DE4391639C2

DE4391639C2 - Datenübertragungssystem für Fahrzeuge mit Eigenantrieb

Info

Publication number: DE4391639C2
Application number: DE4391639A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hashimoto; Yuji Nagatani
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1993-04-13
Publication date: 2000-12-28
Anticipated expiration: 2013-04-14
Also published as: GB2281679A; JP2770282B2; US5585788A; GB9420669D0; DE4391639T1; WO1993021713A1; GB2281679B; JPH05292103A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungssy stem für ein Fahrzeug mit Eigenantrieb zum Übertragen von Nachrichten zwischen einer Mehrzahl von in dem Fahrzeug in stallierten Steuereinheiten, indem die Steuereinheiten über einen Netz-Bus miteinander verbunden werden und ein Übertra gungsrecht zwischen ihnen vergeben wird.

Ein derartiges Datenübertragungssystem für ein Fahrzeug ist beispielsweise durch die DE 39 30 316 A1 bekannt geworden.

Die DE 39 30 316 A1 beschreibt ein Kanalzugriffsverfahren für ein als Bussystem konfiguriertes lokales Übertragungsnetz für Nachrichten mit Paketeinteilung ohne zentrale Steuerung, bei dem jede sendewillige Station den Übertragungskanal abhört und abhängig vom Zustand des Übertragungskanals ihre Nachricht absetzt. Im Falle einer Kollision von Nachrichten auf dem Übertragungskanal erfolgen eine Unterbrechung der Nachrichten übertragung und eine Kollisionsauflösung in einer Auflösungs phase, wobei die Pakete in einer der zunehmenden Restlänge bzw. Restausgabezeit entsprechenden Reihenfolge übertragen werden. Die mit Ende einer Kollision beginnende Auflösungspha se besteht aus gegebenenfalls mehreren Zeitabschnitten, in de nen jeweils die Übertragung für die Pakete von Nachrichten vorbestimmter Länge bzw. Restausgabezeit freigegeben wird.

Herkömmlicherweise ist beim Durchführen von gegenseitiger Datenübertragung zwischen einer Mehrzahl von elektronischen Steuereinheiten (im folgenden als "ECUs" bezeichnet) über eine gemeinsame die ECUs miteinander verbindende Kommunikationslei tung (im folgenden als "Netz-Bus" bezeichnet) ein Verfahren bekannt (Token-Verfahren), bei dem zwischen den ECUs in einer vorbestimmten Sequenz ein Übertragungsrecht zirkuliert, das es nur den ECUs, die das Übertragungsrecht empfangen haben, er laubt, Daten an den Netz-Bus auszusenden.

Bei einem Datenübertragungssystem, bei dem das Token-Ver fahren angewendet wird, entsteht, falls das erste ECU, das das Übertragungsrecht, z. B. beim Einschalten des Stroms erlangt, fest vorgegeben ist, das Problem, daß die Zirkulation des Übertragungsrechtes nicht gestartet wird, wenn das erste ECU aus irgendwelchen Gründen nicht aktiv wird. Um dieses Problem zu lösen, wurde in der japanischen vorläufigen Patentveröf fentlichung (Kokai) Nr. 63-88930 ein Datenübertragungssystem vorgeschlagen, bei dem eine Mehrzahl von ECUs auf jeweilige Wartezeitperioden gesetzt sind und wenn eine für ein ECU ein gestellte Wartezeitperiode abgelaufen ist, nachdem der Strom angeschaltet wurde, erhält das ECU das Übertragungsrecht, wenn dann keine der anderen ECUs Daten an den Netz-Bus aussendet. Allerdings müssen die Wartezeitperioden für die jeweiligen ECUs auf voneinander ziemlich unterschiedliche Werte gesetzt werden, um ein Überlappen der Zeiten der Datenübertragung zu vermeiden, da die ECUs unterschiedliche Anstiegszeiten haben, das ist die Zeitperiode, die vom Zeitpunkt des Anschaltens des Stromes (oder des Zurücksetzens des Systems) bis zum Zeit punkt, in dem jedes ECU tatsächlich aktiv wird, dauert. Da durch entsteht das Problem, daß eine lange Zeitperiode ver geht, bevor das Übertragungsrecht (Erlangen des Übertragungs rechtes durch ein beliebiges ECU) erzeugt wird. Weiterhin geht das Übertragungsrecht verloren, wenn ein ECU, das das Übertra gungsrecht hat, aufhört aktiv zu sein, ohne an ein anderes ECU gesandt zu werden, selbst wenn das Übertragungsrecht nach dem Anschalten des Stromes erzeugt wird. Das oben vorgeschlagene System berücksichtigt nicht diesen Nachteil und kann somit dieses Problem nicht lösen.

