EP2540001A2 - Method for data transmission to an electronic control appliance - Google Patents

Method for data transmission to an electronic control appliance

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Publication number
EP2540001A2
EP2540001A2 EP11707136A EP11707136A EP2540001A2 EP 2540001 A2 EP2540001 A2 EP 2540001A2 EP 11707136 A EP11707136 A EP 11707136A EP 11707136 A EP11707136 A EP 11707136A EP 2540001 A2 EP2540001 A2 EP 2540001A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bit
data words
bits
decoding
bit data
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11707136A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Fischer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH, Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Publication of EP2540001A2 publication Critical patent/EP2540001A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/04Protocols for data compression, e.g. ROHC
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/40Conversion to or from variable length codes, e.g. Shannon-Fano code, Huffman code, Morse code

Definitions

  • the invention relates to a process for REMtra ⁇ supply from a programming device to an electronic control unit and in particular to electronic HEADUNITS ⁇ th of motor vehicles.
  • the older unpublished DE 10 2008 052 955 AI also shows the transmission of program codes to a memory of a control unit, in which initially the program memory in the control unit is overwritten with invalid codes, then the program codes to be transmitted compressed according to the Huffman data compression method, in Control unit decompressed and stored.
  • Each 16-bit code used costs 34 bits in the encoding tree for decoding. Accordingly, the creation of the coding tree takes a long time. In addition, in the data transmission ⁇ the coding tree for the decoding must be transmitted with and possibly no longer fits due to its size in the main memory of the target system or control unit.
  • the Huffman 8 encoding which works with 8-bit data words, comes with a smaller encoding tree for decoding (about 574 bytes) but not the performance of the Huffman 16 Co ⁇ dation.
  • the object of the invention is to improve the method according to the preamble of claim 1 to the effect that it manages with high performance with smaller coding trees and thereby the data transfer takes place faster.
  • the burden of the working memory of the control unit should be reduced by the coding tree.
  • the basic idea of the invention is to partially perform the Komprimie ⁇ tion of the data to be transmitted with an N-bit Huffman coding and some with M-bit Huffman coding, where N is an integer multiple of M and the number of N-bit data words and the number of M-bit data words is in each case greater than 2 and further both code trees to the control unit übertra ⁇ gen be.
  • N-bit Huffman coding and M-bit Huffman coding Huffman coding with a first or second code tree, which encodes data words consisting of N bits or M bits, is understood here and below.
  • a predetermined number of data words to be coded are carried out with the Huffman 16 coding, while the remaining data words are compressed using the Huffman 8 encoding.
  • Bit encoding tree for decoding is only 574 bytes in size, it is not worth using an incomplete tree here.
  • it is first checked whether the gefun ⁇ dene 16-bit value contained in the 16-bit encoding. If not, the 8-bit table is used and the two bytes of the 16-bit word are encoded. For deciding which encoding tree to use for decoding, one bit is added in the encoding.
  • the coding tree can be used for any data, since with the help of the complete 8-bit trees any data can be displayed.
  • a 32-bit coding is also conceivable instead of the mentioned 16-bit coding, wherein the method can in principle also be used for any other data variables , such as 9-bit or 19-bit.
  • the primary area of application of the method according to the OF INVENTION ⁇ dung is the programming of electronic control units for cars and commercial vehicles over a Diagnostic interface. By compressing the data , considerable time can be saved in development, in production and in the workshop. By combining the two types of coding, the advantages of both coding trees can be exploited.
  • the transmission of data on the diagnostic interface of a vehicle is done what is necessary in some Steuerge ⁇ councils in ascending order, as not random, but only sector by sector can be written to memory.
  • the coding trees for the decoding are small enough to be stored in the working memory of the target system during decoding. After that, the coding trees for decoding can be removed from the main memory so that it is available for other tasks. But it is also possible at least one of the encoding trees for decoding or both
  • Coding trees for decoding permanently in a non-volatile memory such as a flash memory of the control unit to keep stored.
  • a non-volatile memory such as a flash memory of the control unit
  • Fig. 2 is a 16-bit coding tree for decoding for the embodiment of Fig. 1;
  • Fig. 4 shows a coding tree for decoding with an 8-bit and a 16-bit sub-coding tree for decoding tion.
  • 16-bit values of the 16-bit encoding are subjected to and a multiple of 8-bit values left over, so the 16-bit Co ⁇ dation is incomplete, so that the 16-bit Co ⁇ decoding tree and the corresponding 16-bit coding tree for decoding is not to be too long.
  • the frequencies of the 8-bit values must be corrected. It should be noted that both the high-order byte and the low-order byte of the 16-bit values are taken into account. For example, the frequency of OxFF (8-bit) is decreased by two with each occurrence of OxFFFF (16-bit), with each occurrence of OxFFOO by one.
  • this mechanism is very strong, but has no significance if all 8-bit values are also present in data.
  • Two independent coding trees are now generated, namely an encoding tree for 16-bit values and an encoding tree for 8-bit values.
  • the 16-bit coding tree is here generated for clarity only for the first 5 values according to the frequency, in the example so the values FFFF, 0000, FF00, 6655 and 0605, as shown in Fig. 1.
  • the corresponding coding tree for the decoding for this purpose is shown in FIG.
