DE112008001599T5 - Kommunikationssystem für ein Fahrzeug, Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug und Kommunikationsverfahren für ein Fahrzeug - Google Patents

Kommunikationssystem für ein Fahrzeug, Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug und Kommunikationsverfahren für ein Fahrzeug Download PDF

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Ryo Kurachi
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Nagoya University NUC
Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug, aufweisend eine Mehrzahl von Kommunikationsgeräten für ein Fahrzeug, die in das Fahrzeug eingebaut sind und eine Datenübertragung durchführen, wobei
die Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug Sendemittel zum Senden einer Empfangsbestätigung aufweist, welche einen Sender der Daten über den Empfang der Daten informieren, wenn die Daten empfangen worden sind; und
wobei, wenn es an den Sender zu sendende Daten gibt, diese Daten der Empfangsbestätigung hinzugefügt werden und dem Sender zusammen mit der Empfangsbestätigung gesendet werden.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug, eine Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Kommunikationsverfahren für ein Fahrzeug mit jeweils einer Hochgeschwindigkeitsdatenkommunikation zwischen jeweiligen Vorrichtungen aus einer Mehrzahl von Vorrichtungen für ein Fahrzeug.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Üblicherweise sind verschiedene elektronische Vorrichtungen in ein Fahrzeug eingebaut, welche verschiedene Vorgänge durchführen. Zur Steuerung des Betriebs dieser elektronischen Vorrichtungen sind verschiedene ECUs (elektronische Steuereinheiten) in das Fahrzeug eingebaut. Um weiterhin eine Zusammenarbeit der verschiedenen ECUs zu haben, ist jede ECU mit den anderen ECUs über ein Netzwerk verbunden und führt mittels Datenübertragung Informationsaustausch durch. Zur Erzielung dieser Konfigurationen wird gerne ein CAN (Controller Area Network) als ein Kommunikationsprotokoll verwendet (siehe Nicht-Patentliteratur 1 und Nicht-Patentliteratur 2).
  • Unter der Steuerung von CAN sind verschiedene ECUs mit einem Bus verbunden, der aus einem verdrillten Kabelpaar besteht, um ein Aktivierungssignal zu übertragen. Jede ECU sendet und empfängt digitale Daten, die von dem Aktivierungssignal dargestellt werden. Weiterhin ist das CAN ein Protokoll für eine serielle Kommunikation. Somit kann nur eine ECU eine Datensendung unter den verschiedenen ECUs durchfüh ren, die mit einem Bus für CAN verbunden sind. Solange nicht die ECU das Datensenden abgeschlossen hat, werden die anderen ECUs dahingehend gesteuert, zu warten. Wenn einige ECUs gleichzeitig ein Datensenden durchführen, erfolgt eine Entscheidung auf der Grundlage von IDs, welche den Daten zugehörig sind, und Daten mit der höchsten Priorität werden gesendet.
    • [Nicht-Patentliteratur 1] ISO 11898-1: 2003 Road vehicles – Controller area network (CAN) – Teil 1: Date link layer and physical signaling
    • [Nicht-Patentliteratur 2] ISO 11519-1: 1994 Road vehicles – Low speed serial data communication – Teil 1: General and definitions
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Da in letzter Zeit eine elektronische Steuerung, die in einem Fahrzeug durchgeführt wird, zunehmend aufwendiger wird, hat eine in ein Fahrzeug eingebaute ECU eine erhöhte Funktionalität, und mehrere ECUs sind in das Fahrzeug eingebaut. Somit nimmt die Menge an übertragenen Daten zwischen den ECUs zu und die Datenübertragungsfrequenz wird erhöht. Wie oben beschrieben, ist ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug mit herkömmlichem CAN so konfiguriert, dass mehrere ECUs mit einem Bus verbunden sind. Wenn somit viele ECUs mit einem Bus verbunden sind, kann eine Kollision von Daten auftreten, welche häufig gesendet werden, und Daten niedriger Priorität können über Abschnitte hinweg in einem Wartezustand gehalten werden. Somit haben diese Konfigurationen Probleme, dass sie Datenverzögerung, Datenausfall etc. verursachen. Eine wahrnehmbare Datenverzögerung und ein Datenausfall können zu fatalen Problemen bei Hilfsfunktionen führen, beispielsweise bei einer Bremsensteuerung mittels ECUs.
  • Angesichts dieser Umstände wird neuerdings ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug verwendet, bei dem mehrere Busse in einem Fahrzeug angeordnet sind, von denen jeder mit einigen ECUs verbunden ist. Bei dieser Konfiguration sind verschiede ne Busse über eine Gateway-Schnittstelle verbunden. Diese Konfiguration verringert die Erzeugungshäufigkeit von Datensendekollisionen auf jedem Bus und verringert das Auftreten einer Datenverzögerung, von Datenausfall oder dergleichen, da einige ECUs eine Datenübertragung innerhalb eines jeden Busses durchführen, und eine Datenübertragung zwischen ECUs, welche mit unterschiedlichen Bussen verbunden sind, erfolgt durch die Schnittstelle. Jedoch ist die Anzahl von Schnittstellen, die in ein Fahrzeug eingebaut sind, durch den beschränkten Platz innerhalb des Fahrzeugs begrenzt. Diese Konfiguration kann nicht grundsätzlich die oben beschriebenen Probleme lösen, da die Anzahl von ECUs zunimmt, welche mit jedem Bus verbunden sind, wenn im Fahrzeug mehrere ECUs eingebaut werden.
  • Zusätzlich ist die Kommunikationsgeschwindigkeit bei einem herkömmlichen CAN auf annähernd zwischen einigen 100 Kbps bis 1 Mbps begrenzt. Wie oben beschrieben, nimmt die Übertragungsdatenmenge zwischen den ECUs in letzter Zeit zu. Daher ist es notwendig, eine Hochgeschwindigkeitskommunikation mit 10 Mbps oder mehr durchzuführen. Jedoch hat ein Kommunikationskabel eine Charakteristik, welche eine Signalfortpflanzungsverzögerung von ungefähr 5 ns pro 1 m Kabellänge verursacht, wenn die ECUs in dem Fahrzeug mittels Kommunikationskabeln verbunden sind. Ein Bus, der das CAN konfiguriert, sowie Zweigleitungen, die von dem Bus abzweigen und zu jeder ECU reichen, sind aus dem Kommunikationskabel. In einem herkömmlichen Fahrzeug kann es vorkommen, dass die Länge von Verzweigungsleitungen bis zu 40 m beträgt. In diesem Fall entspricht eine Datenübertragungsverzögerung zwischen jeder ECU der Zeit zum Senden von 2-Bit-Daten mit 10 Mbps Kommunikationsgeschwindigkeit und weiterhin entspricht die Verzögerung der Zeit zum Senden von 20-Bit-Daten bei einer Kommunikationsgeschwindigkeit von 100 Mbps. Somit hat eine Hochgeschwindigkeitskommunikation beim herkömmlichen CAN das Problem, dass bei der Erzeugung einer Datensendekollision keine korrekte Entscheidung durchgeführt wird, da jede ECU nicht in Kooperation arbeiten kann.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Umstände gemacht und hat als Hauptaufgabe, ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug, eine Kommunikati onsvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Kommunikationsverfahren für ein Fahrzeug zu schaffen, mit welchem eine Datenübertragung extensiv auch unter einigen 100 Kbps bei einer Kommunikation geringer Geschwindigkeit und auch über 10 Mbps bei einer Kommunikation hoher Geschwindigkeit möglich ist, ohne dass Datenverzögerung, Datenausfall oder dergleichen aufgrund einer Datensendekollision verursacht wird.
  • Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in ein Fahrzeug eingebaut und weist eine Mehrzahl von Kommunikationsvorrichtungen für ein Fahrzeug auf, welche eine Datenübertragung durchführen, wobei die Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug Mittel aufweist, um eine Empfangsbestätigung, welche den Empfang von Daten mitteilt, wenn die Daten empfangen wurden, an einen Sender zu senden, der die Daten gesendet hat, und wobei für den Fall, dass an den Sender zu sendende Daten vorhanden sind, die Daten an die Empfangsbestätigung angefügt und dem Sender mit der Empfangsbestätigung gesendet werden.
  • Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug in Verbindung mit den anderen mehreren Kommunikationsvorrichtungen für ein Fahrzeug mittels bestimmter Kommunikationsleitungen.
  • Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug, welche Bestimmungsmittel aufweist zum Bestimmen, ob eine Kollision in den Daten erzeugt wird, welche über die Kommunikationsleitung gesendet werden, sowie Mittel zum Neusenden der Daten, nachdem eine bestimmte Warten-vor-Senden-Periode im Fall der Erzeugung der Kollision verstrichen ist, wobei die eine Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug eine Warten-vor-Senden-Periode hat, die kürzer als eine Warten-vor-Senden-Periode der anderen Kommunikationsvorrichtung für das Fahrzeug ist.
  • Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine bestimmte Bestimmungsperiode, welche nach Abschluss des Datensendens startet, wobei die Bestimmungsmittel bestimmen, dass eine Kollision dann erzeugt worden ist, wenn Daten, die von dem Sender gesendet wurden, während der Bestimmungsperiode empfangen wurden, nachdem das Datensenden abgeschlossen ist.
  • Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Kommunikationsvorrichtung für das Fahrzeug mit Mitteln zum Neusenden der Daten nach Durchlaufen eines vorbestimmten Wartens vor der Empfangsperiode in dem Fall, dass die Empfangsbestätigung, die von dem Sender gesendet wird, der die Daten gesendet hat, nicht während einer vorbestimmten Warten-vor-Senden-Periode empfangen wurde, nachdem das Datensenden abgeschlossen ist, wobei die eine Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug eine Warten-vor-Senden-Periode kürzer als eine Warten-vor-Senden-Periode der anderen Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug hat.
  • Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Empfangsbestätigung, welche eine Information aufweist, welche angibt, ob die angefügten Daten zu einem Neusenden oder nicht gehören.
  • Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Empfangsbestätigung, welche eine Information aufweist, die anzeigt, ob in den empfangenen Daten ein Fehler enthalten ist oder nicht.
  • Eine Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in ein Fahrzeug eingebaut, führt eine Datenübertragung durch und weist Mittel auf zum Senden einer Empfangsbestätigung, die den Empfang von Daten mitteilt, wenn die Daten empfangen wurden, an einen Sender, der die Daten gesendet hat, und wobei für den Fall, dass Daten vorhanden sind, die an den Sender zu senden sind, die Daten an die Empfangsbestätigung angefügt und mit der Empfangsbestätigung an den Sender gesendet werden.
  • Ein Kommunikationsverfahren für ein Fahrzeug gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Durchführung einer Datenübertragung zwischen einer Mehrzahl von Kommunikationsvorrichtungen für ein Fahrzeug in einem Fahrzeug verwendet eine Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug, welche vorab mit anderen Kommunikationsvorrichtungen für das Fahrzeug mit bestimmten Kommunikationsleitungen verbunden wird, wobei, wenn die Kommunikationsvorrichtung für das Fahrzeug Daten empfängt, eine Empfangsbestätigung, welche den Empfang der Daten angibt, an den Sender gesendet wird, der die Daten gesendet hat, und wobei, wenn an den Sender zu sendende Daten existieren, die Daten an die Empfangsbestätigung angefügt und mit der Empfangsbestätigung an den Sender gesendet werden.
  • Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung sendet eine Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug, beispielsweise eine Gateway-Schnittstelle und eine ECU, eine Empfangsbestätigung an einen Sender, der die Daten gesendet hat, wenn die Daten empfangen werden. Wenn weiterhin die Kommunikationsvorrichtung für das Fahrzeug Daten hat, die an den Sender zu senden sind, werden diese Daten an den Sender zusammen mit der Empfangsbestätigung gesendet. Somit ist es möglich, sowohl die Empfangsbestätigung als auch die Daten gleichzeitig zu senden. Damit wird die Effizienz beim Datensenden verbessert.
  • Weiterhin ist gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug (Gateway) mit anderen Kommunikationsvorrichtungen für das Fahrzeug (ECUs) mit einzelnen Kommunikationsleitungen verbunden. Diese Konfiguration ist eine sogenannte Star Topology Network Konfiguration. Damit ist es möglich, dass ein Gateway und eine ECU eine Eins-zu-eins-Datenübertragung durchführen. Das Datensenden durch mehrere ECUs verursacht daher keine Kollision (jedoch kann ein Datensenden durch ein Gateway und eine ECU eine Kollision verursachen) und das Senden von Daten mit niedriger Priorität wird nicht für eine längere Dauer zurückgehalten.
  • Weiterhin wird gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Bestimmung durchgeführt, ob das Datensenden durch ein Gateway und eine ECU eine Kollision verursacht oder nicht. Wenn das Datensenden durch ein Gateway und eine ECU eine Kollision verursacht, werden Daten nach dem Verstreichen einer bestimmten Warten-vor-Senden-Periode neu gesendet. Somit kann ein Gateway oder kann eine ECU, bei der die Erzeugung einer Kollision bestimmt wurde, Daten erneut senden. Damit ist es möglich, zuverlässig Daten ohne Datenausfall zu senden. Eine Warten-vor-Senden-Periode des Gateways wird kürzer als eine Warten-vor-Senden-Periode einer ECU gesetzt. Somit hat das Neusenden vom Gateway Vorzug, wenn beide Kommunikationsvorrichtungen für ein Fahrzeug in Form von Gateway und ECU als eine Datensendekollision erzeugend bestimmt werden. Somit kann ein Neusenden von Gateway und ECU nicht eine nochmalige Kollision verursachen. Daten der ECU können zusammen mit einer Empfangsbestätigung gesendet werden, d. h. für Daten, die vom Gateway neu gesendet werden. Weiterhin kann ein Gateway, welches diese Empfangsbestätigung und die Daten empfangen hat, eine Empfangsbestätigung mit angefügten Daten an eine ECU senden, wenn die Empfangsbestätigung gesendet wird. Somit ist es möglich, eine fortlaufende Erzeugung von Kollisionen zu verhindern, auch wenn eine Datensendekollision erzeugt wird. Somit können Gateway und ECU abwechselnd Daten ohne Kollision senden, bis es keine zu sendenden Daten mehr gibt.
  • Weiterhin wird gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Periode gesetzt, die nach Abschluss des Datensendens und des Datenempfangs zum Bestimmen dient, ob eine Datenkollision erzeugt wird oder nicht. Diese Periode empfängt die Periode eines herkömmlichen CAN, beispielsweise EOF (end of frame) und IFS (inter frame space). Wenn Daten vom Abschluss des Datensendens bis zum Ende dieser Periode empfangen werden, können ein Gateway und eine ECU bestimmen, dass eine Datensendekollision erzeugt wird.