Die vorliegende Erfindung erfolgte in Hinsicht auf die oben beschriebenen Probleme und es ist somit die Aufgabe die ser Erfindung ein Datenübertragungssystem bereitzustellen, das das Übertragungsrecht in einer kurzen Zeitspanne erzeugen kann, sowohl wenn der Strom angeschaltet wird als auch wenn das Übertragungsrecht verloren gegangen ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Datenübertragungssystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst,
daß zum Übertragen von Nachrichten zwischen den Steuereinhei ten das Übertragungsrecht zirkuliert wird und
daß jede der Steuereinheiten aufweist:
eine Übertragungsrecht-Zirkulationsbestimmungseinrichtung zum Feststellen, daß das Übertragungsrecht über eine vorbestimmte Zeitperiode hinweg nicht zirkuliert wurde,
eine Ruhezustand-Detektiereinrichtung zum Detektieren eines Ruhezustands des Netz-Busses,
eine Nachrichten-Sendeeinrichtung zum Senden einer Nachricht an den Netz-Bus, wenn die Steuereinheit das Übertragungsrecht erhalten hat, nämlich wenn das Übertragungsrecht über die vor bestimmte Zeitperiode hinweg nicht zirkuliert wurde und gleichzeitig der Ruhezustand des Netz-Busses festgestellt wur de,
eine Kollisions-Detektiereinrichtung zum Feststellen einer Kollision der gesendeten Nachricht mit einer beliebigen Nach richt einer anderen Steuereinheit und
eine Wartezeitperioden-Einstelleinrichtung zum Einstellen ei ner für jede Steuereinheit spezifischen Wartezeitperiode, wo bei dann, wenn die Kollision der Nachricht festgestellt wurde, die Nachrichten-Sendeeinrichtung die Sendung der Nachricht nach Ablauf der Wartezeitperiode ausführt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Wartezeitperioden- Einstelleinrichtung die Wartezeitperiode gemäß einem für jede Steuereinheit spezifischen Wert (z. B. Knotenadresse) fest stellt.

Wenn eine Steuereinheit feststellt, daß das Übertragungs recht über die vorbestimmte Zeitperiode hinweg nicht zirku liert wurde und daß der Netz-Bus in Ruhe ist, entscheidet die se Steuereinheit, daß sie das Übertragungsrecht erhalten hat, und beginnt, eine Nachricht zu übermitteln.

Wenn eine Kollision der Nachricht mit einer beliebigen anderen Nachricht während der Übertragung der Nachricht fest gestellt wird, wird die Nachrichten-Übertragungsverarbeitung nach Ablauf der hierfür spezifischen Wartezeitperiode wieder ausgeführt.

Weiterhin ist die Wartezeitperiode gemäß der Knotenadres se der Steuereinheit eingestellt.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die gesamte Anordnung eines Steuersystems für ein Fahrzeug mit Eigenantrieb gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, in dem die Anordnung einer elektronischen Steuereinheit gezeigt ist, die das System der Fig. 1 bildet;

Fig. 3 ist ein Diagramm, in dem Einzelheiten einer Bus- Schnittstelle von Fig. 2 gezeigt sind;

Fig. 4 ist ein Diagramm, in dem der Aufbau einer Nach richt gezeigt ist, die zwischen elektronischen Steuereinheiten gesendet und empfangen wird;

Fig. 5 ist eine Zeittafel zum Erklären der Übertragung eines Tokens durch eine Token-Nachricht;

Fig. 6 ist eine Zeittafel zum Erklären der Übertragung des Tokens durch eine Datennachricht;

Fig. 7 ist ein Diagramm, in dem die Initialisierungs-Ver arbeitung gezeigt ist, die von einer Zentraleinheit einer elektronischen Steuereinheit ausgeführt wird;

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, in dem eine Prozedur von Übertragungsrechte erzeugender Verarbeitung, die von einer Kommunikationssteuerung-IC der elektronischen Steuereinheit ausgeführt wird, gezeigt ist; und

Fig. 9 ist ein Zeitdiagramm, das zum Erklären der Über tragungsrecht-Erzeugungs-Verarbeitung nützlich ist.

