . Da verschiedene Sensoren im Kraftfahrzeug installiert werden und diese nicht mehr nur an einzelne Steuergeräte angeschlossen werden, werden solche Sensordaten ebenfalls über das Bussystem 104 zu den einzelnen Steuergeräten übertragen. Beispiele von Sensoren im Kraftfahrzeug sind Raddrehzahlsensoren, Lenkwinkelsensoren, Beschleunigungssensoren, Drehratensensoren, Reifendrucksensoren, Abstandssensoren, Klopfsensoren, Luftgütesensoren, usw. Die verschiedenen Sensoren mit dem das Fahrzeug ausgestattet ist, sind in der 6 mit der Bezugszahl 161, 162, 163 bezeichnet. 1 shows the typical structure of an on-board network of a modern motor vehicle. With the reference number 151 is called an engine control unit. The reference number 152 corresponds to an ESP control unit and the reference number 153 denotes a transmission control unit. Other control devices such as a vehicle dynamics control unit, etc. may be present in the motor vehicle. The networking of such control units, which are all attributed to the category of powertrain, typically occurs with the CAN bus system (Controller Area Network) 104 which as ISO standard is standardized, ISO 11898 , Since various sensors are installed in the motor vehicle and these are no longer connected only to individual control units, such sensor data also via the bus system 104 transferred to the individual control units. Examples of sensors in the motor vehicle are wheel speed sensors, steering angle sensors, Acceleration sensors, rotation rate sensors, tire pressure sensors, distance sensors, knock sensors, air quality sensors, etc. The various sensors with which the vehicle is equipped are in the 6 with the reference number 161 . 162 . 163 designated.

Das moderne Kraftfahrzeug kann aber noch weitere Komponenten aufweisen wie Videokameras, z.B. als Rückfahrkamera oder als Fahrerüberwachungskamera als auch ein Radargerät für die Realisierung eines Radartempomaten oder zur Realisierung eines Abstandswarnungs- oder Kollisionswarnungsgerätes.However, the modern motor vehicle may have other components such as video cameras, e.g. as a rear view camera or as a driver monitoring camera as well as a radar device for the realization of a Radartempomaten or for the realization of a distance warning or collision warning device.

Im Kraftfahrzeug befinden sich dann auch noch weitere elektronische Vorrichtungen. Diese sind mehr im Bereich der Fahrgastzelle angeordnet und werden oft auch von dem Fahrer bedient. Beispiele sind eine Benutzerschnittstellenvorrichtung mit der der Fahrer Fahrmodi anwählen kann, aber auch klassische Komponenten bedienen kann. Darunter fallen Gangwahl sowie auch Blinker-Steuerung, Scheibenwischersteuerung, Lichtsteuerung, usw. Diese Benutzerschnittstellenanordnung ist mit der Bezugszahl 130 versehen. Die Benutzerschnittstellenanordnung 130 ist oft auch mit einem Dreh/Druckschalter ausgestattet, über den der Fahrer die verschiedenen Menüs anwählen kann die auf einem Display im Cockpit angezeigt werden. Andererseits fällt auch ein berührungsempfindliches Display in diese Kategorie. Selbst die Spracheingabe für die Bedienungsunterstützung fällt in diesen Bereich.In the motor vehicle are then also other electronic devices. These are arranged more in the area of the passenger compartment and are often operated by the driver. Examples are a user interface device with which the driver can select driving modes, but can also operate classic components. These include gear selection as well as turn signal control, windscreen wiper control, light control, etc. This user interface arrangement is identified by the reference numeral 130 Mistake. The user interface layout 130 Often also equipped with a rotary / pressure switch, via which the driver can select the various menus that are displayed on a display in the cockpit. On the other hand, a touch-sensitive display falls into this category. Even the voice input for the operation support falls into this area.

Davon unterschieden wird oft ein Navigationssystem 120, welches ebenfalls im Bereich des Cockpits verbaut wird. Die Route, welche auf einer Karte angezeigt wird, kann natürlich ebenfalls auf dem Display im Cockpit dargestellt werden. Weitere Komponenten, wie eine Freisprecheinrichtung können vorhanden sein, sind aber nicht näher dargestellt. Die Bezugszahl 110 bezeichnet noch eine On-Board Unit. Diese On-Bord Unit 110 entspricht einem Kommunikationsmodul über das das Fahrzeug mobile Daten empfangen und senden kann. Typischerweise handelt es sich hier um ein Mobilfunk-Kommunikationsmodul, z. B. nach dem LTE-Standard. All diese Geräte sind dem Infotainment-Bereich zuzuordnen. Sie werden deshalb über ein auf die speziellen Bedürfnisse dieser Gerätekategorie ausgelegtes Bussystem 102 vernetzt.Of these, a navigation system is often distinguished 120 , which is also installed in the cockpit area. The route, which is displayed on a map, can of course also be shown on the display in the cockpit. Other components, such as a speakerphone may be present, but are not shown in detail. The reference number 110 refers to an on-board unit. This on-board unit 110 corresponds to a communication module via which the vehicle can receive and send mobile data. Typically, this is a mobile communication module, z. B. according to the LTE standard. All these devices are assigned to the infotainment area. They therefore have a bus system designed for the special needs of this device category 102 networked.

Es wird diesbezüglich auf die bereits erwähnten Bussysteme AVB (Audio Video Bridging), den MOST Bus (Media Oriented System Transport) oder den D2B Bus (Domestic Digital Bus) hingewiesen. Zu dem Zweck, das fahrzeugrelevante Sensordaten über die Kommunikationsschnittstelle 110 zu einem anderen Fahrzeug oder zu einem Zentralrechner übertragen werden sollen, ist das Gateway 140 vorgesehen. Dieses ist mit beiden verschiedenen Bussystemen 102 und 104 verbunden. Das Gateway ist dazu ausgelegt die Daten, die es über den CAN-Bus 104 empfängt so umzusetzen, dass sie in das Übertragungsformat des Infotainment-Busses 102 umgesetzt werden, so dass sie in den dort spezifizierten Paketen verteilt werden können. Für die Weiterleitung dieser Daten nach extern, also zu einem anderen Kraftfahrzeug oder zu einem Zentralrechner ist die On-Board-Unit 110 mit der Kommunikationsschnittstelle dazu ausgerüstet, diese Datenpakete zu empfangen und wiederum in das Übertragungsformat des entsprechend eingesetzten Mobilfunkstandards umzusetzen.In this regard, reference is made to the already mentioned bus systems AVB (Audio Video Bridging), the MOST Bus (Media Oriented System Transport) or the D2B Bus (Domestic Digital Bus). For the purpose, the vehicle-relevant sensor data via the communication interface 110 to be transferred to another vehicle or to a central computer, is the gateway 140 intended. This is with both different bus systems 102 and 104 connected. The gateway is designed to handle the data it transmits via the CAN bus 104 receives so implement that it is in the transmission format of the infotainment bus 102 be implemented so that they can be distributed in the packages specified there. For the forwarding of these data to external, so to another motor vehicle or to a central computer is the on-board unit 110 equipped with the communication interface to receive these data packets and turn into the transmission format of the corresponding mobile standards used.

