Bussysteme im Kfz Klausur im Sommersemester 2014 Seite 1 von 1

Bussysteme im Kfz
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Ostfalia
Hochschule für angewandte Wissenschaften
Fakultät Elektrotechnik
Prof. Dr.-Ing. M. Haas
Aufgabe 1
( 40 % )
In einem Versuchsaufbau für einen neu in Entwicklung befindlich Lkw-Auflieger ist die Anbindung der
Sensor-Aktor-Einheiten an Steuergeräte über CAN vorgesehen. Die max. Busausdehnung liegt bei 40 m.
1.1
Welche max. Bitrate ergibt sich nach Faustregel?
1.2
Welche max. Bitrate ergibt sich für das Bit-Timing mit TProgSeg = 7 TQ, TPhaseSeg1 = 2 TQ unter der
Annahme, dass die Zeit bis zum Ende des Propagation Segment nicht kleiner sein soll als die
doppelten Laufzeit Sender-Empfänger?
Aufgabe 2
( 60 % )
Die Kommunikation in dem CAN der Aufgabe 1 gliedert sich in je 6 Botschaften für Funktionen der Bremse,
der Außenbeleuchtung und des Laderaums. Die Zykluszeit-Obergrenzen für die Bremsbotschaften liegen bei
20 ms, die für das Außenlicht bei 300 ms und die für den Laderaum bei 600 ms.
2.1
Definieren Sie Bereiche des 11-Bit-Identifiers entsprechend.
2.2
Sind die Zykluszeiten der 3 Funktionen überhaupt mit einem Bus realisierbar?
2.3
Der Datenaustausch mit der Zugmaschine, den wir bisher nicht beachtet haben, sieht pro Funktion je
3 Botschaften an Steuergeräte der Zugmaschine und je 3 Botschaften von diesen notwendig.
Ergänzen Sie die Liste der Identifier und zeichnen Sie ein Sequenzdiagramm, das die Übertragung
einer solchen Botschaft von der Zugmaschine zum Auflieger zeigt.
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Matrikelnummer:
Aufgabe 1
( 40 % )
Ein CAN 2.0A wird mit R=250 Bit/s ( 250 kBit/s) über eine maximale Buslänge von d=22 m betrieben.
1.1
Welche Dauer vergeht im ungünstigsten Fall zwischen dem Senden eines Start-Of-Frame und dem
Empfang des End-Of-Frame? (Signalausbreitung VProp = 2/3 c)
1.2
Warum benötigt CAN im Gegensatz zu vielen anderen Busprotokollen ein spezielles Bit-Timing?
1.3
Eine ISO-Empfehlung für das Bit-Timing schlägt vor: Tbit = 16 TQ, TSeg1 = 12 TQ , TPhaseSeg2 = 3 TQ . Ist
mit hier betriebener Bitrate und Buslänge die Forderung TSyncSeg + TProgSeg ≥ 2 * Signallaufzeit erfüllbar?
Aufgabe 2
( 40 % )
Die Steuergeräte ECU-A und
ECU-B sind mit den AktorSensor-Geräte AS-A1 bis AS-B2
wie rechts im Bild über CAN mit
denselben Einstellungen wie in
Aufgabe 1 verbunden.
ECU-A
AS-A1
AS-A2
ECU-B
AS-AB1
AS-B1
AS-B2
Es gelten folgende Kommunikationsbeziehungen:





ECU-A sendet an AS-A1 und AS-A2 je ein Datentelegramm (64 Bit) zyklisch mit T = 10 ms.
AS-A1 und AS-A2 senden an ECU-A je ein Datentelegramm (64 Bit) zyklisch mit T = 5 ms.
ECU-B sendet AS-B1, AS-B2 und AS-AB1 je ein Datentelegramm (64 Bit) zyklisch mit T = 12 ms.
AS-B1 und AS-B2 senden ECU-B je ein Datentelegramm (64 Bit) zyklisch mit T = 6 ms.
AS-AB1 sendet sowohl an ECU-A und ECU-B ein gemeinsames Datentelegramm (64 Bit) azyklisch, das
nach Auftragserteilung von der höheren Schicht max. 800 µs später auf dem Bus sein muss.