Im folgenden wird die Erfindung im Detail in bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt die gesamte Anordnung eines Steuersystems für ein Fahrzeug mit Eigenantrieb gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, das aus elektronischen Steuereinheiten (im fol genden als "die ECUs" bezeichnet) 1 bis 5 besteht, die über einen Netz-Bus 6 miteinander verbunden sind. Eine ENG-Steue reinheit ECU 1 steuert den Betrieb eines Motors (= engine) in Reaktion auf die Betätigung eines von dem Fahrer des Fahrzeugs etc. betätigten Gaspedals. Eine MISS-Steuereinheit ECU 2 steu ert eine automatische Übertragung des Fahrzeugs gemäß Fahrbe dingungen des Fahrzeugs. Eine TCS-Steuereinheit ECU 3 stellt ein Gleiten der Antriebsräder fest und steuert das Ausgangs- Drehmoment des Motors. Eine Aufhängungs-Steuereinheit ECU 4 steuert ein Aufhängungssystem (aktive Aufhängung) des Fahr zeugs in Abhängigkeit der Fahrbedingungen des Fahrzeugs. Eine Bremssteuerung ECU 5 stellt einen blockierten Zustand der Rä der fest und führt Bremssteuerung durch. Diese ECUs 1 bis 5 sind erforderlich, um gegenseitig die von den Sensoren festge stellten Steuer- und Betriebsparameter zu überwachen und aus diesem Grund sind sie miteinander über den Netz-Bus 6 für die Übertragung von gegenseitig benötigten Daten verbunden.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, in dem die Anordnung der ENG-Steuereinheit ECU 1 gezeigt ist, die aus einer Zentralein heit (im folgenden "die CPU" genannt) 101, die über eine Ein gangs/Ausgangs-Schnittstelle 104 mit einer Mehrzahl von Senso ren 11 verbunden ist, und aus einer Mehrzahl von Effektoren (Wirkelementen, Betätigern) 12, wie z. B. Kraftstoffeinspritz ventilen, besteht. Die CPU 101 ist über eine Bus-Leitung 107 mit einem RAM-Speicher (Direktzugriffspeicher) 102, einem ROM- Speicher (Festspeicher) 103 und einer Kommunikationssteuerung- IC (integrierte Schaltung) 105 verbunden. Die Kommunikations steuerung-IC 105 ist über eine Bus-Schnittstelle 106 mit dem Netz-Bus 6 verbunden.

Die CPU 101 stellt Steuerparameter auf der Basis von De tektionswerten von den Sensoren 11 gemäß einem in dem ROM- Speicher 103 gespeicherten Programm fest, wodurch sie die Ef fektoren 12 antreibt. Der RAM-Speicher 102 speichert vorüber gehend Daten der Ergebnisse der Berechnung. Die Kommunikationssteuerung-IC steuert die Übertragung einer Nachricht an den Netz-Bus und den Empfang einer Nachricht von dem Netz-Bus.

Fig. 3 zeigt Details der Anordnung der Bus-Schnittstelle 106, bei der ein Sendeanschluß der Kommunikationssteuerung-IC über einen Widerstand 114 mit einer Basis eines Transistors 115 verbunden ist. Ein Emitter des Transistors 115 ist geerdet und ein Kollektor davon ist sowohl mit dem Netz-Bus 6 als auch mit der Stromversorgungsleitung VSUP über einen Widerstand 116 und mit einem nicht invertierenden Eingangsanschluß eines Kom parators 111 über einen Widerstand 17 verbunden. Ein invertie render Eingangsanschluß des Komparators 111 ist über einen Wi derstand 113 geerdet und ist mit der Stromversorgungsleitung VSUP über einen Widerstand 112 verbunden. Ein Ausgang des Kom parators ist mit einem Empfangsanschluß der Kommunikations steuerung-IC 105 verbunden.

Wenn bei der Anordnung der Fig. 3 der Pegel eines Signals am Netz-Bus 6 einen hohen/niedrigen Wert annimmt, ändert sich in entsprechender Weise der Ausgang von dem Komparator 11 auf hoch/niedrig, wodurch es der Kommunikationssteuerung-IC 105 ermöglicht wird, das Signal am Bus 6 zu empfangen. Wenn wei terhin der Pegel eines Ausgangssignals von dem Sendeanschluß der Kommunikationssteuerung-IC 105 einen hohen/niedrigen Wert annimmt, so wird der Kollektor des Transistors 115 niedrig/ hoch, wodurch ein Signal an den Netz-Bus ausgesandt wird.

Die ECUs 2 bis 5 haben im wesentlichen dieselbe Anordnung wie das ECU 1. Somit ist, selbst wenn eines der ECUs ein Si gnal auf hohem Pegel an den Netz-Bus 6 aussendet, und ein wei teres ECU an diesen ein Signal auf einem niedrigen Pegel sen det, das resultierende an den Netz-Bus geladene Signal auf ei nem niedrigen Pegel. Das heißt, daß gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Signal auf niedrigem Pegel dominant ist, wohingegen ein Signal auf hohem Pegel rezessiv ist.

Als nächstes wird ein Verfahren zur Datenübertragung zwi schen den ECUs beschrieben. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Token-Verfahren angewendet. Dies unter Erwägung der Tatsache, daß im Vergleich zu einem CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection = Trägerfeststellung mit Vielfachzugriff mit Kollisionserkennung) Verfahren, das die Kollision von Nachrichten regeln kann, das Token-Verfahren im Hinblick auf eine elektrische Verzögerung auf dem Netz-Bus vorteilhaft ist und die maximale Nachrichten-Verzögerungszeit periode leicht feststellen kann, wodurch der Aufbau des Netz- Systems erleichtert wird.

