DE10248245B3

DE10248245B3 - Anbindung einer Funkverbindung an ein Fahrzeugnetz

Info

Publication number: DE10248245B3
Application number: DE2002148245
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hahn
Original assignee: ZF Electronics GmbH
Current assignee: BCS Automotive Interface Solutions GmbH
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-10-17

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, welche die Anbindung eines Gerätes, insbesondere eines Fahrzeuges, mit einem Bussystem über eine Funkverbindung, bestehend aus einer Antenne, einer Sende- und Empfangseinrichtung, einem Filter und einem Konverter und einer Busanbindungseinrichtung, realisiert, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die über die Antenne eingehenden Signale in einem Empfänger in einen digitalen Datenstrom umgewandelt werden und dieser Datenstrom durch einen Filter und einen Konverter gefiltert und konvertiert wird und die Daten anschließend durch eine Busanbindungseinrichtung den Elektronikmodulen des Bussystems über den Datenbus zur Verfügung gestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anbindung eines Gerätes, insbesondere eines Fahrzeuges, mit einem Bussystem an eine Funkverbindung, die eine Filter- und Konvertereinrichtung zum Filtern und Konvertieren aufweist, um ungetestete externe Geräte an das Bussystem des Gerätes anzubinden., wobei die Protokoll- und Datenintegrität gewährleistet ist.
Aus dem Stand der Technik sind Systeme zur Realisierung von Busverbindungen zwischen Elektronikmodulen bekannt.
In Geräten oder Maschinen, die einer starke elektro-magnetische Störstrahlung ausgesetzt sind oder die selbst elektro-magnetische Störstrahlung abgeben, werden Bussysteme als abgeschlossene, drahtgebundene oder optische Systeme betrieben. Diese Systeme werden konfigurationsspezifisch entwickelt und gemeinsam getestet. Die Test schließen hierbei die Sicherstellung des einwandfreien Datenverkehrs, also der ausschließlichen Generierung bussystemspezifischer Daten und der Protokollintegrität ein. Weiterhin wird das System auch mit elektro-magnetische Störstrahlung getestet. Hierdurch kann eine hohe Zuverlässigkeit und Systemstabilität des Systems gewährleistet werden. Insbesondere wenn die Geräte oder Maschinen mobil sind stellen die Bussysteme Inselsysteme dar, welche hohe Ansprüche an die Zuverlässigkeit und die Systemstabilität stellen.
Ein Beispiel für ein lokales abgeschlossenes Bussystem ist z.B. ein sogenanntes CAN-Netzwerk (Controller Area Network) wie es in heutigen Kraftfahrzeuge üblicherweise eingesetzt wird. Dieses Bussystem erlaubt es den einzelnen Elektronikmodule miteinander zu kommunizieren.

Diese zuvor abgeschlossenen Systeme werden in zunehmenden Maß geöffnet, um Daten mit externen Geräten auszutauschen. Ein solches System ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 101 03 610 A1 dargestellt. In diesem System wird ein Bussystem mittels eines zweiten Bussystem, das eine Fernübertragungseinrichtung aufweist, mit einer beabstandeten Station verbunden, wodurch ein Datenaustausch ermöglicht wird. Sobald jedoch diese zuvor abgeschlossenen Systeme, wie das aus dieser Offenlegungsschrift, geöffnet werden, um andere, ungetestete, externe Geräte an das Bussystem anzubinden, ergeben sich Probleme.

Ungetesteten externe Geräte können bei Ankopplung an das Bussystem Bussystemunspezifische Daten generieren und damit die Integrität der Daten als auch des Protokolls verletzen. Insbesondere können auch bei Verwendung von elektro-magnetischen Schnittstellen, z.B. bei Verwendung von modulierter Hochfrequenz, durch elektromagnetischen Störstrahlung auch fälschlicherweise Daten generiert werden, die zu Fehlfunktionen führen können.