2.1
Legen Sie für die Geräte eine Liste der Sende-Identifier aller CAN-Botschaften an.
2.2
Legen Sie eine Liste der Empfangs-Identifier aller empfangenden Geräte an.
( 40 % )
Aufgabe 3
Eine Anwendung auf ECU-A aus Aufgabe 2 soll bei Werkstattaufenthalt Messwerte aufbereiten und ca. alle
1000 ms als 512 Byte großes Datenpaket an einen Diagnoserechner D senden. Dieser ist an ein Ethernet
angeschlossen und über TCP/IP erreichbar. Eine Verbindung zum CAN-Bus aus Aufgabe 2 soll eingerichtet
werden.
3.1
Ergänzen Sie dazu das Bild mit dem Netzwerk aus Aufgabe 2 möglichst einfach.
3.2
Ergänzen Sie die Identifierlisten aus Aufgabe 2.
3.3
Zeichnen Sie ein Sequenzdiagramm, das im ergänzten Netzwerk alle beteiligten Schichten bei der
Übertragung eines Fragments aus dem Datenpaket zeigt.
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Matrikelnummer:
1.2
Bit-Timing: wegen der bitweisen Arbitrierung (CSMA/CA).
1.3
Rechnung mit 250 kBit/s:
Mit TPhaseSeg2 = 3 TQ und TSeg1 = 12 TQ wird TProgSeg = 9 TQ.
Also gilt:
10 TQ ≥ 2 * Signallaufzeit
10 TQ = 10 * 1/R * 1/16 = 40 µs / 16 = 2,5 µs
Signallaufzeit ts = 0,11 µs
Forderung erfüllt: 10 TQ = 2,5 µs ≥ 0,22 µs = 2 * Signallaufzeit
g
Aufgabe 1
( 40 % )
1.1 Sendedauer = 135 / R = 135/250 = 0,54 s = 540 ms ( mit R = 250 kBit/s: 0,54 ms = 540 µs )
Signallaufzeit ts = d / V = 22 / ( 2/3 * 3 * 108 ) = 0,11 µs
Dauer im ungünstigsten Fall = 540000,11 µs = 520,00011 ms ( mit 250 kBit/s: 520,11 µs )
un
(Rechnung mit 250 Bit/s:
10 TQ = 10 * 1/R * 1/16 = 40 ms / 16 = 2,5 ms ≥ 0,22 µs = 2 * Signallaufzeit)
Aufgabe 2
2.2
empfängt
AS-AB1
0x010 AS-A1
0x0A0 0x0D0 0x0C0 0x0C1
ECU-A
0x0C0 0x0C1 0x010 0x0A0 0x0A1 0x0D1
0x0D2
ECU-B
0x0D0
0x0D1 0x0D2 0x010
0x0B0 0x0B1 ( 40 % )
AS-AB1
AS-B1
Gateway
CAN-Ethernet
AS-B2
D
M
AS-A2
AS-B2
0x0B1
ECU-B
us
ECU-A
AS-A1
AS-B1
0x0B0
te
r
Aufgabe 3
3.1
AS-A2
0x0A1
lö
s
2.1
sendet
( 40 % )
3.2
Neue CAN Botschaften:
Identifier 0x700, Fragment F(i) der Diagnosedaten von ECU-A an Gateway
Identifier 0x701, L3-Quittung von Gateway an ECU-A
Identifier 0x702, L4-Quittung von Host D an ECU-A
sendet
Gateway
0x701
0x702
AS-AB1
0x010
AS-A1
0x0a0
AS-A2
0x0a1
AS-B1
0x0b0
AS-B2
0x0b1
empfängt
0x700
0x0d0
0x0c0
0x0c1
0x0d1
0x0d2
ECU-A
0x0c0
0x0c1
0x700
0x010
0x0a0
0x0a1
0x701
0x702
ECU-B
0x0d0
0x0d1
0x0d2
0x010
0x0b0
0x0b1
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Matrikelnummer:
3.3
ECU-A
L4
L3
Gateway
L2
L3
L2
L7
D
L3
L7
L2
L2
L3
L4
F(i)
F(i)
F(i)
F(i)
QF(i)
F(i)
F(i)
QF(i)
un
F(i)
g
F(i)
QF(i)
READY
F(i)
F(i)
QF(i)
lö
s
QF(i)
M
us
te
r
CAN
Ethernet
QF(i)
Bussystem
me im Kfz
Klausur im Sommersem
S
mester 2013
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Hochschu
ule für angew
wandte Wisssenschaften
Fakultät Elektrotechni
E
k
Prrof. Dr.-Ing. M.