Fig. 4 zeigt Formate von Nachrichten, die bei der Daten übertragung bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. Fig. 4(a) zeigt ein Format einer Datennachricht zum Senden eines Tokens und zum Senden von Daten, wohingegen Fig. 4(b) ein Format einer Token-Nachricht zum Senden nur des Tokens zeigt. In der folgenden Beschreibung werden die das Netz-System bildenden ECUs 1 bis 5 als Knoten 1 bis 5 bezeich net.

In Fig. 4(a) bezeichnet das Feld F1 (SOM) den Beginn ei ner Nachricht, die von einem dominanten Bit gebildet wird. Dieses Feld wird zur Synchronisierung von Operationen aller das Netz-System bildener Knoten verwendet.

Ein Feld F2 (TKNAD) besteht aus vier Bits, die eine Adresse eines Empfangsknotens bestimmen, an den das Token übertragen werden soll. Die Knotenadressen sind z. B. auf Werte 0 bis 4 gesetzt, die jeweils den ECUs 1 bis 5 entsprechen.

Ein Feld F3 (DSTND) besteht aus 16 Bits, die einen Knoten zum Empfangen von Daten der Nachricht bestimmen. Ein Bit ist jeweils einem Knoten zugeordnet und ein einem Knoten entspre chendes Bit wird zum Empfangen von Daten auf logisch "1" ge setzt. Z. B., wenn die Adressen von Knoten zum Empfangen von Daten 1 und 4 sind, sind das zweite Bit des Feldes F4 und das fünfte Bit desselben Feldes auf logisch "1" gesetzt. In diesem Zusammenhang beträgt bei der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der Knoten 5 und somit werden 11 Bits der 16 Bits die ses Feldes nicht verwendet. Jedoch bei Berücksichtigung einer Erweiterung des Systems (Erhöhung der Anzahl der Knoten) kann das System an eine Gesamtzahl von 16 Knoten angepaßt werden.

Ein Feld F5 (DLC) ist aus 4 Bits, die die Länge eines Da tenfeldes (Feld F7) bestimmen. Bei der vorliegenden Ausfüh rungsform ist die Datenlänge durch die Nummer von Bytes im Be reich von 0 bis 8 dargestellt.

Ein Feld F6 (ID) ist aus 12 Bits, die ein Datenidentifi zierungszeichen bilden. Alle Daten haben unterschiedliche hierfür eingestellte Identifizierungszeichen.

Ein Feld F7 (DATA) ist das Datenfeld, bei dem die Länge der Dateninhalte variiert. Die maximale Größe des Feldes F7 beträgt 64 Bits.

Ein Feld F8 (CRC) ist ein CRC (Cyclic Redundancy Check) Feld von 16 Bits, das aus einer Sequenz (CRC Character Se quenz) von Zeichen zur Fehlerdetektion besteht, die durch die Verwendung der folgenden Gleichung (1) als ein erzeugendes Po lynom erhalten wird:

Erzeugendes Polynom = X¹⁶ + X¹² + X⁵ + 1 (1)

Ein Begrenzer (Trennzeichen) aus einem rezessiven Bit wird zwischen den Feldern F8 und F9 zwischengeschaltet.

Ein Feld F9 (DTACK) ist ein Feld, in welches eine Daten- Bestätigungs-Antwort durch einen Knoten geschrieben werden soll, der die Daten normal oder sicher erhalten hat, und durch einen Bestätigungsschlitz von zwei Bits gebildet ist. Ein Sen deknoten sendet eine Nachricht mit dem Bestätigungsschlitz als rezessive Bits und ein Knoten oder mehrere Knoten, der/die in der Nachricht als der/die Empfangsknoten für die Information bestimmt ist/sind und die Daten normal oder sicher empfangen hat/haben, macht/machen die Daten bestätigende Antwort durch Überschreiben von zwei dominanten Bits in dem Bestätigungs schlitz. Ein durch zwei rezessive Bits gebildeter Begrenzer wird zwischen den Feldern F9 und F10 zwischengeschaltet.

Ein Feld F10 (TKNACK) ist ein Feld, in welches eine To ken-Bestätigungs-Antwort durch einen Knoten geschrieben werden soll, der den Token normal oder sicher empfangen hat, und das durch einen Bestätigungsschlitz von zwei Bits gebildet ist, ähnlich zu dem Feld F9. Ein Sendeknoten sendet eine Nachricht mit dem Bestätigungsschlitz als rezessive Bits und ein Knoten, der den Token empfangen hat, macht die Token-Bestätigungs-Ant wort durch Überschreiben von zwei dominanten Bits in den Be stätigungsschlitz. Ein durch zwei rezessive Bits gebildeter Begrenzer ist zwischen den Feldern F10 und F11 zwischenge schaltet.

