Kommunikation im Fahrzeug*

Transkript

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2 Inhalt 2 2

3 Kommunikation im Fahrzeug* 3 Motor Steuergerät Getriebe Steuergerät ABS Steuergerät Kombiinstrument Navigation MMI High-Speed-Bus (Antriebs-CAN, FlexRay) Low-Speed-Bus (Komfort-CAN) Gateway Infotainment-Bus (MOST) Sub-Bus (FBAS) Karosserie Steuergerät Reifendruck Steuergerät Tür Steuergerät Kamera Sensor vorn links Sub-Bus (LIN) Diagnosebus (CAN, DOIP) On-Board Kommunikation Off-Board Kommunikation Produktionstester Entwicklungstester Applikationstools Werkstatttester Abgastester * vereinfacht

4 Open System Interconnection (OSI) Schichtenmodell (ISO 1978) 4 Eigentliche Anwendung (On-Board z.b. Motorsteuerung oder Off-Board z.b. Diagnosetester) Schicht Bezeichnung 7 6 * 5 * 4 3 * 2 1 Application Layer (Anwendung) Presentation Layer (Darstellung) Session Layer (Sitzungssteuerung) Transport Layer (Transport) Network Layer (Vermittlung) Data Link Layer (Sicherung) Physical Layer (Bitübertragung) Anwendung im Fahrzeug Anwendungsprogramm, fertige Dienste, z.b. Fehlerspeicher lesen Unterschiedliche Darstellung der Daten Steuert Verbindungsprozesse, z.b. Authentifizierung, Synchronisation Segmentierung der Botschaften Routing, Adressierung, Teilnehmererkennung, - überwachung Botschaftsaufbau, Buszugriff, Fehlererkennung, Flussregelung Signalpegel, Bitkodierung Diagnoseprotokolle Transportprotokolle Bussysteme Busleitungen und Steckverbinder (Mechanik) * Werden für Anwendungen im Fahrzeug z. Z. nicht verwendet; Aufgaben werden von den anderen Schichten übernommen.

5 Allgemeine Anforderungen 5 Kosten Anzahl der Leitungen Keine Hard- und Softwareänderungen bei unterschiedlicher Anzahl von Busteilnehmern Störsicherheit Fehlererkennung Datenrate Leitungslängen bis ca. 40 m

6 Aufgabenfelder 6 Aufgabe Kommunikation Wo? Zweck Bussystem (Protokoll) On-Board Kommunikation zwischen den Steuergeräten im Fahrzeug: Fahren Steuergerät zu Steuergerät Unterhalten Steuergerät zu Fahrgast Steuer- und Regelaufgaben Hohe Echtzeit- und Sicherheitsanforderungen Sehr hohe Datenraten, keine Sicherheitsanforderungen CAN, LIN, FlexRay MOST Off-Board Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und externen Geräten: Testen Werkstatt, TÜV, Dekra Fehlerspeicher lesen Fertigen Applizieren Fahrzeughersteller (OEM), Steuergerätehersteller Entwicklung Parameter ändern, Stellglieder ansteuern Flash-Programmierung Ungeschützter schneller Zugriff auf alle Steuergeräte Interna CAN, (K-Line, J1850) Diagnoseprotokolle: UDS, KWP 2000 CAN Kalibrierprotokolle: CCP, XCP Quelle: Zimmermann

7 Anwendungsbereiche und Anforderungen 7 Anwendung Botschaftslänge Botschaftsrate On-Board Kommunikation zwischen den Steuergeräten im Fahrzeug: Very-Low-Speed z.b. Fensterheber Low-Speed z.b. Klimaanlage High-Speed z.b. Motorsteuerung Very-High-Speed z.b. Fahrwerksteuerung Multimedia Infotainment Kurz Niedrig Niedrig Sicherheit Kosten Lösung Sehr niedrig Kurz Mittel Mäßig Niedrig Kurz Hoch sehr hoch Mittel Kurz Mittel Sehr hoch Extrem hoch Extrem hoch Niedrig Mittel Hoch Off-Board Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und externen Geräten: Applikation (MC) Entwicklung EOL Programmierung Fertigung (Flashen) Werkstattdiagnose After Sales (OBD) Kurz Lang bis sehr lang Mittel bis hoch gering Unwichtig Mittel mäßig Unwichtig Kurz Niedrig gering Niedrig Class A Bus LIN (20 kbit/s) Class B Bus Low-Speed-CAN (125 kbit/s) Class C Bus High-Speed-CAN (500 kbit/s) Class C+ Bus FlexRay (10 Mbit/s) Class D Bus MOST (150 Mbit/s) CAN K-Line (veraltet) J1850 (veraltet) Zukünftig Ethernet Quelle: Zimmermann

8 Klassifikation nach Bitrate 8 Class Bitrate * Vertreter Anwendung Diagnose < 10 kbit/s ISO 9141 (K-Line) Werkstatt- und Abgastester A < 25 kbit/s LIN, SAE J1587/1707 Karosserieelektronik B kbit/s Low-Speed-CAN Karosserieelektronik C kbit/s High-Speed-CAN Antriebsstrang, Fahrwerk, zunehmend auch Diagnose C+ > 1 Mbit/s FlexRay, TTP Steer an Brake by Wire D > 10 Mbit/s MOST Multimedia * Grenzen sind fließend

9 Entwicklung Bussysteme im Fahrzeug 9 Heute relevante Bussysteme Ältere Bussysteme

10 Testfragen Grundlagen I An welche Schichten des ISO/OSI-Schichtenmodells denken Sie, wenn von Bussystemen gesprochen wird? a) Layer 1 und 2 b) Layer 4 c) Layer 7 2. Welche Aufgabe hat ein Gateway? a) Das Gateway steuert die Türen eines Fahrzeugs b) Das Gateway koppelt ein Steuergerät an die Busleitungen c) Ein Gateway verbindet Bussysteme unterschiedlicher Art und/oder Bitraten miteinander 3. Wozu dient die On-Board-Kommunikation? a) Zum Datenaustausch Steuergeräte untereinander im laufenden Fahrbetrieb b) Zum Datenaustausch des Fahrzeugs mit dem Werkstatttester 4. Welche Bitrate sollte ein Class C Bussystem nach SAE-Klassifikation haben? a) bis 20 kbit/s b) bis 125 kbit/s c) über 125 kbit/s d) über 10 Mbit/s 5. Ist die Nutzdatenrate größer, gleich groß oder kleiner als die Bitrate eines Bussystems? a) Größer b) Gleich groß c) Kleiner