  • Weiterhin wird gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine bestimmte Warten-vor-Empfangen-Periode gesetzt, die nach Abschluss des Datensendens beginnt. Eine Bestimmung wird durchgeführt, ob eine Datensendung erfolgreich oder fehlerhaft ist, was auf der Grundlage des Empfangs einer Empfangsbestätigung erfolgt, welche während dieser Periode von einem Datensender gesendet wird. Wenn die Datensendung fehlerhaft ist, werden Daten nach der vorbestimmten Warten-vor-Senden-Periode erneut gesendet. Wenn die Warten-vor-Senden-Periode des Gateways kürzer als die Warten-vor-Senden-Periode der ECU gemacht wird, ist es möglich, eine erneute Erzeugung einer Kollision zum Zeitpunkt der Datenneusendung zu verhindern, wie oben beschrieben.
  • Wenn weiterhin gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung einer Empfangsbestätigung Daten hinzugefügt und gesendet werden, enthält die Empfangsbestätigung eine Information, die angibt, ob die angefügten Daten für das Neusenden sind oder nicht. Somit kann ein Gateway oder eine ECU, welche die Empfangsbestätigung empfängt, erkennen, dass eine Sendekollision, eine Kommunikationsstörung oder dergleichen erzeugt wurde, bevor die Empfangsbestätigung gesendet wurde.
  • Weiterhin wird gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Bestimmung durchgeführt, ob die empfangenen Daten einen Fehler oder nicht enthalten, indem eine Technik, beispielsweise eine Fehlerkennungstechnik, verwendet wird. Dann kann die Empfangsbestätigung, die dem Sender der empfangenen Daten gesendet wird, mit der Information ergänzt werden, welche das Vorhandensein des Fehlers angibt. Somit kann ein Gateway oder eine ECU, welche die Empfangsbestätigung empfängt, bestimmen, ob eine Datenneusendung durchgeführt werden soll oder nicht.
  • Die vorliegende Erfindung führt zu Vorteilen, welche die Erzeugungshäufigkeit einer Kollision aufgrund von Datensenden verringern, und kann verhindern, dass eine Datensendung von Daten niedriger Priorität für eine lange Zeitdauer in den Wartezustand versetzt wird, da zwei Kommunikationsvorrichtungen für ein Fahrzeug eine Eins-zu-eins-Datenübertragung unter Verwendung von Konfigurationen durchführen, bei denen eine Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug mit anderen mehreren Kommunikationsvorrichtungen für das Fahrzeug mit bestimmten Kommunikationsleitungen verbunden ist. Weiterhin hat die vorliegende Erfindung die Vorteile, mit denen die Effizienz der Datensendung verbessert wird, da sowohl eine Empfangsbestätigung als auch Daten gleichzeitig unter Verwendung von Konfigurationen gesendet werden können, da eine Empfangsbestätigung einem Sender von Daten gesendet wird, wenn eine Kommunikationsvorrichtung für das Fahrzeug die Daten empfängt, und diese Daten, die dem Sender zu senden sind, zusammen mit der Empfangsbestätigung gesendet werden, wenn zu sendende Daten vorhanden sind. Somit ist es möglich, eine zuverlässigere Hochgeschwindigkeitsdatenkommunikation ohne Datenverzögerung, Datenausfall oder dergleichen aufgrund einer Datensendekollision durchzuführen. Damit ist es möglich, eine extensive Datenübertragung auch unter einigen 100 Kbps bei einer langsamen Kommunikation und auch über 10 Mbps bei einer Hochgeschwindigkeitskommunikation durchzuführen
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels der Konfiguration eines Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus von Gateway und ECU gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist eine schematische Ansicht eines Huckepacks des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ist eine Tabelle, welche Aufgaben von Rahmen und Räumen bei der Kommunikation des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 ist eine schematische Ansicht, welche die Datenrahmenstruktur im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 ist eine schematische Ansicht eines ACK-Felds in dem Datenrahmen des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist ein Zustandsübergangsdiagramm einer Fehlersteuerung im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ist ein Zustandsübergangsdiagramm einer Kommunikationssteuerung des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 9 ist eine Zustandsübergangstabelle der Kommunikationssteuerung im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 10 ist ein Beispiel der Kommunikation im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 11 ist ein Flussdiagramm des Ablaufs eines Nachrichtenneusendevorgangs durch eine Kommunikationssteuereinheit im Gateway des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 12 ist ein Flussdiagramm des Ablaufs eines Nachrichtenneusendevorgangs durch eine Kommunikationssteuereinheit im Gateway des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 13 ist ein Flussdiagramm des Ablaufs eines Nachrichtenneusendevorgangs einer Kommunikationssteuereinheit der ECU im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 14 ist ein Flussdiagramm des Ablaufs eines Nachrichtenneusendevorgangs einer Kommunikationssteuereinheit der ECU im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 15 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Nachrichtenneusendevorgangs durch das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 16 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Nachrichtenneusendevorgangs durch das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 17 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Nachrichtenneusendevorgangs durch das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 18 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Nachrichtenneusendevorgangs durch das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 19 ist ein Zustandsübergangsdiagramm eines Beispiels einer detaillierten Kommunikationssteuerung im Gateway des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 20 ist eine Zustandsübergangstabelle eines Beispiels einer detaillierten Kommunikationssteuerung im Gateway des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 21 ist eine Zustandsübergangstabelle eines Beispiels einer detaillierten Kommunikationssteuerung im Gateway des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 22 ist ein Zustandsübergangsdiagramm eines Beispiels einer detaillierten Kommunikationssteuerung der ECU im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 23 ist eine Zustandsübergangstabelle eines Beispiels einer detaillierten Kommunikationssteuerung der ECU im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 24 ist eine Zustandsübergangstabelle eines Beispiels einer detaillierten Kommunikationssteuerung der ECU im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
    • 1
    Gateway (Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug)
    3
    ECU (Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug)
    5
    Sensor
    11
    Steuereinheit
    12
    Speichereinheit
    14
    Kommunikationssteuereinheit (Sendemittel, Bestimmungsmittel, Neusendemittel)
    31
    Steuereinheit
    32
    Eingabeeinheit
    33
    Ausgabeeinheit
    34
    Speichereinheit
    36
    Kommunikationssteuereinheit (Sendemittel, Bestimmungsmittel, Neusendemittel
  • BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORM
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. 1 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels der Konfiguration eines Kommunikationssystems für ein Fahrzeug ge mäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur bezeichnet Bezugszeichen 3 eine ECU. Mehrere ECUs sind an geeigneten Positionen eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) angeordnet. Jede ECU ist so konfiguriert, dass sie Betriebsabläufe durchführen kann, beispielsweise die Steuerung verschiedener elektronischer Vorrichtungen im Fahrzeug oder die Erkennung von Fahrzuständen des Fahrzeugs. Weiterhin bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Gateway in dieser Figur. Das Gateway ist mit den ECUs 3 oder einem weiteren Gateway 1 verbunden und schaltet eine Datenübertragung zwischen den ECUs 3.
  • Das dargestellte Kommunikationssystem für ein Fahrzeug ist mit sieben ECUs 3 und zwei Gateways 1 konfiguriert, die in das Fahrzeug eingebaut sind. Das erste Gateway 1 ist mit vier ECUs 3 verbunden und das zweite Gateway 2 mit drei ECUs 3. Zusätzlich sind die beiden Gateways 1 miteinander verbunden. Damit ist es möglich, eine Datenübertragung zwischen einer ECU 3 und einer anderen ECU 3 über ein oder zwei Gateways 1 durchzuführen. Weiterhin sind eine der ECUs 3 und ein Gateway 1 entsprechend mit einer individuellen Kommunikationsleitung verbunden. Diese Kommunikationsleitung ist konfiguriert als zwei Leitungen zur Übertragung eines Differenzialsignals auf ähnliche Weise wie bei einem CAN-Bus. Im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung werden als Wert übertragener Daten „dominant” und „rezessiv” verwendet. „Dominant” entspricht einer „0” eines logischen Bits und „rezessiv” entspricht einer „1” eines logischen Bits.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, welches Strukturen von Gateway 1 und ECU 3 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In 2 sind ein Gateway 1 und eine ECU 3 dargestellt, und das andere Gateway 1 und die ECUs 3 sind aufgrund der Ähnlichkeit im Aufbau weggelassen. Die ECU 3 enthält: eine Eingabeeinheit 32, die mit einem Sensor 5 verbunden ist und ein vom Sensor 5 eingegebenes Signal erhält, welcher einen Fahrzustand des Fahrzeugs oder dergleichen erkennt; eine Ausgabeeinheit 33, die mit einer elektronischen Vorrichtung in dem Fahrzeug als ein gesteuertes Objekt (nicht gezeigt) verbunden ist und ein Steuersignal oder dergleichen ausgibt, eine Speichereinheit 34, welche ein Programm, Daten etc. speichert, die zur Steuerung nötig sind; eine Energie versorgungsschaltung 35, welche Energie an jede Einheit der ECU 3 liefert; eine Kommunikationssteuereinheit 36, die mit einer Kommunikationsleitung 7 verbunden ist und eine Datenübertragung durchführt; eine Steuereinheit 31, welche einen Betrieb einer jeden Einheit der ECU 3 steuert etc.
  • Die Eingabeeinheit 32 der ECU 3 ist mit einer Anzahl von Sensoren 5 verbunden, beispielsweise zur Erkennung von Geschwindigkeit, Beschleunigung, Motortemperatur und Einschlagwinkel eines Lenkrads des Fahrzeugs. Somit wird ein erkannter Wert als ein Signal vom Sensor 5 in die Eingabeeinheit 32 eingegeben. Die Eingabeeinheit 32 vermag den vom Sensor 5 erkannten Wert zu erhalten, ihn in der Speichereinheit 34 zu speichern und die Steuereinheit 31 über den Abschluss des Erhalts des erkannten Werts vom Sensor 5 zu informieren. Die Ausgabeeinheit 33 ist mit einer elektronischen Vorrichtung verbunden, die zur Steuerung einer Anzahl von Vorrichtungen dient, beispielsweise Motor oder Fahrzeugbremse. Somit wird ein Steuersignal zur Steuerung der Arbeitsweise einer Anzahl von Vorrichtungen so konfiguriert, dass es auf der Grundlage einer Steuerung durch die Steuereinheit 31 ausgegeben wird. Es sei festzuhalten, dass eine ECU 3 irgendeine Eingabeeinheit 32 oder Ausgabeeinheit 33 enthalten kann.
  • Die Speichereinheit 34 ist mit einem neu beschreibbaren nichtflüchtigen Speicherelement, beispielsweise einem EEPROM (electrically erasable programmable read only memory) oder einem Flash Memory konfiguriert. Ein Programm, Daten etc., welche vorab in der Speichereinheit 34 gespeichert werden, sind konfiguriert, um von der Steuereinheit 31 zum Beginn eines Betriebs ausgelesen zu werden, wenn die ECU 3 eingeschaltet wird. Weiterhin ist die Speichereinheit 34 konfiguriert, eine Vielzahl von Daten zu speichern, die im Verlauf des Betriebs der Steuereinheit 31 erzeugt werden, beispielsweise vom Sensor 5 erkannte Werte, einer anderen ECU 3 oder einem Gateway 1 mittels Kommunikation zuzusendende Daten und Daten, die von einer anderen ECU 3 oder einem Gateway 1 empfangen werden. Es sei festzuhalten, dass die Speichereinheit 34 mit einem sogenannten ROM und RAM konfiguriert sein kann (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), die separat angeordnet sind.
  • Die Energieversorgungsschaltung 35 ist mit einer elektrischen Energiequelle (nicht gezeigt), beispielsweise einem Wechselrichter oder einer Batterie, verbunden und liefert Energie an jede Einheit nach dem Einstellen der von der elektrischen Energieversorgung gelieferten Energie auf eine Spannung oder einen Strom, der für jede Einheit geeignet ist.
  • Die Kommunikationssteuereinheit 36 ist über die Kommunikationsleitung 7 mit dem Gateway 1 verbunden. Die Kommunikationssteuereinheit 36 liest Daten aus der Speichereinheit 34 auf der Grundlage einer Anweisung von der Steuereinheit 31, sendet gelesene Daten an das Gateway 1, empfängt Daten vom Gateway 1, speichert die empfangenen Daten in der Speichereinheit 34 und informiert über den Abschluss des Datenempfangs an die Steuereinheit 31. Weiterhin vermag die Kommunikationssteuereinheit 36 eine Vielzahl von Steuervorgängen zur Kommunikation durchzuführen. Beispielsweise ist die Kommunikationssteuereinheit 36 konfiguriert, einen Bestimmungsvorgang zum Zeitpunkt des Sendens von Daten durchzuführen, ob irgendeine Kollision mit Blick auf eine Datensendung erzeugt wird, welche vom Gateway 1 durchgeführt wird, oder nicht, einen Datenneusendevorgang, wenn die Kollision erkannt wird, und einen Fehlererkennungsvorgang, der das Vorhandensein eines Fehlers in empfangenen Daten erkennt, wenn die Daten empfangen werden. Hinsichtlich der Datenübertragung zwischen ECU 3 und Gateway 1 durch die Kommunikationssteuereinheit 36 erfolgt später eine detaillierte Beschreibung.
  • Die Steuereinheit 31 erhält den erkannten Wert des Sensors 5 an der Eingabeeinheit 32, führt eine Berechnung auf der Grundlage des erhaltenen erkannten Werts durch, erzeugt ein Steuersignal auf der Grundlage der Berechnung und gibt das Steuersignal von der Ausgabeeinheit 33 aus, um die in das Fahrzeug eingebaute elektronische Vorrichtung zu steuern. Wenn der erkannte Wert des Sensors 5 mit einer anderen ECU 3 geteilt werden soll, erzeugt die Steuereinheit 31 Sendedaten, welche den erkannten Wert enthalten, und liefert eine Sendeanweisung an die Kommunikationssteuereinheit 36. Somit werden die erzeugten Sendedaten konfiguriert, um über die Kom munikationsleitung 7 von der Kommunikationssteuereinheit 36 an das Gateway 1 gesendet zu werden.
  • Zusätzlich weist das Gateway 1 auf: eine Speichereinheit 12, welche von den ECUs 3 empfangene Daten speichert; eine Energieversorgungsschaltung 13, welche Energie an jede Einheit liefert; verschiedene Kommunikationseinheiten 14, von denen jede mit einer Kommunikationsleitung 7 verbunden ist und eine Datenübertragung durchführt; und eine Steuereinheit 11, welche die Arbeitsweise einer jeden Einheit des Gateways 1 steuert. Die Speichereinheit 12 des Gateways 1 ist mit einem Speicherelement hoher Kapazität konfiguriert, um große Datenmengen zu speichern, die von verschiedenen ECUs 3 empfangen werden, da sie hauptsächlich als ein Kommunikationspuffer verwendet wird, obgleich der Aufbau der Speichereinheit 12 annähernd gleich dem Aufbau der Speichereinheit 34 der ECU 3 ist. Weiterhin ist die Energieversorgungsschaltung 13 des Gateways 1 auf eine ähnliche Weise wie die Energieversorgungsschaltung 35 der ECU 3 konfiguriert und mit einer elektrischen Energieversorgung (nicht gezeigt), beispielsweise einem Wechselrichter oder einer Batterie, verbunden, um Energie an jede Einheit zu liefern, nachdem die von der elektrischen Energieversorgung gelieferte Energie auf Spannung oder Strom eingestellt wurde, die oder der für jede Einheit geeignet ist.