  • the encoding first attempts to code each 16-bit word as such. If it does not occur in the 16-bit table, both halves are coded individually as an 8-bit value. Thus, 8-bit values always come in pairs, or more generally N / M times.
  • the thus encoded and provided with identification bit data are then transmitted together with the associated Codierbäumen for decoding to the control unit and there by means of Codierbäume for decoding deco ⁇ diert.
  • the transmission of the coding trees for the decoding is omitted, in which case the original coding trees must then be used for the coding.
  • Fig. 4 shows that the set before the encoded values bit (identification bit) decides whether the 16-bit Decodie ⁇ tion (value for a 16-bit) or the 8-bit decoding (for two successive 8-bit values ) is carried out. If this bit is a "0", the 16-bit Co ⁇ decoding tree is used for the decoding, it is a "1", so the 8-bit coding tree is used for the decoding.
  • the respective decoding of a data word is always done when in the coding tree for the decoding the last "leaf" is reached, wherein
  • the 8-bit coding tree for the decoding is traversed twice.
  • the encoding tree for decoding the 8-bit values is shown in FIG. In FIGS. 1 to 3, he ⁇ xadecimal values are each identified by the prefix Ox.
  • An additional entry in the coding tree for the decoding requires 34 bits.
  • Table 6 shows the relationship between the number of 16-bits based on the original size of a file of 131072 bytes Codes, the number of compressed bytes including Codierbäume and the compression ratio in Pro ⁇ cent.
  • the number of 16-bit codes for files of this size has a relatively small influence.
  • the optimal parameters depend on the code distribution in the data to be compressed. Since the coding tree for decoding hardly matters in the case of larger amounts of data, one should not select the number of 16-bit codes too small. Values of around 100 to 200 appear to be low, whereby in general each ⁇ the value is as large as possible. 1

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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for data transmission from a programming appliance to an electronic control appliance, according to which the data to be transmitted is compressed with two different Huffman encoding trees, preferably with a 16-bit and an 8-bit coding tree. The data words encoded with different encoding trees are differentiated by a code bit.

Description

Verfahren zur Datenübertragung zu einem  Method for data transmission to a
elektronischen Steuergerät  electronic control unit
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertra¬ gung von einem Programmiergerät zu einem elektronischen Steuergerät insbesondere zu elektronischen Steuergerä¬ ten von Kraftfahrzeugen. The invention relates to a process for Datenübertra ¬ supply from a programming device to an electronic control unit and in particular to electronic HEADUNITS ¬ th of motor vehicles.
Ein solches Verfahren ist aus der Druckschrift Lieb¬ scher P.: "Aktuelle Trends bei der Steuergeräte- Reprogrammierung" . In: Elektronik automotive 2.2006, S.Such a method is known from the publication Lieb ¬ shear P .: "Recent trends in ECU reprogramming". In: Electronics automotive 2.2006, p.
34-37 bekannt. Die ältere nicht vorveröffentlichte DE 10 2008 052 955 AI zeigt ebenfalls die Übertragung von Prgrammcodes an einen Speicher eines Steuergerätes, bei dem zunächst der Programmspeicher im Steuergerät mit ungültigen Codes überschrieben wird, anschließend die zu übertragenden Programmcodes nach dem Huffman- Datenkompressionsverfahren komprimiert, übertragen, im Steuergerät dekomprimiert und gespeichert werden. Die Druckschrift Decker, Th.: "Vortrag &: Huffman"; In:34-37 known. The older unpublished DE 10 2008 052 955 AI also shows the transmission of program codes to a memory of a control unit, in which initially the program memory in the control unit is overwritten with invalid codes, then the program codes to be transmitted compressed according to the Huffman data compression method, in Control unit decompressed and stored. The book Decker, Th .: "Lecture &: Huffman"; In:
Online-Bibliothek Wikipedia, 19.01.1999, Online library Wikipedia, 19.01.1999,
http : //www . itec . uka . de/seminare/redundanz/vortragO 6/ sowie die US 2007/0016406 AI, DE 39 43 881 B4 und DE 699 16 661 T2 beschreiben, dass die Huffman-Codierung dadurch optimiert werden kann, dass als zu codierende Datenworte nicht nur einzelne Eingangsdatenworte ver¬ wendet werden sondern Paare/Tuppel dieser Eingangswor- te . http: // www. itec. uka. / seminaries / redundancy / lecture 6 / and US 2007/0016406 AI, DE 39 43 881 B4 and DE Describe 699 16 661 T2, that Huffman coding can be optimized by using as data to be coded words are but not only individual input data words ver ¬ turns pairs / tuples te this Eingangswor-.