11 Elektrotechnik Bussysteme I 11 Bitserielle Übertragung Verbindung: meist Halb-Duplex ECU ECU Halb-Duplex Voll-Duplex Leitung: meist 2 Draht Twisted Pair Ein-Draht-Leitung Zwei-Draht-Leitung ECU ECU unipolar bipolar Botschaftsversand (Sender/Empfänger) Broadcast (an alle) Multicast (an einige) Unicast (an genau einen) Topologie Kopplung Linie/Baum (CAN, opt. Bei FlexRay) Transeiver (Anpassung der Signalpegel) Repeater (Signalauffrischung) Gateway (zwischen Bussystemen mit unterschiedlichen Bitraten oder Protokollen) Bus-Controller (meist im µc) steuert Übertragung auf Layer 1 und Layer 2 Ring (MOST) Stern (FlexRay)

12 Elektrotechnik Bussysteme II 12 Bitkodierung: T Takt NRZ Manchester * PWM * * Haben in der Fahrzeugtechnik nur geringe Bedeutung Leitungslänge:

13 Datenübertragung 13 Zeichenbasierte Übertragung T Botschaft T IFB T ICB T Zeichen 1. Zeichen Letztes Zeichen Start Daten Parität Stop Bitstrombasierte Übertragung T Botschaft T IFB Fehlererkennung / -korrektur Paritätsprüfung Cyclic Redundancy Check CRC Timeout Acknowledge Wiederholung Latenz und Jitter Botschaft (Frame) Adressierung Gerätebasiert Pause Kennzeichnet Sender und Empfänger, Layer 7) Inhaltsbasiert Message Identifier, kennzeichnet Inhalt, Layer 2) Anwendung Protokollstapel Bussystem Daten vorhanden Umrechnung Signal-PDU Botschaft Verpacken Warten bis Bus frei Bus-Übertragungsdauer Botschaft Entpacken Gesamtübertragungsdauer (Latenz) Daten vorhanden Umrechnung PDU-Signal Jitter

14 Buszugriffsverfahren 14 Buszugriffsverfahren Kontrolliert Unkontrolliert - CSMA Zentral gesteuert Dezentral gesteuert Nicht kollisionsfrei Kollisionsfrei Streng deterministisch Zentral gesteuert: Master-Slave (LIN, K-Line) Sendeberechtigung wird zugeteilt Dezentral gesteuert: Time Division Multiple Access TDMA (FlexRay, TTCAN, TTP) Synchron (Zeitgesteuert) gemeinsame Zeitbasis Periodische Zeitfenster CSMA = Carrier Sense Multiple Access Asynchron (Ereignisgesteuert, zufällig) Bus belegen, sobald dieser frei ist Nicht kollisionsfrei: CSMA/CD Collision Detect (Ethernet) Signalüberwachung Bester Datendurchsatz Nicht deterministisch Kollisionsfrei: CSMA/CA Collision Avoidance (CAN) Arbitrierung - Auswahl des Teilnehmers mit höchster Priorität Deterministisch für höchste Priorität

15 Elektrotechnik Bussysteme III 15 Busanschluss: Wired-OR Beispiel: CAN, LIN, K-Line Verhalten bei Kollision: Low gewinnt Dominantes Signal High verliert Rezessives Signal Kollisionserkennung: Sender muss das Bussignal mitlesen Kollisionsauflösung: ECU 1 ECU 2 Sind die gesendeten und gelesenen Pegel unterschiedlich, muss der Sender welcher High gesendet hat, abbrechen und in den Ruhezustand gehen. Der Sender welcher Low gesendet hat, darf ohne Unterbrechung weitersenden T1 +U B +U B Busleitung T2 Signal Zustand T1 T2 Signal Bemerkung Ruhezustand Aus Aus U B Senden Aus (High) Aus (High) U B Wie Ruhezustand CAN-ID 0x1A5 0x3F8 Priorität? Senden Ein (Low) Aus (High) 0 Dominantes Signal Low (T1) gewinnt Senden Aus (High) Ein (Low) 0 Dominantes Signal Low (T2) gewinnt 0x3F6 0x010 0x000

16 Buszugriffsverfahren: Vor- und Nachteile 16 Master-Slave: + Einfache Realisierbarkeit + Sichergestellte maximale Zeit, deterministisch Maximale Latenzzeit proportional zur Anzahl der Busteilnehmer Ausfall des Masters Ausfall des Gesamtsystems Redundanz bei zyklischer Übertragung Time Division Multiple Access TDMA: + Hohe zeitliche Genauigkeit + Hohe Protokolleffizienz + Streng deterministisch Zeitliche Synchronisierung der Teilnehmer notwendig Begrenzte Anzahl von Teilnehmern Begrenzte Anzahl von Nachrichten Übertragung redundanter Daten CSMA/CD (Collision Detect): + Sehr viele Teilnehmer möglich + Niedrige Buslast + Teilnehmer kann ohne Bus- Rekonfiguration hinzugefügt oder entfernt werden Nicht deterministisch Lange Wartezeiten bei Hochlast CSMA/CA (Collision Avoidance): + Viele Teilnehmer möglich + Teilnehmer kann ohne Bus- Rekonfiguration hinzugefügt oder entfernt werden + Kaum Effizienzeinbruch bei Hochlast + Für hochpriore Botschaften deterministisch Maximale Latenzzeiten hochpriorer Nachrichten

17 Protokollstapel (Protocol Stack) 17 Senden Signal 1 Signal 2 Empfangen Header Trailer PH Nutzdaten PT Application Layer Segmentierung Desegmentierung TH Nutzdaten 1 TT TH Nutzdat 2 TT Transport Layer DH Nutzdaten (Payload) DT Data Link Layer PH Nutzdaten (Payload) PT Physical Layer Steuerdaten Signal 1 Signal 2 Steuerdaten Nutzdatenrate = Bitrate Anzahl der Nutzdatenbits Anzahl der Nutzdatenbits + Anzahl der Steuerdatenbits

18 Testfragen Grundlagen II Können bei einer Halb-Duplex-Kommunikation mehrere Steuergeräte Botschaften senden? a) Nein b) Ja, aber nicht gleichzeitig c) Ja 2. Weshalb setzt man bei CAN und FlexRay verdrillte Zwei-Draht- Leitungen ein? a) Das vereinfacht den Kabelbaum b) Wegen des besseren Verhaltens bei elektromagnetischen Störungen 3. Wer kann eine Broadcast-Botschaft empfangen? a) Alle Steuergeräte am Bus b) Nur die Steuergeräte, die in der Botschaft adressiert werden 4. Was bedeutet " Kollision" bei einem Bussystem? a) Übertragungsdauer der längsten Botschaft b) Gleichzeitiges Senden von Botschaften durch mehrere Steuergeräte