Ein Feld F11 (EOM) bestimmt das Ende der Nachricht und wird durch sieben rezessive Bits gebildet.

Die in Fig. 4(b) gezeigte Token-Nachricht wird so gebil det, daß die Felder F4 bis F8 im Vergleich zur Datennachricht weggelassen werden und ein Begrenzer ist zwischen den Feldern F3 und F10 zwischengeschaltet.

Als nächstes wird ein Verfahren zum Zirkulieren des Tokens beschrieben.

Wenn ein Knoten, der den Token empfangen hat, Daten oder Informationen aufweist, die übertragen werden sollen, muß das Token an einen nachfolgenden Knoten zusammen mit den Daten übertragen werden. Wenn der Knoten keine zu übertragenden Da ten oder Informationen aufweist, hat er das Token allein an den nachfolgenden Knoten zu übertragen. Ein Knoten, an den das Token übertragen werden soll, ist ein Knoten entsprechend der durch das Feld F2 (TKNAD) bestimmten Token-Adresse. Normaler weise wird die Token-Adresse zuerst gesetzt, indem ein Wert von 1 der Token-Adresse des Sendeknotens selbst hinzuaddiert wird und die Nachricht wird weiterhin ausgesandt, bis eine To ken-Bestätigungs-Antwort festgestellt wird, indem die Token- Adresse progressiv um einen Inkrementwert von 1 erhöht wird. Wenn jedoch die Token-Adresse des vorliegenden Knotens gleich einem Wert 15 ist, wird die Token-Adresse auf 0 gesetzt.

Wenn der Knoten entsprechend der in der Nachricht gesetz ten Token-Adresse das Token erhalten hat, überschreibt er zwei dominante Bits in den Bestätigungsschlitz des Feldes F10 (TCNACK), wodurch die Token-Bestätigungs-Antwort entsteht. Wenn die Token-Bestätigungs-Antwort somit überschrieben wird und die Nachricht normalerweise in dem Feld F11 (EOM) endet, vervollständigt der Sendeknoten, der das Token gesendet hat, die Token-Übertragung und der Empfänger-Knoten hat das Token erhalten. Aus diesem Grund wird das Token nicht übertragen, wenn während der Übertragung der Nachricht ein Fehler auftrat. Wenn weiterhin die Token-Bestätigungs-Antwort selbst bei nor maler Durchführung der Nachrichten-Übertragung bis zum Feld F11 (EOM) nicht überschrieben wird, entscheidet der Knoten, der das Token gesandt hat, daß der der Token-Adresse entspre chende Knoten nicht in dem Netz existiert und ein Wert 1 wird zu der Token-Adresse hinzuaddiert (jedoch wenn die resultie rende Token-Adresse gleich 16 ist, wird die Token-Adresse auf einen Wert 0 gesetzt), wodurch das Token wieder ausgesandt wird. Dieser Ablauf wird wiederholt ausgeführt, bis die Token- Bestätigungs-Antwort empfangen wird.

Wenn der das Token besitzende Knoten keine zu übertragen den Daten hat, wird das Token unter Verwendung der in Fig. 4 (b) gezeigten Token-Nachricht übertragen. Wenn z. B. ein Knoten mit einer Knotenadresse von 2 eine Token-Nachricht übertragen sollte, wird die Token-Adresse (Feld F2) auf einen Wert 3 (0011B), wie in Fig. 5 gezeigt, gesetzt und ein Steuerungsbit (Feld F3) wird auf 10B gesetzt (das dominante Bit wird auf 1 und das rezessive Bit auf 0 gesetzt), wodurch die Token-Nach richt an den Bus 6 (Fig. 5(a) und (b), linke Seite) gesandt wird.

Wenn die Token-Bestätigungs-Antwort nicht in den Bestäti gungsschlitz überschrieben wird (z. B. aufgrund eines Versagens des Knotens mit der Adresse 3), wird die Token-Adresse auf ei nen Wert 4 (0100B) gesetzt und dann wird die Token-Nachricht wieder ausgesandt (Fig. 5, rechte Seite). Bei dem in den Figu ren dargestellten Beispiel wird, wenn die Token-Bestätigungs- Antwort in den Bestätigungsschlitz von dem Knoten mit der Adresse 4 überschrieben wird, das Token zu dem Knoten mit der Adresse 4 übertragen.