Werden ungetestete externe Geräte wie z.B. PDA's, Notebooks, Handy's, etc. an das lokale, abgeschlossene Bussystem über eine drahtlose Schnittstelle angebunden, können diese externen Geräte Daten auf den Systembus geben, die nicht bussystemspezifisch sind. Andere Geräte können elektro-magnetische Störstrahlung abstrahlen, die dazu führen kann, dass fälschlicherweise Daten generiert werden, die zu Fehlfunktionen führen können. Dieses Problem tritt auch bei drahtgebundenen Schnittstellen auf.

Aus dem Stand der. Technik sind weiterhin die Offenlegungsschriften DE 101 27 327 , sowie DE 101 12 699 bekannt. Diese implementieren neben einer Protokollkonvertierung auch eine Zugriffskontrolle. Eine solche Zugriffskontrolle kann z.B. mittels einer Autorisierung auf Basis einer Erkennungsinformation realisiert sein.

Solche System schützen jedoch nicht vor Störungen, die nur den Inhalt der Daten betreffen, da diese Systeme nur Verbindungsorientiert sind und keine Bewertung der enthaltenen Daten vornehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine störungsfrei drahtlose Anbindung eines oder mehrerer Geräte an ein abgeschlossenes Bussystem eines Gerätes und damit mit allen Elektronikmodulen des Bussystems zur Verfügung zu stellen, das sowohl die sichere Anbindung nicht getesteter Geräte an das Bussystem erlaubt als auch die Integrität des Datenverkehrs und des Protokolls auf dem Bussystem gewährleistet.

Die vorliegende Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, welche zur Anbindung eines Gerätes mit einem Bussystem an eine Funkverbindung aufweisend eine Antenne und eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von eingehenden Signalen und eine Busanbindungseinrichtung zum Bereitstellen von Daten aus den empfangenen Signalen an das Bussystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Filter- und Konvertereinrichtung zum Filtern und Konvertieren der von der Empfangseinrichtung empfangenen Signale in einen digitalen Datenstrom aufweist, der an die Busanbindungseinrichtung übermittelt wird.

Die Busanbindungseinrichtung, die Filter- und Konvertereinrichtung, die Empfangseinrichtung wie auch die Antenne können in einem Modul zusammengefasst sein oder modular aufgebaut und über eine serielle Schnittstelle angebunden sind. Ferner, können die Busanbindungseinrichtung und die Filter- und Konvertereinrichtung in einem Modul integriert und an die Empfangseinrichtung über eine serielle Schnittstelle angebunden sein oder die Empfangseinrichtung und die Filter- und Konvertereinrichtung in einem Modul integriert und über eine serielle Schnittstelle an die Busanbindungseinrichtung angebunden sein. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die Busanbindungseinrichtung, die Filter- und Konvertereinrichtung und die Empfangseinrichtung auf einem Die integriert sind. Die Antenne wird durch eine oder mehrere Leiterbahnen gebildet

Erfindungsgemäß können die Busanbindungseinrichtung, die Filter- und Konvertereinrichtung und die Empfangseinrichtung einen gemeinsamen Mikroprozessor verwenden.

Bevorzugt entspricht die Empfangseinrichtung der Bluetooth – Spezifikation., z.B. entsprechend der Bluetooth^TM-Spezifikation 1.1 der Promoter Members of Bluetooth SIG, Inc. ("Bluetooth SIG"), wie am 22. Februar 2001 veröffentlicht.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, das eingehende Signale mittels der Vorrichtung zur Anbindung auf ein Bussystem gegeben werden können. Es ist auch vorgesehen, dass Daten vom Bussystem über die Vorrichtung zur Anbindung an externe Geräte übermittelt werden können. Hierzu dient die Empfangseinrichtung auch als Sendeeinrichtung, die ausgehende Signale über die Antenne an externe Geräte übermittelt. Es kann auch vorgesehen sein, das eine separate Sendeeinrichtung auf dem Modul der Empfangseinrichtung integriert ist.