  • Die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 hat auch im Wesentlichen die gleiche Funktion wie die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 und ist mit der Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 über die Kommunikationsleitung 7 verbunden und konfiguriert, um eine Datenübertragung an und von der Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 durchzuführen. Weiterhin enthält das Gateway 1 verschiedene Kommunikationssteuereinheiten 14, von denen jede mit einer Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 verbunden ist und konfiguriert ist, eine Eins-zu-eins-Datenübertragung mit dieser einen Kommunikationssteuereinheit 36 der einen ECU 3 durchzuführen. Die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateway 1 kann eine Datenübertragung zwischen zwei Gateways 1 durchführen, indem die andere Kommunikationssteuerein heit 14 eines anderen Gateways 1 über eine Kommunikationsleitung 7 angeschlossen wird.
  • Die Steuereinheit 11 ist konfiguriert, um, wenn sie Daten von einer ECU 3 an einer der eigenen Kommunikationssteuereinheiten 14 empfängt, eine Datenumschaltung an eine andere ECU 3 durchzuführen, wobei die empfangenen Daten an eine andere der eigenen Kommunikationssteuereinheiten 14 weitergegeben werden. Zu diesem Zeitpunkt führt die Steuereinheit 11 einen Vorgang durch, der eine sequenzielle Sendereihenfolge von Daten bestimmt, die in der Speichereinheit 12 gespeichert sind, und zwar auf der Grundlage einer den empfangenen Daten zugewiesenen Priorität, also eines sogenannten Planungsvorgangs.
  • Wie oben beschrieben, ist das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass eine Eins-zu-eins-Kommunikation zwischen einer Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 und einer Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways 1 erfolgt, welche untereinander über eine Kommunikationsleitung 7 verbunden sind. Weiterhin ist das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung konfiguriert, eine Nachricht zwischen einer ECU 3 und einem Gateway 1 zu übertragen. Diese Nachricht enthält Daten, denen eine Information angefügt ist, beispielsweise eine ID (Identifizierer) und ein Bit zur Fehlererkennung. Die Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 und die Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways 1 sind konfiguriert, eine Kommunikationsweise zu verwenden, die das Senden beginnt, wenn eine Kommunikationsleitung 7 nicht benutzt wird (keine Nachricht gesendet wird), eine sogenannte CSMA-Kommunikationsweise (carrier sense multiple access). Somit wird das Recht zum Senden der Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 oder der Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways 1 verliehen, welche früher mit dem Senden der Nachricht begonnen hat. Wenn die Kommunikationsleitung 7 verwendet wird, wird der Nachrichtensendevorgang durchgeführt, nachdem der Abschluss der Nachricht empfangen wurde.
  • Weiterhin, wenn die Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 und die Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways 1 gleichzeitig mit dem Senden beginnen, mit anderen Worten, wenn eine Kollision einer Sendenachricht erzeugt wird, wird ein Neusendevorgang von der Kommunikationssteuereinheit 36 oder der Kommunikationssteuereinheit 14 durchgeführt, welche die Kollision erkennt. Nach Abschluss des Neusendens beginnt die andere mit dem Neusenden. Die Konfiguration ist so, dass die Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways 1 bevorzugt neu sendet, wenn sowohl Kommunikationssteuereinheit 36 als auch Kommunikationssteuereinheit 14 die Kollision erkennen. Zu diesem Zeitpunkt führt nicht nur die Kommunikationssteuereinheit 36, sondern auch die Kommunikationssteuereinheit 14 keinen Erkennungsvorgang einer Kollision während der Durchführung eines Nachrichtensendevorgangs durch. Nicht nur die Kommunikationssteuereinheit 36, sondern auch die Kommunikationssteuereinheit 14 ist konfiguriert, in einen Empfangszustand zu ändern, nachdem das Senden abgeschlossen ist, und erkennt eine Kollision durch Überprüfung des Vorhandenseins einer empfangenen Nachricht. (Mit anderen Worten, das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung muss nicht die Kommunikationsleitung 7 während des Nachrichtensendens überwachen, obgleich ein herkömmliches CAN die Kommunikationsleitung 7 während des Nachrichtensendens überwachen muss, um das Vorhandensein einer empfangenen Nachricht zu überprüfen. Es genügt, die Überwachung nach Abschluss des Nachrichtensendens in dem Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zu beginnen.) Daher wird ein Entscheidungsvorgang basierend auf einer Nachrichten-ID nicht von der Kommunikationssteuereinheit 36 und der Kommunikationssteuereinheit 14 in dem Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt, obgleich eine herkömmliche CAN-Kommunikation einen Entscheidungsvorgang unter Verwendung von IDs durchführt, welche Nachrichten als Priorität hinzugefügt werden, wenn eine Kollision bei der Nachrichtensendung erzeugt wird. Der Planungsvorgang zum Nachrichtensenden wird in einem Gateway 1 basierend auf IDs durchgeführt, welche Nachrichten angefügt sind.
  • Weiterhin sind im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung die Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 und die Kommunikati onssteuereinheit 14 eines Gateways 1 konfiguriert, ein sogenanntes ACK (Quittierung)/NAK (Nichtquittierung) als Empfangsantwort zu senden, welche über den Abschluss des Empfangs einer Nachricht an einen Sender der Nachricht informiert, wenn die Nachricht empfangen wird. Wenn die Kommunikationssteuereinheit 36 und die Kommunikationssteuereinheit 14 zu diesem Zeitpunkt an den Sender, an welchen die Empfangsbestätigung zu senden ist, eine Nachricht zu senden haben, wird die Nachricht an die Empfangsbestätigung angefügt, um die Empfangsbestätigung zusammen mit der Nachricht zu senden. Bei der vorliegenden Erfindung wird dieser Vorgang „Huckepack” genannt, der eine Nachricht zusammen mit einer Empfangsbestätigung sendet. Die Kommunikationssteuereinheit 36 und die Kommunikationssteuereinheit 14 sollten eine Nachricht speichern, bis eine Empfangsbestätigung von einem Sender nach dem Senden der Nachricht an den Sender empfangen wird, und die Nachricht dann neu senden, wenn die Empfangsbestätigung innerhalb einer bestimmten Zeitdauer nicht empfangen wird.
  • 3 ist eine schematische Darstellung, mit der das Huckepack im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert wird. Wenn beispielsweise eine Nachricht von einer ECU 3 an ein Gateway 1 gesendet wird, empfängt das Gateway 1 die Nachricht und sendet eine Empfangsbestätigung an die ECU 3 (siehe 3(a)). Wenn das Gateway 1 zu diesem Zeitpunkt eine an die ECU 3 zu sendende Nachricht hat, fügt das Gateway 1 die zu sendende Nachricht an die Empfangsbestätigung und sendet die Nachricht zusammen mit der Empfangsbestätigung. Die ECU 3 empfängt die an die Empfangsbestätigung angehängte Nachricht und sendet eine andere Empfangsbestätigung für den Empfang an das Gateway 1. Hierbei kann das Gateway 1 auch eine andere Nachricht an diese andere Empfangsbestätigung anfügen (siehe 3(b)).
  • Wenn die Sendenachricht von der ECU 3 und die Sendenachricht vom Gateway 1 kollidieren (3(c)), sendet das Gateway 1 bevorzugt die Nachricht erzeugt an die ECU 3. Diese Konfigurationen werden implementiert, indem die Periode des Gateways 1 kürzer als die Periode der ECU 3 gesetzt wird, welche bis zum Neusenden der Nach richt dauert, ausgehend vom Erkennen der Kollision der Sendenachricht. Die ECU 3 kann die durch die Kollision nicht gesendete Nachricht der Empfangsbestätigung für die Nachricht hinzufügen, welche vom Gateway 1 gesendet wurde, und an das Gateway 1 die nicht gesendete Nachricht zusammen mit der Empfangsbestätigung für die Nachricht senden, welche vom Gateway 1 gesendet wurde. Wie oben beschrieben, können ECU 3 und Gateway 1 abwechselnd eine Nachrichtenkommunikation in dem Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung durchführen, da es möglich ist, eine Nachricht an eine Empfangsbestätigung anzuhängen und die Nachricht zusammen mit der Empfangsbestätigung zu senden. Damit ist es möglich, zu verhindern, dass ein Nachrichtensendevorgang von irgendeiner Kommunikation fortlaufend warten muss, selbst wenn die ECU 3 und das Gateway 1 große Anzahl von Nachrichten haben und die Kommunikation in einen Überlastungszustand gerät. Damit ist es möglich, eine effiziente Nachrichtenübertragung durchzuführen. Selbst wenn eine Kollision beim Nachrichtensenden erzeugt wird, wird durch ein Neusenden dieser Nachricht keine weitere Kollision erzeugt.
  • Im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Nachrichtenübertragung zwischen einer ECU 3 und einem Gateway 1 mit drei Arten von Rahmen und einer Art von Raum durch die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 und die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 gesteuert. 4 ist eine Tabelle, welche Aufgaben von Rahmen und Raum zeigt, welche von der Kommunikation im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet (1) einen Datenrahmen, (2) einen entfernten Rahmen, (3) einen ACK-Rahmen und (4) einen Zwischenrahmenraum.
  • (1) Datenrahmen
  • Der Datenrahmen dient zum Senden einer Nachricht von einer Sendeeinheit der ECU 3 oder des Gateways 1 an eine Empfangseinheit. Ein solcher Datenrahmen wird auch bei einer herkömmlichen CAN-Kommunikation verwendet. Der Datenrahmen des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung hat an nähernd gleichen Zweck wie der Datenrahmen beim herkömmlichen CAN, hat jedoch eine Struktur, die etwas unterschiedlich zur Struktur des Datenrahmens bei einem herkömmlichen CAN ist. 5 ist eine schematische Ansicht, die eine Datenrahmenstruktur im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Datenrahmen ist mit den folgenden sieben Feldern strukturiert:
    • (a) SOF (start of frame)
    • (b) ID-Feld
    • (c) Steuerfeld
    • (d) ACK-Feld
    • (e) Datenfeld
    • (f) CRC(cyclic redundancy check)-Feld
    • (g) EOF (end of frame)
  • (a) SOF
  • Das SOF gemäß der vorliegenden Erfindung ist gleich dem SOF, das im Datenrahmen des herkömmlichen CAN gesetzt wird. Das SOF gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Bit (dominant), das den Beginn des Datenrahmens anzeigt. Das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung (genauso wie ein herkömmliches CAN-Kommunikationssystem) ist nicht mit einem Taktsignal ausgestattet, welches gemeinsam ist für die Sendeseite zum Senden einer Nachricht und die Empfangsseite. Somit überwachen die Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 und die Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways 1 eine Kommunikationsleitung 7, um SOF zu erkennen (mit anderen Worten, eine Flanke zu erkennen, wo eine Änderung von rezessiv zu dominant erfolgt), und führen dann eine Synchronisation durch.
  • (b) ID-Feld
  • Das ID-Feld gemäß der vorliegenden Erfindung ist ähnlich wie das Entscheidungsfeld gebaut, welches im Datenrahmen des herkömmlichen CAN gesendet wird. Jedoch wird ein Wert des ID-Felds nur als ID einer Nachricht verwendet, da das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung keine Entscheidung basierend auf der einer Nachricht zugefügten ID durchführt, wie oben beschrieben. Es gibt zwei Typen von ID-Feldern. Eines ist in einem normalen Format konfiguriert und das andere in einem erweiterten Format (eine detaillierte Darstellung der Konfigurationen ist weggelassen, da die Konfigurationen ähnlich zu dem Entscheidungsfeld bei einem herkömmlichen CAN sind). Beide Formate enthalten eine Information hinsichtlich ID und RTR(remote transmission request)-Bit. ID stellt einen Nachrichtentyp dar. Die ID ist im normalen Format von 11 Bits und im erweiterten Format von 29 Bits. Das RTR-Bit ist ein Bit zur Unterscheidung zwischen Datenrahmen, entferntem Rahmen und ACK-Rahmen. Das RTR-Bit ist mit Gewissheit im Datenrahmen dominant, im entfernten Rahmen rezessiv und im ACK-Rahmen dominant.
  • (c) Steuerfeld
  • Das Steuerfeld gemäß der vorliegenden Erfindung ist gleich wie das Steuerfeld im Datenrahmen des herkömmlichen CAN. Das Steuerfeld enthält eine Information zur Erkennung der Datenmenge und zur Unterscheidung zwischen normalem Format und erweitertem Format etc.
  • (d) ACK-Feld
  • Im Datenrahmen eines herkömmlichen CAN ist ein ACK-Feld zwei Bits, welche zwischen CRC-Feld und einem EOF angeordnet sind. Das ACK-Feld im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung sind jedoch 8 Bits, welche zwischen dem Steuerfeld und dem Datenfeld angeordnet sind. Somit informiert das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung über ACK/NAK auf ähnliche Weise wie beim Senden einer Nachricht, was unterschiedlich zur Behandlungsweise für ACK in einer herkömmlichen CAN-Kommunikation ist. 6 ist eine schematische Ansicht des ACK-Felds, das im Datenrahmen des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung gesetzt ist.
  • Das ACK-Feld ist mit 8 Bits konfiguriert, enthaltend: 4 Bits eines Reservebits (r 3 bis r 0); Neusendebit (ER 2); Überlastflag (ER 1); aktives Fehlerflag (ER 0); und ACK- Bit (ACK). Das ACK-Bit wird dominant in dem Fall gesetzt, dass informiert wird, dass die empfangene Nachricht korrekt durchgeführt wurde, und rezessiv im Fall, dass eine Nachricht nicht korrekt empfangen wurde.
  • Das aktive Fehlerflag wird als ein Ersatz für einen Fehlerrahmen des herkömmlichen CAN verwendet, um über einen Fehler an entweder die Kommunikationssteuereinheit 36 oder Kommunikationssteuereinheit 14 zu berichten, wenn die andere den Fehler erkannt hat. Das aktive Fehlerflag wird im Fall der Information über einen Fehler dominant gesetzt. Obgleich das herkömmliche CAN den Fehlerrahmen sendet, sobald der Fehler erkannt worden ist, wird ein Fehler beim Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zu dem Zeitpunkt berichtet, zu dem eine Nachricht gesendet werden kann (mit anderen Worten, in dem Fall, dass das Recht zum Senden erhalten wird).