Wenn der Knoten mit dem Token zu übertragende Daten hat, wird das Token durch Verwendung der in Fig. 4(a) gezeigten Datennachricht ausgesandt. Da das System so eingestellt ist, daß derselbe Knoten die Datennachricht nicht zweimal aufeinan der folgend aussenden kann, ist es in diesem Fall erforder lich, unverzüglich einen Wert 1 zu der Tokenadresse hinzu zu addieren, bevor die Datennachricht ausgesandt wird.

Wenn z. B. der Knoten mit der Adresse 2 die Datennachricht aussendet, wird die Tokenadresse (Feld F2) auf einen Wert 3 (0011B) gesetzt und das Steuerungsbit (Feld F3) wird auf 11B gesetzt, wie in Fig. 6 gezeigt und dann wird die Datennach richt an den Bus 6 ausgesandt (Fig. 6(a) und (b), linke Sei te).

Wenn die Token-Bestätigungs-Antwort nicht in den Bestäti gungsschlitz des Feldes F10 überschrieben wird, wird die To kenadresse auf einen Wert 4 (0100B) gesetzt und die resultie rende Token-Nachricht wird ausgesandt (Fig. 6, rechte Seite). Ähnlich zu dem in Fig. 5 gezeigten Fall, wird das Token an den Knoten mit der Adresse 4 übertragen, wenn die Token-Bestäti gungs-Antwort von dem Knoten mit der Adresse 4 überschrieben wird.

Im folgenden wird ein Verfahren zum Erzeugen des Tokens beschrieben, wenn das System hochgefahren wird (wenn der Strom eingeschaltet wird).

Wenn der Strom angeschalten wird, setzt die CPU jedes Knotens Knotenadressen während ihrer in Fig. 7 gezeigten In itialisierungs-Verarbeitung, schreibt die Knotenadressen in ein Knoten-Adressen-Register des Kommunikationssteuerung-IC und gibt das Kommunikationssteuerung-IC frei. Das Kommunikati onssteuerung-IC jedes Knotens führt eine Token-Erzeugungs-Ver arbeitung, wie in Fig. 8 gezeigt, aus. Diese Verarbeitung wird im Hintergrund ausgeführt.

In bezug auf Fig. 8(a) wartet das Kommunikationssteue rung-IC bei einem Schritt S1, bis eine vorbestimmte Überwa chungs-Zeitperiode Ttk (z. B. 5 msec) vergangen ist, und stellt dann bei einem Schritt S2 fest, ob während dieser Zeitperiode das Token erzeugt wurde oder nicht. Wenn die Antwort auf diese Frage negativ ist (NEIN), d. h., wenn das Token während der vorbestimmten Überwachungs-Zeitperiode Ttk nicht erzeugt wur de, wird bei einem Schritt S3 festgestellt, ob der Netz-Bus 6 in Ruhe (in einem Zustand ohne Signale) ist oder nicht. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird festgestellt, daß der Netz-Bus 6, der ständig auf ein Signal an diesem überwacht wird, in Ruhe ist, wenn das Signal an dem Netz-Bus 6 weiterhin für aufeinanderfolgende acht Bits rezessiv ist. Wenn die Ant wort auf die Frage bei Schritt S2 bejahend ist (JA) oder wenn die Antwort auf die Frage bei Schritt S3 negativ (NEIN) ist, d. h., wenn das Token während der vorbestimmten Überwachungs- Zeitperiode Ttk erzeugt wurde, oder wenn der Netz-Bus 6 nicht in Ruhe ist, wird ein Twt-Taktgeber bei einem Schritt S5 zu rückgesetzt, wodurch bewirkt wird, daß das Kommunikations steuerung-IC wartet oder in Bereitschaft ist, bis eine vorbe stimmte Wartezeitperiode Twt bei Schritt S6 vergangen ist, worauf wieder zu Schritt S2 zurückgegangen wird.

Der Twt Taktgeber mißt die vorbestimmte Wartezeitperiode Twt, die aus der folgenden Gleichung (2) berechnet wird:

Twt = (Knotenadresse + 1) × Twt0 (2)

Aus diesem Grund hat jeder Knoten einen hierfür spezifi schen Wert der vorbestimmten Wartezeitperiode Twt. Z. B hat der Knoten mit der Adresse 0 eine vorbestimmte Wartezeitperiode Twt = Twt0 und der Knoten mit der Adresse 3 hat eine vorbe stimmte Wartezeitperiode Twt = 3Twt0. Durch Setzen der Werte der vorbestimmten Wartezeitperiode Twt, die für jeweilige Kno ten spezifisch ist, wird bewirkt, daß die Knoten warten oder für verschiedene gesetzte Wartezeitperioden in Bereitschaft sind, wenn eine Nachrichtenkollision, wie folgt beschrieben, erfolgt ist, was es ermöglicht, daß eine Kollision von Nach richten, die nach Ablauf einer Wartezeitperiode ausgesandt wurden, verhindert wird.

Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes S3 bejahend ist (JA), d. h., wenn der Bus 6 in Ruhe ist, wird festgestellt, daß der Knoten das Token erfaßt hat und angeordnet, daß bei Schritt S4 begonnen wird, eine Nachricht auszusenden. Dann wird, wie in Fig. 8(b) gezeigt, bei einem Schritt S11 festge stellt, ob eine Kollision der ausgesandten Nachricht mit der Nachricht von einem anderen Knoten erfolgt ist oder nicht. Wenn die Antwort auf diese Frage negativ ist, (NEIN), d. h., wenn keine Kollision stattfand, wird schließlich festgestellt, daß der Knoten das Token erhalten hat und dann wird das Token an einen nachfolgenden Knoten (der nächste Knoten, der das To ken erhalten soll), durch die Nachricht, deren Übertragung bei Schritt S4 begonnen wird, übertragen.

Die Detektion einer Nachrichtenkollision wird bewirkt, indem festgestellt wird, ob eine Unstimmigkeit zwischen einer von dem vorliegenden Knoten an den Bus ausgesandten Nachricht und einer an dem Bus (d. h. zwischen einem Signal an dem Sende anschluß des Kommunikationssteuerung-IC und einem Signal an dem Empfangsanschluß desselben) festgestellten Nachricht er folgt. Aus diesem Grund stellt ein dominante Bits aussendender Knoten die Kollision selbst dann nicht fest, wenn eine Nach richtenkollision tatsächlich stattfindet, aber ein rezessive Bits aussendender Knoten stellt diese fest.

Wenn die Antwort auf die Frage bei Schritt S11 bejahend (JA) ist, d. h., wenn eine Kollision von Nachrichten stattfin det, wird die Beurteilung bezüglich der Erfassung des Tokens bei Schritt S3 widerrufen und eine durch eine Sequenz von do minanten Bits gebildete Fehlernachricht wird bei einem Schritt S12 übertragen und der Twt Taktgeber bei einem Schritt S13 zu rückgesetzt, wonach das Programm zu Schritt S6 weitergeht, wo bewirkt wird, daß die Kommunikationssteuerung-IC wartet oder in Bereitschaft ist.

Auch wenn die Übertragung der Nachricht abgeschlossen wird, ohne eine Nachrichtenkollision festzustellen, wird der Twt Taktgeber zurückgesetzt und dann geht das Programm weiter zu Schritt S6, wo bewirkt wird, daß das Kommunikationssteue rung-IC wartet oder in Bereitschaft ist.

Weiterhin wird der Empfang von Nachrichten von anderen Knoten als Unterbrechungs-Verarbeitung durchgeführt, wenn das Kommunikationssteuerung-IC in Bereitschaft ist (bei Schritt S6), und wenn der Empfang jeder Nachricht beendet ist, wird der Twt Taktgeber zurückgesetzt, und danach geht die Kommuni kationssteuerung-IC zu einem Bereitschafts-Zustand zurück.

Wenn das Token nicht innerhalb der vorbestimmten Überwa chungszeitperiode an dem Bus 6 erzeugt wird und der Bus 6 zum gleichen Zeitpunkt in Ruhe ist, erhält durch die Verarbeitung des Programms der Fig. 8 ein Knoten, der keine Nachrichtenkol lision festestellt hat, das Token, wohingegen ein Knoten, der eine Kollision von Nachrichten festgestellt hat, dieselbe Be urteilung nach Ablauf einer vorbestimmten hierfür spezifischen Wartezeitperiode Twt wiederholt ausführt. Wenn deshalb die Zeitperiode von dem Zeitpunkt des Anschaltens des Stromes ab bis zum Zeitpunkt, wenn das ECU in einen aktiven Zustand kommt, unter den ECUs unterschiedlich ist, erhält aus diesem Grund das ECU, das zuerst hochgefahren wird, das Token, wo durch es möglich ist, das Token zu einem frühen Zeitpunkt zu erzeugen.

Die Verarbeitung des Programms der Fig. 8 funktioniert selbst dann effektiv, wenn das Token aufgrund Versagens eines Knotens, der das Token hält, verloren geht. Deshalb kann selbst in so einem Fall das Token zu einem frühen Zeitpunkt erzeugt werden.

Fig. 9 zeigt einen Fall, in dem der Knoten mit der Adres se 1 und der Knoten mit der Adresse 4 beinahe zum gleichen Zeitpunkt hochfahren, wenn der Strom angeschalten wird, (wie in (c) und (e) der Figur gezeigt) und der Knoten mit der Adresse 3 fährt geringfügig später hoch (wie in (d) der Figur gezeigt).