Bei der US 2007/0016406 AI und der DE 39 43 881 B4 ist zusätzlich beschrieben, die verwendeten Huffman- Codierungen abhängig von den gerade zu codierenden Da- ten umzuschalten und zwar bereichsweise innerhalb der zu codierenden Daten. Weiter ist bei der DE 39 43 881 B4 ein Kennungsbit zum Unterscheiden verschiedener Codierungsvarianten vorgesehen. Zur Datenübertragung größerer Datenmengen in vertretbarer Zeit ist es bekannt, die zu übertragenden Daten zu komprimieren. Hierfür eignet sich die sehr leistungsfähige verlustfreie Huffman-Codierung . Die Huffman 16 Codierung, die mit 16-Bit Datenworten arbeitet ist sehr leistungsfähig, erfordert aber einen verhältnismäßig großen Codierbaum zum Decodieren (bis ca. 278 KBytes) . Die Größe hängt von der Code Ausnutzung ab. Jeder verwendete 16-Bit Code kostet 34 Bit im Codierbaum für die Decodierung. Dementsprechend dauert die Erstellung des Codierbaumes auch lange. Außerdem muß bei der Daten¬ übertragung der Codierbaum für die Decodierung mit übertragen werden und passt eventuell aufgrund seiner Größe nicht mehr in den Arbeitsspeicher des Zielsystems bzw. Steuergerätes. In the case of US 2007/0016406 Al and DE 39 43 881 B4 it is additionally described to switch the Huffman codings used as a function of the data which is currently to be coded, in some regions within the data to be coded. Further, in DE 39 43 881 B4 an identification bit for distinguishing different coding variants is provided. For data transmission of larger amounts of data in a reasonable time, it is known to compress the data to be transmitted. For this purpose, the very powerful lossless Huffman coding is suitable. The Huffman 16 encoding, which works with 16-bit data words is very powerful, but requires a relatively large coding tree for decoding (up to about 278 KBytes). The size depends on the code usage. Each 16-bit code used costs 34 bits in the encoding tree for decoding. Accordingly, the creation of the coding tree takes a long time. In addition, in the data transmission ¬ the coding tree for the decoding must be transmitted with and possibly no longer fits due to its size in the main memory of the target system or control unit.
Andererseits kommt die Huffman 8 Codierung, die mit 8- Bit Datenworten arbeitet, mit einem kleineren Codierbaum für die Decodierung aus (ca. 574 Bytes) erreicht jedoch nicht die Leistungsfähigkeit der Huffman 16 Co¬ dierung . On the other hand, the Huffman 8 encoding, which works with 8-bit data words, comes with a smaller encoding tree for decoding (about 574 bytes) but not the performance of the Huffman 16 Co ¬ dation.
Aufgabe der Erfindung ist es das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dahingehend zu verbessern, dass es bei hoher Leistungsfähigkeit mit kleineren Codierbäumen auskommt und dadurch die Datenübertragung schneller stattfindet. Weiter soll die Belastung des Arbeitsspeichers des Steuergerätes durch den Codierbaum verringert werden. The object of the invention is to improve the method according to the preamble of claim 1 to the effect that it manages with high performance with smaller coding trees and thereby the data transfer takes place faster. Next, the burden of the working memory of the control unit should be reduced by the coding tree.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 ange¬ gebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprü- chen zu entnehmen. This object is achieved by the features in claim 1 ¬ given features. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be found in the subclaims.
Die Grundidee der Erfindung liegt darin, die Komprimie¬ rung der zu übertragenden Daten teilweise mit einer N- Bit Huffman-Codierung und teilweise mit M-Bit Huffman- Codierung durchzuführen, wobei N ein ganzzahliges Vielfaches M ist und die Anzahl von N-Bit-Datenworten und die Anzahl von M-Bit-Datenworten jeweils größer 2 ist und weiter beide Codebäume an das Steuergerät übertra¬ gen werden. Unter N-Bit Huffman-Codierung und M-Bit Huffman-Codierung wird hier und im folgenden eine Huff- man-Codierung mit einem ersten bzw. zweiten Codebaum verstanden, der Datenwörter bestehend aus N-Bits bzw. M-Bits codiert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine vor¬ bestimmte Anzahl von zu codierenden Datenworten mit der Huffman 16-Codierung durchgeführt, während die restli- chen Datenworte mit der Huffman 8-Codierung komprimiert werden . The basic idea of the invention is to partially perform the Komprimie ¬ tion of the data to be transmitted with an N-bit Huffman coding and some with M-bit Huffman coding, where N is an integer multiple of M and the number of N-bit data words and the number of M-bit data words is in each case greater than 2 and further both code trees to the control unit übertra ¬ gen be. By N-bit Huffman coding and M-bit Huffman coding, Huffman coding with a first or second code tree, which encodes data words consisting of N bits or M bits, is understood here and below. In a preferred embodiment, a predetermined number of data words to be coded are carried out with the Huffman 16 coding, while the remaining data words are compressed using the Huffman 8 encoding.