2 zeigt jetzt den prinzipiellen Zeitsynchronisationsprozess, wie er von AUTOSAR spezifiziert wurde. Diesbezüglich wird für nähere Einzelheiten auf das AUTOSAR-Dokument „Specification of Time Synchronisation over CAN“, AUTOSAR CP Release 4.3.0 hingewiesen. Im Prinzip geht es darum die lokalen Uhren, die in den einzelnen Steuergeräten betrieben werden, mit der Zeit einer anderen Uhr oft als globale Zeit bezeichnet, zu synchronisieren. In diesem Zusammenhang werden die Steuergeräte, die jeweils mit lokaler Uhr ausgestattet sind, bei AUTOSAR als „Time-Slave“ bezeichnet. Ein zentrales Steuergerät, bei AUTOSAR als „Time-Master“ bezeichnet, gibt die Zeit vor, mit der die lokalen Uhren synchronisiert werden sollen. Bei der Übermittlung der Synchronisationsinformation vom Time-Master an die Time-Slaves in einer Broadcast-CAN-Nachricht besteht das Problem, dass der Zeitwert aufgrund von CAN-spezifischen Effekten wie das spezielle Arbitrierungsverfahren und Software-spezifischen Verzögerungen, z.B. das Auftreten von Interrupts ungenau wird. Aus dem Grund wird bei AUTOSAR ein zweistufiger Prozess für die Zeitsynchronisation vorgeschlagen. 2 now shows the principle time synchronization process as specified by AUTOSAR. For further details please refer to the AUTOSAR document "Specification of Time Synchronization over CAN", AUTOSAR CP Release 4.3.0. In principle, it is about the local clocks that are operated in the individual control units, with the time of another clock often referred to as global time to synchronize. In this context, the control units, each equipped with a local clock, are called AUTOSAR "time slaves". A central control unit, called "Time-Master" in AUTOSAR, specifies the time with which the local clocks are to be synchronized. When transmitting the synchronization information from the time master to the time slaves in a broadcast CAN message, there is the problem that the time value due to CAN-specific effects such as the special Arbitrierungsverfahren and software-specific delays, such as the occurrence of interrupts inaccurate becomes. For this reason, AUTOSAR proposes a two-step process for time synchronization.

Dabei wird in einer per Broadcast übertragenen SYNC-Botschaft der zweite Teil (t0r) von der Zeitinformation die zur Synchronisation dient übertragen. CAN Botschaften sind in ihrer Größe des Nutzdatenfeldes auf 8 Byte begrenzt. Für die eigentlichen Zeitstempel bleibt sogar noch weniger Platz, darum muss die Zeitinformation geschickt auf mehrere Botschaften aufgeteilt werden. Der zweite Teil (t0r) ist dabei der Teil in dem die Veränderung der Synchronisationszeit gegenüber des vorhergehenden Sychronisationsintervalls steckt. Dies entspricht also dem LSB-Teil der Synchronisationszeit. Der MSB-Teil kann länger gültig sein und wird mit größerem Zeitabstand aktualisiert. Im Beispiel des Bord-Netzwerkes von 1 übernimmt das Gateway 140 die Funktion des „Time-Masters“. Um die genaue Zeit zu ermitteln wann die Synchronisationnachricht auf den Bus gegeben wird, wird eine CAN low-level Funktion genutzt, z.B. die Funktion „CAN transmit confirmation“. Dabei wird ein Zeitstempel erzeugt, wenn die „CAN transmit confirmation“-Information eingeht. Bei Empfang der SYNC-Botschaft in einem „Time Slave“-Steuergerät 151, verwendet dieses ebenfalls einen CAN-Low-Level-Mechanismus, wie „CAN-receive indication“, um den Zeitpunkt (t2r) zu bestimmen, wann die SYNC-Botschaft tatsächlich empfangen wurde.In this case, in a broadcast SYNC message, the second part ( t0r ) transmitted by the time information used for synchronization. CAN messages are limited in their size of the user data field to 8 bytes. For the actual timestamps even less space remains, so the time information must be cleverly divided into several messages. The second part ( t0r ) is the part in which the change of the synchronization time with respect to the previous synchronization interval is. This corresponds to the LSB part of the synchronization time. The MSB part can be longer valid and will be updated with more time. In the example of the on-board network of 1 takes over the gateway 140 the function of the "time master". In order to determine the exact time when the synchronization message is given to the bus, a CAN low-level function is used, eg the function "CAN transmit confirmation". A timestamp is generated when the "CAN transmit confirmation" information is received. at Receiving the SYNC message in a "Time Slave" controller 151 , this also uses a CAN low-level mechanism, such as "CAN-receive indication", to set the time ( t2r ) to determine when the SYNC message was actually received.

In 2 ist t0r die Zeit, die als Synchronisationsinformation übertragen werden soll. Der zweite Teil dieser Zeit S(t0r) wird in der SYNC-Botschaft übertragen. Zum Zeitpunkt t1r geht die SYNC-Botschaft raus. Der „Time-Master“ erfasst dann noch einen Zeitstempel t1r seiner Referenz-Uhr. Der Time-Master sendet dann noch eine zweite Botschaft per Broadcast an die „Time-Slaves“. Es handelt sich um die sogenannte FUP-Botschaft entsprechend Follow-Up-Botschaft. Darin wird die Information t4r übertragen. Dabei entspricht die übertragene Information t4r dem Wert des Zeitstempels t1r abzüglich der in der SYNC-Botschaft übertragenen Information s(t0r). Es gilt also: t4r = t1r s ( t0r ) .