  • Das Überlastflag wird als Ersatz für einen Überlastrahmen beim herkömmlichen CAN verwendet, um zu informieren, dass eine bestimmte Bedingung erfüllt ist. Der Vorgang des Berichtens über eine Überlastung wird durchgeführt, wenn eine Nachrichtensendung von der ECU 3 oder dem Gateway 1 verzögert werden muss, da sich eine interne Situation im anderen ergibt, oder wenn als erstes oder zweites Bit einer Unterbrechung (wird später beschrieben) eine Dominante erkannt wird. Das Überlastflag wird im Fall der Information über das Auftreten von Überlast gesetzt. Ein Überlastung wird zu dem Zeitpunkt berichtet, zu dem eine Nachricht im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung gesendet werden kann, obgleich das herkömmliche CAN den Überlastungsrahmen sendet, sobald die oben beschriebene Bedingung erfüllt ist.
  • Das Neusendebit ist ein Bit, welches darstellt, ob eine Nachricht in einem Sendedatenrahmen für das Neusenden ist oder nicht. Wenn die Nachricht für das Neusenden ist, wird das Neusendebit auf dominant gesetzt. Die Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 und die Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateway 1 können be stimmen, ob eine Nachrichtenübertragung fehlerhaft ist oder nicht, indem jedes Bit des ACK-Felds überprüft wird. Somit ist es möglich, eine Fehlerhandhabung bei diesen Ausfällen durchzuführen.
  • (e) Datenfeld
  • Das Datenfeld gemäß der vorliegenden Erfindung ähnelt dem Datenfeld im Datenrahmen eines herkömmlichen CAN. Das Datenfeld besteht aus 0 bis 8 Bit Daten und wird so gesendet, dass MSB (most significant bit) zuerst kommt. Das Datenfeld liefert eine Vielzahl von Daten, beispielsweise den Erkennungswert vom Sensor 5 oder eine Verarbeitungsanweisung von einer ECU 3 an eine andere ECU 3, und wird gesendet.
  • (f) CRC-Feld
  • Das CRC-Feld besteht aus 15 Bits einer CRC-Sequenz und 1 Bit eines CRC-Begrenzers (ein Bit zum Trennen) zur Erkennung eines Fehlers, wenn die Kommunikationssteuereinheit einer ECU 3 oder die Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways 1 eine Nachricht empfangen. Die CRC-Sequenz kann durch Berechnung mit einer bestimmten Erzeugungsfunktion an den Werten von SOF, ID-Feld, Steuerfeld, ACK-Feld und Datenfeld erhalten werden. Diese Erzeugungsfunktion für die Berechnung ist ähnlich einer Funktion, die im herkömmlichen CAN verwendet wird. Bei Empfang einer Nachricht vergleicht die Kommunikationssteuereinheit 36 oder die Kommunikationssteuereinheit 14 einen mit der Erzeugungsfunktion errechneten Wert mit der empfangenen Nachricht und einem Wert der CRC-Sequenz in der empfangenen Nachricht, um einen Fehler zu erkennen. Wenn einer dieser beiden Werte nicht identisch zum anderen ist, wird festgelegt, dass ein Fehler vorliegt. Obgleich ein CRC-Begrenzer des herkömmlichen CAN rezessiv gesetzt ist, ist der CRC-Begrenzer im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung dominant gesetzt.
  • (g) EOF)
  • Das EOF gemäß der vorliegenden Erfindung ist ähnlich dem EOF in einem Datenrahmen des herkömmlichen CAN und seine 7 Bits rezessiv zeigen das Ende des Datenrahmens.
  • (2) Entfernter Rahmen
  • Der entfernte Rahmen wird verwendet, um eine Sendeeinheit einer ECU 3 oder eines Gateways 1 bei einer Empfangseinheit anzufordern, dass eine Nachricht mit einer bestimmten ID gesendet wird. Die herkömmliche CAN-Kommunikation verwendet ebenfalls einen entfernten Rahmen. Der entfernte Rahmen besteht aus sechs Feldern (SOF, ID-Feld, Steuerfeld, ACK-Feld, CRC-Feld und EOF), die identisch zu Feldern des Datenrahmens ausschließlich des Datenfelds sind. Der entfernte Rahmen unterscheidet sich vom Datenrahmen hinsichtlich des Vorhandenseins vom Datenfeld, wie oben beschrieben, und einem Wert eines RTR-Bits im ID-Feld. Obgleich das RTR-Bit des Datenrahmens dominant ist, ist das RTR-Bit des entfernten Rahmens rezessiv.
  • (3) ACK-Rahmen
  • Der ACK/NAC-Rahmen wird verwendet, von einer Empfangseinheit einer ECU 3 oder eines Gateways 1 an eine Sendeeinheit zu informieren, ob eine Nachricht korrekt empfangen wurde oder nicht, und entspricht der Empfangsbestätigung gemäß 3. Der ACK-Rahmen im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung wird von einer herkömmlichen CAN-Kommunikation nicht verwendet. Der ACK-Rahmen sowie der entfernte Rahmen bestehen aus sechs Feldern, die identisch zu Feldern im Datenrahmen ohne das Datenfeld sind. Der ACK-Rahmen unterscheidet sich vom entfernten Rahmen hinsichtlich des Werts vom RTR-Bit im ID-Feld. Das RTR-Bit im entfernten Rahmen ist rezessiv und das RTR-Bit im ACK-Rahmen ist dominant.
  • Gemäß 3 ist es möglich, eine Empfangsbestätigung zusammen mit einer Nachricht im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zu senden. Die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 und die Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways 1 sind konfiguriert, dem ACK-Rahmen ein Daten feld hinzuzuaddieren und dann in diesem Fall eine Sendung durchzuführen. Ein solcher Datenrahmen unterscheidet sich von einem ACK-Rahmen in einem Wert des ACK-Bits im ACK-Feld. Das ACK-Bit des Datenrahmens ist rezessiv und das ACK-Bit des ACK-Rahmens ist dominant.
  • (4) Zwischenrahmenraum
  • Der Zwischenrahmenraum ist ein Bitfeld zum Trennen von Datenrahmen, entferntem Rahmen und ACK-Rahmen von dem vorhergehenden Rahmen. Die Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 und die Kommunikationssteuereinheit eines Gateway 1 können sequenziell Rahmen empfangen, die in einem vorderen Rahmen und einem hinteren Rahmen getrennt sind, da der Zwischenrahmenabstand entsprechend zwischen die Rahmen gesetzt ist.
  • Der Zwischenrahmenabstand wird auch von der herkömmlichen CAN-Kommunikation verwendet. Der Zwischenrahmenabstand im herkömmlichen CAN besteht aus einer Unterbrechung in Form von 3 rezessiven Bits und einer ausgesetzten Übertragung von 8 rezessiven Bits. Der Zwischenrahmenabstand des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung besteht nur aus einer Unterbrechung in Form von 3 rezessiven Bits ohne ausgesetzte Übertragung (kurz gesagt, der Zwischenrahmenraum ist die Unterbrechung). Wenn eine Dominante innerhalb der Unterbrechung erkannt wird, ist die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 und ist die Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateway 1 konfiguriert, um über das Auftreten von Überlast zu informieren. Es sei festzuhalten, dass, wenn eine Dominante am dritten Bit der Unterbrechung erkannt wird, dann die Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 und die Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways 1 dieses dominante Bit als SOF erkennen.
  • Wie oben beschrieben, ist eine Kommunikationsteuerung konfiguriert, mit Datenrahmen, entferntem Rahmen, ACK-Rahmen und Zwischenrahmenabstand in dem Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung durchge führt zu werden. Obgleich das herkömmliche CAN zusätzlich einen Fehlerrahmen und einen Überlastrahmen verwendet, muss das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung den Fehlerrahmen und Überlastrahmen nicht verwenden. Im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung überwachen die Kommunikationssteuereinheit 36 und die Kommunikationssteuereinheit 14 die Kommunikationsleitung 7 während eines Nachrichtensendevorgangs nicht. Mit anderen Worten, sie überwachen nicht den Empfang einer Nachricht. Weiterhin verursacht das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung keinen passiven Fehler wie beim herkömmlichen CAN, da kein passiver Fehlerzustand verwendet wird, wie er beim herkömmlichen CAN angewendet wird. Somit ist das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung konfiguriert, die aktiven Fehlerflags zu verwenden, welche in den ACK-Feldern von Datenrahmen, entferntem Rahmen und ACK-Rahmen gesetzt werden, um über Fehler zu informieren. Weiterhin kann das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung über das Auftreten von Überlast mittels des Überlastflags im ACK-Feld, jedoch ohne Überlastrahmen, informieren. Weiterhin muss das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung nicht die ausgesetzte Übertragung im Zwischenrahmenraum verwenden, da kein fehlerpassiver Zustand wie beim herkömmlichen CAN verwendet wird.
  • Es gibt den Zustand, dass Übertragungen von Datenrahmen, entferntem Rahmen, ACK-Rahmen und Zwischenrahmenraum zwischen der Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 und der Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways 1 nicht durchgeführt werden. Dieser Zustand ist ein freier Zustand der Kommunikationsleitung 7 und wird Busleerlauf genannt. Im Busleerlauf ist die Kommunikationsleitung stets rezessiv. Das heißt, die Kommunikationssteuereinheit 36 oder die Kommunikationssteuereinheit 14 können mit dem Senden einer Nachricht beginnen. Die Kommunikationssteuereinheit 36 und die Kommunikationssteuereinheit 14 können mit dem Empfang einer Nachricht beginnen, indem erkannt wird, dass sich der rezessive Pegel auf dem Busleerlauf in einen Pegel ändert, der im SOF eine Dominante hat.
  • Nachfolgend wird der Fehlersteuervorgang beschrieben, der von der Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 und der Kommunikationssteuereinheit eines Gateways 1 durchgeführt wird. Obgleich die folgende Beschreibung auf die Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways 1 gerichtet ist, führt auch die Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 auf ähnliche Weise einen solchen Fehlersteuervorgang durch. 7 ist ein Zustandsübergangsdiagramm, das eine Fehlersteuerung des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 ist in einem fehleraktiven Zustand (St 1) oder einem Bus-Aus-Zustand (St 2) und ist konfiguriert, basierend auf einer vorbestimmten Bedingung Vorgänge unter Zustandsänderungen durchzuführen. Weiterhin enthält die Kommunikationssteuereinheit 14 einen Sendefehlerzähler (TEC) und einen Empfangsfehlerzähler (REC). Der Wert von TEC wird erhöht, wenn ein Fehler in der Sendenachricht auftritt, und der Wert von REC wird erhöht, wenn ein Fehler in der Empfangsnachricht auftritt. Der Wert von TEC kann als sich verringernd konfiguriert werden, wenn die Nachrichtensendung erfolgreich ist, und der Wert von REC kann als sich verringernd konfiguriert werden, wenn der Nachrichtenempfang erfolgreich ist. TEC und REC werden zur Bestimmung eines Zustands verwendet, der den Zustandsübergang der Kommunikationssteuereinheit 14 betrifft.
  • In dem Fehlersteuervorgang, der vom Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, bedeutet der fehleraktive Zustand (St 1) einen Zustand, dass die Kommunikationssteuereinheit 14 eine Nachricht über die Kommunikationsleitung 7 übertragen kann. Bei Aktivierung eines Gateways 1 gelangt die Kommunikation 14 konstant in diesen Zustand. Mit anderen Worten, in einem Anfangszustand der Kommunikationssteuereinheit 14 liegt der fehleraktive Zustand (St 1) vor. Andererseits, im Bus-Aus-Zustand (St 2) liegt ein Zustand vor, in dem die Kommunikationssteuereinheit 14 keine Nachricht über die Kommunikationsleitung 7 übertragen kann. In dem Bus-Aus-Zustand (St 2) ist die Kommunikationssteuereinheit 14 daran gehindert, sämtliche Vorgänge durchzuführen, und kann somit eine Nachricht nicht übertragen.
  • Wie oben beschrieben, wird der TEC-Wert der Kommunikationssteuereinheit 14 erhöht, wenn in der Sendenachricht ein Fehler auftritt, während der REC-Wert der Kommunikationssteuereinheit 14 erhöht wird, wenn in der empfangenen Nachricht ein Fehler auftritt. Wenn der TEC-Wert oder der REC-Wert in dem fehleraktiven Zustand (St 1) nicht kleiner als 128 wird (Fall E1), ist die Kommunikationssteuereinheit 14 konfiguriert, in den Bus-Aus-Zustand (St 2) umzuschalten, und dann wird eine Nachrichtenübertragung unterbunden. In dem Bus-Aus-Zustand (St 2) überwacht die Kommunikationssteuereinheit 14 die Kommunikationsleitung 7. Wenn eine sequenzielle Rezessivität von 11 Bits 128-mal erkannt wird (Fall E2), ist die Kommunikationssteuereinheit 14 konfiguriert, in den fehleraktiven Zustand (St 1) umzuschalten, und eine Nachrichtenübertragung wird neu gestartet. Der TEC-Wert und der REC-Wert sind als 0 konfiguriert, wenn der Zustand sich von dem Bus-Aus-Zustand (St 2) in den fehleraktiven Zustand (St 1) ändert.
  • Somit ist es möglich, die von der schematisch 14 durchgeführte Kommunikation zu stoppen, wenn Fehler nicht geringer als eine bestimmte Anzahl Mal erkannt werden, da die Fehlersteuerung unter Verwendung von TEC und REC durchgeführt wird. Die Kommunikationssteuereinheit 14 kann den Vorgang des Suchens und Entfernens des Grunds für den Fehler oder den Vorgang einer Erholung von dem Fehler in dem Bus-Aus-Zustand durchführen, der Kommunikationsvorgänge stoppt. Der TEC-Wert kann als sich erhöhend konfiguriert werden, wenn beispielsweise die Kommunikationssteuereinheit 14 einen Rahmen sendet, der im ACK-Feld ein dominantes aktives Fehlerflag hat. Andererseits kann der TEC-Wert als abnehmend konfiguriert werden, wenn die Kommunikationssteuereinheit 14 den ACK-Rahmen basierend auf dem gesendeten Datenrahmen empfängt. Der REC-Wert kann als zunehmend konfiguriert werden, wenn beispielsweise die Kommunikationssteuereinheit 14 einen Fehler basierend auf einer Fehlpassung des CRC-Felds im empfangenen Rahmen erkennt. Andererseits kann der REC-Wert als abnehmend konfiguriert werden, wenn der Empfangsvorgang korrekt mit einer Übereinstimmung des CRC-Felds durchgeführt wird.