19 Inhalt 19 19

20 CAN Controller Area Network 20

21 Allgemeines erster Class C Bus im Kfz 1994 als ISO standardisiert Elektrische Eigenschaften Technologie der Datenkommunikation Kein Diagnoseprotokoll proprietäre Protokolle (TP 2.0, GMLAN) Die Bosch-Spezifikation CAN 2.0A für 11 Bit IDs und 2.0B für 29 Bit IDs bis heute Grundlage 3 Varianten: High- und Low-Speed CAN sowie Single-Wire-CAN (GM) SAE J1939 für Nutzkraftwagen CAN in Automation (CANopen, DeviceNet) 2005 Diagnoseprotokoll in ISO (UDS) und ISO (ISOTP) standardisiert Standard Beschreibung ISO ISO Data Link Layer CAN 2.0A (ID = 11 Bit) und CAN 2.0B (ID = 29 Bit) Physical Layer für High-Speed-CAN ISO ISO Physical Layer für Low-Speed-CAN TTCAN = Time Triggered CAN

22 OBD-Stecker Pegel [V] Physical Layer und Bus-Topologie Bitstrombasierter, bidirektionaler Zwei- Draht Linien-Bus nach ISO Ereignisgesteuert, kollisionsfrei CSMA/CA High-Speed CAN bis 1 Mbit/s Buslänge < Meter LowSpeed CAN bis 125 kbit/s Fault-Tolerant: Fahrzeug ECU 1 Prozessor CAN Controller Transceiver ECU n 1 Mbit/s Bitrate Prozessor CAN Controller Transceiver Unterbrechung von CAN_H oder CAN_L Kurzschluß zw. CAN_H oder CAN_L und UBat Kurzschluß zw. CAN_H oder CAN_L und Masse Kurzschluß zw. CAN_H und CAN_L Single-Wire CAN nach SAE J kbit/s (GM) und 83 kbit/s (Chrysler) Eindrahtleitung ungeschirmt Maximal 32 ECUs Tester UART / RS232 CAN Controller Transceiver 120 Ω * Diagnosesysteme im Automobil 120 Ω* 22 Twisted Pair CAN_H CAN_L * Bei Low-Speed CAN entfallen die Abschlußwiderstände max. 30 cm TxD RxD CAN-Buspegel High-Speed CAN ~2V Low-Speed CAN >3,6V <1,4V Single-Wire CAN 4,1V CAN_H CAN_L >4,8V CAN_L <0,2V CAN_H t

23 RTR IDE r0 Data Link Layer Jede ECU kann senden wenn Busruhe für mindestens 3 Bitzeiten CAN-Frame Botschaftsformat: DLC 3 DLC 2 DLC 1 Diagnosesysteme im Automobil 23 SOF 11 oder 29 Bit CAN-ID 7 Control Bit DLC 0 Nutzdaten 0 bis 8 Bytes 15 Bit CRC Synchronisation über Startbit (SOF) aber Einfügen eines komplementären Bits (Stuff-Bit) wenn sich 5 Bitzeiten nichts ändert (wegen NRZ) Remote-Frame: enthält keine Nutzdaten und fordert von einer ECU die zu diesem ID gehörenden Daten an Acknowledge & EndOfFrame SOF 3 Bit 19 oder 37 Bit Header 0 bis 64 Bit Payload 25 Bit Trailer 3 Bit Bus Idle Längenangabe ohne Bit-Stuffing, typisch sind 3 bis 4 Stuff-Bits pro Frame Bus Idle Broadcast-System, Akzeptanzfilderung CAN-ID kennzeichnet die Priorität (niedrige Zahl = hohe Priorität) Maximale Übertragungsdauer bei 500 kbit/s für die Botschaft mit höchster Priorität beträgt 222 µs (258 µs bei 29 Bit ID) Maximale Nutzdatenrate: 35,2 kbyte/s (30,3 kbyte/s bei 29 Bit ID) Hohe Fehlersicherheit: die Restfehlerwahrscheinlichkeit liegt unter Busweite Datenkonsistenz: Bei Fehlern in Format oder Prüfsumme Error- Frame innerhalb des Acknowledge- und EndOfFrame Feldes Daten werden von allen Teilnehmer ignoriert Übertragungswiederholung bei Fehlern Fehlermanagement: Automatische Abschaltung defekter Controller (Error active, Error passive und Bus off)

24 Testfragen CAN Welche Bitrate ist typisch für einen CAN-Bus? a) 500 kbit/s b) 10,4 kbit/s c) 25 Mbit/s 2. Drei Steuergeräte wollen gleichzeitig CAN-Botschaften versenden. Was geschieht? a) Kein Problem, CAN kann das b) Es kommt zu einer Kollision. Keine Botschaft wird versendet. Alle Steuergeräte müssen es später erneut versuchen c) Es kommt zu einer Kollision. Die Botschaft mit der höchsten Priorität wird sofort versendet, die beiden anderen Botschaften müssen solange warten 3. Drei Steuergeräte wollen gleichzeitig eine CAN-Botschaft versenden. Die Botschaften haben die IDs 0x7DF, 0x400, 0x7E0. In welcher Reihenfolge werden die Botschaften versendet? a) b) c) d) e) f) Wie bezeichnet man das Buszugriffsverfahren bei CAN? a) Master-Slave-Verfahren b) CSMA/CR c) TDMA d) CSMA/CD 5. Wie viele Nutzdatenbytes können mit einer CAN-Botschaft übertragen werden? a) 1 Wort = 2 Byte b) 8 Byte c) 254 Byte 6. Was passiert, wenn der Empfänger einer CAN-Botschaft einen Fehler feststellt? a) Nichts. Der Empfänger ignoriert die Botschaft. Der Sender erhält keine Rückmeldung b) Der Sender teilt dem Empfänger den Fehler mit, indem sein Kommunikationscontroller kein Acknowledge, sondern einen Error Frame sendet. Darauf wiederholt der Kommunikationscontroller des Senders die Botschaft automatisch 7. Eine CAN-Botschaft mit hoher Priorität wird versendet,... a)... sobald der Bus frei ist b)... sobald der Bus frei ist und keine Botschaft höherer Priorität zum Senden bereit steht c)... sofort. Eine Botschaft mit niedrigerer Priorität, die gerade auf dem Bus versendet wird, wird abgebrochen. 8. Wie lange dauert die reine Übertragung einer CAN-Botschaft mit maximaler Nutzdatenlänge bei 500 kbit/s ganz grob? a) Ca. 30 Mikrosekunden b) Ca. 300 Mikrosekunden c) Ca. 3 Millisekunden d) Ca. 30 Millisekunden 9. Die Bitrate in einem CAN-Bussystem... a) Muss für alle Steuergeräte an einem Bus gleich sein b) Kann für jedes Steuergerät individuell festgelegt werden c) Wird im laufenden Betrieb nach Bedarf geändert