Für die häufigsten 16-Bit Datenworte wird eine eigene Codiertabelle und ein eigener (erster) Codierbaum für dieFor the most common 16-bit data words, a separate coding table and a separate (first) coding tree for the
Decodierung erstellt, wobei die Anzahl der Datenworte so gewählt wird, dass die Größe des Codierbaumes über¬ schaubar bleibt. Für alle übrigen Codes wird ein (zwei¬ ter) 8-Bit Huffman-Baum erstellt, der alle Codes von "0" bis "255" decodieren kann. Da der vollständige 8-Creates decoding, wherein the number of data words is selected so that the size of the coding tree remains ¬ visible. For all other codes (two ¬ ter) 8-bit Huffman tree is created that can to "255" decode all the codes of "0". Since the complete 8-
Bit Codierbaum für die Decodierung nur 574 Bytes groß ist, lohnt es sich hier nicht, einen unvollständigen Baum zu verwenden. Bei der Codierung wird zunächst geprüft, ob der gefun¬ dene 16-Bit Wert in der 16-Bit Codiertabelle enthalten ist. Wenn nicht, wird die 8-Bit Tabelle verwendet und die beiden Bytes des 16-Bit Wortes codiert. Für die Entscheidung, welcher Codierbaum zum Decodieren zu verwenden ist, wird bei der Codierung ein Bit hinzugefügt. Der Codierbaum kann für beliebige Daten verwendet werden, da mit Hilfe der vollständigen 8-Bit Bäume beliebige Daten darstellbar sind. Bit encoding tree for decoding is only 574 bytes in size, it is not worth using an incomplete tree here. When encoding, it is first checked whether the gefun ¬ dene 16-bit value contained in the 16-bit encoding. If not, the 8-bit table is used and the two bytes of the 16-bit word are encoded. For deciding which encoding tree to use for decoding, one bit is added in the encoding. The coding tree can be used for any data, since with the help of the complete 8-bit trees any data can be displayed.
Generell ist anstelle der erwähnten 16-Bit Codierung auch eine 32-Bit Codierung denkbar, wobei das Verfahren prinzipiell auch für beliebige andere Datengrößen ein¬ setzbar ist, wie z.B. 9-Bit oder 19-Bit. In general, a 32-bit coding is also conceivable instead of the mentioned 16-bit coding, wherein the method can in principle also be used for any other data variables , such as 9-bit or 19-bit.
Primäres Einsatzgebiet des Verfahrens nach der Erfin¬ dung ist die Programmierung von elektronischen Steuergeräten für Kraftfahrzeuge und Nutzfahrzeuge über eine Diagnoseschnittstelle. Durch die Komprimierung der Da¬ ten läßt sich bei der Entwicklung, in Produktion und in der Werkstatt erhebliche Zeit sparen. Durch die Kombination der zwei Codierarten lassen sich die Vorteile beider Codierbäume nutzen. Die Nachteile der geringen Effizienz der 8-Bit Codierung und des zu großen Codierbaumes für die Decodierung der 16-Bit Co¬ dierung werden kompensiert. Die Übertragung der Daten über die Diagnoseschnittstelle eines Fahrzeuges erfolgt in aufsteigender Reihenfolge was bei manchen Steuerge¬ räten notwendig ist, da nicht wahlfrei, sondern nur Sektorweise in den Speicher geschrieben werden kann. Die Codierbäume für die Decodierung sind klein genug, um während der Decodierung im Arbeitsspeicher des Zielsystems abgelegt werden zu können. Danach können die Codierbäume für die Decodierung aus dem Arbeitsspeicher entfernt werden, sodass dieser für andere Aufgaben zu Verfügung steht. Es ist aber auch möglich zumindest ei- nen der Codierbäume für die Decodierung oder auch beideThe primary area of application of the method according to the OF INVENTION ¬ dung is the programming of electronic control units for cars and commercial vehicles over a Diagnostic interface. By compressing the data , considerable time can be saved in development, in production and in the workshop. By combining the two types of coding, the advantages of both coding trees can be exploited. The disadvantages of low efficiency of 8-bit coding and the excessive Codierbaumes for decoding the 16-bit co ¬ dation be compensated. The transmission of data on the diagnostic interface of a vehicle is done what is necessary in some Steuerge ¬ councils in ascending order, as not random, but only sector by sector can be written to memory. The coding trees for the decoding are small enough to be stored in the working memory of the target system during decoding. After that, the coding trees for decoding can be removed from the main memory so that it is available for other tasks. But it is also possible at least one of the encoding trees for decoding or both
Codierbäume für die Decodierung permanent in einem nicht flüchtigen Speicher wie zB einem Flash-Speicher des Steuergerätes gespeichert zu behalten. Bei späteren Änderungen der an das Steuergerät zu übertragenden Da- ten ändern sich im Regelfall die Codierbäume nicht oder nur geringfügig, sodass keine spürbare Verschlechterung eintritt. Selbstverständlich muß bei späteren Datenänderungen dann der ursprünglich verwendete Codierbaum benutzt werden. Coding trees for decoding permanently in a non-volatile memory such as a flash memory of the control unit to keep stored. In the event of later changes to the data to be transmitted to the control unit, as a rule the coding trees do not change, or only slightly, so that no appreciable deterioration occurs. Of course, in later data changes then the originally used coding tree must be used.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 einen ersten Codierbaum für die 16-Bit Huffman- Codierung; In the following the invention will be described in more detail with reference to an embodiment in conjunction with the drawing. It shows: 1 shows a first coding tree for the 16-bit Huffman coding;
Fig. 2 einen 16-Bit Codierbaum für die Decodierung für das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ; Fig. 2 is a 16-bit coding tree for decoding for the embodiment of Fig. 1;
Fig. 3 einen zweiten Codierbaum für die 8-Bit Huffman- Codierung; und 3 shows a second coding tree for the 8-bit Huffman coding; and
Fig. 4 einen Codierbaum für die Decodierung mit einem 8-Bit und einem 16-Bit Teil-Codierbaum für die Decodie rung . Fig. 4 shows a coding tree for decoding with an 8-bit and a 16-bit sub-coding tree for decoding tion.