M Haas
Name:
Matrikelnu
ummer:
( 50 % )
Aufgabe 1
Ein seriellerr Bus verbind
det ein Steue
ergerät (Master) mit mehreren Senso
oren und Akto
oren (Slaves). Jeder
Frame beginnt mit einem
m Startbit (lo
ogisch 0), geffolgt von derr Slave-Adressse (6 Bit), e
einer 6-Bit-Na
achricht an
die Slave-P
Protokollinstanz, dem optiionalen Informationsteil mit
m max. 64 Bit
B Nutzdaten
n, einem CRC-16Prüfwort, einem Quittungsbit (positivv: log. 0) und
d 2 Stopbits (log.
(
1). Die 6-Bit-Nachric
6
cht kann u.a
a. bedeuten:
Ausgabe an
n Aktor, Eingabe von Sen
nsor, beides in einem, Se
ensor-Aktor-S
Selbstdiagno
ose, Program
mmupdate.
Die Bits sind
d NRZ-codie
ert mit Selbstttaktung durcch Stuffing na
ach 5 gleiche
en Bits inkl. S
Stuffbit.
1.1







Besstimmen Sie die Dauer eiines Buszykllus unter folg
genden Anna
ahmen:
Bitrrate R = 500 kBit/s
maxx. mögliche Anzahl
A
von Slaves
S
der Master send
det jedem Slave eine Nachricht zur kombinierten Aktorausgab
be und Sensoreingabe
er Slave beh
herbergt 2 Akktoren + 2 Se
ensoren, jede
er davon verrbraucht bzw
w. erzeugt pro
o Buszyklus
jede
ein Word
Anttwort von Sla
ave an Maste
er kommt soffort
kein
ne Datenverffälschungen
Lau
ufzeit ≤ 1 Bitd
dauer
Aufgabe 2
( 50 % )
Das Protoko
oll aus Aufga
abe 1 wird errsetzt durch CAN.
C
Die Au
usstattung (S
Steuergerät, S
Sensoren, Aktoren)
A
bleibt sonst gleich. In möglichst kurzzer Zeit soll CAN
C
dieselbe
en Daten übe
ertragen wie
e oben.
2.1
2.2
2.3
Wie
e lange dauert jetzt die Übertragung aller
a
Frames vom Steuerg
gerät an diesselbe Anzahl SensorAkto
oreinheiten bei
b unveränd
dert R = 500 kBit/s?
Sch
hlagen Sie Wertebereiche
W
e der Identifier für die beiiden Frame-Klassen Steu
uergerät an SensorS
Akto
or und Senso
or-Aktor an Steuergerät
S
v so dass erst das Ste
vor,
euergerät seiin Ausgabeabbild an die
Perripherie send
det und dann aus der Perripherie sein Eingabeabb
bild empfängtt.
Ist ein
e zu Maste
er-Slave ähnlicher Betrieb
b mit festen Buszyklen
B
m dem CAN--Protokoll rea
mit
alisierbar?
Beg
gründen Sie Ihre Antwort.
Aufgabe 3
( 30 % )
Zur Verbessserung des Informationsrrücklaufs in die
d Produktentwicklung plant
p
ein Herssteller die miitlaufende
Speicherung entwicklun
ngsrelevanterr Diagnoseda
aten in Steue
ergeräten un
nd ihre quasi automatisch
he Übertragung auff einen zentra
alen Server bei
b sich biete
enden Geleg
genheiten. Da
azu gehören Werkstattau
ufenthalte
der Kfz, abe
er auch quassi zufällige Vo
orbeifahrten an Vertragsw
werkstätten bei hinreiche
ender Signalq
qualität
dortiger WL
LAN, oder Vo
orbeifahrten an
a Transpon
ndern für Mau
utgebührene
erhebung. An
ndere Kfz des
sselben
Herstellers sollen dabei mit ihrer Aussstattung ggf. als Routerr funktioniere
en, um die Me
enge erreich
hbarer Kfz
zu vergröße
ern.