25 Inhalt 25 25

26 LIN Local Interconnect Network 26

27 LIN 1.0 LIN 1.2 LIN 1.3 LIN 2.0 LIN 2.1 Umfang der Spezifikation Allgemeines 27 Entwickelt vom 1998 gegründeten LIN- Konsortium (Motorola heute Freescale und Kfz- Herstellern) Ziel: kostengünstige Alternative zum Low-Speed- CAN Subbus für CAN-Netze für einfache Sensor- Aktor-Anwendungen Master-Knoten = Gateway zum CAN mit präziser Zeitbasis Slave-Knoten ohne Konfigurationsinformationen und mit selbstsynchronisierendem Bittakt Versionsgeschichte Jahr Wenige Mechanismen zur Erkennung von Übertragungsfehlern und keine Verfahren zur Fehlerkorrektur Erhebliche Erweiterungen mit Version 2.0 und 2.1 (optionale Tunneln von KWP 2000 oder UDS, PLug-and-Play für LIN-Slave Knoten) Das Ziel einen LIN Knoten zum halben Preis eines CAN-Low-Speed Knotens zu implementieren wurde vermutlich nicht erreicht LIN macht das Gesamtnetz eines Fahrzeugs komplexer und fehleranfälliger LIN Spezifikationen: Node Capability Language Specification Node Configuration and Identification Specification Diagnostic Specification Application Program Interface Specification Configuration Language Specification Protocol Specification Physical Layer Specification

28 Physical Layer und Bus-Topologie 28 Zeichenbasierter (8N1), bidirektionaler Ein-Draht Linienbus ohne Abschirmung Physical Layer und Bitübertragungsschicht identisch mit dem K-Line Protokoll (ISO 9141) - NRZ Mit jedem UART realisierbar Geringe Anforderungen an Bitgenauigkeit der Slaves und Protokolltiming (Slaves benötigen keinen eigenen Quarz) 1 Master steuert bis zu 15 Slaves Maximale Bitrate = 20 kbit/s Subbus für CAN mit den Standardbitraten 2,4; 9,6 und 19,2 kbit/s Spezifiziert für Reaktionszeiten von maximal 200 ms Buslänge < 40 m Fahrzeug ECU 1 Master ECU 2 Slave ECU n Slave µc Transceiver Transceiver Transceiver µc µc

29 Data Link Layer 29 Interframe Space Rezessive Dominant Sync-Break Bits 1 14 Bits Sync-Byte 0x55 Header gesendet nur vom Master Sync-Break ist ein eindeutiges Muster (mind. 13 Low- u. 1 High-Bit) Taktsynchronisation der Slaves über Sync-Byte PID (Potected ID): 6 Bits ID und 2 Bits Parität Kennzeichnet Botschaft, die genau ein SG auf den Bus sendet Verbindungslos: Inhalt der Daten, nicht die SG-Adresse 64 mögliche Antworten mit 32 zu 2, 16 zu 4, 12 zu 8 Datenbytes und 4 spezielle Antworten, siehe Tabelle PID T Message Response Space Antwort mit 2, 4 oder 8 Datenbytes Checksum Response gesendet vom Master oder Slave PID Little-Endian-Format Funktion 0-0x3B Übertragen von Daten 0x3C 0x3D 0x3E 0x3F Request Frame des Masters Response Frame der Slaves Reserviert für anwenderspezifische Erw. Reserviert für zukünftige Erweiterungen Sleep-Modus nach mindestens 4 s Businaktivität (V 2.x) oder PID 0x3C und 0x00 Datenbyte WUP: Low-Signal für 0,25 bis 5 ms; Master beginnt nach 100 ms LIN arbeitet zeitsynchron, Master bestimmt Frame-Slots und Inhalt Konfiguration des Netzes über Sceduling-Table im Master (LDF) Maximale Nutzdatenrate 1,2 kbit/s

30 Botschaftstypen 30 Unconditional Frames (Standardframes) Normale zyklisch übertragene Standardframes Event Triggered Frames Für Daten, sie sich selten ändern Mehrere Slaves können auf einen Request antworten Es antworten nur die Slaves, bei denen sich Daten geändert haben Master erkennt Slave am ersten Datenbyte der Response PID des Standardframes Erkennt der Master Kollision, fragt er die Standardframes ab bevor er wieder Event Triggered Frames sendet Nicht deterministisch Sporadic Frames Platzhalter in der Scheduling-Table für dynamisches Verhalten des Masters Dann, wenn sich Daten im Master geändert haben oder vom Master Antworten gefordert werden (Master als Slave) Sonst bleibt der Bus in diesem Slot in Ruhe Master kann einen von mehreren möglichen PIDs verwenden Auswahl der Botschaft über statische Priorität Scheduling-Table Ereignisgesteuert, nicht deterministisch Diagnostic Frames PID (0x3C und 0x3D) Immer mit 8 Datenbytes Für Konfiguration und Diagnose der Slaves Diagnose über ISOTP oder UDS ohne Flußsteuerung Master sendet Diagnoserequest über 0x3C und holt die Response vom Slave über 0x3D ab Userdefined Frames (PID 0x3E) Datenfeld darf länger als 8 Byte sein Reserved Frames (PID 0x3F) Für zukünftige Erweiterungen Darf z.z. nicht verwendet werden

31 Testfragen LIN Welche Bitrate ist typisch für einen LIN-Bus? a) 500 kbit/s b) 19,2 kbit/s c) 125 kbit/s 2. Wie bezeichnet man das Buszugriffsverfahren bei LIN? a) Master-Slave-Verfahren b) CSMA/CA c) TDMA d) CSMA/CD 3. Wer sendet LIN Requests? a) Das Master-Steuergerät b) Ein Slave-Steuergerät 4. Wer sendet eine LIN Response? a) Der Master, wenn er einen Slave zum Senden auffordern will b) Ein Slave, wenn er auf einen LIN Request des Masters antwortet. Der Master, wenn er Daten an einen Slave versenden will 5. Wenn bei der Übertragung eines LIN Requests ein Fehler auftritt, a) Sendet der Slave keine Response. Daran erkennt der Master den Fehler. b) Passiert gar nichts. Es gibt gar keine Fehlererkennung für LIN Requests. 6. Wie viele Slave-Steuergeräte dürfen auf einen LIN-Request im Normalfall mit einer Response antworten? a) Jedes Steuergerät, das die geforderte Information liefern kann b) Genau ein Steuergerät, das in der Entwicklungsphase für die PID des Requests festgelegt wurde c) Bei LIN müssen immer alle Steuergeräte am Bus antworten 7. Wie viele Nutzdatenbytes können in einer LIN-Botschaft versendet werden? a) Bis zu 2 Byte b) Bis zu 8 Byte c) Bis zu 12 Byte d) Bis zu 16 Byte e) Bis zu 256 Byte 8. Wie viele verschiedene LIN-Botschaften können über den PID unterschieden werden? a) Bis zu 64 b) Bis zu Wie lange dauert die reine Übertragung einer LIN- Botschaft bei maximaler Nutzdatenlänge und 10 kbit/s mindestens? a) Ca. 100 Mikrosekunden b) Ca. 1 Millisekunde c) Ca. 10 Millisekunden d) Ca. 100 Millisekunden 10. Ein LIN Slave Steuergerät muss... a)... nur wissen, auf welche PIDs es reagieren muss b)... muss alle PIDs und den Zeit-Schedule des gesamten Bussytems kennen