  • Ein Fehlersteuervorgang eines herkömmlichen CAN verwendet weiterhin einen fehlerpassiven Zustand zusätzlich zum fehleraktiven Zustand und dem Bus-Aus-Zustand und wird auf der Grundlage eines Zustandsübergangs zwischen diesen drei Zuständen durchgeführt. Im herkömmlichen CAN ist die Sendenachricht im fehlerpassiven Zustand begrenzt, da eine ECU oder ein Gateway keine Nachricht während der Dauer der ausgesetzten Übertragung senden kann. Der Grund hierfür ist, dass das herkömmliche CAN eine Kommunikationsleitung verwendet, die mit verschiedenen ECUs verbunden ist und den Nachrichtensendevorgang beschränkt, der von einer ECU mit der höchsten Fehlerauftrittsrate durchgeführt wird. Jedoch verwendet das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kommunikationsleitung, welche mit sowohl einer Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 als auch einer Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways 1 in einer Eins-zu-eins-Weise verbunden ist. Somit ist der Bestimmungsort einer von der Kommunikationssteuereinheit 14 gesendeten Nachricht auf die Kommunikationssteuereinheit 36 begrenzt. Somit benötigt das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung nicht die Anordnung eines solchen fehlerpassiven Zustands.
  • Nachfolgend werden Kommunikationssteuervorgänge beschrieben, die von der Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 und der Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 durchgeführt werden. Obgleich die folgende Beschreibung auf die Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways 1 beschränkt ist, führt die Kommunikationssteuereinheit 36 einer ECU 3 auf ähnliche Weise eine solche Kommunikationssteuerung durch. 8 ist ein Zustandsübergangsdiagramm, das eine Kommunikationssteuerung im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 9 ist eine Zustandsübergangstabelle, welche die Kommunikationssteuerung im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Kommunikationssteuereinheit 14 eines Gateways ist so konfiguriert, dass sie den Kommunikationssteuervorgang durchführt, wobei der Eigenzustand umgeschaltet wird in einen Leerlaufzustand (St 11), Aktivierungsrahmensendezustand (St 12), wechselnden Kommunikationszustand (St 13) und Bus-Aus-Zustand (St 14). Es sei festzuhalten, dass der Zustandsübergang des Kommunikationssteuervorgangs der 8 und 9 den Zustandsübergang des Fehlersteuervorgangs gemäß 7 enthält.
  • Der fehleraktive Zustand (St 1) des Fehlersteuervorgangs entspricht einer Kombination dreier Zustände: Leerlaufzustand (St 11), Aktivierungsrahmensendezustand (St 12) und Wechselkommunikationszustand (St 13) des Kommunikationssteuervorgangs. Weiterhin ist der Bus-Aus-Zustand (St 2) des Fehlersteuervorgangs gleich dem Bus-Aus-Zustand (St 14) des Kommunikationssteuervorgangs.
  • In dem Kommunikationsteuervorgang, der vom Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, ist der Leerlaufzustand (St 11) ein Anfangszustand, wo es keine Nachricht (Datenrahmen oder entfernter Rahmen) von der Kommunikationssteuereinheit 14 zu senden gibt, d. h. der Kommunikationssteuereinheit 14 zur Durchführung des Kommunikationssteuervorgangs. In diesem Zustand überwacht die Kommunikationssteuereinheit 14 die Kommunikationsleitung 7 und wartet auf einen Empfang einer Nachricht von der ECU 3. Die Kommunikationssteuereinheit 14 ändert sich vom Leerlaufzustand (St 11) in den Aktivierungsrahmensendezustand (St 12), wenn eine Anfrage einer Nachrichtensendung von der Steuereinheit 11 des Gateways 1 erhalten wird (Fall E11). Weiterhin ändert sich die Kommunikationssteuereinheit 14 vom Leerlaufzustand St 11) in den Wechselkommunikationszustand (St 13), wenn eine Nachricht von der ECU 3 empfangen wird (Fall E12).
  • Der Aktivierungsrahmensendezustand (St 12) ist ein Zustand, wo die Kommunikationssteuereinheit 14 eine zu sendende Nachricht hat und die Nachricht sendet. Dieser Zustand wird beibehalten, bis die Kommunikationssteuereinheit 14 eine Empfangsbestätigung (ACK-Rahmen) von der ECU 3 nach Abschluss des Nachrichtensendens empfängt. Wenn die Nachrichtensendung durch Empfang der Empfangsbestätigung erhalten wird, welche von der ECU 3 gesendet wird (Fall E13), ändert sich die Kommunikationssteuereinheit 14 vom Aktivierungsrahmensendezustand (St 12) in den Wechselkommunikationszustand (St 13).
  • Der Wechselkommunikationszustand (St 13) ist ein Zustand, wo Nachrichtensendevorgänge und Nachrichtenempfangsvorgänge abwechselnd durch die Übertragung von Empfangsbestätigungen zusammen mit Nachrichten zwischen Gateway 1 und ECU 3 durchgeführt werden, wie in 3(b) gezeigt. Die Kommunikationssteuereinheit 14 überprüft die Empfangsbestätigung, die von der ECU 3 gesendet wird, und führt einen Nachrichtensendevorgang und einen Nachrichtenempfangsvorgang abwechselnd unter Beibehaltung des Wechselkommunikationszustands (St 13) durch, wenn eine Nachricht der Empfangsbestätigung hinzugefügt ist (Fall E14). Wenn andererseits keine Nachricht der Empfangsbestätigung hinzugefügt ist (Fall E15), ändert sich die Kommunikationssteuereinheit 14 vom Wechselkommunikationszustand (St 13) in den Leerlaufzustand (St 11) und wartet, bis eine Sendeanfrage von der Steuereinheit 11 erhalten wird oder eine von der ECU 3 gesendete Nachricht gesendete Nachricht empfangen wird. Weiterhin ändert sich die Kommunikationssteuereinheit 14 vom Wechselkommunikationszustand (St 13) in den Bus-Aus-Zustand (St 14), wenn der TEC-Wert oder der REC-Wert des Fehlerzählers nicht kleiner als 128 werden und eine Bedingung für den Bus-Aus-Zustand erhalten wird (Fall E16).
  • Der Bus-Aus-Zustand (St 14) ist ein Zustand, in dem die Kommunikationssteuereinheit 14 keine Datenübertragung über die Kommunikationsleitung 7 durchführen kann. Im Bus-Aus-Zustand (St 14) überwacht die Kommunikationssteuereinheit 14 die Kommunikationsleitung 7. Wenn aufeinanderfolgende Rezessive von 11 Bits 128-mal erkannt werden (Fall E17), ändert sich die Kommunikationssteuereinheit 14 vom Bus-Aus-Zustand (St 14) in den Leerlaufzustand (St 11). Der TEC-Wert und der REC-Wert sind konfiguriert, initialisiert und dann 0 zu werden, wenn sich der Zustand vom Bus-Aus-Zustand (St 14) in den Leerlaufzustand (St 11) ändert.
  • Wie oben beschrieben, führt die Kommunikationssteuereinheit 14 Nachrichtenübertragungen basierend auf den Zustandsübergängen gemäß den 8 und 9 durch. Somit können Gateway 1 und ECU 3 abwechselnd Nachrichtenübertragungen durchführen, wie in 3(b) gezeigt.
  • Nachfolgend wird ein Bestimmungsvorgang einer Nachrichtensendekollision und ein Datenneusendevorgang beschrieben, durchgeführt von der Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 und der Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1. Im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn es aufeinanderfolgende 5 Bits mit dem gleichen Wert (dominant oder rezessiv) bezüglich der Bits vom SOF des Datenrahmens, entfernten Rahmens und ACK-Rahmens zu der CRC-Sequenz des CRC-Felds gibt, der Nachrichtensendevorgang durchgeführt, nachdem die Kommunikationssteuereinheit 36 und die Kommunikationssteuereinheit 14 1 Bit reversiver Daten für die aufeinanderfolgenden 5 Bits dem folgenden Bit hinzugefügt haben. Dieser Vorgang wird „Bit-Stuff” genannt, ähnlich einem Vorgang, der im herkömmlichen CAN verwendet wird. Somit wird eine Signaländerung pro 5 Bits von dem SOF einer Nachricht der CRC-Sequenz des CRC-Felds erzeugt.
  • Unter Verwendung dieser Konfigurationen bestimmen die Kommunikationssteuereinheit 36 und die Kommunikationssteuereinheit 14 des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, dass keine Nachrichtensendekollision erzeugt wird und dass die Kommunikationsleitung 7 in einem freien Zustand ist, wenn keine Dominante innerhalb von 7 Bits nach Senden des CRC-Begrenzers des CRC-Felds erkannt wird. Andererseits ist es möglich, zu bestimmen, dass eine Nachrichtensendekollision erzeugt wird, wenn eine Dominante innerhalb wenigstens dieser 7 Bits erkannt wird. Da eine Nachricht durch das Bit-Stuff mit einer Signaländerung alle 5 Bits versehen ist, wird ein dominantes Bit innerhalb 6 Bits für den Fall der Erzeugung der Nachrichtensendekollision erkannt. Das heißt, die Konfiguration ist, eine Kollisionsbestimmungsperiode auf eine 7-Bit-Periode (= 6 + 1) zu setzen, wobei das eine Bit eines zufälligen Taktfehlers mit berücksichtigt wird.
  • Die Kommunikationssteuereinheit 36 und die Kommunikationssteuereinheit 14 verwenden die fünf Perioden (Zeiten) gemäß nachfolgender Beschreibung bei Steuerung des Nachrichtenneusendevorgangs. Es sei festzuhalten, dass die folgende Beschreibung sich auf jede Zeiteinheit als „Bitzeit” bezieht, da die tatsächliche Zeit auf der Grundlage der Betriebsfrequenz (oder Kommunikationsgeschwindigkeit) des Kommuni kationssystems für ein Fahrzeug schwankt. Die Bitzeit ist eine Relativzeit, die zum Senden (Verarbeiten) eines Bits notwendig ist, und ist unabhängig von der Betriebsfrequenz. Daten von 8 Bits werden für 8-Bit-Zeiten gesendet.
    • (1) Nachrichtensendezeit: Cm
    • (2) Maximale Fortpflanzungsverzögerungszeit zum Senden einer Nachricht: τ
    • (3) EOF-Periode: tEOF
    • (4) IFS-Periode: tIFS
    • (5) Taktfehler: α
  • (Nachrichtensendezeit: Cm
  • Die Nachrichtensendezeit Cm ist die Zeit, die notwendig ist zum Senden von SOF bis zum CRC-Begrenzer von Datenrahmen, entferntem Rahmen oder ACK-Rahmen. Mit anderen Worten, die Nachrichtensendezeit ist identisch zu der Bitlänge von SOF bis zum CRC-Begrenzer eines jeden Rahmens.
  • (2) Maximale Fortpflanzungsverzögerungszeit zum Senden der Nachricht: τ
  • Die maximale Fortpflanzungsverzögerungszeit τ ist eine Maximalzeit, die notwendig ist, eine Nachricht von einer Empfangsseite zu einer Sendeseite zu bewegen. Die Zeit zur Fortpflanzung enthält eine Verzögerungszeit zum Bewegen eines Signals auf der Kommunikationsleitung 7, die benötigte Zeit zum Übertragen einer Nachricht etc. Auch in dem Fall, dass das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug mit mehreren Gateways 1 und mehreren ECUs 3 gemäß 1 konfiguriert ist, ist die maximale Fortpflanzungsverzögerungszeit τ für alle Gateways 1 und ECUs 3 gemeinsam und wird festgesetzt auf der Grundlage eines Kommunikationspfades mit der größten Verzögerung. Die maximale Fortpflanzungsverzögerungszeit τ wird bestimmt bei Auslegung des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug und wird vorab durch Kommunikationsteuereinheiten 14 aller Gateways 1 und Kommunikationssteuereinheiten 36 aller ECUs 3 gespeichert. Beispielsweise wird eine Verzögerung von 5 ns pro 1 m der Kommunikationsleitung 7 erzeugt. Somit verursachen 10 m der Kommunikationsleitung 7 eine Umlauffortpflanzungsverzögerungszeit von ungefähr 100 ns (einer Bitzeit) bei einer Kommuni kationsgeschwindigkeit von 10 Mbps. Weiterhin wird eine Umlauffortpflanzungsverzögerung von ungefähr 10 Bitstunden bei 100 Mbps Kommunikationsgeschwindigkeit erzeugt.
  • (3) EOF-Periode: tEOF
  • Die EOF-Periode des Datenrahmens, entfernten Rahmens oder ACK-Rahmens wird als tEOF bezeichnet. Die EOF beträgt 7 Bits, wie oben beschrieben, und somit entspricht tEOF 7 Bitzeiten.
  • (4) IFS-Periode: tIFS
  • Die Periode des Zwischenrahmenraums wird als tIFS bezeichnet. Der Zwischenrahmenraum beträgt 3 Bits, wie oben beschrieben, und somit entspricht tIFS 3 Bitzeiten.
  • (5) Zufällige Taktperiode: α
  • Die zufällige Taktperiode α ist die notwendige Periode zum Erhalt einer Nachrichtenübertragung, multipliziert mit e% eines zufälligen Taktfehlers zwischen der Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 und der Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1, welche die Nachrichtenübertragung durchführen. Insbesondere wird die zufällige Taktperiode α berechnet durch die folgende [Formel 1]. α = (tEOF + tIFS + 2τ) × e [Formel 1]
  • 10 zeigt ein Beispiel einer Kommunikation im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung für den Fall, dass eine Nachricht korrekt vom Gateway 1 an die ECU 3 gesendet wird. Beispielsweise sendet die Kommunikationssteuerung 14 des Gateways 1 Daten von SOF bis zum CRC-Begrenzer des Datenrahmens in Richtung ECU 3, wobei die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 die gesendeten Daten empfängt. Wenn die gesendeten Daten nach einer Verzögerungszeit abhängig von der Kommunikationsleitung 7 empfangen werden, sendet die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 den ACK-Rahmen als Empfangsbestätigung an das Gateway 1 nach den Perioden von EOF und Zwischenrahmenraum (d. h. Periode = tE – OF + tIFS), gefolgt durch den Empfang des CRC-Begrenzers des Datenrahmens. Der ACK-Rahmen, der von der ECU 3 gesendet wird, wird von der Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 nach der Verzögerungszeit abhängig von der Kommunikationsleitung 7 empfangen. Wenn die oben beschriebene Kommunikation korrekt durchgeführt wird, wird SOF des ACK-Rahmens während der Periode empfangen, die durch folgende [Formel 2] gezeigt ist, nachdem die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 den CRC-Begrenzer des Datenrahmens gesendet hat. tEOF + tIFS – α ≤ Empfangsperiode ≤ tIFS + 2τ + α [Formel 2]
  • Somit bestimmt die Kommunikationsteuereinheit 14 des Gateways 1, dass ein Fehler im Sendevorgang einer Nachricht erzeugt wurde, wenn kein ACK-Rahmen von der ECU 3 innerhalb dieser Empfangsperiode erhalten wird und sendet dann die Nachricht erneut. Weiterhin wird bestimmt, dass ein Nachrichtensendevorgang des Gateways 1 mit einem Nachrichtensendevorgang der ECU 3 kollidiert, falls eine Nachricht von der ECU 3 empfangen wird, bevor eine bestimmte Periode (tIOF + tIFS – α) abgeschlossen ist, gefolgt von dem Sendevorgang des CRC-Begrenzers durch die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1. Zusätzlich wird bestimmt, dass die ECU 3 möglicherweise eine Nachricht nicht empfangen kann, falls der ACK-Rahmen nicht innerhalb einer bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + α) empfangen werden kann. Somit wird ein Nachrichtenneusendevorgang durchgeführt. Obgleich nicht gezeigt, ist die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 ähnlich konfiguriert. Mit anderen Worten, die bestimmten Perioden (tEOF – tIFS – α) werden für Gateway 1 und ECU 3 als eine Periode gesetzt, die bestimmt, ob eine Nachrichtenkollision auftritt oder nicht und die durch [Formel 2] dargestellte Periode wird als Warten-vor-Empfangen-Periode zum Warten auf den Empfang der Empfangsbestätigung gesetzt.