Zur Unterscheidung von Hexadezimalzahlen gegenüber Pri mär- und Dezimalzahlen wird das übliche Präfix Ox ver¬ wendet, um Hexadezimalzahlen zu kennzeichnen. Sofern nicht gesondert darauf hingewiesen wird. Fairy-for distinguishing hexadecimal against Pri and decimals is the usual prefix Ox ver ¬ expended to identify hexadecimal numbers. Unless otherwise indicated.
Folgende Bytes ab Adresse 0x2000 sind zu komprimieren, wobei alle Werte Hexadezimalzahlen sind: The following bytes from address 0x2000 are to be compressed, where all values are hexadecimal numbers:
Tabelle 1 Table 1
dabei ergeben sich folgende Häufigkeiten Tabelle 2 This results in the following frequencies Table 2
WERT VALUE
(Hex) FFFF 0000 FF00 6655 0605 0055 90AA FF55 0102 1234 0201 0506 5678(Hex) FFFF 0000 FF00 6655 0605 0055 90AA FF55 0102 1234 0201 0506 5678
HÄUFIGKEIT FREQUENCY
(Dez) 16 8 7 6 2 2 1 1 1 1 1 1 1 (Dec) 16 8 7 6 2 2 1 1 1 1 1 1 1
Darin sind folgende 8-Bit Werte enthalten: It contains the following 8-bit values:
Tabelle 3Table 3
Es wird dann eine Anzahl x (mit x=5 im beschriebenen Beispiel) der häufiger vorkommenden 16-Bit Werte be¬ stimmt, die einer 16-Bit Codierung unterworfen werden. Die Anzahl x ist jedoch kleiner 2N , sodass nicht alleThere is then a number x of the more common 16-bit values ¬ be true (with x = 5 in the example described), the encoding are subjected to a 16-bit. However, the number x is less than 2N , so not all
16-Bit Werte der 16-Bit Codierung unterworfen werden und mehrere 8-Bit Werte übrig bleiben, die 16-Bit Co¬ dierung also unvollständig ist, damit der 16-Bit Co¬ dierbaum und der entsprechende 16-Bit Codierbaum für die Decodierung nicht zu lang werden. Werte für x von16-bit values of the 16-bit encoding are subjected to and a multiple of 8-bit values left over, so the 16-bit Co ¬ dation is incomplete, so that the 16-bit Co ¬ decoding tree and the corresponding 16-bit coding tree for decoding is not to be too long. Values for x of
100 bis 200 werden als günstig angesehen. 100 to 200 are considered cheap.
Da die auftretenden 8-Bit-Werte in den 16-Bit-Werten zum Teil enthalten sind, müssen die Häufigkeiten der 8- Bit-Werte korrigiert werden. Dabei ist zu beachten, dass sowohl das höherwertige Byte als auch das nieder- wertige Byte der 16-Bit-Werte berücksichtigt werden. Zum Beispiel wird die Häufigkeit von OxFF (8-Bit) mit jedem Auftreten von OxFFFF (16-Bit) um zwei vermindert, mit jedem Auftreten von OxFFOO um eins. Since the occurring 8-bit values are partly contained in the 16-bit values, the frequencies of the 8-bit values must be corrected. It should be noted that both the high-order byte and the low-order byte of the 16-bit values are taken into account. For example, the frequency of OxFF (8-bit) is decreased by two with each occurrence of OxFFFF (16-bit), with each occurrence of OxFFOO by one.
Ohne diese Korrektur würde sich zum Beispiel für die 66 ein kurzer Huffman-Code ergeben, obwohl dieser 8-Bit- Wert gar nicht vorkommt. (Weil er in dem 16-Bit-Wert 6655 aufgegangen ist.) Es ergeben sich dann folgende Korrekturen für die Häufigkeit der 8-Bit Werte. Without this correction, for example, a short Huffman code would result for the 66, although this 8-bit value does not occur at all. (Because he's in the 16-bit value 6655.) The following corrections then result for the frequency of the 8-bit values.
Tabelle 4 Table 4
Für die Erstellung des Codierbaumens darf die Häufig¬ keit „0" nicht vorkommen, da sonst eine Erstellung nicht möglich wäre. Deshalb werden alle Häufigkeiten mit dem Wert „0" auf „1" gesetzt, um vollständige 8-BitOften the ¬ ness allowed for the creation of Codierbaumens "0" does not exist, otherwise creation would not be possible. Therefore, all frequencies are with the value "0" to "1" to complete 8-bit
Codierbäume und Codierbäume für die Decodierung zu er¬ zwingen. Damit aber nicht vorkommende Zeichen dadurch keinen gleich „guten" Platz im Codierbaum erhalten, wie selten oder nur einmal vorkommende Zeichen, werden die Häufigkeiten der tatsächlich vorkommenden Zeichen mit einem Faktor multipliziert, beispielsweise mit dem Fak¬ tor 100. Es ergeben sich dann folgende umsortierte 8- Bit Werte: Tabelle 5 Coding trees and coding trees for the decoding to force it ¬ . But that's not occurring characters thus not receive the same "good" place in the coding tree as rarely or only once occurring characters, the frequencies of actually occurring characters are multiplied by a factor, for example, the Fak ¬ tor 100. This then results in the following resorted 8-bit values: Table 5
Da das Verhältnis der Häufigkeiten zueinander gleich bleibt, ändern sich der erzeugte Codierbaum und die erzeugten Codes bei Vorkommen aller 8-Bit-Werte nicht. Since the ratio of the frequencies to each other remains the same, the generated coding tree and the generated codes do not change when all 8-bit values occur.