32 Inhalt 32 32

33 FlexRay 33

34 Allgemeines 34 Herstellerübergreifendes Bussystem für echtzeitkritische High-Speed Anwendungen im X- By-Wire Umfeld Entwickelt im FlexRay-Konsortium (gegründet 2000 von BMW, DaimlerChrysler, Motorola und Philips) 2005 FlexRay Spezifikation 2.1 Kombination aus Byteflight (BMW) und TTP/C (TTTech) Vorteile gegenüber CAN: Höhere Datenrate Deterministisch Fehlertolerant Erster Serieneinsatz 2006 für dynamische Dämpferregelung im BMW X5 Spezifikationen FlexRay Communications System Protocol Specification Version 2.1, 2005, Electrical Physical Layer Specification Version 2.1, 2005, Electrical Physical Layer Application Notes Version 2.1, 2005, Bus Guardian Specification 2.0, 2004,

35 120 Ω 120 Ω 120 Ω 120 Ω Physical Layer und Bus-Topologie 35 Bitstrombasierter, bidirektionaler Zwei- Draht Bus mit Differenzsignal Optionaler zweiter Kanal für Redundanz oder Bandbreitenerhöhung verwendbar Broadcast-System: Zeitgesteuert nach TDMA und ereignisgesteuert nach FTDMA (Flexible Time Division Multiple Access) Maximal 64 Steuergeräte je Bussegment Bitrate: 10 Mbit/s mit aktivem Sternkoppler bei passivem Linienbus nur unwesentlich höher als CAN Zukünftig höhere Bitraten möglich Einsatz von Lichtwellenleiter möglich Fahrzeug ECU 1 Host Comm. Controller BG BT BG BT ECU n Host Comm. Controller BG BT BG BT Passive Linienstruktur ECU ECU ECU ECU Maximal 24 m Aktive-Star-Struktur + Linienstruktur (Hybrid) Passive-Star-Struktur ECU ECU ECU ECU ECU Twisted Pair Twisted Pair BP (Bus Plus) BM (Bus Minus) BP (Bus Plus) BM (Bus Minus) A B (optional) ECU ECU ECU SK ECU ECU ECU ECU ECU

36 Data Link Layer 36 Feste Anzahl Zeitslots im statischen Segment In ein Zeitslot muß eine komplette Botschaft passen Senderecht in einem Zeitslot hat genau ein Steuergerät kollisionsfrei Ein SG kann auf beiden Kanälen im selben oder anderen Zeitslots senden Cycle Multiplexing: Die Scheduling-Table kann für jeden Zyklus unterschiedlich sein (Framewiederholung = n2) Jedes SG zählt die Zeitslots mit 1 beginnend auf beiden Kanälen getrennt im Slot-Counter Das statischen Segment muß mindestens 2 und darf maximal 1023 Zeitslots haben Minislots = Zeitslots im dynamischen Segment Senderecht in einem Minislot hat genau ein Steuergerät kollisionsfrei Botschaft darf aber eine auch auf beiden Kanälen unterschiedliche Länge haben SG kann im dyn. Seg. auf das Senderecht verzichten Slot-Counter Wert im dyn. Segment = Priorität Maximale Gesamtanzahl der Slots = 2047 In-Cycle-Response Cycle n - 1 Symbol Network Cycle n Window (opt.) Idle Time Cycle n + 1 Statisches Segment Dynamisches Segment (opt.) Makro Ticks (1 6 µs) Slot Raster Static Slot Minislot Kanal A Kanal B Slot-Counter

37 Cycle Multiplexing 37 Zyklus 00 Statisches Segment Dyn. Segment SYM+NIT 10 ms Wiederholung des Kommunikationsschemas über mehrere (max. 64) Zyklen hinweg Zyklus 01 Zyklus ms 10 ms Ein Steuergerät sendet einmal pro Zyklus Zyklus 03 Zyklus ms 10 ms Ein Steuergerät sendet mehrfach pro Zyklus zur Erhöhung der Datenrate Zyklus ms 0,5 ms 0,5 ms Zyklus 63 Ein Steuergerät sendet nur in jedem 2., 4., 8., 16. Zyklus zur Mehrfachnutzung der Slots 2,5 ms Slot 5 ms Slot CycleMux Slot 2,5 ms Slot 2,5 ms 3,0 ms 5,0 ms 1,9 ms 2,0 ms 100 µs

38 Frameformat 38 Frame-ID = Nummer des Zeitslots Nur Gerade Anzahl von Nutzdatenbytes Zykluszähler wird beim Start des Netzes mit 0 initialisiert und dann mit jedem Zyklus inkrementiert TSS Transmission Start Sequence: 0-Bitfolge der Länge 3 15 Bits zur Kennzeichnung des Übertragungsbeginns FSS Frame Start Sequence: 1 Bit auf logisch 1 zur Synchronisation der Bitabtatstung BSS Byte Start Sequence: 1-0-Bitfolge vor jedem Byte zur Empfänger Synchronisation FES Frame End Sequenz: 0-1-Bitfolge zur Kennzeichnung des Botschaftsendes DTS Dynamic Trailing Sequence: Mind. ein 0 und ein 1 Bit zur Überbrückung der Zeit bis zum nächsten Minislot Wesentlich höherer Protokoll-Overhead als bei CAN Max. Nutzdatenrate 500 kbyte/s, in der jedoch Praxis deutlich kleiner Konfiguration der statischen und dynamischen Segmente aller SG eines Fahrzeugs kompliziert 5 Byte Header Byte Daten 3 Byte Trailer Frame-ID Anzahl Datenworte Header CRC Zyklus Zähler Bit Nutzdatenworte Prüfsumme CRC 5 Bit 11 Bit 7 Bit 11 Bit 6 Bit 24 Bit Steuerbits Format: Bit 1: Reserved = 0 Bit 2: Payload Preample Indicator = Statisches Slot: Daten enthalten einen Netzwerkmanagement Vector Dynamisches Slot: Daten enthalten 2-Byte-Message-ID Bit 3: Null Frame Indicator = Zeigt an, daß die Nutzdaten keine gültigen Daten enthalten (1) oder nicht (0) Bit 4: Sync Frame Indicator = Zeigt an, ob der Frame zur Synchronisation verwendet werden (1) kann oder nicht (0) Bit 5: Startup Frame Indicator = Zeigt einen Startup-Frame zur Synchronisation beim Systemstart an (1)