  • Wenn die Nachrichtneusendevorgänge von der Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 und der Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 durchgeführt werden, basieren diese Vorgänge auf den folgenden beiden Grundsätzen:
    • – Der Nachrichtenneusendevorgang wird für den Fall durchgeführt, dass ein normaler ACK-Rahmen nicht während der Empfangsperiode gemäß obiger Beschreibung empfangen wird, gefolgt von einem Nachrichtensendevorgang.
    • – Das Gateway 1 ist bei dem Nachrichtenneusendevorgang bevorzugt und die ECU 3 wartet mit dem Nachrichtenneusendevorgang seitens des Gateway 1 und führt dann den Nachrichtenneusendevorgang durch, wenn keine Nachricht innerhalb einer bestimmten Zeit empfangen wird.
  • Die 11 und 12 sind Flussdiagramme, die den Ablauf eines Nachrichtenneusendevorgangs durch eine Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. In diesen Figuren sei eine Dominante mit ”D” abgekürzt. Zunächst überprüft die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1, ob eine Nachrichtensendeanfrage von der Steuereinheit 11 ausgegeben wird (Schritt S1). Wenn keine Nachrichtensendeanfrage ausgegeben wird (S1: NEIN), wartet die Kommunikationssteuereinheit 14, bis die Steuereinheit 11 die Nachrichtensendeanfrage ausgeführt hat. Wenn die Nachrichtensendeanfrage ausgegeben wird (S1: JA), ändert sich die Kommunikationssteuereinheit 14 vom Leerlaufzustand (St 11) gemäß 8 und 9 in den Aktivierungsrahmensendezustand (St 12: Schritt S2). Dann liest die Kommunikationssteuereinheit 14 eine Nachricht aus der Speichereinheit 12 und sendet die gelesene Nachricht an die ECU 3 (Schritt S3).
  • Die Kommunikationssteuereinheit 14 sendet eine Nachricht (Datenrahmen) sequenziell vom SOF und prüft, ob der CRC-Begrenzer gesendet wurde oder nicht (Schritt S4). Wenn der CRC-Begrenzer nicht gesendet wurde (S4: NEIN), kehrt die Kommunikationssteuereinheit 14 zum Schritt S3 zurück und fährt mit dem Nachrichtensendevorgang fort. Wenn der CRC-Begrenzer gesendet wurde (S4: JA), beginnt die Kommunika tionssteuereinheit 1 mit der Überwachung der Kommunikationsleitung 7 (Schritt S5) und prüft, ob eine Dominante innerhalb einer bestimmten Periode (7 Bit) erkannt wurde, gefolgt vom Sendevorgang des CRC-Begrenzers (Schritt S6).
  • Wenn die Kommunikationssteuereinheit 14 innerhalb der bestimmten Periode (7 Bit) eine Dominante erkennt (S6: JA), wird festgestellt, dass der Nachrichtensendevorgang durch die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 mit dem Nachrichtensendevorgang seitens der ECU 3 kollidiert. Somit erkennt die Kommunikationssteuereinheit 14 die letzte Dominante (den CRC-Begrenzer in dem Datenrahmen, der von der ECU 3 gesendet wurde: Schritt S7) und führt dann den Nachrichtenneusendevorgang nach der bestimmten Periode (tEOF + tIFS) gefolgt von der Erkennung der letzten Dominanten (Schritt S8) durch.
  • Wenn innerhalb der bestimmten Periode (7 Bit) keine Dominante erkannt wird (S6: NEIN), prüft die Kommunikationssteuereinheit 14 weiterhin, ob eine Dominante innerhalb der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + α) erkannt wurde (Schritt S9). Wenn die Kommunikationssteuereinheit 14 eine Dominante innerhalb der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + α) erkennt (S9: JA), wird festgehalten, dass die Empfangsbestätigung von der ECU 3 erhalten wurde. Somit empfängt die Kommunikationssteuereinheit 14 die Nachricht von der ECU 3 (Schritt S10) und schließt dann den Ablauf ab. Wenn die Kommunikationssteuereinheit 14 keine Dominante innerhalb der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + α) erkennt (S9: NEIN), wird festgehalten, dass der Nachrichtensendevorgang durch die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 mit dem Nachrichtensendevorgang der ECU 3 kollidiert oder dass die ECU 3 die Nachricht nicht empfangen hat. Somit führt die Kommunikationssteuereinheit 14 den Nachrichtenneusendevorgang durch (Schritt S11).
  • Die 13 und 14 sind Flussdiagramme, die den Ablauf des Nachrichtenneusendevorgangs durch eine Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Obgleich der Nachrichtenneusendevorgang ähnlich zur Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 durchgeführt wird, hat die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 eine Wartezeit für die Nachrichtenneusendung unterschiedlich zur Wartezeit der Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1. Die Wartezeit der Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 ist kürzer gesetzt als die Wartezeit der Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3.
  • Zuerst überprüft die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3, ob eine Nachrichtensendeanfrage von der Steuereinheit 31 ausgegeben wird (Schritt S21). Wenn keine Nachrichtensendeanfrage ausgegeben wird (S21: NEIN), wartet die Kommunikationssteuereinheit 36, bis die Steuereinheit 31 die Nachrichtensendeanfrage ausgibt. Wenn die Nachrichtensendeanfrage von der Steuereinheit 31 ausgegeben wird (S21: JA), ändert sich die Kommunikationssteuereinheit 36 vom Leerlaufzustand (St 11) in den Aktivierungsrahmensendezustand (St 12: Schritt S22). Dann liest die Kommunikationssteuereinheit 36 eine Nachricht aus der Speichereinheit 34 und sendet die gelesene Nachricht an das Gateway 1 (Schritt S23).
  • Die Kommunikationssteuereinheit 36 sendet eine Nachricht (Datenrahmen) sequenziell vom SOF und prüft, ob der CRC-Begrenzer gesendet wurde oder nicht (Schritt S24). Wenn der CRC-Begrenzer nicht gesendet wurde (S24: NEIN), kehrt die Kommunikationssteuereinheit 36 zum Schritt S23 zurück und fährt mit dem Nachrichtensendevorgang fort. Wenn der CRC-Begrenzer gesendet wurde (S24: JA), beginnt die Kommunikationssteuereinheit 36 mit der Überwachung der Kommunikationsleitung (Schritt S25) und prüft, ob eine Dominante innerhalb einer bestimmten Periode (7 Bit) gefolgt vom Sendevorgang des CRC-Begrenzers erkannt wird (Schritt S26).
  • Wenn die Kommunikationssteuereinheit 36 innerhalb der bestimmten Periode (7 Bit) eine Dominante erkennt (S26: JA), wird festgehalten, dass der Nachrichtensendevorgang durch die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 mit dem Nachrichtensendevorgang der ECU 3 kollidiert. Somit erkennt die Kommunikationssteuereinheit 36 die letzte Dominante (Schritt S27) und führt dann den Nachrichtenneusendevorgang nach der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + 2α) gefolgt von der Erkennung der letzten Dominanten durch (Schritt S28). Es sei festzuhalten, dass die ECU 3 den Nachrichtenneusendevorgang nach der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + 2α) durchführt, die als Wartezeit bezeichnet ist, obgleich das Gateway 1 den Nachrichtenneusendevorgang nach der bestimmten Periode (tEOF + tIFS) durchführt, die als Wartezeit bezeichnet ist (siehe Schritt S8 in 11). Die Wartezeit für die ECU 3 ist länger als die Wartezeit für das Gateway 1, da (tEOF + tIFS + 2τ + 2α) > (tEOF + tIFS). Es sei festzuhalten, dass die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 den Neusendevorgang nicht durchführt, wenn eine Nachricht vom Gateway 1 während der bestimmten Zeit (tEOF + tIFS + 2τ + 2α) zum Warten bis zum Neusenden im Schritt S28 empfangen wird.
  • Wenn innerhalb der bestimmten Periode (7 Bit) keine Dominante erkannt wird (S26: NEIN) prüft die Kommunikationssteuereinheit 36 weiterhin, ob eine Dominante innerhalb der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + 2α) erkannt wird (Schritt S29). Wenn die Kommunikationssteuereinheit 36 eine Dominante innerhalb der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + α) erkennt (S29: JA), wird festgestellt, dass die Empfangsbestätigung vom Gateway 1 erhalten wurde. Somit empfängt die Kommunikationssteuereinheit 36 die Nachricht vom Gateway 1 (Schritt S30) und schließt dann den Ablauf ab. Wenn die Kommunikationssteuereinheit 36 keine Dominante innerhalb der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + α) erkennt (S29: NEIN), wird festgehalten, dass der Nachrichtensendevorgang durch die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 mit dem Nachrichtensendevorgang durch das Gateway 1 kollidiert oder dass das Gateway 1 die Nachricht nicht empfangen hat. Somit führt die Kommunikationssteuereinheit 36 den Nachrichtenneusendevorgang (Schritt S31) nach der bestimmten Periode (2τ + α) durch. Es sei festzuhalten, dass die ECU 3 den Neusendevorgang nach der bestimmten Periode (2τ + α) durchführt, während das Gateway 1 den Neusendevorgang durchführt, sobald die Bestimmung abgeschlossen ist (siehe Schritt S10 in 12). Somit ist die Wartezeit für die ECU 3 länger als die Warezeit für das Gateway 1.
  • Die 15, 16, 17 und 18 sind schematische Ansichten, welche Beispiele von Nachrichtenneusendevorgängen zeigen, die vom Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
  • Beispiel 1: der Fall, dass das Gateway 1 eine Kollision erkennt (siehe 15)
  • Es sei beispielsweise angenommen, dass das Gateway 1 eine Nachricht 101 als Datenrahmen an die ECU 3 sendet und dass die ECU 3 eine Nachricht 102 an das Gateway 1 vor Empfang der Nachricht 101 sendet. Unter dieser Annahme beginnt die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 mit der Überwachung der Kommunikationsleitung 7 nach Abschluss des Sendens der Nachricht 101 und erkennt eine Dominante innerhalb von 7 Bits (innerhalb von tEOF + tIFS – α). Somit kann die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 das Vorkommen der Nachrichtensendekollision erkennen und führt den Neusendevorgang der Nachricht 101 nach der bestimmten Periode (tEOF + tIFS), gefolgt vom Empfang der letzten Dominanten in der Nachricht 101 von der ECU 3 (CRC-Begrenzer in der Nachricht 101) durch. Wenn eine Dominante während der Periode des Zwischenrahmenraums erkannt wird, sendet die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 ein Überlastungsflag dominant im ACK-Feld der neuzusendenden Nachricht, um die ECU 3 von der Überlastung zu informieren.
  • Die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 erwartet die Empfangsbestätigung vom Gateway 1 während der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + α), da die Kommunikationssteuereinheit 36 die Nachrichtenkollision nicht erkennen kann. Wenn innerhalb dieser Periode die Empfangsbestätigung empfangen wird, empfängt die Kommunikationssteuereinheit 36 die Nachricht 101, die neu gesendet wurde, zusammen mit dieser Empfangsbestätigung. Wenn keine Empfangsbestätigung innerhalb dieser Periode (tEOF + tIFS + 2τ + α) empfangen wird, wartet die Kommunikationssteuereinheit 36 eine weitere vorbestimmte Periode (2τ + α), um die Nachricht 102 neu zu senden.
  • Beispiel 2: Der Fall, dass die ECU 3 eine Kollision erkennt (siehe 16)
  • Es sei beispielsweise angenommen, dass die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 eine Nachricht 103 als Datenrahmen an die ECU 3 sendet und dass die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 eine Nachricht 104 als Datenrahmen gleichzeitig an das Gateway 1 sendet. Zusätzlich sei angenommen, dass die Bitlänge der Nachricht 103 länger als die Bitlänge der Nachricht 104 ist. Unter diesen Annahmen beginnt die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 mit der Überwachung der Kommunikationsleitung 7 nach Abschluss des Sendens der Nachricht 104 und erkennt eine Dominante innerhalb von 7 Bits, während die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 keine Dominante erkennen kann.
  • Die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 wartet auf die Empfangsbestätigung bezüglich der Nachricht 103 von der ECU 3 während der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + α) und sendet dann die Nachricht 103 erneut. Andererseits sendet die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 die Nachricht 104 erneut nach der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + 2α) gefolgt vom Empfang der letzten Dominante der Nachricht 103 vom Gateway 1, um die Nachrichtenkollision zu erkennen. Wenn die Nachricht 103 vom Gateway 1 während der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + 2α) empfangen wird, führt die Kommunikationssteuereinheit 36 den Empfangsvorgang der Nachricht 103 durch.
  • Nach Abschluss den Empfangs der Nachricht 103, die zuerst vom Gateway 1 gesendet wurde (die Nachricht 103 mit dem Zusammenstoß), kann die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 die Nachricht 103 empfangen, die vom Gateway 1 nach der Periode (tEOF + tIFS + 2τ + α) erneut gesendet wurde. Somit liefert die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 zusätzliche Zeit α als Rand der Nachrichtenneusendeperiode und führt den Neusendevorgang nach der Periode (tEOF + tIFS + 2τ + 2α) durch.
