ES2219940T3 - Disposicion de circuito para comunicacion y diagnostico de una multiplicidad de componentes electricos. - Google Patents
Disposicion de circuito para comunicacion y diagnostico de una multiplicidad de componentes electricos.Info
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Abstract
DISPOSICION DE CIRCUITO PARA LA COMUNICACION Y DIAGNOSTICO DE MULTITUD DE COMPONENTES ELECTRICOS, COMPRENDIENDO UN BUS DE ALTA VELOCIDAD (2) Y UN BUS DE BAJA VELOCIDAD (3), QUE ESTAN COMUNICADOS ENTRE SI A TRAVES DE UNA PASARELA FORMADA POR UN MICROORDENADOR (10) CON LOS CORRESPONDIENTES INTERFASES DE BUS (11, 12), ESTANDO DOTADO EL MICROPROCESADOR (10) DE UNA LINEA K (5) EXTERIOR MEDIANTE LA CUAL SE PUEDE ESTABLECER UNA PASARELA ADICIONAL ENTRE EL BUS DE ALTA VELOCIDAD (2) Y LA LINEA K (5) Y/O EL BUS DE BAJA VELOCIDAD (3) Y LA LINEA K (5).
Description
Disposición de circuito para comunicación y
diagnóstico de una multiplicidad de componentes eléctricos.
La invención se refiere a una disposición de
circuito para comunicación y diagnóstico de una multiplicidad de
componentes eléctricos conforme al preámbulo de la reivindicación
1.
Una disposición de circuito conforme al preámbulo
de la reivindicación 1 es conocida a partir del documento "The
C167CR adds gateway functions to the automotive computer",
Automotive Electronics, 06/97, páginas 44, 45
(XP-000.766.858).
Es conocido disponer en un vehículo automóvil una
multiplicidad de módulos funcionales. Estos módulos funcionales se
dividen habitualmente en diversos grupos, que pueden ser asociados
por ejemplo por un lado a la gestión del motor y por otro lado a
una así denominada electrónica de carrocería. Además pueden estar
previstos módulos funcionales, que sirven exclusivamente para un
equipamiento particular de un vehículo automóvil, por ejemplo radio,
autoteléfono, sistemas de navegación, etc. Para el ajuste de datos
y para el control de los diversos módulos funcionales es conocido
unir los módulos funcionales de un grupo con un sistema de bus, por
ejemplo un bus CAN (del inglés "Controller Area Network", red
de área de controlador), de forma que mediante la denominada
técnica de multiplexado, es decir un aprovechamiento múltiple de
una vía de conducción, pueden realizarse las tareas de control. Para
poder suministrar a los diversos módulos funcionales entre sí los
datos relevantes para ellos, es conocido interconectar los diversos
sistemas de bus a través de una puerta de enlace común formando una
red de vehículo, es decir en una agrupación de ordenadores
compuesta por los ordenadores asociados a los distintos sistemas de
bus. Esta puerta de enlace asume por ejemplo la liberación de los
diversos sistemas de bus para una transmisión de información, o
establece prioridades de transmisión de información y/o de
intercambio de información entre los sistemas de información. Una
disposición de circuito de este tipo es conocida por ejemplo a
partir del documento DE 196 00 644.
Para fines de diagnóstico de los diversos
componentes eléctricos se asocia al respectivo dispositivo de
control una denominada línea K, que es accesible desde fuera.
Debido a la multiplicidad de componentes eléctricos resulta a
través de ello un esfuerzo de cableado considerable.
La invención tiene por ello como base el problema
técnico de crear una disposición de circuito del tipo en cuestión,
mediante la cual se reduzca el esfuerzo de cableado para fines de
diagnóstico.
La solución al problema técnico resulta de las
características de la reivindicación 1.
Aquí se asocia constantemente al microprocesador
del dispositivo de control que constituye la realización de la
puerta de enlace una línea K externa, que sustituye a las líneas K
separadas de los diversos dispositivos de control. La transferencia
de datos necesaria para el diagnóstico puede producirse aquí a
través de una puerta de enlace adicional, es decir mediante una
orden de conmutación a través de la línea K se libera una puerta de
enlace entre el bus de alta velocidad y la línea K y/o entre el bus
de baja velocidad y la línea K. A través de ello son accesibles
desde fuera, con pequeñas modificaciones en cuanto a técnica de
circuito, los dispositivos de control del bus de alta velocidad y
del bus de baja velocidad a través de la línea K.