39 Netzwerkstart und Taktsynchronisation 39 Zum Starten des Netzes mindestens 2 besser 3 Kaltstartknoten Kaltstartknoten müssen immer auf beiden Kanälen A und B angeschlossen sein WUP und CAS sind eindeutige Bitmuster WUP wird auf einem Kanal CAS immer auf beiden Kanälen gesendet, damit beide Kanäle synchron gestartet werden Beim Senden der Kaltstartknoten in den normalen Kommunikationszyklen sind immer die Bits Startup Frame Indicator und Sync Frame Indicator gesetzt Die anderen Kaltstartknoten beginnen sobald sie mindestens 4 Botschaften mit den gesetzten Bits empfangen und sich synchronisiert haben Normale SG beginnen, sobald sie mindestens 2 aufeinander folgende Botschaften von zwei verschiedenen Kaltstartknoten empfangen haben Somit können sich SG jederzeit neu in eine laufende Kommunikation einklinken (bei 3 Kaltstartknoten auch ein Kaltstartknoten selbst) Netzwerkstart frühestens nach 8 kompletten Kommunikationszyklen abgeschlossen Laufende Synchronisation der lokalen Mikrotiks mit den globalen Makroticks über Botschaften mit gesetztem Sync Frame Indicator Bit im statischen Segment Sync Nodes: mindesten 2 und maximal 15 Redundanz senden immer auf beiden Kanälen Knoten K prüft, ob Bus in Ruhe ist Knoten K K K K K K K L Wakeup Pattern WUP Collision Avoidance Symbol CAS K = Leading Coldstart-Node L = Coldstart-Node M = normales Steuergerät Cycle 0 Cycle 1 Cycle 2 Cycle 3 K L K L Cycle 4 Cycle 5 Cycle 6 K Cycle 4 L Cycle 7 K L M K L M Cycle 8 Cycle 9

40 Testfragen FlexRay Weshalb wurde FlexRay entwickelt? a) Weil CAN zu teuer war. b) Weil die Bitrate von CAN durch die CSMA/CR Arbitrierung Prinzip bedingt nicht wesentlich vergrößert werden kann und für zeitkritische Anwendungen nicht mehr ausreicht. c) Weil ein Bussystem mit höherer Bitrate unempfindlicher gegen elektromagnetische Störungen (EMV) ist. 2. Welches Buszugriffsverfahren verwendet FlexRay? a) Master-Slave-Verfahren b) CSMA/CA c) TDMA bzw. FTDMA d) CSMA/CD 3. In einem Zeitschlitz (Slot) darf das Steuergerät senden, a) dessen Botschaft die höchste Priorität hat. b) das gerade einen Request empfangen hat. c) das für diesen Slot konfiguriert wurde. d) das am schnellsten ist. 4. Die Slots des statischen Segments sind... a)... alle gleich lang. b)... sind je nach Bedarf unterschiedlich lang. 5. Falls eine Botschaft länger ist als ein Slot im statischen Segment, a) wird sie vom Kommunikationscontroller automatisch auf mehrere Slots verteilt. b) kann sie nicht versendet werden. 6. Botschaften im dynamischen Segment,... a)... dürfen nicht länger sein als ein Minislot. b)... sind in der Regel länger als ein Minislot, müssen aber vollständig in das dynamische Segment passen. 7. Bei CAN kann nach Einschalten der Betriebsspannung jedes Steuergerät zu einem beliebigen Zeitpunkt anfangen, Botschaften zu versenden. Bei FlexRay... a)... ist das genauso. b)... müssen zunächst mindestens zwei Kaltstartknoten die Netzwerkkommunikation starten. Erst danach dürfen normale Steuergeräte mit dem Senden beginnen. c)... versendet ein Steuergerät an alle anderen eine Botschaft, mit der es mitteilt, dass die anderen Geräte mit dem Senden beginnen dürfen. 8. Welche Bustopologie ist bei FlexRay nicht möglich? a) Ringbus b) Linienbus c) Stern 9. Durch Cycle Multiplexing a) darf ein Steuergerät in jedem Kommunikationszyklus mehrfach senden. Dadurch verringert sich die effektive Zyklusdauer für dieses Steuergerät. b) kann derselbe Zeitschlitz in aufeinanderfolgenden Zyklen durch unterschiedliche Steuergeräte belegt werden. Dadurch vergrößert sich die effektive Zyklusdauer für diese Steuergeräte. 10. Die Zyklusdauer ist a) die Dauer eines Zeitschlitzes und ist typischerweise deutlich kleiner als 100 Mikrosekunden. b) die Periodendauer, mit der sich der gesamte Kommunikationsablauf periodisch wiederholt.

41 Inhalt 41 41

42 MOST Media Oriented System Transport 42

43 Allgemeines 43 Infotainment-Bus für Telematik und Multimedia-Anwendungen im Fahrzeug Vernetzung von Radio, CD-Wechsler, Telefon, Navigation, TV etc. Entwickelt von Firma OASIS/SMSC, Harman Becker und OEMs, als Konkurrenz zu D2B (Digital Data Bus, Philips) Seit 1998 weiterentwickelt durch die MOST-Cooperation Definiert alle 7 ISO/OSI-Schichten Digitale und störunempfindliche Übertragung von Audio- und Videosignalen Optisches Übertragungsmedium mit Kunstoff-Lichtwellenleiter aber auch Kupferkabel möglich Über Gateway im Fahrzeug vernetzt Layer 1 u. 2 durch SMSC-Patente geschützt, restriktive Lizenzvergabe Spezifikationen MOST Specification Framework, Rev. 1.1, 1999, MOST Specification Rev. 2.5, 2006, MOST Dynamic Specification Rev. 1.2, 2006, MOST MAMAC Specification Rev. 1.1, 2003, MOST Function Block Library für Netzknoten mit Slave- oder Masterfunktion