Figure DE102017209328A1_0001
In 2 is t0r the time to be transmitted as synchronization information. The second part of this time S ( t0r ) is transmitted in the SYNC message. At the time T1R the SYNC message goes out. The "Time-Master" then records a timestamp T1R his reference clock. The time master then sends a second message via broadcast to the "time slaves". It is the so-called FUP message according to follow-up message. This is the information T4R transfer. The transmitted information corresponds to this T4R the value of the timestamp T1R less the information s (s) transmitted in the SYNC message t0r ). It therefore applies: T4R = T1R - s ( t0r ) ,
Figure DE102017209328A1_0001

Die Information t4r entspricht dem Abstand zwischen der Zeitinformation, die in der vorhergehenden SYNC-Botschaft übertragen wurde und der tatsächlich ermittelten Sendezeit t1r für die SYNC-Botschaft. Für die FUP-Botschaft wird kein Zeitstempel genommen, weder auf der Sendeseite noch auf der Empfangsseite.The information T4R corresponds to the distance between the time information transmitted in the previous SYNC message and the actually determined transmission time T1R for the SYNC message. There is no timestamp for the FUP message, neither on the send side nor on the receive side.

In dem Time-Slave 151 werden dann beide Informationen aus SYNC-Botschaft und FUP-Botschaft zusammengesetzt um die neue Zeit für die lokale Uhr zu berechnen. Dabei wird auch der zuvor ermittelte Zeitstempel t2r für die Ankunftszeit der SYNC-Botschaft benutzt. Es gilt: New rel . Time = t3r t2r + s ( t0r ) + t4r .

Figure DE102017209328A1_0002
In the time slave 151 Then both information from SYNC message and FUP message are put together to calculate the new time for the local clock. The previously determined timestamp will also be used t2r used for the arrival time of the SYNC message. The following applies: New rel , Time = t3r - t2r + s ( t0r ) + T4R ,
Figure DE102017209328A1_0002

Die Bedeutung der Anteile t3r - t2r und s(t0r) + t4r ist in der 2 veranschaulicht.The meaning of the parts t3r - t2r and s (t0r) + t4r is in the 2 illustrated.

AUTOSAR sieht auch die Verwendung von Offset-Synchronisations- Botschaften OFS und OFNS vor. Sie dienen zur Korrektur eines Offset-Wertes, um den die übermittelten Zeitwerte in den SYNC-Botschaften zu korrigieren sind. Die Korrekturwerte werden von dem Time-Master 140 in den OFS- und OFNS-Botschaften ebenfalls per Broadcast übertragen. Sowohl OFS als auch OFNS Botschaften enthalten eine Offset-Information, die allerdings auf Grund von Platz-Problemen, auf diese beiden Botschaften aufgeteilt werden muss.AUTOSAR also provides for the use of offset synchronization messages OFS and OFNS. They are used to correct an offset value by which the transmitted time values in the SYNC messages are to be corrected. The correction values are taken from the time master 140 broadcasted in the OFS and OFNS messages as well. Both OFS and OFNS messages contain offset information, which, however, due to space issues, has to be split between these two messages.

Die 3 zeigt jetzt einen Vergleich der bei AUTOSAR vorgeschlagenen Implementierung der Zeitsynchronisation mit der hier neu vorgeschlagenen Implementierung. Dabei wird wieder von dem in 2 dargestellten Beispiel ausgegangen. Das Motorsteuergerät ist ein Time-Slave-Gerät, welches die Synchronisationsinformationen von dem Gateway 140 empfängt. Genauso werden aber auch die anderen Steuergeräte 152, 153 und Sensoren 161, 162, 163 synchronisiert.The 3 now shows a comparison of the AUTOSAR proposed implementation of time synchronization with the implementation proposed here. It is again from the in 2 assumed example. The engine control unit is a time-slave device which stores the synchronization information from the gateway 140 receives. The same applies to the other control units 152 . 153 and sensors 161 . 162 . 163 synchronized.

Im linken Teil ist die Software-Lösung dargestellt, wie sie bei AUTOSAR für die Zeitsynchronisation vorgeschlagen wird. Mit der Bezugszahl 1510 ist die CAN-Schnittstelle des Motor-Steuergerätes 150 bezeichnet. Diese besteht aus den Hardware-Komponenten CAN-Controller 1513 und CAN-Transceiver (nicht dargestellt) und aus den beiden Softwarekomponenten Applikations-Software 1511 und der Zeitsynchronisations-Software 1512. Zwischen beiden Software-Komponenten gibt es eine Schnittstelle 1514.The left part shows the software solution proposed by AUTOSAR for time synchronization. With the reference number 1510 is the CAN interface of the engine control unit 150 designated. This consists of the hardware components CAN controller 1513 and CAN transceiver (not shown) and from the two software components application software 1511 and the time synchronization software 1512 , There is an interface between both software components 1514 ,

Im rechten Teil ist die Hardware-Lösung dargestellt, wie sie hier für die Zeitsynchronisation vorgeschlagen wird. Mit der Bezugszahl 1520 ist die CAN-Schnittstelle des Motor-Steuergerätes 150 bezeichnet. Diese besteht aus den Hardware-Komponenten CAN-Controller 1513 und CAN-Transceiver (nicht dargestellt) und aus der Softwarekomponente Applikations-Software 1521. Statt des Softwareblocks 1512 ist in dem CAN-Controller 1522 ein Hardwareblock für die Zeitsynchronisation vorgesehen. Die Synchronisations-Botschaften 1516 (SYNC, FUP, OFS und OFNS) die vom Time-Master 140 stammen, werden in beiden Lösungen benutzt. Auch die weiteren CAN-Botschaften 1517 sind in beiden Fällen gleich. Bei der Software-Lösung gibt es eine Datenschnittstelle 1515 zwischen CAN-Controller 1513 und Software-Komponente 1511. Neben der Datenschnittstelle 1523 zwischen CAN-Controller 1522 und Software-Komponente 1521 gibt es bei der Hardware-Lösung noch eine Registerschnittstelle 1524 zum Einstellen und Auslesen der Register des Hardwareblocks für die Zeitsynchronisation.The right part shows the hardware solution as suggested here for the time synchronization. With the reference number 1520 is the CAN interface of the engine control unit 150 designated. This consists of the hardware components CAN controller 1513 and CAN transceiver (not shown) and from the software component application software 1521 , Instead of the software block 1512 is in the CAN controller 1522 a hardware block is provided for the time synchronization. The synchronization messages 1516 (SYNC, FUP, OFS and OFNS) those of the time master 140 are used in both solutions. Also the other CAN messages 1517 are the same in both cases. The software solution has a data interface 1515 between CAN controllers 1513 and software component 1511 , Next to the data interface 1523 between CAN controllers 1522 and software component 1521 There is also a register interface for the hardware solution 1524 for setting and reading the registers of the hardware block for the time synchronization.