  • Beispiel 3: Der Fall, dass Gateway 1 und ECU 3 eine Kollision erkennen (17)
  • Es sei beispielsweise angenommen, dass die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 eine Nachricht 105 als Datenrahmen an die ECU 3 sendet und dass die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 eine Nachricht als Datenrahmen gleichzeitig an das Gateway 1 sendet. Zusätzlich sei angenommen, dass die Bitlänge der Nachricht 105 annähernd gleich der Bitlänge der Nachricht 106 ist und dass große Werte einer Fortpflanzungsverzögerung in der Kommunikation zwischen Gateway 1 und ECU 3 erzeugt werden. Unter diesen Annahmen kann die Kommunikationssteuereinheit 14 eine Dominante innerhalb von 7 Bit nach Abschluss des Sendens der Nachricht 105 erkennen und die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 kann eine Dominante innerhalb von 7 Bits nach Abschluss des Sendens der Nachricht 106 erkennen. Somit können Gateway 1 und ECU 3 die Nachrichtenkollision erkennen.
  • Die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 sendet die Nachricht 106 nach der bestimmten Periode (tEOF + tIFS) gefolgt vom Empfang der letzten Dominante der Nachricht 106 von der ECU 3 erneut. Die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 sendet die Nachricht 106 nach der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + 2α) gefolgt vom Empfang der letzten Dominante in der Nachricht 105 vom Gateway 1 zur Erkennung der Nachrichtenkollision erneut. Wenn die Nachricht 105 vom Gateway 1 während der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + 2α) empfangen wird, führt die Kommunikationssteuereinheit 36 den Empfangsvorgang der Nachricht 105 durch.
  • Somit kann die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 die vom Gateway 1 neu gesendete Nachricht 105 nach der Periode (tEOF + tIFS) empfangen, bevor die zusätzliche Zeit 2τ verstrichen ist, gefolgt vom Abschluss des Empfangs der Nachricht 105, die zuerst vom Gateway 1 gesendet wurde. Es sei festzuhalten, dass die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 die zusätzliche Zeit 2α als Rand an die Nachrichtenneusendeperiode liefert und den Neusendevorgang nach der Periode (tEOF + tIFS + 2τ + 2α) durchführt.
  • Beispiel 4: Der Fall, dass Gateway 1 und ECU 3 eine Kollision nicht erkennen können (18)
  • Es sei zum Beispiel angenommen, dass die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 eine Nachricht 107 als Datenrahmen an die ECU 3 sendet und dass die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 eine Nachricht 108 als Datenrahmen gleichzeitig an das Gateway 1 sendet. Zusätzlich sei angenommen, dass die Bitlänge der Nachricht 107 annähernd gleich der Bitlänge der Nachricht 108 ist und ein geringer Betrag an Fortpflanzungsverzögerung in der Kommunikation zwischen Gateway 1 und ECU 3 erzeugt wird. Unter diesen Annahmen kann die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 eine Dominante innerhalb von 7 Bit nach Abschluss des Sendens der Nachricht 107 nicht erkennen und die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 kann eine Dominante innerhalb von 7 Bit nach Abschluss des Sendens der Nachricht 108 nicht erkennen. Somit können Gateway 1 und ECU 3 die Nachrichtenkollision nicht erkennen.
  • Die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 wartet auf die Empfangsbestätigung von der ECU 3 hinsichtlich der Nachricht 107 während einer bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + 2α) nach Abschluss des Sendens der Nachricht 107 und sendet die Nachricht 107 erneut. Die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 wartet für die Empfangsbestätigung vom Gateway 1 bezüglich der Nachricht 108 während der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + α) nach Abschluss des Sendens der Nachricht 108. Nur wenn keine Nachricht 107 vom Gateway 1 während dieser Periode empfangen wird, wartet die Kommunikationssteuereinheit 36 während der zusätzlichen Zeit (2τ + α) und sendet dann die Nachricht 108 erneut.
  • Die Vorgänge, beispielsweise der Erkennungsvorgang der Nachrichtenkollision und der Neusendevorgang der Nachricht werden auf der Grundlage der Abläufe gemäß den Flussdiagrammen der 11, 12, 13 und 14 und unter Bezug auf die obigen Beispiele durchgeführt. Somit ist es möglich, den Nachrichtenneusendevorgang durch das Gateway 1 vorzuziehen, wenn eine Nachrichtenkollision erzeugt wird. Diese Konfigurationen werden implementiert durch die Wartezeit für den Neusendevorgang der Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1, die kürzer als die Wartezeit der Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 gemacht wird.
  • Nachfolgend wird eine detaillierte Kommunikationssteuerung unter Verwendung der oben beschriebenen Abläufe, beispielsweise Erkennungsvorgang der Nachrichtenkollision und Neusendevorgang der Nachricht beschrieben.
  • 19 ist ein Zustandsübergangsdiagramm eines Beispiels einer detaillierten Kommunikationssteuerung des Gateways 1 des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung. Die 20 und 21 sind Zustandsübergangstabellen, die ein Beispiel einer detaillierten Kommunikationssteuerung des Gateways 1 des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Es sei festzuhalten, dass der Zustandsübergang der 19, 20 und 21 ein Konfigurationsbeispiel ist, um die Nachrichtenübertragung zu implementieren, die durch das obige Verfahren durchgeführt wird. Somit ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Konfigurationsbeispiel beschränkt. Die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateways 1 ist konfiguriert, um zwischen zwölf Zuständen zu wechseln: Reset-Zustand (St 31), Schlafzustand (St 32), Bus-aus-Zustand (St 33), Leerlaufzustand (St 34), Sendezustand 1 (St 35), Dominantenwartezustand 1 (St 36), EOF-Wartezustand (St 37), IFS-Verzögerungszustand 1 (St 38), Sendezustand 2 (St 39), Dominantenwartezustand 2 (St 40), Empfangszustand (St 41) und IFS-Verzögerungszustand 2 (St 42), um die Kommunikationssteuerung durchzuführen.
  • Der Reset-Zustand (St 31) gemäß dem Zustandsübergang der Kommunikationssteuerung 14 des Gateways 1 ist ein Anfangszustand der Kommunikationssteuereinheit 14 zur Durchführung eines Initialisierungsvorgangs der Hardware. Die Kommunikationssteuereinheit 14 ist konfiguriert, vom Reset-Zustand (St 31) in den Leerlaufzustand St 34) zu wechseln, wenn eine Reset-Aufhebeanfrage von der Steuereinheit 11 geliefert wird (Fall E31). Zusätzlich ist die Kommunikationssteuereinheit 14 konfiguriert, von dem Reset-Zustand (St 31) in den Schlafzustand (St 32) zu wechseln, wenn eine Schlafanforderung von der Steuereinheit 11 geliefert wird (Fall E32).
  • Im Schlafzustand (St 32) wird der Betrieb der Kommunikationssteuereinheit 14 gestoppt und die verbrauchte elektrische Leistung verringert. Die Kommunikationssteuereinheit 14 ist konfiguriert, vom Schlafzustand (St 32) in den Reset-Zustand (St 31) zu wechseln, wenn von der Steuereinheit 11 eine Schlafaufhebeanforderung geliefert wird (Fall E33).
  • Im Bus-aus-Zustand (St 33) kann die Kommunikationssteuereinheit 14 die Nachrichtenübertragung über die Kommunikationsleitung 7 nicht durchführen. Die Kommunikationssteuereinheit 14 ist konfiguriert, vom Bus-aus-Zustand (St 33) in den Reset-Zustand (St 31) zu wechseln, wenn von der Steuereinheit 11 eine Reset-Anforderung geliefert wird (Fall E34). Weiterhin überwacht die Kommunikationssteuereinheit 14 die Kommunikationsleitung 7 in dem Bus-aus-Zustand (St 33). Die Kommunikationssteuereinheit 14 ist konfiguriert, vom Bus-aus-Zustand (St 33) in den Leerlaufzustand (St 34) zu wechseln, wenn sequenzielle 11 Bits rezessiv 128-mal erkannt werden und eine Umkehrbedingung erhalten wird (Fall E35). Wenn die Kommunikationssteuereinheit 14 vom Bus-aus-Zustand (St 33) in den Leerlaufzustand (St 34) wechselt, werden der TEC-Wert und der REC-Wert auf 0 initialisiert.
  • Im Leerlaufzustand (St 34) hat die Kommunikationssteuereinheit 14 keine zu sendende Nachricht, überwacht die Kommunikationsleitung 7 und wartet auf den Empfang einer Nachricht von der ECU 3. Die Kommunikationssteuereinheit 14 ist konfiguriert, vom Leerlaufzustand (St 34) in den Reset-Zustand (St 31) zu wechseln, wenn von der Steuereinheit 11 eine Reset-Anfrage geliefert wird (Fall E36). Die Kommunikationssteuereinheit 14 ist konfiguriert, vom Leerlaufzustand (St 34) in den Sendezustand 1 (St 35) zu wechseln, wenn von der Steuereinheit 11 eine Nachrichtensendeanforderung geliefert wird (Fall E37). Zusätzlich ist die Kommunikationssteuereinheit 14 konfiguriert, vom Leerlaufzustand (St 34) in den Empfangszustand (St 41) zu wechseln, wenn von der ECU 3 eine Nachricht empfangen wird (Fall E38). Weiterhin ist die Kommunikationssteuereinheit 14 konfiguriert, vom Leerlaufzustand (St 34) in den Bus-aus-Zustand (St 33) zu wechseln, wenn der Wert des Fehlerzählers TEC oder REC nicht kleiner als 128 ist und eine hergestellte Bus-aus-Bedingung erhalten ist (Fall E38).
  • Im Sendezustand 1 (St 35) sendet die Kommunikationssteuereinheit 14 eine Nachricht bis zum CRC-Begrenzer des Datenrahmens, entfernten Rahmens oder ACK-Rahmens. Die Kommunikationssteuereinheit 14 ist konfiguriert, vom Sendezustand 1 (st 35) in den Dominantenwartezustand 1 (St 36) zu wechseln, wenn die Nachricht bis zum CRC-Begrenzer gesendet wurde (Fall E40).
  • Im Dominantenwartezustand 1 (St 36) überwacht die Kommunikationssteuereinheit 14 die Kommunikationsleitung 7 und wartet auf die Erzeugung einer Dominanten nach Sendung des CRC-Begrenzers der Sendenachricht. Es wird berücksichtigt, dass eine Nachrichtenkollision erzeugt wird, wenn eine Dominante während einer bestimmten Periode (7 Bit) gefolgt vom Senden des CRC-Begrenzers erkannt wird (Fall E41). Somit ist die Kommunikationssteuereinheit 14 konfiguriert, vom Dominantenwartezustand 1 (St 36) in den EOF-Wartezustand (St 37) zu diesem Zeitpunkt zu wechseln. Zusätzlich wird festgehalten, dass eine normale Nachricht empfangen wurde, wenn während einer bestimmten Periode (7 Bits) gefolgt von der Sendung des CRC-Begrenzers keine Dominante erkannt wurde, jedoch eine Dominante während der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + α) erkannt wurde (Fall E42). Somit ist die Kommunikationssteuereinheit 14 konfiguriert, vom Dominantenwartezustand 1 (St 36) in den Empfangszustand (St 41) zu diesem Zeitpunkt zu wechseln. Weiterhin wird festgehalten, dass keine Empfangsbestätigung von der ECU 3 erhalten wurde und dass ein Nachrichtenneusendevorgang durchgeführt werden muss, wenn keine Dominante während der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 2τ + α) gefolgt durch Senden des CRC-Begrenzers erkannt wird (Fall E43). Somit ist die Kommunikationssteuereinheit 14 konfiguriert, vom Dominantenwartezustand 1 (St 36) in den Sendezustand 2 (St 39) zu diesem Zeitpunkt zu wechseln.
  • Im EOF-Wartezustand (St 37) verbleibt de Kommunikationssteuereinheit 14 im Wartezustand, bis die EOF-Periode verstrichen ist, gefolgt vom Abschluss des Nachrichtensendevorgangs durch die ECU 3. Die Kommunikationssteuereinheit 14 ist konfiguriert, von dem EOF-Wartezustand 1 (St 38) in den IFS-Verzögerungszustand 1 (St 38) nach der EOF-Periode zu wechseln (Fall E44).
  • In dem IFS-Verzögerungszustand 1 (St 38) wartet die Kommunikationssteuereinheit 14, bis die Zwischenrahmenraumperiode verstrichen ist. Die Kommunikationssteuereinheit 14 ist konfiguriert, von dem IFS-Verzögerungszustand 1 (St 38) in den Sendezustand 2 (St 39) nach der Zwischenrahmenraumperiode zu wechseln.
  • Im Sendezustand 2 (St 39) sendet die Kommunikationssteuereinheit 14 eine Nachricht während der Durchführung von Übertragungsvorgängen der Nachricht zusammen mit der Empfangsbestätigung abwechselnd zwischen der Kommunikationssteuereinheit 14 und der ECU 3 oder sendet die Nachricht auf Grund einer erzeugten Kollision beim Nachrichtensenden erneut. Die Kommunikationssteuereinheit 14 ist konfiguriert, vom Sendezustand 2 (St 39) in den dominanten Wartezustand 2 (St 40) zu wechseln, wenn an die ECU 3 nach Abschluss des Sendens einer Nachricht eine Nachricht zu senden ist (E46). Weiterhin ist die Kommunikationssteuereinheit 14 konfiguriert, vom Sendezustand 2 (St 39) in den Leerlaufzustand (St 34) zu wechseln, wenn nach Abschluss des Sendens der Nachricht keine Nachricht an die ECU 3 zu s enden ist (Fall E47).
  • Im dominanten Wartezustand 2 (St 40) überwacht die Kommunikationssteuereinheit 14 die Kommunikationsleitung 7 und wartet auf die Erzeugung einer Dominanten nach Sendung des CRC-Begrenzers der Sendenachricht. Die Kommunikationssteuereinheit 14 ist konfiguriert, vom dominanten Wartezustand 2 (St 40) in den EOF-Wartezustand (St 37) zu wechseln, wenn während einer bestimmten Periode (7 Bit) gefolgt vom Senden des CRC-Begrenzers eine dominante erkannt wird (Fall E48). Weiterhin ist die Kommunikationssteuereinheit 14 konfiguriert, eine Inkrementierung am Fehlerzähler durchzuführen und von dem dominanten Wartezustand 2 (St 40) in den Empfangszustand (St 41) zu wechseln, wenn während einer bestimmten Periode (7 Bit) gefolgt vom Senden des CRC-Begrenzers eine Dominante erkannt wird, jedoch während der bestimmten Periode (tEOF – tIFS + 2τ + α) eine Dominante erkannt wird (Fall E49). Weiterhin wird davon ausgegangen, dass keine Empfangsbestätigung von der ECU erhalten wird, wenn keine Dominante während der bestimmten Periode (tEOF – tIFS + 2τ + α) gefolgt vom Senden des CRC-Begrenzers erkannt wird (Fall E50). Somit ist die Kommunikationssteuereinheit 14 konfiguriert, eine Inkrementierung am Fehlerzähler durchzuführen und vom dominanten Wartezustand 2 (St 40) in den Leerlaufzustand (St 34) zu diesem Zeitpunkt zu wechseln.