Bei diesem Beispiel stellt der Knoten mit der Adresse 4 eine Nachrichtenkollision an dem Feld F2 (TKNAD) fest, da ein von diesem übertragenes Signal nicht mit einem Signal am Bus übereinstimmt, und überträgt dann eine Fehlernachricht, die von einer Sequenz von dominanten Bits gebildet ist, und nimmt danach einen Bereitschafts-Zustand an (Wartezeitperiode Twt = 5 × Twt0). Der Knoten mit der Adresse 3 stellt ein Si gnal an dem Bus fest, bevor die vorbestimmte Überwachungszeit periode Ttk vergangen ist und nimmt somit einen Bereitschafts- Zustand an (Wartezeitperiode Twt = 4 × Twt0). Der Knoten mit der Adresse 1 stellt eine Kollision einer von diesem übertra genen Nachricht mit der von dem Knoten mit der Adresse 4 über tragenen Fehlernachricht fest und nimmt einen Bereitschafts- Zustand an (Wartezeitperiode Twt = 2 × Twt0), ähnlich zu dem Knoten mit der Adresse 4. Danach beginnt der Knoten mit der Adresse 1, die Nachricht nach Ablauf der hierfür spezifischen Wartezeitperiode 2Twt0 wieder zu übertragen. Zu diesem Zeit punkt sind die Knoten mit den Adressen 3 und 4 immer noch in Bereitschaft und somit findet keine Nachrichtenkollision statt, wodurch der Knoten mit der Adresse 1 das Token erfassen kann.

Wenn, wie oben im Detail beschrieben, gemäß dem erfin dungsgemäßen Datenübertragungssystem eine Steuereinheit fest stellt, daß das Senderecht in dem System über eine vorbestimm te Zeitperiode nicht zirkuliert hat und gleichzeitig der Netz- Bus in Ruhe ist, entscheidet diese Steuereinheit, daß sie das Token bekommen hat und beginnt, eine Nachricht zu senden. Als Folge davon kann das Übertragungsrecht in einer kurzen Zeit erzeugt werden, sowohl wenn der Strom angeschalten ist als auch wenn das Übertragungsrecht verloren ging.

Weiterhin wird gemäß dem erfindungsgemäßen Datenübertra gungssystem, wenn eine Steuereinheit eine Kollision einer hierdurch übertragenen Nachricht mit einer beliebigen anderen Nachricht während der Übertagung der Nachricht feststellt, der Nachrichten-Übertragungsvorgang nach Ablauf einer hierfür spe zifischen Wartezeitperiode wieder ausgeführt. Als Ergebnis ist es, selbst wenn zwei oder mehr Steuereinheiten beinahe gleich zeitig beginnen, Nachrichten zu senden, möglich, mit jeglicher hieraus resultierenden Störung richtig umzugehen.

Claims

1. Datenübertragungssystem für ein Fahrzeug mit Eigenan trieb zum Übertragen von Nachrichten zwischen einer Mehrzahl von in dem Fahrzeug installierten Steuerein heiten, indem die Steuereinheiten über einen Netz-Bus miteinander verbunden werden und ein Übertragungsrecht zwischen ihnen vergeben wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Übertragen von Nachrichten zwischen den Steuer einheiten das Übertragungsrecht zirkuliert wird und
daß jede der Steuereinheiten aufweist:
eine Übertragungsrecht-Zirkulationsbestimmungseinrichtung zum Feststellen, daß das Übertragungsrecht über eine vor bestimmte Zeitperiode (Ttk) hinweg nicht zirkuliert wur de,
eine Ruhezustand-Detektiereinrichtung zum Detektieren ei nes Ruhezustands des Netz-Busses,
eine Nachrichten-Sendeeinrichtung zum Senden einer Nach richt an den Netz-Bus, wenn die Steuereinheit das Über tragungsrecht erhalten hat, nämlich wenn das Übertra gungsrecht über die vorbestimmte Zeitperiode hinweg nicht zirkuliert wurde und gleichzeitig der Ruhezustand des Netz-Busses festgestellt wurde,
eine Kollisions-Detektiereinrichtung zum Feststellen ei ner Kollision der gesendeten Nachricht mit einer beliebi gen Nachricht einer anderen Steuereinheit und
eine Wartezeitperioden-Einstelleinrichtung zum Einstellen einer für jede Steuereinheit spezifischen Wartezeitperi ode, wobei dann, wenn die Kollision der Nachricht festge stellt wurde, die Nachrichten-Sendeeinrichtung die Sen dung der Nachricht nach Ablauf der Wartezeitperiode aus führt.

2. Datenübertragungssystem für ein Fahrzeug mit Eigenan trieb nach Anspruch 1, wobei die Wartezeitperiode-Ein stelleinrichtung die Wartezeitperiode als Produkt einer vorbestimmten Zeit und eines für jede Steuereinheit spezifischen Werts feststellt.