4 zeigt die Struktur des Hardwareblocks für die Zeitsynchronisation gemäß der vorgeschlagenen Hardware-Lösung. Der Hardwareblock ist mit der Bezugszahl 1530 versehen. Die lokale Uhr wird durch einen Zähler gebildet, der mit dem lokalen Takt 2212 des Taktgebers getriggert wird. Zur Gewinnung von Zeitstempeln ist der Zähler mit einem Lokalzeit-Register 222 versehen. Die lokale Zeit kann von dem Mikrorechner des Steuergerätes ausgelesen werden. Dafür ist ein entsprechender Bus 2213 an das Lokalzeit-Register 222 angeschlossen. Die Zeitstempel können in dem Zeitstempel-Register 226 erfasst werden. Das Zeitstempel-Register 226 ist dementsprechend über einen weiteren Bus 2218 mit dem Lokalzeit-Register 222 verbunden. Die SYNC- und FUP-Botschaften werden über den CAN-Bus 104 empfangen und die darin befindlichen Synchronisationsinformationen (Zeitinformationen / Zeitstempel) werden in ein Sync-Register 228 übernommen. Dieses Sync-Register 228 steht über den Bus 2224 mit dem Zeitstempel-Register 226 in Verbindung. Bei Eintreffen der SYNC-Botschaft wird der Zeitstempel t2r erfasst, wie im Zusammenhang mit 3 erläutert. Der Zeitstempel wird über den Bus 2221 an eine Recheneinheit 221 zur Berechnung der globalen Netzwerkzeit weitergeleitet. Für die OFS- und OFNS-Botschaften gilt, dass sie über den CAN-Bus 104 empfangen werden und die darin befindlichen Synchronisationsinformationen (Zeitinformationen / Zeitstempel) in einem Offset-Register 229 übernommen werden. Dieses steht mit einem Zwischenspeicherblock 227 über die Schnittstelle 2226 in Verbindung. In den Zwischenspeicherblock 227 werden ebenfalls die Informationen von dem Sync-Register 228 übernommen. Dazu ist das Sync-Register 228 über die Schnittstelle 2225 mit dem Speicherblock 227 verbunden. Der Speicherblock 227 dient dazu die über den Bus kommenden Werte in den SYNC-, FUP-, OFS- und OFNS-Botschaften zu sammeln und zu aggregieren. In einer Ausführungsform können die vier Teile der Synchronisationsinformationen zu einem verwendbaren Zeitstempel zusammengerechnet werden. Dazu enthält der Zwischenspeicherblock eine kleine Recheneinheit. Dann kann die Recheneinheit 221 für die Berechnung der globalen Netzwerkzeit darauf zugreifen. Es reicht, wenn die Informationen von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Synchronisationszyklen im Speicher bereitgestellt werden. Die Implementierung kann deshalb als Ringpuffer erfolgen, wobei die neuen Daten an einer Stelle zugeführt werden, und die abgespeicherten Daten an anderen Stelle entnommen werden. Bei Zuführung der Daten, werden die vorhandenen Daten überschrieben. Der Ringpuffer entspricht also einer Einheit zur Aggregation von Zeitinformationen. 4 shows the structure of the hardware block for the time synchronization according to the proposed hardware solution. The hardware block is with the reference number 1530 Mistake. The local clock is formed by a counter that matches the local clock 2212 of the clock is triggered. To obtain timestamps, the counter is with a local time register 222 Mistake. The local time can be read out by the microcomputer of the control unit. There is a corresponding bus for this 2213 to the local time register 222 connected. The timestamps can be in the timestamp register 226 be recorded. The timestamp register 226 is accordingly over another bus 2218 with the local time register 222 connected. The SYNC and FBD messages are sent via the CAN bus 104 receive and the synchronization information contained therein (time information / timestamp) be in a sync register 228 accepted. This sync register 228 is over the bus 2224 with the timestamp register 226 in connection. When the SYNC message arrives, the time stamp becomes t2r recorded as related to 3 explained. The timestamp is over the bus 2221 to a computing unit 221 forwarded to calculate the global network time. For the OFS and OFNS messages, they are over the CAN bus 104 are received and the synchronization information contained therein (time information / time stamp) in an offset register 229 be taken over. This is associated with a cache block 227 over the interface 2226 in connection. Into the cache block 227 also get the information from the sync register 228 accepted. This is the sync register 228 over the interface 2225 with the memory block 227 connected. The memory block 227 serves to collect and aggregate the values coming over the bus in the SYNC, FUP, OFS and OFNS messages. In one embodiment, the four pieces of synchronization information may be aggregated into one useable timestamp. For this purpose, the buffer block contains a small arithmetic unit. Then the arithmetic unit 221 access it to calculate global network time. It suffices if the information from two consecutive synchronization cycles is made available in the memory. The implementation can therefore be done as a ring buffer, with the new data being fed in one place, and the stored data taken elsewhere. When feeding the data, the existing data will be overwritten. The ring buffer thus corresponds to a unit for the aggregation of time information.

Wie die Berechnung der globalen Netzwerkzeit in der Recheneinheit 221 funktioniert, wird nachfolgend mit Hilfe der 5 genauer erläutert. Hier können verschiedene Berechnungsarten verwendet werden. Dazu ist die Recheneinheit 221 konfigurierbar ausgeführt. Es ist deshalb ein Konfigurationsregister 224 vorhanden. Dieses kann über die Anwendungssoftware 1521 eingestellt werden. Es ist dazu eine Busschnittstelle 2214 vorgesehen. Das Konfigurationsregister 224 steht über die Schnittstelle 2219 mit der Recheneinheit 221 in Verbindung.Like the calculation of the global network time in the arithmetic unit 221 works, is below using the 5 explained in more detail. Different calculation types can be used here. This is the arithmetic unit 221 configurable executed. It is therefore a configuration register 224 available. This can be done via the application software 1521 be set. It is a bus interface to it 2214 intended. The configuration register 224 is about the interface 2219 with the arithmetic unit 221 in connection.