10 Im dargestellten Beispiel wirkt dieser Mechanismus sehr stark, hat jedoch keine Bedeutung, wenn alle 8-Bit Werte auch in Daten vorkommen. 10 In the example shown, this mechanism is very strong, but has no significance if all 8-bit values are also present in data.
Es werden nun zwei voneinander unabhängige Codierbäume erzeugt, nämlich ein Codierbaum für 16-Bit-Werte und ein Codierbaum für 8-Bit-Werte. Two independent coding trees are now generated, namely an encoding tree for 16-bit values and an encoding tree for 8-bit values.
Der 16-Bit-Codierbaum wird hier zur übersichtlichen Darstellung nur für die ersten 5 Werte gemäß der Häufigkeit erzeugt, im Beispiel also die Werte FFFF, 0000, FF00, 6655 und 0605, wie in Fig. 1 dargestellt. The 16-bit coding tree is here generated for clarity only for the first 5 values according to the frequency, in the example so the values FFFF, 0000, FF00, 6655 and 0605, as shown in Fig. 1.
Der entsprechende Codierbaum für die Decodierung dazu ist in Fig.2 gezeigt. The corresponding coding tree for the decoding for this purpose is shown in FIG.
Für alle 8-Bit-Werte wird ein vollständiger 8-Bit Co¬ dierbaum erstellt, der in Fig. 3 nur für die vorkommen den 8-Bit-Werte dargestellt ist. Damit ergeben sich folgende Codiertabellen: For all 8-bit values, a complete 8-bit co ¬ commanding tree is created that occur in Fig. 3 only for the the 8-bit values is shown. This results in the following coding tables:
Tabelle 6 Tabelle 7 Table 6 Table 7
Codiertabelle M=8-Bit Codiertabelle N=16-Bit nur für die vorkommenden Nicht vorkommende 16-Bit Zeichen dargestellt. Zeichen werden als zwei ί  Code table M = 8-bit code table N = 16-bit only for the occurring non-existent 16-bit characters. Characters are considered two ί
Bit Zeichen codiert.  Coded bit characters.
Bei der Codierung wird zunächst versucht, jedes 16-Bit Wort als solches zu codieren. Kommt es in der 16-Bit Tabelle nicht vor, so werden beide Hälften einzeln als 8-Bit Wert codiert. Damit kommen 8-Bit Werte hier immer Paarweise vor, oder allgemeiner gesagt N/M-fach. The encoding first attempts to code each 16-bit word as such. If it does not occur in the 16-bit table, both halves are coded individually as an 8-bit value. Thus, 8-bit values always come in pairs, or more generally N / M times.
Zur Unterscheidung wird als „Kennungsbit" vor jedem 16- Bit Wert eine "0" eingefügt und eine "1", wenn zwei 8- Bit Werte folgen. Aus dem Beispiel der Tabelle 1 ergibt sich somit For distinction, a "0" is inserted before each 16-bit value as a "tag bit" and a "1" if two 8-bit values follow. From the example of Table 1 thus results
Tabelle 8 Table 8
Die so codierten und mit Kennungsbit versehenen Daten werden dann zusammen mit den zugehörigen Codierbäumen für die Decodierung an das Steuergerät übertragen und dort mittels der Codierbäume für die Decodierung deco¬ diert. Falls die Codierbäume für die Decodierung schon im Steuergerät aufgrund einer Erstprogrammierung gespeichert sind, entfällt natürlich die Übertragung der Codierbäume für die Decodierung, wobei dann für die Co- dierung die ursprünglichen Codierbäume verwendet werden müssen . The thus encoded and provided with identification bit data are then transmitted together with the associated Codierbäumen for decoding to the control unit and there by means of Codierbäume for decoding deco ¬ diert. Of course, if the coding trees for the decoding are already stored in the control unit due to an initial programming, the transmission of the coding trees for the decoding is omitted, in which case the original coding trees must then be used for the coding.
Bei der Decodierung werden immer entweder ein 16-Bit Wert oder zwei 8-Bit-Werte decodiert. Einzelne 8-Bit- Werte werden nicht decodiert, weil dies keinen Vorteil bringen würde. Durch die Ausrichtung der Mikrocontrol- ler-Codes an 16-Bit Grenzen und die Notwendigkeit eines zusätzlichen Codierbits für jeden 8-Bit-Code würde sich eine Verschlechterung der Komprimierung ergeben. When decoding, either one 16-bit value or two 8-bit values are always decoded. Single 8-bit values are not decoded because this would not be beneficial. Aligning the microcontroller codes to 16-bit boundaries and the need for an extra coding bit for each 8-bit code would result in degradation of the compression.