Alternativamente puede estar prevista
adicionalmente una interfaz de alta velocidad externa, en que
entonces la puerta de enlace entre el bus de alta velocidad y el
bus de baja velocidad puede ser conmutada a una puerta de enlace
entre el bus de alta velocidad y la interfaz de alta velocidad. Para
ello sólo hay que garantizar adicionalmente la capacidad de
conmutación, a diferentes transceptores, del controlador asociado
al bus de baja velocidad. Esta medida eleva sin embargo tanto la
velocidad de selección como también una reprogramación de los
dispositivos de control en un múltiplo en comparación con la línea
K. Es común a ambos principios que el bus de alta velocidad está
desacoplado galvánicamente respecto al exterior, de forma que este
bus no puede ser dañado por influencias externas perturbadoras. Si
esto no es crítico, el bus de alta velocidad puede ser conmutado
directamente a la interfaz de alta velocidad evitando una puerta de
enlace. Otras estructuraciones ventajosas de la invención resultan
de las reivindicaciones subordinadas.
La invención se describe a continuación más
detalladamente con ayuda de un ejemplo de realización preferido.
Las figuras muestran:
la figura 1 un diagrama de bloques de la
disposición de circuito,
la figura 2 un diagrama de bloques de un
dispositivo de control de red de a bordo como puerta de enlace con
interfaz de alta velocidad externa directamente conectable a través
de un transceptor,
la figura 3 un diagrama de bloques de un
dispositivo de control de red de a bordo con una interfaz de alta
velocidad conectable directamente de forma galvánica,
la figura 4 un diagrama de bloques con un
controlador conmutable y
las figuras 5a-c estructuras de
telegramas de puerta de enlace.
La disposición de circuito 1 para comunicación y
diagnóstico de una multiplicidad de componentes eléctricos
comprende un bus de alta velocidad 2, denominado a continuación bus
CAN de accionamiento 2, un bus de baja velocidad 3, denominado a
continuación bus CAN de confort 3, un dispositivo de control de red
de a bordo 4, una línea K 5 para fines de diagnóstico unida al
dispositivo de red de a bordo 4 y una interfaz externa 6,
denominada a continuación interfaz CAN externa 6. En el dispositivo
de control de red de a bordo 4 está dispuesto un conmutador 7,
mediante el cual el bus CAN de accionamiento 2 puede ser conmutado
directamente a la interfaz CAN externa 6. Al bus CAN de
accionamiento 2 están unidos una multiplicidad de dispositivos de
control 8 de componentes eléctricos, para cuya funcionalidad es
necesario un intercambio rápido de datos. En un vehículo automóvil
estos dispositivos son por ejemplo el dispositivo de control del
motor, el dispositivo de control de la transmisión, el control de
airbag, el control de frenos ABS y otros componentes, que son
esenciales para la funcionalidad y el comportamiento de seguridad
del vehículo automóvil. Análogamente a ello, los dispositivos de
control 9 de componentes no críticos en cuanto a tiempo están
conectados al bus CAN de confort 3, tales como por ejemplo los
elevalunas eléctricos en un vehículo automóvil. Los dispositivos de
control 8 se comunican entre sí exclusivamente a través del bus CAN
de accionamiento 2, en que el tipo de transmisión de datos se
describe a continuación aún más detalladamente. Igualmente, los
dispositivos de control 9 se comunican entre sí exclusivamente a
través del bus CAN de confort 3. En cualquier caso, un completo
desacoplamiento del bus CAN de accionamiento 2 y del bus CAN de
confort 3 no es razonable técnicamente, ya que algunos dispositivos
de control 9 del bus CAN de confort 3 necesitan datos de
dispositivos de control 8 del bus CAN de accionamiento 2 y
viceversa, de modo que debe ser posible un intercambio de datos
entre el bus CAN de accionamiento 2 y el bus CAN de confort 3. Para
ello sirve el dispositivo de control de red de a bordo 4, que opera
como puerta de enlace entre el bus CAN de accionamiento 2 y el bus
CAN de confort 3. El dispositivo de control de red de a bordo 4
separa para ello galvánicamente el bus CAN de accionamiento 2 del
bus CAN de confort 3, pero hace posible por software un intercambio
de datos de informaciones seleccionadas. Para fines de diagnóstico