An die Recheneinheit 221 ist noch ein Interrupt-Generator 223 über den Bus 2220 angeschlossen. Der Interrupt-Generator 223 erzeugt Interrupts / Events, für zeitkritische Aktionen, die mit der globalen Netzwerkzeit gesteuert werden. Dazu wird die Netzwerkzeit über die Schnittstelle 2200 dem Interrupt-Generator 223 zur Verfügung gestellt. Der Interrupt-Generator kann deshalb eine Timer/Counter-Einheit beinhalten, die zeitkritische Aktionen auslöst. Der Interrupt-Generator 223 ist deshalb auch programmierbar ausgelegt. Die Programmierung erfolgt über das Interrupt-Konfigurationsregister 225. Dieses Register 225 wird über die Anwendungssoftware programmiert. Dazu ist die entsprechende Busschnittstelle 2217 dargestellt.To the arithmetic unit 221 is still an interrupt generator 223 over the bus 2220 connected. The interrupt generator 223 generates interrupts / events for time-critical actions that are controlled by global network time. This is done by the network time via the interface 2200 the interrupt generator 223 made available. The interrupt generator can therefore include a timer / counter unit that triggers time-critical actions. The interrupt generator 223 is therefore also designed programmable. The programming is done via the interrupt configuration register 225 , This register 225 is programmed via the application software. This is the corresponding bus interface 2217 shown.

5 zeigt die verschiedenen Methoden zur Synchronisation der lokalen Uhr 222 des Steuergerätes 151. Entlang der Abszisse ist die lokale Zeit t aufgetragen; entlang der Ordinate ist die Netzwerkzeit tn aufgetragen. Die Kurve B zeigt den Lauf der lokalen Uhr 222. Da die lokalen Uhr 222 mit dem lokalen Takt, betrieben wird, der von dem lokalen Quartz-Oszillator abgeleitet wird, ergibt sich eine zu große Steigung für die Kurve B. Durch die Synchronisierung wird der lokale Takt nicht verändert. Die Uhr 222 wird deshalb zu den Synchronisationszeitpunkten immer wieder nachgestellt, wird aber nach kurzer Zeit entweder wieder vorgehen, wenn die lokale Uhr im Slave schneller läuft als die Uhr im Time-Master oder nachgehen, wenn die lokale Uhr im Slave langsamer läuft als die Uhr im Time-Master. Das Synchronisationsintervall beträgt z.B. 125 ms. Der Messpunkt M(t1, tn1m) entspricht dem korrekten Wert der Netzwerkzeit, der sich über die Synchronisations-Botschaften SYNC, FUP, OFS und OFNS und dem dazu erfassten Zeitstempel t1 ergibt. Es ist praktisch der Sollwert. Der Punkt ACNT entspricht dem zu dem Synchronisationszeitpunkt in dem Steuergerät errechneten Wert für die Netzwerkzeit. Dieser ist aber mit einem Fehler behaftet, so dass eine Korrektur erforderlich ist. Ein Synchronisationszeitpunkt ist in 5 mit t1 bezeichnet. Der folgende Synchronisationszeitpunkt ist in 5 mit dem Zeitpunkt t2e angegeben. Zuvor war der Synchronisationszeitpunkt der Zeitpunkt t0, dieser ist aber in 5 nicht dargestellt. 5 shows the different methods for the synchronization of the local clock 222 of the control unit 151 , Along the abscissa the local time t is plotted; the network time t n is plotted along the ordinate. The curve B shows the run of the local clock 222 , Because the local clock 222 With the local clock derived from the local quartz oscillator, there is too much slope for the curve B , Synchronization does not change the local clock. The clock 222 will therefore be readjusted again and again at the synchronization times, but will either resume after a short time if the local clock in the slave runs faster than the clock in the time master or if the local clock in the slave runs slower than the clock in the time slot. Master. The synchronization interval is eg 125 ms. The measuring point M (t1, tn1m) corresponds to the correct value of the network time, which results from the synchronization messages SYNC, FUP, OFS and OFNS and the time stamp t1 acquired therefor. It is practically the target value. The point ACNT corresponds to the value for the network time calculated at the synchronization time in the control unit. However, this is subject to an error, so that a correction is required. A synchronization time is in 5 With t1 designated. The following synchronization time is in 5 with the time t2e specified. Previously, the synchronization time was the time t0 but this one is in 5 not shown.

Mit Kurve A ist der vom Time-Slave angenommene korrekte Lauf der globalen Netzwerkzeit illustriert. Genau genommen, ist es nicht der korrekte Lauf, sondern der, den der Slave mutmaßlich für den korrekten Verlauf hält. Dieser weicht auf Grund von Fehlern vom tatsächlichen, realen Verlauf ab, den ein potenzieller omnipräsenter Beobachter sehen könnte. Es ist deutlich das Auseinanderdriften der Zeit zwischen lokaler Uhr 222 und globaler Netzwerkzeit zu erkennen. Dabei müssen beide Uhren keine Absolutzeitwerte mit UTC-Bezug angeben. Im Bereich der Steuergeräte ist es üblich eine relative Zeit zu verwenden, etwa die Zeit nach dem Fahrzeugstart. Für einige Anwendungen ist der UTC-Bezug aber wünschenswert.With curve A the time taken for the correct time of the global network time is illustrated. Strictly speaking, it is not the correct run, but the one the slave presumably considers to be the correct one. This deviates from the actual, real history due to errors that a potential omnipresent observer might see. It is clearly the divergence of time between the local clock 222 and global network time. Both clocks do not have to specify absolute time values with UTC reference. In the field of control units, it is customary to use a relative time, for example the time after the vehicle is started. For some applications, the UTC reference is desirable.