44 Physical Layer und Bus-Topologie 44 Bitstromorientiertes Übertragungsprotokoll mit Lichtwellenleitern (POF) EMV unempfindlich Jedoch: teure Steckverbinder, begrenzte Biegeradien und geringe Temperaturstabilität Manchester-kodiertes Lichtsignal Bitsynchronisation beim Empfänger Fahrzeug Tx ECU n µc Comm. Controller Rx FOT POF Plastic Optic Fiber Rx Tx ECU 1 µc Comm. Controller FOT MOST Ring ECU 3 µc Comm. Controller FOT Tx Rx ECU 2 µc Comm. Controller FOT Rx Tx Meist logische Ringstruktur mit bis zu 64 ECUs Punkt-zu-Punkt Verbindung zwischen den ECUs jede ECU hat Ein- und Ausgang Bitrate 25 Mbit/s, zukünftig 50 Mbit/s und höher Inaktive ECUs arbeiten im Bypass-Betrieb, aktive entnehmen Signale oder fügen welche hinzu Eine ECU arbeitet als Timing-Master und erzeugt die Frames, alle anderen synchronisieren sich auf dessen Bit- und Frametakt Zeitsynchron mit TDMA-Zugriff, maximale Nutzdatenrate 2,6 MB/s Optional paketorientierte asynchrone Übertragung mit CSMA-Zugriff, maximale Nutzdatenrate 1,2 MB/s bei gleichzeitig bis zu 1,1 MB/s für synchrone Daten

45 Data Link Layer 45 1 Block = 16 Botschaften (Frames) Jede Botschaft durchläuft genau einmal den gesamten Ring 2 Datenbereiche: Synchronous Data Channel (z.b.: Audio, Video) Zeitslots zu je 8 Bit (physikalische Kanäle) Mehrere physikalische Kanäle ergeben einen logischen Kanal (Streaming Channel) Anwendungen fordern diese Kanäle an und geben sie wieder frei Blockformat: 1 Block = 16 Frames mit T Block = 363 µs (bei Frame-Rate 44,1 khz = Bitrate 25 Mbit/s) Header 1 Frame = 64 Bytes mit T Frame = 22,67 µs 60 Byte Daten Synchron Asynchron Steuerdaten Trailer 1 Byte Byte 36 0 Byte 2 Byte 1 Byte Header-Format: Bit 0-3: Präampel kennzeichnet den Start eines Blocks und eines Frames Bit 4-7: Boundary Descriptor unterteilt das nachfolgende Datenfeld in einen synchronen und asynchronen Bereich Arb. 4 Byte Keine Sender- und Empfängeradressen Steuerung erfolgt nur über Control Channels Asynchronous Data Channel (z.b.: Navi- Karteninformationen, TCP/IP) Max. 48 Bytes Nutzdaten pro Frame Segmentierung Buszugriff, wenn Bus frei ist Erkennung über Arbitrierung CSMA/CA CRC-Summe, aber keine Empfangsbestätigung, Fehlermeldung oder Sendewiederholung Asynchronous Data: Arb. 1 Byte Control Channel (z.b.: Netzmanagement, Gerätekommunikation) Control Data: Target Address Ereignisgesteuerte Übertragung von festen 32 Bytes pro Block im 2 Byte Control Data Field des Frames Segmentierung in Einheiten von 2 Byte Geringe Bandbreite Physikalische oder logische Adresse Empfänger gibt Bestätigung ACK, wenn nicht NAK Target Address DL Source Address Type Bytes Source Address 32 Bytes Daten Daten CRC 2 Byte 2 Byte 1 Byte 17 Byte 2 Byte CRC 2 Byte 1 Byte 2 Byte 0, 4, 8, 48 Byte 2 Byte Trailer 4 Byte

46 Testfragen MOST Welche Bitrate ist typisch für MOST? a) 500 kbit/s b) 10 Mbit/s c) 25 Mbit/s 2. MOST ist durch seine hohe Bitrate besonders geeignet für a) Audio- und Videosignale, die eine hohe Bandbreite benötigen. b) Steuer- und Regelanwendungen mit Echtzeitanforderungen. 3. Was meint man, wenn man sagt, das MOST System arbeitet mit 44 khz bzw. 48 khz? a) Das ist die Bitrate des Bussystems b) Das ist die Rate, mit der die Abtastwerte von Audiosignalen bei CDs und DVDs aufgenommen werden. 4. Wie viele Nutzdatenbytes passen maximal in einen MOST25-Frame? a) 32 Byte b) 60 Byte c) 64 Byte d) 256 Byte 5. Der synchrone Datenbereich eines MOST- Frames wird vor allem verwendet, um... a) TCP/IP-Daten zu übertragen. b) Audio-Daten zu übertragen. c) das MOST-System zu synchronisieren und zu konfigurieren. 6. Weshalb wird in der nächsten MOST- Generation die Bitrate auf 150 Mbit/s erhöht? a) Weil für Brake- und Stear-by-Wire-Anwendungen für neue Fahrdynamiksysteme eine schnellere Übertragung notwendig ist. b) Weil die Qualität der Radio- und CD- Musikübertragung sowie die Sprachqualität für das Autotelefon dadurch verbessert werden kann. c) Weil die Bandbreite von MOST25 für Videosignale, wie sie für Nachtsichtassistenten, Verkehrszeichenerkennung oder Rückfahrkameras benötigt werden, nicht ausreicht.

47 Inhalt 47 47

48 K-Line 48

49 Allgemein 49 Erster Europäischer Bus (K-Bus) 1989 als ISO 9141 standardisiert Elektrische Eigenschaften Art der Bitübertragung Kommunikationsaufnahme (Reizung) Diagnoseprotokoll war herstellerspezifisch und nicht Bestandteil 1994 übernahm die EU die amerikanische OBD-2 (EOBD) Daraus wurde ISO / ISO14230 (KWP Keyword Protocol 2000) Standard Beschreibung ISO Physical Layer für KWP 2000 (Kompatibel zu ISO ) ISO ISO Data Link Layer Application Layer Implementierungshinweise ISO Einschränkungen des Physical- und Data Link Layers für die EOBD

50 OBD-Stecker Physical Layer und Bus-Topologie 50 Zeichenbasierter (8N1), bidirektionaler Ein-Draht-Bus Logikpegel: > 0,8 UBat für High < 0,2 UBat für Low Fahrzeug Optional unidirektionale L-Line Master-Slave (Tester-Steuergerät) Standardbaudrate 10,4 kbits/s Tester und Steuergeräte- Implementierung über UART sehr kostengünstig realisierbar Tester (Master) UART / RS232 ECU 1 (Slave) + ECU 2 + (Slave) TxD RxD Pegelwandler