3.1
Zeicchnen Sie ein Sequenzdiagramm mitt den beteilig
gten Protokollschichten fü
ür folgende rä
äumliche
Situ
uation:
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Aufgabe 1
( 30 % )
1.1
Bitdauer B = 2 µs
Framelänge Master an Slave: 1+6+6+64+16+1+2 = 96 Datenbits + 23 Stuffbits = 119 Bits
Anforderung Master am 1 Slave: 119*2 µs + 2µs = 240 µs, an 64 Slaves = 0,01536 s = 15,36 ms
Antwort von 64 Slaves an Master: dieselbe Zeit
 Zykluszeit = 30,72 ms
Aufgabe 2
( 30 % )
2.1
Ausgabe je Sensor-Aktor-Einheit = 1 DWord
max. Information im CAN-Frame = 2 DWord
also genügt 1 Ausgabeframe (1 Sende-Identifier des ECU) für je 2 Empfänger (Sensor-Aktor-Einheiten) so,
dass Sensor-Aktor (a) das 1. DWord, Sensor-Aktor (b) das 2. DWord annimmt.
Also genügen 32 Frames für die Ausgabe.
Im "Worst Case" (max,. Anzahl Stuffbits) hat jeder Frame 135 Bit; also T = 135 x 32 x 2µs = 8,64 ms.
2.2
Sende-ID:
Reserviert:
Steuergerät:
Sensoren:
Reserviert:
000 0000 0000 - 000 0001 1111
000 0010 0000 - 000 0011 1111
000 0100 0000 - 000 0111 1111
000 1000 0000 - 111 1111 1111
( 0 - 31 )
( 32 - 63 )
( 64 - 127 )
(128 - 2047 )
nicht verwenden!
für 32 Ausgabeframes
für 64 Eingabeframes
frei für spätere Verwendung
2.3
Mit den oben gewählten Identifiern gleicht der Datenverkehr einem Master-Slave-Betrieb mit ECU=Master,
wenn man voraussetzt, dass die Anwendungen der Sensor-Aktor-Einheiten genau dann den Bus anfordern,
wenn sie einen Frame des ECU empfangen haben. Diese Voraussetzung ist laut Aufgabe erfüllt.
Aufgabe 3
keine Musterlösung vorhanden
( 30 % )
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Aufgabe 1
( 30 % )
Über CAN sollen mehrere ECU einer Anwendung vernetzt werden. Dabei gilt für die größte Leitungslänge
D ≤ 30m. Für das Bit-Timing soll gelten: TPropSeg = 3 TQ und TPhaseSeg1 = 4 TQ .
Welche max. Bitrate wäre theoretisch möglich, wenn man dazu geltende Protokollfestlegungen und die
Bandbreite außer Acht ließe?
Aufgabe 2
( 30 % )
Das Telegramm des CAN-Bus in Aufgabe 1 ist nach Standard 2.0A aufgebaut, die Bitrate soll B = 500 kBit/s
sein. Eine Anzahl zyklisch ablaufender Anwendungen soll auf die ECU verteilt werden. Man schätzt die mittlere Dauer zwischen zwei Buszugriffen jeder Anwendung auf 10 ms.
Wie viele Anwendungen können höchstens über den Bus verbunden werden?
Aufgabe 3
( 30 % )
5 ECU (symbol. Bezeichner: A, B, C, D, E) werden über CAN verbunden. Auf jedem hat ein Anwendungsprogramm zwei zu sendende CAN-Botschaften. Die Anwendungen auf A und B haben die doppelte Zugriffsrate wie in Aufgabe 2 angenommen, die anderen Anwendungen haben die halbe Zugriffsrate wie in Aufgabe
2 angenommen.
Vergeben Sie die Identifier dazu passend.
