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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.
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Aus dem Stand der Technik sind Systeme zur
Realisierung von Busverbindungen zwischen Elektronikmodulen bekannt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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Erfindungsgemäß können die Busanbindungseinrichtung,
die Filter- und Konvertereinrichtung und die Empfangseinrichtung
einen gemeinsamen Mikroprozessor verwenden.
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Bevorzugt entspricht die Empfangseinrichtung
der Bluetooth – Spezifikation.,
z.B. entsprechend der BluetoothTM-Spezifikation
1.1 der Promoter Members of Bluetooth SIG, Inc. ("Bluetooth SIG"), wie am 22. Februar
2001 veröffentlicht.
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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.
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Anhand der Zeichnung wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiels
der Erfindung nachstehend eingehend erläutert.
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Es zeigt:
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1 Schema
eines abgeschlossenen Bussystems mit einer erfindungsgemäßen Sende
und Empfangseinrichtung
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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.
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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).
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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.
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Die Antenne (6) kann z.B.
als eine einfache Drahtantenne oder durch eine oder mehrere Leiterbahnen
auf einer gedruckten Schaltung realisiert werden.
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Die Sende- und Empfangseinrichtung
(5) realisiert bevorzugt die BluetoothTM-Spezifikation. Andere
Hochfrequenzdatenkommunikationsschnittstellen, wie z.B. WLAN, sind
jedoch auch realisierbar.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Filter- und Konvertereinrichtung
(4) codiert das Signal und leitet es an den Sendeteil der Sende-
und Empfangseinrichtung (5) weiter.
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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
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Die Antenne (6) sendet dieses
modulierte Hochfrequenzsignal aus und ein externes Gerät, z.B. einem
PDA, kann das entsprechende Signal empfangen und demodulieren.
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Die vorliegende Erfindung kann durch
leichte Modifikationen, wie dem Fachmann ersichtlich ist, auch auf
drahtgebundene Schnittstellen, wie z.B. USB-Schnittstellen, angewendet
werden.
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- 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