sirve la línea K 5, que tiene una velocidad de transmisión de datos
relativamente baja. El diagnóstico de los dispositivos de control 8
se realiza a través de una puerta de enlace adicional entre la línea
K 5 y el bus CAN de accionamiento 2. Análogamente se produce el
diagnóstico de los dispositivos de control 9 a través de una puerta
de enlace entre la línea K 5 y el bus CAN de confort 3. A través de
ello, el diagnóstico de todos los dispositivos de control 8, 9 se
produce mediante una sola línea K 5. Además, a través del conmutador
7 puede liberarse el bus CAN de accionamiento 2 hacia la interfaz
CAN externa 6. Esto hace posible un acceso directo desde fuera al
bus CAN de accionamiento 2. Como la velocidad de transmisión a
través de la interfaz CAN externa 6 es mayor en un múltiplo que la
de la línea K 5, esto permite un diagnóstico más eficiente, ya que
junto a las informaciones internas de los dispositivos de control
8, 9 también pueden valorarse los datos originales de la
comunicación para el diagnóstico. Los dispositivos de control 9 del
bus CAN de confort 3 son accesibles para la interfaz CAN externa 6
a través de la puerta de enlace entre el bus CAN de accionamiento 2
y el bus CAN de confort 3. Junto a la posibilidad de diagnóstico
mejorada, a través de la interfaz CAN externa 6 puede llevarse a
cabo una programación de banda de los diversos dispositivos de
control 8, 9 o de la puerta de enlace. Para completar sólo se
indicará que el dispositivo de control de red de a bordo 4 puede
ejercer, además de las funciones previamente descritas, otras
funciones más, que sin embargo no son relevantes para la
invención.
En la figura 2 se representa el dispositivo de
control de red de a bordo 4 con su estructura de red en el plano de
la técnica de circuitos. El dispositivo de control de red de a
bordo 4 comprende un microprocesador 10, que tiene dos controladores
CAN 11, 12 dispuestos interna o externamente, a través de los
cuales se produce la transferencia de datos bidireccional con el bus
CAN de accionamiento 2 o respectivamente el bus CAN de confort 3.
Como el bus CAN de accionamiento 2 o respectivamente el bus CAN de
confort 3 se emplean fuera de los dispositivos de control 8, 9 y
con ello están expuestos al duro entorno del vehículo, los
controladores CAN 11, 12 llevan asociado respectivamente un
transceptor 13, 14. A través de la línea K 5 puede señalizarse al
microprocesador 10 que la interfaz CAN externa 6 debe ser liberada.
Como seguro frente al acceso de personas no autorizadas puede
solicitarse para ello por ejemplo previamente una palabra clave o
similar. Tras la comprobación exitosa del permiso de acceso por el
microprocesador 10, éste conecta el conmutador 7 a través de una
línea de control 15, de forma que el bus CAN de accionamiento 2
está conectado directamente a la interfaz CAN externa 6 a través de
un transceptor 16. El microcontrolador 10 vigila las transmisiones
de datos desde el bus CAN de accionamiento 2 a la interfaz CAN
externa 6 e interrumpe la conexión, en caso de que se transmitan
datos relevantes para la seguridad, tales como por ejemplo la
contraseña del inmovilizador. Alternativamente, como se representa
en la figura 3, puede conectarse el bus CAN de accionamiento 2
galvánicamente de forma directa a través del conmutador 7 a la
interfaz CAN externa 6 con ahorro del transceptor 16. El transceptor
13 se dispone de tal manera que éste sólo opera en la comunicación
con el controlador CAN 11, pero no durante la transferencia de
datos hacia la interfaz CAN externa. Después de que se haya
transmitido a través de la línea K 5 una orden de conmutación para
el conmutador 7 hacia el microprocesador 10, la línea K 5 está
disponible para otros fines de diagnóstico. A través de la línea K
5 puede liberarse una puerta de enlace entre la línea K 5 y el bus
CAN de accionamiento 2 y/o una puerta de enlace entre la línea K 5
y el bus CAN de confort 3. Con ello puede llevarse a cabo, por
ejemplo a través de la puerta de enlace entre la línea K 5 y el bus
CAN de confort 3, un diagnóstico de los dispositivos de control 9,
mientras al mismo tiempo los dispositivos de control 8 son
reprogramados a través de la interfaz CAN externa 6.