Aufgabe 4
( 30 % )
Die Steuergeräte sollen im eingebauten Zustand über CAN neu programmierbar sein. Dazu ist es möglich,
über eine CAN-Botschaft vom Programmiergerät einen neuen Prozess zu starten, der den Datensatz mit
dem neuen Programm empfängt, speichert und lädt. Parallel dazu soll das bisherige Anwendungsprogramm
weiter funktionieren (beim nächsten Ausschalten der Motorzündung wird es durch das neue ersetzt). - Der
Datensatz mit dem neuen Programm ist groß und muss daher fragmentiert, d.h. auf mehrere Frames verteilt,
übertragen werden.
4.1
4.2
4.3
Schlagen Sie einen oder mehrere Identifier der Botschaft für die Programmfragmente vor.
Schlagen Sie ein Format für den Informationsteil eines Frame mit Programm vor
Stellen Sie die Übertragung eines kompletten Programms von der Quelle zum Ziel in einem
Zeitausschnitt als Sequenzdiagramm dar.
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Aufgabe 1
CAN fordert:
mit
⇒
⇒
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( 30 % )
TPropSeg = 3 TQ ≥ Signallaufzeit TD
TD = 3D / 2c und c = 3 . 10-8 m/s Lichtgeschwindigkeit
3 TQ ≥ 3D / 2c = 0,15 µs
TQ ≥ 0,05 µs
Bitrate B = 1/T mit TBit = Bitdauer
TBit = TSyncSeg + TPropSeg + TPhaseSeg1 + TPhaseSeg2 = 1 TQ + 3 TQ + 4 TQ + 4 TQ = 12 TQ = 0,6 µs
B = 1,667 MBit/s
( 30 % )
NA = Tzyk / TFrame
⇒
un
Zyklusdauer
TZyk = 10ms
Bitdauer
TBit = 1/500k s = 2 µs
TFrame = N Frame * TBit
N Frame = 135 Bit im "Worst Case" bei CAN 2.0A
g
Aufgabe 2
Max. Anzahl Anwendungen
NA = 10ms / ( 135 * 2 µs ) = 37 Anwendungen können sich den Bus teilen.
200/s  hohe Priorität,
Zugriffsrate C, D, E:
50/ s  niedrige Priorität
( 30 % )
ID(A1) = 0x007, ID(B1) = 0x00F
ID(A2) = 0x006, ID(B2) = 0x00E
ID(C1) = 0x030, ID(D1) = 0x070, ID(E1) = 0x0F0
ID(C2) = 0x010, ID(D2) = 0x060, ID(E2) = 0x0E0
lö
s
Aufgabe 3
Zugriffsrate A, B:
te
r
Auch andere ID sind möglich, solange die Prioritäten von {A1 … B2} höher sind als von {C1 … E2 }.
( 30 % )
Aufgabe 4
4.1 Schlagen Sie einen oder mehrere Identifier der Botschaft für die Programmfragmente vor.
us
Eine ID würd für jedes Fragment i aus n genügen, mit niedrigere Priorität als die niedrigste von {A, B, C, D,
E}, damit der laufende Betrieb nicht verzögert wird, z.B. 0x00F. Die Kennzeichnung der Fragmentnr und der
Gesamtzahl der Fragmente muss in der Payload jedes Frame codiert werden.
Eleganter ist, zuerst eine Botschaft zu senden, deren Payload die Gesamtzahl der Fragmente und evtl.
Statusinformation zum Programm enthält, und dann alle Programmfragmente in einer weiteren Botschaft. .
⇒ 1 Botschaft mit "Fragment-Header" des Programms: 0x007
⇒ n Botschaften mit Fragmenten des Programms: 0x00F
Schlagen Sie ein Format für den Informationsteil eines Frame mit Programm vor.
M
4.2
Informationsteil [8 Byte] = { Nummer des Fragments + Inhalt des Fragments }
Mit 1 oder 2 Byte für die Nummerierung der Fragmente wird es knapp für die max. Programmgröße,
z.B. ergibt Nummerierung über 2 Byte max. 64ki = 65536 Fragmente à 6 Byte,
also max 393210 Byte Programmgröße.