Anhand der Zeichnung wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiels der Erfindung nachstehend eingehend erläutert.
Es zeigt:
1 Schema eines abgeschlossenen Bussystems mit einer erfindungsgemäßen Sende und Empfangseinrichtung
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die 1 erläutert. Hierbei bezeichnen die einzelnen Blöcke logische Funktionskomponenten, die einzelnen Komponenten können dabei auf unterschiedlichen Modulen angeordnet sein.
Ein Kraftfahrzeug als Beispiel für ein getestetes abgeschlossenes Bussystem enthält eine Vielzahl von Elektronikmodulen (2a, 2b, 2c, 2d, 2...), z.B. Anzeigen, Antriebssteuerung, Klimasteuerung, Navigationshilfen, Multimediageräte. Diese kommunizieren untereinander über das Bussystem (1), so wird z.B. bei manchen Fahrzeugen die Sitzposition unterschiedlicher Fahrer gesteuert oder eine Schaltautomatik passt sich den Vorlieben des Fahrers oder der Fahrerin an, die Lautstärke des Radios wird abhängig von der Geschwindigkeit oder einem Telefongespräch geregelt. Das Bussystem (1) wird nun mit einer Sender/Empfänger Einheit (7) verbunden. Diese Sender/Empfänger Einheit (7) besteht aus den folgenden Komponenten: einer Antenne (6), einer Sende- und Empfangseinrichtung (5), einer Filter- und Konvertereinrichtung (4) und einer Busanbindungseinrichtung (3).
Die einzelnen Komponenten der Sender/Empfänger Einheit (7) können in einem gemeinsamen Modul zusammengefasst sein oder aber modular angeordnet sein, wobei die einzelnen Module über eine, z.B. serielle, Schnittstelle verbunden sind. Weiterhin kann diese Sender/Empfänger Einheit (7) in Module anderer Funktion integriert sein.
Die Antenne (6) kann z.B. als eine einfache Drahtantenne oder durch eine oder mehrere Leiterbahnen auf einer gedruckten Schaltung realisiert werden.
Die Sende- und Empfangseinrichtung (5) realisiert bevorzugt die Bluetooth^TM-Spezifikation. Andere Hochfrequenzdatenkommunikationsschnittstellen, wie z.B. WLAN, sind jedoch auch realisierbar.
Die einzelnen Funktionen der Komponenten oder Module sind durch Mikroprozessoren gesteuert, wobei es sinnvoll sein kann die Komponenten in einem einzigen Modul mit einem einzelnen Mikroprozessor zu integrieren. Eine weitergehende Integration auf einem einzigen Die (Halbleiterplättchen) kann dabei die Herstellungskosten weiter senken.
Für den Fall, dass Daten von einem externen Gerät, z.B. einem PDA, an eines der Elektronikmodule (2a, 2b, 2c, 2d, 2...) gesendet werden soll, werden die Daten auf ein Hochfrequenzsignal moduliert, wie z.B. bei Bluetooth. Die Antenne (6) der Sender/Empfänger Einheit (7) empfängt dieses Hochfrequenzsignal und leitet sie an den Empfangsteil der Sende- und Empfangseinrichtung (5) weiter.
In der Sende- und Empfangseinrichtung (5) werden die auf das Hochfrequenzsignal modulierten Daten in einen digitalen Datenstrom demoduliert und an die Filter- und Konvertereinrichtung (4) weitergeleitet.
Die Filter- und Konvertereinrichtung (4) konvertiert den Datenstrom in ein Bussystemspezifisches Format um. Bis jetzt ist noch keine Bewertung des Dateninhaltes erfolgt. Anschließend wird der Datenstrom, der nun in einem bussystemspezifischen Format vorliegt bezüglich seiner Daten im Filter (4) gefiltert. So werden z.B. nicht zulässige Informationen aus dem Datenstrom herausgefiltert. Der gefilterte Datenstrom wird dann über die Busanbindungseinrichtung (3) auf das Bussystem (1) gegeben. Hierbei stellt die Busanbindungseinrichtung (3) sicher, dass das Busprotokoll nicht verletzt wird und dass es zu keinen Störungen des Bussystems, z.B. durch Kollision, kommt. Das Bussystem (1) stellt den Elektronikmodulen (2a, 2b, 2c, 2d , 2...) nun die Daten zur Verfügung und ein oder mehrere Elektronikmodule (2a, 2b, 2c, 2d , 2...) verarbeiten nun die Daten.
Für den Fall, dass Daten von einem Elektronikmodule (2a, 2b, 2c, 2d, 2...) an ein externes Gerät, z.B. einem PDA, gesendet werden soll, werden die Daten vom entsprechenden Elektronikmodule (2) unter Beachtung des Busprotokolls auf das Bussystem (1) gegeben und an die Busanbindungseinrichtung (3) der Sender/Empfänger Einheit (7) weitergeleitet. Die Busanbindung (3) leitet die Daten an die Filter- und Konvertereinrichtung (4) weiter.
Die Filter- und Konvertereinrichtung (4) codiert das Signal und leitet es an den Sendeteil der Sende- und Empfangseinrichtung (5) weiter.
Der Sendeteil der Sende- und Empfangseinrichtung (5) moduliert die Daten auf ein Hochfrequenzsignal, z.B. entsprechend der Bluetooth – Spezifikation, und leitet das modulierte Hochfrequenzsignal an die Antenne (6) weiter
Die Antenne (6) sendet dieses modulierte Hochfrequenzsignal aus und ein externes Gerät, z.B. einem PDA, kann das entsprechende Signal empfangen und demodulieren.
Die vorliegende Erfindung kann durch leichte Modifikationen, wie dem Fachmann ersichtlich ist, auch auf drahtgebundene Schnittstellen, wie z.B. USB-Schnittstellen, angewendet werden.