Zur Zeitkorrektur der lokalen Uhr werden bei AUTOSAR verschiedene Mechanismen vorgeschlagen. Diese sind „Rate Correction“, „Rate Adaptation“ und „Jump Correction“. Die Kurve C veranschaulicht die Methode der „Rate Correction“. Nach dieser Methode wird die lokale Zeit, wann immer sie ausgelesen wird nach folgender Formel korrigiert: t n ( t ) = r 1 ( t t 1 ) + t n 1 a   b e i   t t 1

Figure DE102017209328A1_0003
mit dem folgenden „Rate Correction“-Faktor r1: r 1 = t n 1 m t n 0 m t 1 t 0
Figure DE102017209328A1_0004
For the time correction of the local clock different mechanisms are proposed in AUTOSAR. These are Rate Correction, Rate Adaptation and Jump Correction. The curve C illustrates the Rate Correction method. Using this method, the local time, whenever it is read out, is corrected according to the following formula: t n ( t ) = r 1 * ( t - t 1 ) + t n 1 a b e i t t 1
Figure DE102017209328A1_0003
with the following Rate Correction factor r 1 : r 1 = t n 1 m - t n 0 m t 1 - t 0
Figure DE102017209328A1_0004

Dabei sind die Werte t1 und tn1a aus 5 ersichtlich. Die Werte tn0m und t0 sind in 5 nicht eingezeichnet, entsprechen aber den Messwerten des vorhergehenden Intervalls. Sie sind in dem Speicherblock 227 noch verfügbar und können für die Berechnung von dort übernommen werden. Wie mit Kurve C gezeigt, wird durch die Methode der „Rate Correction“ zwar die Steigung der Kurve B ab dem Zeitpunkt t1 korrigiert, jedoch sind alle Werte, die auf diese Art und Weise korrigiert wurden noch um den Fehler ε1 zu groß.The values t 1 and t n1a are off 5 seen. The values t n0m and t 0 are in 5 not shown, but correspond to the measured values of the previous interval. They are in the memory block 227 still available and can be taken over for the calculation of there. As with a curve C Although the method of "Rate Correction" shows the gradient of the curve B corrected from the time t 1 , but all values that have been corrected in this way are still too large by the error ε1.

Das Ergebnis der Korrektur nach der Methode der „Rate Adaptation“ ist in 5 bei Kurve D ersichtlich. Dabei erfolgt neben der Korrektur nach der Methode „Rate Correction“ noch eine weitere Korrektur, die praktisch über das laufende Synchronisationsintervall den Fehler ε1 ausgleicht. Die Berechnungsformeln für die Methode der „Rate Adaptation“ lauten wie folgt: t n ( t ) = a 1 ( t t 1 ) + t n 1 a   b e i   t t 1   u n d   m 1 = a 1

Figure DE102017209328A1_0005
mit dem folgenden „Rate Adaptation“-Faktor a1: a 1 = t n 2 e t n 1 a t 2 e t 1 .
Figure DE102017209328A1_0006
The result of the correction according to the "Rate Adaptation" method is in 5 at curve D seen. In addition to the correction using the method "Rate Correction", another correction takes place, which practically compensates the error ε1 over the current synchronization interval. The calculation formulas for the Rate Adaptation method are as follows: t n ( t ) = a 1 * ( t - t 1 ) + t n 1 a b e i t t 1 u n d m 1 = a 1
Figure DE102017209328A1_0005
with the following "Rate Adaptation" factor a 1 : a 1 = t n 2 e - t n 1 a t 2 e - t 1 ,
Figure DE102017209328A1_0006

Dabei ist t2e der Zeitpunkt der von dem Time-Slave errechnet wird. Es handelt sich um den Wert nach der lokalen Uhr zu dem der nächste Synchronisationszeitpunkt zu erwarten ist, s. unten.Where t 2e is the time calculated by the time slave. It is the value after the local clock at which the next synchronization time is expected, s. below.

Für die in 5 angegebenen Winkel gilt die folgende Beziehung: γ 1 = β 1 α 1 = arctan ( m 0 ) arctan ( a 1 ) .

Figure DE102017209328A1_0007
For the in 5 given angle holds the following relationship: γ 1 = β 1 - α 1 = arctan ( m 0 ) - arctan ( a 1 ) ,
Figure DE102017209328A1_0007

Mit a1: a 1 = t n 2 e t n 1 a t 2 e t 1

Figure DE102017209328A1_0008
dabei entspricht m0: der nach der gleichen Formel wie a1 berechneten Steigung aus dem vorhergehenden Synchronisationsintervall.With a 1 : a 1 = t n 2 e - t n 1 a t 2 e - t 1
Figure DE102017209328A1_0008
where m 0 corresponds to the slope calculated from the previous synchronization interval using the same formula as a 1 .

In 5 ist noch eine dritte Methode der Korrektur dargestellt. Diese Methode enthält neben der „Rate Correction“ noch einen Schritt der als „Jump Correction“ bezeichnet wird. Nach der „Rate Correction“ bleibt noch der Fehler ε1 erhalten. Dieser wird im Schritt der Jump Correction von dem zum Zeitpunkt t1 abgelesenen Wert der lokalen Uhr mit den Koordinaten (t1, t1na), s. 5 abgezogen. Dann liegen die korrigierten Werte auf der Kurve A, die den Verlauf der Netzwerkzeit tn über der lokalen Zeit t wiedergibt. Die folgenden Formeln werden für diese Korrekturmethode eingesetzt: t n ( t ) = r 1 ( t t 1 ) + t n 1 m   b e i   t t 1   u n d   m 1 = r 1

Figure DE102017209328A1_0009
wobei für r1 wieder gilt, s. oben: r 1 = t n 1 m t n 0 m t 1 t 0 .
Figure DE102017209328A1_0010
In 5 is still a third method of correction shown. In addition to Rate Correction, this method includes a step called Jump Correction. After the "Rate Correction" the error ε1 remains. This is determined in the step of the jump correction from the value of the local clock read at time t1 with the coordinates (t 1 , t 1na ), s. 5 deducted. Then the corrected values lie on the curve A representing the course of the network time t n over the local time t. The following formulas are used for this correction method: t n ( t ) = r 1 * ( t - t 1 ) + t n 1 m b e i t t 1 u n d m 1 = r 1
Figure DE102017209328A1_0009
where again for r 1 , s. above: r 1 = t n 1 m - t n 0 m t 1 - t 0 ,
Figure DE102017209328A1_0010

Der nächste zu erwartende Synchronisationszeitpunkt t2e wird nach folgender Formel berechnet: t 2 e = r 1 t s y n c + t 1

Figure DE102017209328A1_0011
wobei für r1 wieder gilt, s. oben: r 1 = t n 1 m t n 0 m t 1 t 0 .
Figure DE102017209328A1_0012
The next expected synchronization time t 2e is calculated according to the following formula: t 2 e = r 1 * t s y n c + t 1
Figure DE102017209328A1_0011
where again for r 1 , s. above: r 1 = t n 1 m - t n 0 m t 1 - t 0 ,
Figure DE102017209328A1_0012

Für den Fehlerwert ε1 gilt: ε 1 = t n 1 a t n 1 m .