Daher 3 Byte für die Fragmentnummer und 5 Byte Programmcode, womit immerhin bis 80 MiByte große
Programme übertragen werden können.
4.3
(…)
Stellen Sie die Übertragung eines kompletten Programms von der Quelle zum Ziel in einem
Zeitausschnitt als Sequenzdiagramm dar.
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Matrikelnummer:
Für die Regelung des Karosserieniveaus mit einem aktiven Pkw-Fahrwerk wird ein geeignetes Kommunikationsprotokoll gesucht. Pro Regelzyklus erhält das Steuergerät von jeder Aktor-Sensor-Einheit den aktuellen Messwert und jede Sensor-Aktor-Einheit vom Steuergerät den aktuellen Wert der Stellgröße. Die Zyklusdauer einer Regelung darf 10 ms nicht überschreiten.
Messgrößen, Status
ECU
Stellgrößen
AktorSensor 1
AktorSensor 2
AktorSensor 3
Aufgabe 1
AktorSensor 4
( 35 % )
Die Wahl fällt zunächst auf ein Protokoll mit Master-Slave-Buszugriff und fester Busadresse für jedes Gerät.
Alle Telegramme haben ein einheitliches Format mit 2 Byte Header, 8 Byte Daten und 2 Byte Prüfwort. Die
Bitrate beträgt 125 kBit/s.
Erklären Sie anhand eines (ggf. beispielhaft vereinfachten) Sequenzdiagramms: wie viel Zeit wird für einen
Regelzyklus mindestens benötigt, um die Informationen zwischen den Geräten im Bus auszutauschen?
Aufgabe 2
( 30 % )
Bei dem Entwicklungsvorhaben der Aufgabe 1 stellen die Beteiligten bald fest, dass die Niveauregelung viel
besser mit einem Algorithmus funktioniert, der auch fahrdynamische Daten einbezieht. Dazu ist es aber
nötig, entweder (a) mindestens 8 weitere Sensor-Aktor-Einheiten in den Bus zu integrieren, oder (b) alternativ 2 weitere ECU für Brems- und Schlupfregelung.
2.1
Erweitern Sie die Bustopologie entsprechend (a) bzw. (b).
2.2
Welches Hauptproblem bringt Variante (a) mit sich?
2.3
Welches Hauptproblem bringt Variante (b) mit sich?
Aufgabe 3
( 35 % )
Man entscheidet sich dafür, anstelle des bisherigen nun das CAN-Protokoll in Verbindung mit Variante (b) zu
verwenden. Im CAN-Bus sind nun je 4 Regelkreise für Niveau, Bremskraft und Schlupf Rad/Fahrbahn zu
führen. Jede über den Bus ausgetauschte Größe ist mit 2 Byte (WORD) hinreichend genau darstellbar. Der
Der Bremsprozess hat oberste Priorität, dann folgt der Schlupf, und danach das Niveau.
3.1
Definieren Sie die notwendigen CAN-Botschaften, indem Sie ihren Sinn (Klartext), Identifier (11 Bit)
und die Aufteilung des Datenfelds festlegen.
3.2
Wie lange muss die Niveauregelung im ungünstigsten Fall auf den Bus warten?
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Aufgabe 1
( 35 % )
Erklären Sie anhand eines (ggf. beispielhaft vereinfachten) Sequenzdiagramms: wie viel Zeit wird für einen
Regelzyklus mindestens benötigt, um die Informationen zwischen den Geräten im Bus auszutauschen?
ECU
Aktor-Sensor i
96 Bit / (125 kBit/s) =
4 x ergibt 6,144 ms
Stellgröße
senden
te
r
0,768 ms
g
Messwert
senden
un
0,768 ms
Messwert
anfordern
lö
s
0,768 ms
M
us
4 x ergibt 3,072
6,144 ms
+ 3,072 ms
----------------9,216 ms
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Aufgabe 2
( 30 % )
Bei dem Entwicklungsvorhaben der Aufgabe 1 stellen die Beteiligten bald fest, dass die Niveauregelung viel
besser mit einem Algorithmus funktioniert, der auch fahrdynamische Daten einbezieht. Dazu ist es aber
nötig, entweder (a) mindestens 8 weitere Sensor-Aktor-Einheiten in den Bus zu integrieren, oder (b) alternativ 2 weitere ECU für Brems- und Schlupfregelung.