  • Im Empfangszustand (St 41) empfängt die Kommunikationssteuereinheit 14 eine Nachricht von der ECU 3. Die Kommunikationssteuereinheit 14 ist konfiguriert, vom Empfangszustand (St 41) in den IFS-Verzögerungszustand 2 (St 42) zu wechseln, wenn ein Nachrichtenempfangsvorgang abgeschlossen ist (Fall E51).
  • Im IFS-Verzögerungszustand 2 (St 42) wartet die Kommunikationssteuereinheit 14 weiter die zwischen Rahmenraumperiode gefolgt vom Empfang des Datenrahmens, entfernten Rahmens oder ACK-Rahmens verstrichen ist. Wenn in diesem Zustand eine Empfangsbestätigung zu senden ist, muss die Kommunikationssteuereinheit 14 die Empfangsbestätigung an die ECU 3 nach der Zwischenrahmenraumperiode senden (Fall E52). Somit ist die Kommunikationssteuereinheit 14 konfiguriert, vom IFS-Verzögerungszustand 2 (St 42) zu diesem Zeitpunkt in den Sendezustand 2 (St 39) zu wechseln. Zusätzlich ist die Kommunikationssteuereinheit 14 konfiguriert, vom IFS-Verzögerungszustand 2 (St 42) in den Leerlaufzustand (St 34) zu wechseln, wenn nach der Zwischenrahmenraumperiode (Fall E53) keine Empfangsbestätigung zu senden ist.
  • 22 ist ein Zustandsübergangsdiagramm, das ein Beispiel einer detaillierten Kommunikationssteuerung der ECU 3 des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Die 23 und 24 sind Zustandsübergangstabellen, die ein Beispiel einer detaillierten Kommunikationssteuerung der ECU 3 im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Der Zustandsübergang der Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 ist annähernd gleich dem Zustandsübergang der Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateway 1 der 19, 20 und 21. Somit werden nur unterschiedliche Konfigurationen beschrieben. Die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 verwendet einen neusendedominanten Wartezustand (St 61) anstelle des IFS-Verzögerungszustands 1 (St 38) der von der Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateway 1 verwendet wird. Mit anderen Worten, die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 ist konfiguriert, vom EOF-Wartezustand (St 37) in den neusendedominanten Wartezustand (St 61) nach der EOF-Periode im EOF-Wartezustand (St 37) zu wechseln (Fall E60).
  • Im dominanten Wartezustand 1 (St 36) überwachte Kommunikationssteuereinheit 36 die Kommunikationsleitung 7 und wartet auf die Erzeugung einer Dominanten nach senden des CRC-Begrenzers der Sendenachricht. Es wird festgehalten, dass eine Nachrichtenkollision erzeugt wird, wenn eine Dominante während einer bestimmten Periode (7 Bit) gefolgt vom senden des CRC-Begrenzers erkannt wird (Fall E41). Somit ist die Kommunikationssteuereinheit 36 konfiguriert, vom dominanten Wartezustand 1 (St 36) in den EOF-Wartezustand (St 37) zu diesem Zeitpunkt zu wechseln. Zusätzlich wird festgehalten, dass eine normale Nachricht empfangen wurde, wenn keine Dominante während einer bestimmten Periode (7 Bit) gefolgt von senden des CRC-Begrenzers erkannt wurde, jedoch eine Dominante während der bestimmten Periode (TEOF + tIFS + 4τ + 2α) erkannt wurde (Fall E42). Somit ist die Kommunikationssteuereinheit 36 konfiguriert, vom dominanten Wartezustand 1 (St 36) zu diesem Zeitpunkt in den Empfangszustand (St 41) zu wechseln. Weiterhin wird festgehalten, dass keine Empfangsbestätigung von der ECU 3 erhalten wurde und das ein Nachrichtenneusendevorgang durchgeführt werden muss, wenn keine Dominante während der bestimmten Periode (tEOF + tIFS + 4τ + 2α) gefolgt vom senden des CRC-Begrenzers (Fall E43) erkannt wurde. Somit ist die Kommunikationssteuereinheit 36 konfiguriert, vom dominanten Wartezustand 1 (St 36) in den Sendezustand 2 (St 39) zu diesem Zeitpunkt zu wechseln.
  • In dem neusendedominanten Wartezustand (St 61) wartet die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 auf den Empfang einer vom Gateway 1 neu gesendeten Nachricht nach Sendung dieser Nachricht an das Gateway 1 für den Fall, dass eine Nachrichtenkollision erzeugt wurde. Es wird festgehalten, dass eine vom Gateway 1 neu gesendete Nachricht empfangen wurde, wenn eine Dominante während der bestimmten Periode (tIFS + 2τ + 2α) gefolgt von der EOF-Periode erkannt wird (Fall E61). Somit ist die Kommunikationssteuereinheit 36 konfiguriert, von dem neusendedominanten Wartezustand (St 61) in den Empfangszustand (St 41) zu diesem Zeitpunkt zu wechseln. Weiterhin wird festgehalten, dass keine Nachricht vom Gateway 1 neu gesendet wurde und das ein Nachrichtenneusendevorgang von der Kommunikationssteuereinheit 36 durchgeführt werden muss, wenn keine Dominante während der bestimmten Periode (tIFS + 2τ + 2α) erkannt wird (Fall E62). Somit ist die Kommunikationssteuereinheit 36 konfiguriert, von dem neusendedominanten Wartezustand (St 61) zu diesem Zeitpunkt in den Sendezustand 2 (St 39) zu wechseln.
  • In den Absatz in den anderen Zuständen führt die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 Abläufe durch, die ähnlich zu der Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateway 1 sind, obgleich die Beziehungen zwischen Sendevorgängen und Empfangsvorgängen umgekehrt sind. Somit wird eine Beschreibung dieser anderen Zustände weggelassen. Die Kommunikationssteuereinheit 14 des Gateway 1 und die Kommunikationssteuereinheit 36 der ECU 3 führen Abläufe basierend auf den Zustandsübergängen der 19 bis 24 durch.
  • Daher ist es möglich, die Durchführung einer wechselnden Kommunikation von Gateway 1 und ECU 3, das neue Senden einer Nachricht auf eine Weise, das der neue Sendevorgang vom Gateway 1 für den Fall einer kollidierenden Nachrichtensendung bevorzugt wird etc. durchzuführen.
  • Im Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß obiger Beschreibung ist das Gateway 1 mit der ECU 3 in einer eins-zu-eins Weise verbunden und die Empfangsbestätigung (ACK-Rahmen) wird an den Sender der empfangenen Nachricht zurückgeschickt. Zusätzlich ist die Empfangsbestätigung implementiert, um zusammen mit der Nachricht gesendet zu werden. Somit ist es möglich, das Gateway 1 und ECU 3 abwechselnd eine Nachricht senden. Damit ist es möglich, einen Nachrichtensendevorgang zu verhindern, dass ein Nachrichtensendevorgang, der von irgendeiner Kommunikation durchzuführen ist, kontinuierlich warten muss, auch wenn sowohl Gateway 1 als auch ECU 3 eine große Anzahl von zusenden Nachrichten haben. Weiterhin hat das Gateway 1 eine Wartezeit von der Erzeugung der Nachrichtensendekollision bis zu einem Neusendevorgang, welche kürzer als die Wartezeit der ECU 3 gesetzt werden kann. Somit kann dem Nachrichtenneusendevorgang seitens des Gateway 1 Vorzug verliehen werden und der Nachrichtenneusendevorgang der ECU 3 kann zusammen mit dem senden einer Nachricht an das Gateway 1 durchgeführt werden. Somit ist es möglich, sequenzielle Erzeugungen von Sendenachrichtenkollisionen zu verhindern. Aus den oben beschriebenen Gründen kann das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung Vorteile in dahingehend liefern, das die Effizienz zur Benutzung eines Kommunikationspfades zwischen Gateway 1 und ECU 3 maximiert wird, um eine Nachricht zu übertragen, eine Hochgeschwindigkeitskommunikation umzusetzen und Abläufe sicherzustellen, welche Echtzeiteigenschaft notwendig machen, beispielsweise eine Fahrsteuerung für ein Fahrzeug.
  • Obgleich in der vorliegenden Ausführungsform die Kommunikation zwischen Gateway 1 und ECU 3 für das Kommunikationssystem für ein Fahrzeug beschrieben wurde, können diese Konfigurationen auf ähnliche Weise auf eine Kommunikation zwischen zwei Gateways 1 angewendet werden. Bei dieser Anwendung wird die Wartezeit für ein Gateway 1 zum Neusenden einer Nachricht unterschiedlich zu der Wartezeit für das andere Gateway 1 gesetzt. Obgleich weiterhin in der vorliegenden Ausführungsform der Neusendevorgang für das Gateway 1 gegenüber dem Neusendevorgang seitens der ECU 3 als bevorzugt beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Der Neusendevorgang seitens der ECU 3 kann gegenüber dem Neusendevorgang des Gateway 1 der Vorzug gegeben werden. Obgleich eine Konfiguration geschrieben wurde, welche eine maximale Fortpflanzungsverzögerungszeit τ für das gesamte Kommunikationssystem für das Fahrzeug verwendet, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Sämtliche Gateways 1 und ECUs 3 können entsprechend einem unterschiedlichen Wert einer maximalen Fortpflanzungsverzögerungszeit τ abhängig von der Länge der Kommunikationsleitung 7 verwenden. Wie weiterhin in 1 mit Blick auf eine beispielhafte Ausgestaltung des Kommunikationssystems für ein Fahrzeug dargestellt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Die Anzahl von Gateway 1 und ECU 3 kann beliebig zur Anordnung in einem Fahrzeug gewählt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Geschaffen wird ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug, ein Kommunikationsgerät für das Fahrzeug und ein Kommunikationsverfahren für das Fahrzeug für eine Datenübertragung in einem sehr hohen Bereich von einer Kommunikation geringer Geschwindigkeit zur Hochgeschwindigkeitskommunikation ohne Erzeugung von Datenverzögerung, Datenausfall etc. einer Kollision beim Datensenden. Ein Gateway und eine ECU sind in einer eins-zu-eins-Weise über eine Kommunikationsleitung verbunden, die unterschiedlich zu einer anderen Kommunikationsleitung für eine andere Verbindung ist. Wenn eine Nachricht empfangen wird, antworten Gateway und ECU mit einer Empfangsbestätigung. Wenn es bei dieser Beantwortungszeit eine Nachricht gibt, welche in Richtung eines Zielorts zum Beantworten zu senden ist, senden Gateway und ECU die Empfangsbestätigung, der diese zu sendende Nachricht hinzugefügt ist. Wenn eine Nachrichtensendekollision erzeugt wird, führt das Gateway bevorzugt einen Nachrichtenneusendevorgang durch.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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    • - ISO 11519-1: 1994 Road vehicles – Low speed serial data communication – Teil 1: General and definitions [0003]

Claims (9)

  1. Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug, aufweisend eine Mehrzahl von Kommunikationsgeräten für ein Fahrzeug, die in das Fahrzeug eingebaut sind und eine Datenübertragung durchführen, wobei die Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug Sendemittel zum Senden einer Empfangsbestätigung aufweist, welche einen Sender der Daten über den Empfang der Daten informieren, wenn die Daten empfangen worden sind; und wobei, wenn es an den Sender zu sendende Daten gibt, diese Daten der Empfangsbestätigung hinzugefügt werden und dem Sender zusammen mit der Empfangsbestätigung gesendet werden.
  2. Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei ein Kommunikationsgerät für das Fahrzeug mit dem anderen Kommunikationsgerät für das Fahrzeug über individuelle Kommunikationsleitungen verbunden ist.
  3. Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei das Kommunikationsgerät für ein Fahrzeug aufweist: Bestimmungsmittel zum Bestimmen, ob in den Daten, die durch die Kommunikationsleitung gesendet werden, eine Kollision erzeugt wird; und Mittel zum Neusenden der Daten nach einer bestimmten Warte-vor-Senden-Periode, wenn die Kollision erzeugt wird; und wobei die Warte-vor-Senden-Periode des einen Kommunikationsgeräts für ein Fahrzeug kürzer als die Warte-vor-Senden-Periode des anderen Kommunikationsgeräts für das Fahrzeug gesetzt ist.
  4. Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei eine vorbestimmte Bestimmungsperiode, gefolgt vom Abschluss des Sendens der Daten gesetzt ist; und die Bestimmungsmittel konfiguriert sind, um zu bestimmen, dass die Kollision erzeugt wird, wenn vom Sender der Daten Daten während der bestimmten Periode gefolgt vom Abschluss des Datensendens empfangen werden.
  5. Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei: das Kommunikationsgerät für das Fahrzeug Mittel zum Neusenden der Daten nach einer vorbestimmten Warte-vor-Sende-Periode aufweist, wenn die Empfangsbestätigung, die vom Sender der Daten gesendet wird, nicht während einer Warte-vor-Empfangs-Periode empfangen wird, gefolgt von dem Abschluss des Datensendens; und die Warte-vor-Sende-Periode des einen Kommunikationsgeräts für ein Fahrzeug kürzer als die Warte-vor-Sende-Periode des anderen Kommunikationsgeräts für das Fahrzeug gesetzt ist.
  6. Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Empfangsbestätigung Informationen aufweist, die angeben, ob die hinzugefügten Daten dem Neusenden entsprechen oder nicht.
  7. Ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Empfangsbestätigung Informationen aufweist, die angeben, ob in den empfangenen Daten ein Fehler enthalten ist oder nicht.
  8. Ein Kommunikationsgerät für ein Fahrzeug, welches in das Fahrzeug eingebaut ist und eine Datenübertragung durchführt, aufweisend: Mittel zum Senden einer Empfangsbetätigung, die den Sender der Daten über den Empfang der Daten informieren, wenn die Daten empfangen worden sind, wobei wenn es an den Sender zu sendende Daten gibt, die Daten der Empfangsbestätigung hinzugefügt und dem Sender zusammen mit der Empfangsbestätigung gesendet werden.
  9. Ein Kommunikationsverfahren für ein Fahrzeug, mit welchem eine Datenübertragung zwischen einer Mehrzahl von Kommunikationsgeräten für das Fahrzeug durchgeführt wird, welche in das Fahrzeug eingebaut sind, aufweisend die Schritte von: vorheriges Verbinden eines Kommunikationsgeräts für das Fahrzeug mit anderen Kommunikationsgeräten für das Fahrzeug mit individuellen Kommunikationsleitungen; Senden einer Empfangsbestätigung, welche über den Empfang der Daten informiert, an den Sender der Daten, wenn die Daten empfangen worden sind; und Hinzufügen von Daten an die Empfangsbestätigung und Senden der Daten zusammen mit der Empfangsbestätigung an den Sender, wenn es an den Sender zu sendende Daten gibt.
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