Figure DE102017209328A1_0013
For the error value ε 1 : ε 1 = t n 1 a - t n 1 m ,
Figure DE102017209328A1_0013

Grundsätzlich ist die Methode der Rate Adaptation zu bevorzugen. Allerdings ist sie nur anwendbar, wenn die folgenden Bedingungen für die Winkel eingehalten werden: α α m a x

Figure DE102017209328A1_0014
α α m i n
Figure DE102017209328A1_0015
ε ε m a x
Figure DE102017209328A1_0016
| γ | γ m a x .
Figure DE102017209328A1_0017
Basically, the method of rate adaptation is to be preferred. However, it is only applicable if the following angle conditions are met: α α m a x
Figure DE102017209328A1_0014
α α m i n
Figure DE102017209328A1_0015
ε ε m a x
Figure DE102017209328A1_0016
| γ | γ m a x ,
Figure DE102017209328A1_0017

Die Offenbarung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es gibt Raum für verschiedene Anpassungen und Modifikationen, die der Fachmann aufgrund seines Fachwissens als auch zu der Offenbarung zugehörend in Betracht ziehen würde.The disclosure is not limited to the embodiments described herein. There is room for various adjustments and modifications that the professional due to his Expertise as well as belonging to the disclosure.

Alle hierin erwähnten Beispiele wie auch bedingte Formulierungen sind ohne Einschränkung auf solche speziell angeführten Beispiele zu verstehen. So wird es zum Beispiel von Fachleuten anerkannt, dass das hier dargestellte Blockdiagramm eine konzeptionelle Ansicht einer beispielhaften Schaltungsanordnung darstellt. In ähnlicher Weise ist zu erkennen, dass ein dargestelltes Flussdiagramm, Zustandsübergangsdiagramm, Pseudocode und dergleichen verschiedene Varianten zur Darstellung von Prozessen darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbaren Medien gespeichert und somit von einem Computer oder Prozessor ausgeführt werden können.All examples mentioned herein as well as conditional formulations are to be understood without limitation to such specifically mentioned examples. For example, it will be appreciated by those skilled in the art that the block diagram presented here represents a conceptual view of exemplary circuitry. Similarly, it will be appreciated that an illustrated flowchart, state transition diagram, pseudocode, and the like are various variants for representing processes that may be stored substantially in computer-readable media and thus executed by a computer or processor.

Es sollte verstanden werden, dass das vorgeschlagene Verfahren und die zugehörigen Vorrichtungen in verschiedenen Formen von Hardware, Software, Firmware, Spezialprozessoren oder einer Kombination davon implementiert werden können. Spezialprozessoren können anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), Reduced Instruction Set Computer (RISC) und / oder Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) umfassen. Vorzugsweise wird das vorgeschlagene Verfahren und die Vorrichtung als eine Kombination von Hardware und Software implementiert. Die Software wird vorzugsweise als ein Anwendungsprogramm auf einer Programmspeichervorrichtung installiert. Typischerweise handelt es sich um eine Maschine auf Basis einer Computerplattform die Hardware aufweist, wie beispielsweise eine oder mehrere Zentraleinheiten (CPU), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und eine oder mehrere Eingabe/Ausgabe (I/O) Schnittstelle(n). Auf der Computerplattform wird typischerweise außerdem ein Betriebssystem installiert. Die verschiedenen Prozesse und Funktionen, die hier beschrieben wurden, können Teil des Anwendungsprogramms sein, oder ein Teil der über das Betriebssystem ausgeführt wird.It should be understood that the proposed method and apparatus may be implemented in various forms of hardware, software, firmware, special purpose processors, or a combination thereof. Special purpose processors may include Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Reduced Instruction Set Computer (RISC), and / or Field Programmable Gate Arrays (FPGAs). Preferably, the proposed method and apparatus is implemented as a combination of hardware and software. The software is preferably installed as an application program on a program storage device. Typically, it is a machine based computer platform that includes hardware such as one or more central processing units (CPU), random access memory (RAM), and one or more input / output (I / O) interface (s). The computer platform also typically installs an operating system. The various processes and functions described herein may be part of the application program, or part that is executed via the operating system.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Kfz-ElektronikAutomotive electronics
102102
Infotainment-BusInfotainment Bus
104104
CAN-BusCAN bus
105105
Kameracamera
110110
On-Board UnitOn-board unit
120120
Navigationssystemnavigation system
130130
Bedienungseinheitoperating unit
140140
Gatewaygateway
151151
Motor-SteuergerätMotor control unit
152152
ESP-SteuergerätESP control unit
153153
Getriebe-SteuergerätTransmission controller
161161
Sensor 1Sensor 1
162162
Sensor 2Sensor 2
163163
Sensor 3Sensor 3
221221
Netzwerkzeit-RecheneinheitNetwork time arithmetic unit
222222
Lokalzeit-RegisterLocal time register
223223
Interrupt-GeneratorInterrupt generator
224224
Konfigurations-RegisterConfiguration Registers
225225
Interrupt Konfigurations-RegisterInterrupt configuration register
226226
Zeitstempel-ErfassungseinheitTime stamp acquisition unit
227227
Zwischenspeichercache
228228
Synchronisations-RegisterSynchronization register
229229
Offset-RegisterOffset register
15101510
1. Architektur CAN-Busschnittstelle1. Architecture CAN bus interface
15111511
1. Applikations-Software1. Application software
15121512
Zeitsynchronisations-SoftwareTime synchronization software
15131513
1. CAN-Controller1. CAN controller
15141514
1. Schnittstelle1st interface
15151515
2. Schnittstelle2nd interface
15161516
3. Schnittstelle3rd interface
15171517
4. Schnittstelle4th interface
15201520
2. Architektur CAN-Busschnittstelle2. Architecture CAN bus interface
15211521
2. Applikations-Software2. Application software
15221522
2. CAN-Controller2. CAN controller
15231523
5. Schnittstelle5th interface
15251525
6. Schnittstelle6th interface
15261526
7. Schnittstelle7. Interface
22102210
8. Schnittstelle8. Interface
22112211
9. Schnittstelle9. Interface
22122212
10. Schnittstelle10. Interface
22132213
11. Schnittstelle11th interface
22142214
12. Schnittstelle12th interface
22152215
13. Schnittstelle13th interface
22162216
14. Schnittstelle14th interface
22172217
15. Schnittstelle15th interface
22182218
16. Schnittstelle16th interface
22192219
17. Schnittstelle17th interface
22202220
18. Schnittstelle18th interface
22212221
19. Schnittstelle19th interface
22222222
20. Schnittstelle20th interface
2223 2223
21. Schnittstelle21st interface
22242224
22. Schnittstelle22nd interface
22252225
23. Schnittstelle23. Interface
22262226
24. Schnittstelle24. Interface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • EP 1543389 B1 [0011]EP 1543389 B1 [0011]
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • ISO Norm [0032]ISO standard [0032]
  • ISO 11898 [0032]ISO 11898 [0032]