51 Data Link Layer 3 Phasen der Kommunikation Verbindungsaufbau (Reizung) Datenaustausch Verbindungsabbau Datenaustausch durch Request-Response Botschaftsformat: 1 bis 4 Byte Header Bytes 1 Byte Trailer 51 Fast-Reizung nach ISO (Dauer ca. 100 ms): Tester ECU > 55 ms ms < 50 ms (300 ms) K-Line L-Line Wup Adress-Reizung (5 Baud = ca. 2,5 s) Tester ECU ECU Tester Gilt nur für 10,4 kbit/s! 0x81 0xC1 KW LSB KW MSB StartCommuncationRequest (5 Byte) ECU Tester (Nutzdaten) StartCommuncationReponse (7 Byte) Format Tester ECU Target Address Optional Source Address Length Optional Nutzdaten Checksum Checksum = mod 256 Summe aller Bytes (außer der Prüfsumme selbst) Im Keyword sind das Header-Format und die Timingparameter kodiert (Wertebereich 2000 bis 2031) ECU Tester Formatbyte: Bit 7 0 > 300 ms ca. 2 s < 300 ms < 20 ms < 20 ms < 20 ms < 50 ms K-Line L-Line Adressbyte Sync-Byte KW LSB KW MSB I-KW MSB Adressbyte 5 bit/s Die Baudrate wird vom Tester durch das Sync-Byte ausgemessen I-Adr.Byte Adressierung: Länge: 00 = Keine 0 = mit Längenbyte 01 = CARB 1-63 ohne Längenbyte 10 = Physikalisch 11 = Funktional (SAE J2178)

52 Timings, OBD etc. 52 Fehlerbehandlung: Einschränkungen bei EOBD: Falsche Botschaftslänge / Prüfsumme: ECU ignoriert Botschaft Tester prüft Timeout und wiederholt Tester ECU Request P4 P2 ECU Tester Response P1 P3 Header besteht immer aus 3 Byte (Target-, Source Address, kein Längenbyte) Botschaften haben max. 7 Byte Nutzdaten Tester-Request Target-Address ist immer funktional B 1 B 2 CS B1 B2 CS B 1 ECU-Response Target-Address immer physikalisch Timingparameter: Nur Default Timing-Parameter zulässig Normal Extended (nur physikalisch) Nur 10,4 kbit/s zulässig P ms 0 20 ms P ms ms P ms ms P ms 5 20 ms Sonstiges: Übertragungszeit von 255 Bytes Daten bei 10,4 kbit/s von 250 ms bis 5,5s Falsche Daten: ECU sendet negative Response Protokollrealisierung fast nur in Software hohe Interrupt-Belastung ISO 9141 war Grundlage vieler proprietärer Protokolle (KW 71, KW 81, KW 500 etc.)

53 Inhalt 53 53

54 SAE J

55 Allgemeines 55 Veraltetes Bitstrom-orientierter Class A/B Bus für On- und OffBoard Kommunikation vor allem bei amerikanischen Herstellern 1994 als SAE J1850 standardisiert Auch für OBD zugelassen Für Neufahrzeuge in den USA und Europa wird ab 2007 J1850 durch CAN ersetzt SAE J2178 legt die Inhalte für die OnBoard Kommunikation fest SAE J1979 und ISO beschreibt die Dienste für die OBD-Kommunikation Eigenschaften SAE J1850 PWM SAE J1850 VPWM Verwendet von Ford General Motors, Chrysler, Harley Davidson und Toyota Bit-Kodierung Pulsbreitenmodulation (PMW) Variable Pulsbreitenmodulation (VPMW) Bitrate 41,6 kbit/s 10,4 kbit/s (Mittelwert) Datenleitung Zwei-Draht (Twisted Pair) Ein-Draht (Single Wire) Signalpegel Nutzdaten Botschaftslänge Buszugriff 5 V Differenzsignal Low < 2,2 V; High > 2,8 V Maximal 6,25 V 0 bis 8 Bytes je Botschaft Maximal 101 Bit (inkl. Header und Trailer) CSMA/CA U Bat unipolar Low < 3,5 V; High > 4,5 V Maximal 20 V

56 Physical- und Data Link Layer 56 Bitcodierung: J1850 PWM: Logisch 1 ⅓T Bit ⅔ T Bit T Bit Logisch 0 ⅔ T Bit T Bit ⅓T Bit J1850 VPWM Bitfolge : Botschaftsformat: J1850 VPWM: Bit Pegel Dauer 0 Low T Bit,short 0 High T Bit,long 1 High T Bit,short 1 Low T Bit,long T Bit, short = 64 µs T Bit, long = 128 µs = 2 T Bit,short Maximal 12 Bytes PWM und VPWM sind inkompatibel Bei PWM beginnt jedes Bit mit einem Low-High-Übergang Bei VPWM beginnt jedes Bit mit einem Übergang und endet mit dem komplementären Übergang In Frame Response (IFR) mit 1 Byte Länge zum direkten Antworten des Empfängers ohne eigenen Block Trotz niedriger Bitrate komplizierter Aufbau Controller erforderlich Header 1 oder 3 Bytes 1 Byte SOF Bit Message Control Target Address Source Address Nutzdaten 0 bis 8 Bytes CRC Checksum EOD Bit In Frame Response EOF Bit Bus Idle Optional Optional

57 Inhalt 57 57

58 SAE J

59 Allgemeines 59 Älteres in amerikanischen Nutzfahrzeugen weit verbreitetes serielles, bidirektionales und zeichenorientiertes Busprotokoll (1990) Prioritätsgesteuertes Buszugriffsverfahren CSMA/CA (die Nachricht mit der niedrigsten Priorität erhält als erste den Buszugriff) Class A Bus mit fester Bitrate von 9600 bit/s Physikalische Schicht basiert auf RS-485 jedoch ohne Busabschluß (Reflexionen werden aufgrund der niedrigen Datenrate in Kauf genommen) Mit UART realisierbar Application Layer = SAE J1587 (Kommunikation und Datenaustausch auf Basis von Parameter-IDs) Botschaftsaufbau: 1 Byte MID (Message Identification Character) bis 19 Datenbytes 1 Byte Checksumme Protokoll beinhaltet Fehlerbehebungsmechanismen durch Überwachung der Daten und Sendewiederholungen Vorgänger von J1939 (CAN für Nutzfahrzeuge)

60 Testfragen Ältere Bussysteme Was ist die K-Line ist? a) Eine Diagnoseschnittstelle b) Ein Bussysteme für die On-Board-Kommunikation im Fahrbetrieb. 2. Wo findet man SAE J8150 in Europa? a) In Fahrzeugen europäischer Hersteller b) In Fahrzeugen japanischer Hersteller c) In Fahrzeugen amerikanischer Hersteller 3. Welcher Bus verwendet für die Bitcodierung das aufwendige PWM-Verfahren? a) K-Line b) SAE J1850 c) SAE J Welcher Bus wurde/wird praktisch nur bei Nutzfahrzeugen verwendet? a) K-Line b) SAE J1850 c) SAE J Mit welchem Bus arbeitet das Diagnoseprotokoll KWP 2000? a) K-Line b) SAE J1850 c) SAE J1708

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