Bussysteme in der Fahrzeugtechnik

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1 Werner Zimmermann RalfSchmidgall Bussysteme in der Fahrzeugtechnik Protokolle und Standards Mit 188 Abbildungen und 99 Tabellen 2., aktualisierte und erweiterte Auflage ATZ/MTZ-Fachbuch vieweg

2 IX Inhalt Vorwort V 1 Anwendung von Bussystemen und Protokollen Überblick 2 2 Kfz-Bussysteme, Protokolle und Standards Standardisierung bei Bussystemen 7 3 Kfz-Bussysteme - Physical und Data Link Layer Grundlagen für Kfz-Bussysteme Elektrotechnische Grundlagen Topologie und Kopplung von Bussystemen Botschaften, Protokollstapel, Dienste (Services) Zeichen- und Bitstrom-basierte Übertragung, Nutzdatenrate Buszugriffsverfahren, Fehlererkennung und Fehlerkorrektur Jitter und Latenz bei der Datenübertragung K-Line nach ISO 9141 und ISO Entwicklung von K-Line und KWP K-Line Bus-Topologie und Physical Layer Data Link Layer Einschränkungen für emissionsrelevante Komponenten (OBD) Schnittstelle zwischen Protokoll-Software und Kommunikations- Controller Ältere K-Line-Varianten Zusammenfassung K-Line - Layer 1 und Controller Area Network CAN nach ISO Entwicklung von CAN Bus-Topologie und Physical Layer Data Link Layer CAN 2.0A und 2.0B Fehlerbehandlung Einsatz von CAN - Höhere Protokolle Schnittstelle zwischen Protokoll-Software und Kommunikations- Controller, Time-Triggered-CAN (TTCAN) - Deterministischer Buszugriff Zusammenfassung CAN - Layer 1 und Local Interconnect Network LIN Überblick Data Link Layer, Zeitsynchrones Senden von Botschaften (Message Scheduling) Neue Botschaftstypen bei LIN V ISO Diagnose über LIN 48

3 X Inhalt LIN Configuration Language Dynamische Konfiguration von LIN Slave-Steuergeräten LIN Application Programming Interface (API) Zusammenfassung LIN - Layer 1 und FlexRay Bus-Topologie und Physical Layer Data Link Layer Netzwerk-Start und Takt-Synchronisation Fehlerbehandlung, Bus Guardian Konfiguration und übergeordnete Protokolle Zusammenfassung FlexRay - Layer 1 und SAEJ Media Oriented Systems Transport MOST Bus-Topologie und Physical Layer Data Link Layer Kommunikationscontroller Network Services Netzmanagement Höhere Protokollschichten Beispiel für Systemstart und Audioverbindung Zusammenfassung MOST Normen und Standards 83 4 Transportprotokolle Transportprotokoll ISO TP für CAN nach ISO Botschaftsaufbau Flusssteuerung, Zeitüberwachung und Fehlerbehandlung Dienste für die Anwendungsschicht (Application Layer Services) Protokoll-Erweiterungen Adressierung bei KWP Zuordnung von CAN Identifiem Transportprotokoll AUTOSAR TP für FlexRay Transportprotokoll TP 2.0 für CAN Adressierung und CAN Message Identifier Broadcast-Botschaften Dynamischer Kanalaufbau und Verbindungsmanagement Datenübertragung * Transportprotokoll TP 1.6 für CAN Botschaftsaufbau Dynamischer Kanalaufbau Datenübertragung und Datenrichtungswechsel Transportprotokoll SAEJ1939/21 für CAN Übertragungsarten, Adressierung und CAN Message Identifier Segmentierte Datenübertragung (Multi Packet)." Normen und Standards 108