Claims (11)

Vorrichtung zur Synchronisation von Uhren in Steuergeräten (151, 152, 153), die über einen Kommunikationsbus (104) miteinander vernetzt sind, wobei die Steuergeräte (151, 152, 153) eine lokale Uhr (222) aufweisen, die periodisch mit einer globalen Uhr synchronisiert wird, wobei zur Synchronisierung periodisch Synchronisations-Botschaften, von einem Referenz-Zeitgeber (140) über den Kommunikationsbus (104) empfangen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Zeitstempeleinheit (226) und eine Referenzzeit-Recheneinheit (221) und einen Zwischenspeicher (227) aufweist, wobei die Zeitstempeleinheit (226) den Zeitpunkt der Ankunft einer Synchronisations-Botschaft nach der lokalen Uhr (222) erfasst, und diesen erfassten Zeitpunkt der Referenzzeit-Recheneinheit (221) zur Verfügung stellt, wobei die Synchronisations-Informationen in den Synchronisations-Botschaften in dem Zwischenspeicher (227) gesammelt werden und ebenfalls der Referenzzeit-Recheneinheit (221) zur Verfügung gestellt werden.Clock synchronization apparatus in control units (151, 152, 153) networked together via a communications bus (104), the controllers (151, 152, 153) having a local clock (222) periodically associated with a global clock synchronization, wherein for synchronization periodically synchronization messages, from a reference timer (140) over the communication bus (104) are received, characterized in that the device comprises a time stamp unit (226) and a reference time computing unit (221) and a buffer (227), wherein the time stamp unit (226) detects the time of arrival of a synchronization message after the local clock (222), and this detected time of the reference time computing unit (221) provides, the synchronization information in the Synchronization messages in the buffer (227) are collected and also the reference time computing unit (221) availgu ng be made. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Konfigurations-Register (224) vorgesehen ist, das zur Einstellung von Parametern und der Berechnungsart der Zeitkorrekturwerte in der Referenzzeit-Recheneinheit (221) dient.Device after Claim 1 in which a configuration register (224) is provided which is used for setting parameters and the type of calculation of the time correction values in the reference time calculation unit (221). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kommunikationsbus (104) als CAN Bus oder als CAN FD Bus entsprechend Controller Area Network und Controller Area Network Flexible Data Rate ausgeführt ist, und wobei die Synchronisations-Botschaften im Format von dem AUTOSAR-Standard mit dem Titel „Specification of Time Synchronisation over CAN“ entsprechend AUOTSAR CP Release 4.3.0 empfangen werden, wobei für die Übernahme der Daten in den Synchronisations-Botschaften SYNC und FUP ein Synchronisations-Register (228) und für die Übernahme der Daten in den Synchronisations-Botschaften OFS und OFNS ein Offset-Register (229) dem Zwischenspeicher (226) vorgeschaltet ist.Device after Claim 1 or 2 wherein the communications bus (104) is implemented as a CAN bus or as a CAN FD bus according to Controller Area Network and Controller Area Network Flexible Data Rate, and wherein the synchronization messages are in the format of the AUTOSAR standard entitled "Specification of Time Synchronization over CAN "are received according to AUOTSAR CP Release 4.3.0, wherein for the acquisition of the data in the synchronization messages SYNC and FUP a synchronization register (228) and for the transfer of the data in the synchronization messages OFS and OFNS an offset Register (229) is preceded by the latch (226). Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Zwischenspeicher zur Aggregation der einzelnen Anteile in den Synchronisationsbotschaften SYNC, FUP und OFS, OFNS dient.Device after Claim 3 , wherein the buffer is used to aggregate the individual components in the synchronization messages SYNC, FUP and OFS, OFNS. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei über das Konfigurations-Register (224), die im AUTOSAR-Standard erwähnten Berechnungsarten „Rate Correction“ und „Offset Correction“ einstellbar sind.Device after Claim 3 or 4 , which can be set via the configuration register (224), the "Rate Correction" and "Offset Correction" calculation types mentioned in the AUTOSAR standard. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei über das Konfigurations-Register (224), die im AUTOSAR-Standard erwähnte Berechnungsart „Offset Correction“ nach den beiden Varianten „Jump Correction“ und „Rate Adaptation“ einstellbar ist.Device after Claim 5 , wherein via the configuration register (224), the calculation method "Offset Correction" mentioned in the AUTOSAR standard can be set to the two variants "Jump Correction" and "Rate Adaptation". Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Zeitstempeleinheit wenigstens das Eintreffen der Information in der Sychronisations-Botschaft SYNC mit einem Zeitstempel versieht.Device according to one of Claims 3 to 6 in which the time stamp unit at least provides the arrival of the information in the synchronization message SYNC with a time stamp. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei weiterhin zur Auslösung von zeitsynchronen Aktionen eine Interrupt-Generatoreinheit (223) vorgesehen ist, die mit der Referenzzeit-Recheneinheit (221) in Verbindung steht.Device according to one of the preceding claims, wherein furthermore an interrupt generator unit (223) is provided for triggering time-synchronized actions, which is in communication with the reference time computing unit (221). Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei für die Interrupt-Generatoreinheit (223) ein Interruptkonfigurations-Register (225) vorgesehen ist, über das einstellbar ist zu welchen Zeitpunkten oder mit welcher Zeitperiode ein Interrupt ausgelöst werden soll.Device after Claim 8 , wherein for the interrupt generator unit (223) an interrupt configuration register (225) is provided, via which is adjustable at what times or with which time period an interrupt should be triggered. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Referenzzeit-Recheneinheit (221) eine Netzwerkzeit berechnet und wobei ein Register (225) vorgesehen ist, in das die berechnete Netzwerkzeit zum einfachen Auslesen für weitere Komponenten übernommen wird.Device according to one of the preceding claims, wherein the reference time computing unit (221) calculates a network time and wherein a register (225) is provided, in which the calculated network time is taken for easy reading for other components. Steuergerät, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.Control unit, characterized in that the control device is a device according to one of Claims 1 to 10 having.
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