2.1
Erweitern Sie die Bustopologie entsprechend (a) bzw. (b).
ECU 1
Niveau
AktorSensor 3
AktorSensor 4
AktorSensor 5
AktorSensor 6
AktorSensor 7
AktorSensor 8
AktorSensor 9
AktorSensor 10
lö
s
AktorSensor 2
us
AktorSensor 1
M
Variante
(b)
2.2
un
AktorSensor 2
AktorSensor 11
AktorSensor 12
te
r
Variante
(a)
AktorSensor 1
g
ECU
AktorSensor 3
AktorSensor 4
...
ECU 2
Schlupf
...
ECU 3
Bremsen
Welches Hauptproblem bringt Variante (a) mit sich?
Im Master/Slave-Zugriff verlängert sich die Zykluszeit um den Faktor 3. Damit ist es nicht mehr möglich, die
Echtzeitforderung einzuhalten.
2.3
Welches Hauptproblem bringt Variante (b) mit sich?
Es gibt nun 2 weitere Teilnehmer mit Sendeinitiative, die ECU 2 und 3. Diese sollten Masterrechte haben. Im
momentanen Protokoll kann es aber nur einen permanenten Master geben.
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Aufgabe 3
( 35 % )
Man entscheidet sich dafür, anstelle des bisherigen nun das CAN-Protokoll in Verbindung mit Variante (b) zu
verwenden. Im CAN-Bus sind nun je 4 Regelkreise für Niveau, Bremskraft und Schlupf Rad/Fahrbahn zu
führen. Jede über den Bus ausgetauschte Größe ist mit 2 Byte (WORD) hinreichend genau darstellbar. Der
Der Bremsprozess hat oberste Priorität, dann folgt der Schlupf, und danach das Niveau.
3.1
Definieren Sie die notwendigen CAN-Botschaften, indem Sie ihren Sinn (Klartext), Identifier (11 Bit)
und die Aufteilung des Datenfelds festlegen.
Bedeutung
Identifier
Sender
Empfänger
1.
Stellgrößen Niveau Rad 1 - Rad 4
(4 WORDs im Datenfeld)
0x006
ECU 1
Aktor-Sensor 1 … 4
2.
3.
4.
5
Messgröße Niveau Rad 1
Messgröße Niveau Rad 2
Messgröße Niveau Rad 3
Messgröße Niveau Rad 4
je 1 WORD im Datenfeld
Messgröße Schlupf Rad 1 … Rad 4
(4 WORDs im Datenfeld)
0x002
0x003
0x004
0x005
Aktor-Sensor 1
Aktor-Sensor 2
Aktor-Sensor 3
Aktor-Sensor 4
ECU 1
ECU 1
ECU 1
ECU 1
0x001
ECU 2
ECU 1, ECU 3
Messgröße Bremskraft Rad 1 … Rad 4
4 WORDs im Datenfeld)
0x000
7.
3.2
un
lö
s
6.
g
Nr.
ECU 3
ECU 1, ECU 2
Wie lange muss die Niveauregelung im ungünstigsten Fall auf den Bus warten?
te
r
Unter der Annahme, dass alle Regelzyklen länger dauern als die hier zu berechnende Latenzzeit, d.h. es
kommt nicht vor, dass vor der Niveau-Stellgrößenübertragung ein anderer Identifier mehrmals gesendet
wird, werden im ungünstigsten Fall die 6 Frames mit den Nrn. 2. - 7. gesendet, bevor der Identifier 0x006
den Bus gewinnt:
us
6 Header à 21 Bit + 12 WORDs Datenfelder + 6 Trailer = ( 6 x 21 + 12 x 16 + 6 x 27 ) Bit = 480 Bit ohne
Stuffbits.
Bei einer Bitrate von 500 kBit/s ergibt das eine Latenzzeit von 0,96 ms.
M
Falls die Regelzyklen für Bremse und Schlupf kleiner sind als diese Zeit, wird die Latenzzeit unendlich groß.