Fig. 4 zeigt, dass das vor die codierten Werte gesetzte Bit (Kennungs-Bit ) entscheidet, ob die 16-Bit Decodie¬ rung (für einen 16-Bit Wert) oder die 8-Bit Decodierung (für zwei aufeinanderfolgende 8-Bit Werte) durchgeführt wird. Ist dieses Bit eine "0", so wird der 16-Bit Co¬ dierbaum für die Decodierung verwendet, ist es eine "1", so wird der 8-Bit Codierbaum für die Decodierung verwendet. Die jeweilige Decodierung eines Datenwortes ist immer dann erledigt, wenn im Codierbaum für die De- Codierung das letzte "Blatt" erreicht ist, wobei nachFig. 4 shows that the set before the encoded values bit (identification bit) decides whether the 16-bit Decodie ¬ tion (value for a 16-bit) or the 8-bit decoding (for two successive 8-bit values ) is carried out. If this bit is a "0", the 16-bit Co ¬ decoding tree is used for the decoding, it is a "1", so the 8-bit coding tree is used for the decoding. The respective decoding of a data word is always done when in the coding tree for the decoding the last "leaf" is reached, wherein
Auftreten des Kennungs-Bit "1" der 8-Bit Codierbaum für die Decodierung zweimal durchlaufen wird. Der Codierbaum für die Decodierung für die 8-Bit Werte ist in Fig. 3 dargestellt. In den Fig. 1 bis 3 sind He¬ xadezimalwerte jeweils durch den Präfix Ox kenntlich gemacht . Occurrence of the identification bit "1", the 8-bit coding tree for the decoding is traversed twice. The encoding tree for decoding the 8-bit values is shown in FIG. In FIGS. 1 to 3, he ¬ xadecimal values are each identified by the prefix Ox.
Aus obigem ist ersichtlich, dass die Größe des 16-Bit Codierbaumes und des zugehörigen 16-Bit Codierbaumes für die Decodierung einen wesentlichen Einfluß hat. Eine beliebige Vergrößerung des 16-Bit Codierbaumes für die Decodierung kann kontraproduktiv sein und zu einer schlechteren Komprimierung führen. Dies sei an folgendem Beispiel verdeutlicht: From the above, it can be seen that the size of the 16-bit coding tree and the associated 16-bit coding tree has a significant influence on the decoding. Any expansion of the 16-bit encoding tree for decoding can be counterproductive and result in poorer compression. This is illustrated by the following example:
Ein zusätzlicher Eintrag im Codierbaum für die Decodie- rung beansprucht 34 Bit. An additional entry in the coding tree for the decoding requires 34 bits.
Die Codierung der zwei 8-Bit Werte beansprucht 6 + 8 + 1 = 15 Bit. Die Codierung eines 16-Bit Wertes beansprucht 12 + 1 =The coding of the two 8-bit values requires 6 + 8 + 1 = 15 bits. The coding of a 16-bit value requires 12 + 1 =
13 Bit. 13 bits.
Pro zwei Bytes werden also vier Bit eingespart. Um die zusätzlichen 34 Bit zu Amortisieren muß der 16-Bit Wert in diesem Rechenbeispiel mindestens 17 Mal auftreten.For every two bytes four bits are saved. In order to amortize the additional 34 bits, the 16-bit value must occur at least 17 times in this calculation example.
Um dies zu überprüfen, müßte man teilweise große Datei¬ en durchrechnen, da die Länge der codierten Zeichen nicht konstant ist. Die optimalen Werte hängen von den jeweils vorliegendenTo verify this, one would have to expect some large file ¬ s, since the length of the encoded character is not constant. The optimum values depend on the respective ones
Daten ab. Die nachfolgende Tabelle 6 zeigt ausgehend von der ursprünglichen Größe einer Datei von 131072 Bytes den Zusammenhang zwischen der Anzahl von 16-Bit Codes, der Anzahl der komprimierten Bytes einschließlich Codierbäume und das Kompressionsverhältnis in Pro¬ zent . Data off. Table 6 below shows the relationship between the number of 16-bits based on the original size of a file of 131072 bytes Codes, the number of compressed bytes including Codierbäume and the compression ratio in Pro ¬ cent.
Tabelle 9 Table 9
Eine Testapplikation mit einer ursprünglichen Größe von 1179648 Bytes zeigt, dass das Kompressionsverhältnis bei größeren Dateien noch besser wird. A test application with an original size of 1179648 bytes shows that the compression ratio gets even better with larger files.