4 Inhalt X[ 5 Diagnoseprotokolle - Application Layer Diagnoseprotokoll KWP 2000 (ISO und ) Überblick Diagnosesitzungen (Diagnostic Management) Adressierung der Steuergeräte nach KWP Bussystem-abhängige Dienste (Network Layer Protocol Control) Fehlerspeicher lesen und löschen (Stored Data Transmission) Daten lesen und schreiben (Data Transmission), Ansteuern von Steuergeräte-Ein- und Ausgängen (Input/Output Control) Speicherblöcke auslesen und speichern (Upload, Download) Start von Programmen im Steuergerät (Remote Routine Activation) Erweiterte Dienste (Extended Services) Unified Diagnostic Services UDS nach ISO Unterschiede zum KWP 2000 Diagnoseprotokoll Überblick über die UDS Diagnosedienste Response on Event Dienst On-Board-Diagnose OBD nach ISO / SÄE J Überblick OBD Diagnosedienste Auslesen des Fehlerspeichers und von Steuergerätewerten Abfrage der Testergebnisse für abgasrelevante Komponenten OBD Fehlercodes Data Link Security Pass-Through Programmierung Normen und Standards Anwendungen für Messen, Kalibrieren und Diagnose (ASAM AE MCD) Einführung Busprotokolle für Aufgaben in der Applikation (ASAM MCD 1MC) CAN Calibration Protocol CCP Extended Calibration Protocol XCP AML-Konfigurationsdateien für XCP und CCP Interface zwischen Busprotokolltreiber und Applikationssystem ASAM MCD 1b Field Bus Exchange Format FIBEX Überblick über ASAM MCD 2 und MCD Applikationsdatensätze nach ASAM MCD 2 M # C (ASAP 2) ODX-Diagnosedatensätze nach ASAM MCD 2D Aufbau des ODX-Datenmodells Einfache Datenobjekte (Simple DOP und DTC-DOP) Beschreibung von Diagnosediensten und Diagnosevariablen Komplexe Datenobjekte (Complex DOP) DIAG-LAYER: Beschreibung 4er Diagnosedienste eines Gerätes ECU-MEM: Beschreibung der Flash-Programmierung ECU-CONFIG: Beschreibung der Steuergeräte-Konfiguration 209

5 XII Inhalt MULTIPLE-ECU-JOB: Diagnosedienste für mehrere Geräte COMPARAM-SUBSET und COMPARAM-SPEC: Beschreibung des Busprotokolls VEHICLE-INFO-SPEC: Fahrzeugzugang und Bustopologie FUNCTION-DICTIONARY: Funktionsorientierte Diagnose ASAM MCD 3 - Server Funktionsgruppe M - Messen Funktionsgruppe C - Kalibrieren Funktionsgruppe D - Diagnose MVCI-Diagnosetestsysteme nach ISO Normen und Standards Software-Standards: OSEK, AUTOSAR, HIS Einführung OSEK/VDX Ereignisgesteuerter Betriebssystemkern OSEK/VDX OS Kommunikation in OSEK/VDX COM Netzmanagement mit OSEK/VDX NM Zeitgesteuerter Betriebssystemkern OSEK Time und fehlertolerante Kommunikation OSEK FTCOM Erweiterung von OSEK OS um Schutzmechanismen:Protected OS Hardware-Ein-und Ausgabe (HIS IO Library, IO Driver) Hardwaretreiber für Mikrocontroller-Standardperipherie HIS Hardwaretreiber für CAN-Kommunikationscontroller (HIS CAN Driver) Zustandsmodell Ablauf beim Empfangen einer CAN-Botschaft Ablauf beim Senden einer CAN-Botschaft Schnittstelle zum Betriebssystem HIS Flash-Lader AUTOSAR Überblick über die AUTOSAR-Basissoftware Betriebssystem AUTOSAR OS Kommunikationsstack AUTOSAR COM, NM und Diagnostic Runtime Environment AUTOSAR RTE Normen und Standards / Werkzeuge, Anwendungen und Einsatzgebiete Protokollstapel für Steuergeräte (Intellectual Property) Entwurf und Test der On-Board-Kommunikation Werkzeuge zur Applikation von Steuergeräten Flash-Programmierung von Steuergeräten.\ Rahmenbedingungen Flash-Speicher Flash-Programmierprozess 306

6 Inhalt xm_ Beispiel eines Flash-Laders: ADLATUS von SMART Electronic Test und Freigabe von Flash-Ladern und Busprotokollen Diagnosewerkzeuge in Entwicklung und Fertigung Beispiel für Diagnosewerkzeuge: samdia von Samtec Automotive Autorenwerkzeuge für Diagnosedaten Beispiel für Autorenwerkzeuge: ODXplorervon Samtec Automotive ASAM MCD3-Laufzeitsysteme Beispiel für ein Diagnosesystem: sammcd3server von Samtec Automotive Software & Electronics 342 Literaturverzeichnis 347 Web-Adressen 347 Abkürzungen 349 Sachwortverzeichnis 352