Como una conexión eléctrica entre la interfaz CAN
externa 6 y el bus CAN de accionamiento 2 puede implicar problemas,
por ejemplo en lo relativo a la compatibilidad electromagnética
CEM, en una forma de realización alternativa conforme a la figura 4
la interfaz CAN externa 6 puede ser controlada a través del
controlador CAN 12 del bus CAN de confort 3. Para ello se prevé una
posibilidad de conmutación entre el bus CAN de confort 3 y la
interfaz CAN externa 6 en el controlador CAN 12, en que debe
tenerse en cuenta que en cuanto al transceptor 14 se trata de un
transceptor de baja velocidad y en cuanto al transceptor 16 se
trata de un transceptor de alta velocidad. A través de ello se
consigue un desacoplamiento galvánico entre la interfaz CAN externa
6 y el bus CAN de accionamiento 2. La pérdida en tiempo de acceso en
comparación con el ejemplo de realización previo sólo se debe al
tramo de puerta de enlace entre los controladores CAN 11, 12.
En la figura 5 se representan a modo de ejemplo
telegramas de puerta de enlace para la comunicación entre ambos
controladores CAN 11, 12. Es común a todos los telegramas de puerta
de enlace que éstos tienen como encabezamiento de datos un número
de identificación de telegrama ID y una caracterización DLC para la
longitud de datos siguiente. Con ayuda del número ID puede deducirse
desde qué dispositivo de control 8, 9 ha sido enviado el telegrama y
qué contenido tiene el telegrama. A partir de la caracterización
DLC puede deducirse a su vez qué longitud tienen determinados datos
D del telegrama. Con ayuda del número ID puede reconocerse por
ejemplo cada dispositivo de control 8 en el bus CAN de
accionamiento 2, si un telegrama contiene datos para él y puede leer
el telegrama total o parcialmente. Como por motivos de carga del
bus no deben transmitirse todos los datos enviados por el bus CAN de
accionamiento 2 hacia el bus CAN de confort 3, el microprocesador
10 genera nuevos telegramas. Para ello se asocian a un cierto
número ID datos D de diversos telegramas. En los telegramas de las
figuras 5b y c se representa esto a modo de ejemplo. Estos
telegramas generados son puestos entonces a disposición del
controlador CAN 12 a través de la puerta de enlace de cara a seguir
conduciéndolos hacia el bus CAN de confort 3. La transferencia de
datos desde el bus CAN de confort 3 hacia el bus CAN de
accionamiento 2 discurre análogamente. Estos telegramas de puerta
de enlace resultan en lo relativo a la estructura de datos,
caracterización e instante de envío de las especificaciones de datos
para el bus CAN de accionamiento 2 y el bus CAN de confort 3. La
estructura de telegrama representada sólo puede ser ensanchada más
allá de ello en una caracterización adicional. Los datos D de un
telegrama pueden proceder de diferentes dispositivos de control 8,
9, que ni trabajan todos sincrónica ni continuamente. Por ello, los
diversos datos de un telegrama pueden haber sido determinados o
generados en instantes distintos. Para diferenciar si un dato ha
sido determinado recientemente o hace mucho tiempo, puede asociarse
a él un bit de cualificación adicional, que da información del
instante de generación. Por ejemplo debido a la ampliación
funcional de un dispositivo de control 9 puede ser necesario que
este dispositivo de control 9 requiera datos adicionales de otros
dispositivos de control 8 del bus CAN de accionamiento 2. Para no
modificar toda la especificación de datos en caso de modificaciones
pequeñas, hay diversas posibilidades que pueden llegar a aplicarse
individualmente o en combinación.
Una posibilidad de solución consiste en poner a
disposición telegramas libremente programables para cada sentido de
puerta de enlace. Los contenidos de datos de estos telegramas son
reunidos byte a byte a partir de telegramas arbitrarios, en que el
identificador ID, la longitud de datos DLC y el ciclo de envío son
libremente programables. Otra posibilidad consiste en la copia
especular de telegramas completos con identificador ID
parametrizable. Aquí, la estructura de datos y los ciclos de envío
son fijados por el dispositivo de control de origen y permanecen
invariables. Mediante la modificación del identificador ID, este
telegrama es asociado entonces a otro dispositivo de control por el
otro lado de la puerta de enlace, en que esto puede ser
intercambiable o complementario respecto a la asignación original.