Tabelle 10 Table 10
Weiter ist zu erkennen, dass die Anzahl der 16-Bit Codes bei Dateien dieser Größe einen relativ geringen Einfluß hat. Die optimalen Parameter hängen nämlich von der Code-Verteilung in den zu komprimierenden Daten ab. Da bei größeren Datenmengen der Codierbaum für die De- codierung kaum ins Gewicht fällt, sollte man die Anzahl der 16-Bit Codes nicht zu klein wählen. Werte um 100 bis 200 erscheinen günstig zu sein, wobei generell je¬ der Wert größer 1 möglich ist. It can also be seen that the number of 16-bit codes for files of this size has a relatively small influence. The optimal parameters depend on the code distribution in the data to be compressed. Since the coding tree for decoding hardly matters in the case of larger amounts of data, one should not select the number of 16-bit codes too small. Values of around 100 to 200 appear to be low, whereby in general each ¬ the value is as large as possible. 1

Claims

Patentansprüche  claims
Verfahren zur Datenübertragung von einem Programmiergerät zu einem Steuergerät, bei dem die zu übertragenden Daten im Programmiergerät durch eine Huffman-Codierung komprimiert werden, nach der Komprimierung zusammen mit einem Huffman-Codebaum zum Decodieren vom Programmiergerät an das Steuergerät übertragen werden, im Steuergerät dekomprimiert und dort gespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, dass für eine vorbestimmte Anzahl von Datenworten, bestehend jeweils aus N-Bits, der zu übertragenden Daten eine erste Huffman-Codierung mit einem ersten Codebaum und für die verbleibenden Datenworte, bestehend jeweils aus M-Bits, eine zweite Huffman-Codierung mit einem zweiten Codebaum durchgeführt wird, wobei N größer als M ist, wobei die vorbestimmte Anzahl Datenworte, bestehend aus N-Bits, und die verbleibenden Datenworte, bestehend ausMethod for data transmission from a programming device to a control device, in which the data to be transmitted in the programmer are compressed by a Huffman coding, transmitted after compression together with a Huffman code tree for decoding from the programmer to the controller, decompressed in the controller and there are stored, characterized in that for a predetermined number of data words, each consisting of N bits, the data to be transmitted a first Huffman coding with a first code tree and for the remaining data words, each consisting of M bits, a second Huffman Encoding is performed with a second code tree, where N is greater than M, wherein the predetermined number of data words consisting of N bits, and the remaining data words consisting of
M-Bits aus jeweils mehr als zwei Datenworten bestehen, dass ein Codebaum für die zu codierenden N-Bit- Datenwörter und ein Codebaum für die zu codierenden M- Bit-Datenwörter erzeugt werden, M bits each consisting of more than two data words consist of generating a code tree for the N-bit data words to be coded and a code tree for the M-bit data words to be coded,
dass beide Codebäume an das Steuergerät übertragen wer¬ den und dass alle codierten N-Bit Datenworte und N/M von auf¬ einanderfolgenden M-Bit-Datenworten jeweils mit einem vorangestellten Kennungsbit versehen werden. that both code trees are transmitted to the control unit ¬ and that all the encoded N-bit data words and N / M are provided on ¬ successive M-bit data words, each preceded by a tag bit.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl N ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl M ist . A method according to claim 1, characterized in that the number N is an integer multiple of the number M.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl N gleich 16 und die Anzahl M gleich 8 ist. A method according to claim 2, characterized in that the number N is equal to 16 and the number M is equal to 8.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Codebäume zum Dekodieren nach der Decodierung der übertragenen Daten im Steuergerät gelöscht werden. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that both code trees are deleted for decoding after the decoding of the transmitted data in the control unit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Datenworte, die der ersten Huffman-Codierung unterzogen werden kleiner 2N beträgt . Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the number of data words subjected to the first Huffman coding is less than 2 N.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennungsbit für die Datenworte, die der ersten Huffman-Codierung unterzogen wurden, eine logische "0" ist und für die der zweiten Huffman- Codierung unterworfenen Datenworte eine logische "1" ist . Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the identification bit for the data words which have undergone the first Huffman coding is a logic "0" and for the data words subjected to the second Huffman coding is a logical "1" ,
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die codierten Datenworte, bestehend aus N-Bits, einzeln decodiert werden und die von den verbleibenden codierten Datenworten, bestehend aus M- Bits, eine Anzahl N/M solcher Bitworte in Folge deco¬ diert wird. Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the coded data words consisting of N bits are individually decoded and those of the remaining coded data words consisting of M bits Bits, a number N / M bit words in a row of such deco ¬ diert is.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Häufigkeit der vorkommenden N- Bit Datenworte und M-Bit Datenworte vor dem Codieren ermittelt wird, dass die Anzahl (x) der N-Bit Datenworte festgelegt wird, anschließend die Anzahl der nicht in den festgelegten N-Bit Datenworten enthaltenen M-Bit- Datenworte bestimmt wird, anschließend die so ermittel¬ ten Anzahlen von M-Bit-Datenworten mit einem Korrekturfaktor multipliziert werden, wobei die Anzahl von M- Bit-Datenworten mit dem Wert "0" auf "1" gesetzt wird. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the frequency of the occurring N-bit data words and M-bit data words is determined prior to encoding that the number (x) of the N-bit data words is determined, then the number of not determined in the specified N-bit data words M-bit data words is determined, then the thus determined ¬ th numbers of M-bit data words are multiplied by a correction factor, wherein the number of M-bit data words with the value "0 "is set to" 1 ".
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, der Korrekturfaktor zwischen 10 und 100 beträgt. A method according to claim 8, characterized in that the correction factor is between 10 and 100.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Codebäume zum Dekodie ren oder zumindest der vollständige Codebaum zum Deko¬ dieren von N-Bit-Datenwörtern in einem nichtflüchtigen Speicher (zb. Flash-Speicher) des Steuergerätes gespei chert bleiben. Method according to one of claims 1 to 3 and 5 characterized to 9 characterized in that the code trees ren or Dekodie at least the whole code tree to a decorative ¬ decode of N-bit data words in a nonvolatile memory (eg., Flash memory) of the control unit vomit stay warm.
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