1: Bussystem
2: Elektronikmodul (2a, 2b, 2c, 2d, 2...)
3: Busanbindungseinrichtung
4: Filter- und Konvertereinrichtung
5: Sende- und Empfangseinrichtung
6: Antenne
7: Sender/Empfänger Einheit

Claims

Vorrichtung zur Anbindung eines Gerätes mit einem Bussystem an eine Funkverbindung aufweisend eine Antenne, eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von eingehenden Signalen und eine Busanbindungseinrichtung zum Bereitstellen von Daten aus den empfangenen Signalen an das Bussystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Filter- und Konvertereinrichtung zum Konvertieren der von der Empfangseinrichtung empfangenen Signale in einen digitalen, ein bussystemspezifisches Format aufweisenden Datenstrom, und zum Filtern bussystemunspezifischer und/oder unzulässiger Daten aus dem Datenstrom aufweist, wobei der gefilterte Datenstrom an die Busanbindungseinrichtung übermittelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Busanbindungseinrichtung, die Filter- und Konvertereinrichtung, die Empfangseinrichtung und die Antenne in einem Modul zusammengefasst sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Busanbindungseinrichtung, die Filter- und Konvertereinrichtung, die Empfangseinrichtung und die Antenne modular aufgebaut und über eine serielle Schnittstelle angebunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Busanbindungseinrichtung und die Filter- und Konvertereinrichtung in einem Modul integriert und an die Empfangseinrichtung über eine serielle Schnittstelle angebunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung und die Filter- und Konvertereinrichtung in einem Modul integriert und an die Busanbindungseinrichtung über eine serielle Schnittstelle angebunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Busanbindungseinrichtung, die Filter- und Konvertereinrichtung und die Empfangseinrichtung einen gemeinsamen Mikroprozessor verwenden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Busanbindungseinrichtung, die Filter- und Konvertereinrichtung und die Empfangseinrichtung auf einem Die integriert sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne durch eine oder mehrere Leiterbahnen gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung der Bluetooth-Spezifikation entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Busanbindungseinrichtung, die Filter- und Konvertereinrichtung, der Empfänger und die Antenne Teil eines Moduls mit anderen Funktionen ist.