Además de ello, para cada sentido en la puerta de enlace pueden
implementarse filtros de paso con intervalos de filtro
parametrizables. Aquí puede asegurarse adicionalmente a través de
los intervalos de filtro que datos relevantes para la seguridad
tales como por ejemplo el inmovilizador no sean transferidos por
principio desde el bus CAN de accionamiento 2 hacia el bus CAN de
confort 3. Una limitación correspondiente puede estar prevista
también para la parametrización o respectivamente la programación.
La parametrización se produce en las diversas alternativas de
solución preferentemente a través de memorias EEPROM (del inglés
"Electrically Erasable Programmable Read-Only
Memory", memoria de sólo lectura eléctricamente borrable y
programable).
Claims (7)
1. Disposición de circuito para comunicación y
diagnóstico de una multiplicidad de dispositivos de control de
componentes eléctricos en un vehículo automóvil, que
comprende un bus de alta velocidad y un bus de baja velocidad, que
se comunican a través de una primera puerta de enlace formada por
un microprocesador con interfaces de bus correspondientes, en que el
microprocesador (10) está conformado con una línea K (5) externa,
a través de la cual puede conectarse un dispositivo de
diagnóstico externo, caracterizada porque a través de la
línea K (5) se transmite una orden de conmutación, de forma que el
bus de alta velocidad (2), a través de una segunda puerta de
enlace, o el bus de baja velocidad (3), a través de una tercera
puerta de enlace, puede ser conmutado a la línea K (5), en que
la transferencia de datos, necesaria para el diagnóstico, desde el
bus de alta velocidad (2) o desde el bus de baja velocidad (3) se
produce a través de la segunda o respectivamente la tercera puerta
de enlace, de modo que los dispositivos de control (8, 9) del bus
de alta velocidad (2) o del bus de baja velocidad (3) son accesibles
desde fuera a través de la línea K (5).
2. Disposición de circuito según la
reivindicación 1, caracterizada porque la disposición de
circuito está conformada con una interfaz de alta velocidad CAN
externa (6), a través de la que puede conectarse el dispositivo
de diagnóstico externo o puede llevarse a cabo una programación de
banda, en que la interfaz de alta velocidad CAN externa (6)
puede unirse al bus de alta velocidad (2) directamente a través de
un elemento de conmutación (7) o a través de la primera puerta de
enlace, en que la primera puerta de enlace puede conmutarse desde
el bus de alta velocidad (2) al bus de baja velocidad (3) o a la
interfaz externa de alta velocidad CAN externa (6).
3. Disposición de circuito según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la segunda y la
tercera puerta de enlace están implementadas respectivamente de
forma fija entre la línea K (5) y el bus de alta velocidad (2) o
respectivamente el bus de baja velocidad (3) o la segunda y la
tercera puerta de enlace está conformada como una puerta de enlace
conmutable entre el bus de alta velocidad (2) y el bus de baja
velocidad (3).
4. Disposición de circuito según una de las
reivindicaciones 2 ó 3, caracterizada porque a través de la
línea K (5) puede liberarse la tercera puerta de enlace entre la
línea K (5) y el bus de baja velocidad (3), mientras que al mismo
tiempo el bus de alta velocidad (2) está conectado a través del
conmutador (7) a la interfaz de alta velocidad (6) externa.
5. Disposición de circuito según una de las
reivindicaciones 2 hasta 4, caracterizada porque el bus de
baja velocidad (3) lleva asociado un controlador CAN (12), en que
en el controlador CAN (12) está prevista una posibilidad de
conmutación, de cara a una capacidad de conmutación del controlador
CAN (12) entre un transceptor de baja velocidad (14) y un
transceptor de alta velocidad (16).
6. Disposición de circuito según una de las
reivindicaciones 2 hasta 4, caracterizada porque a través
del conmutador (7) puede unirse el bus de alta velocidad (2) a
través de un transceptor (16) a la interfaz de alta velocidad (6)
externa.
7. Disposición de circuito según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los
telegramas de puerta de enlace son al menos parcialmente
programables de forma libre y/o los telegramas de puerta de enlace
están conformados parcialmente con identificadores ID libremente
parametrizables y/o están implementados filtros de paso
parametrizables en la primera puerta de enlace entre el bus de alta
velocidad (2) y el bus de baja velocidad (3).
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| ES (1) | ES2219940T3 (es) |
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