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2007 | Buch

Bussysteme in der Fahrzeugtechnik

Protokolle und Standards

verfasst von: Werner Zimmermann, Ralf Schmidgall

Verlag: Vieweg+Teubner Verlag

Buchreihe : ATZ/MTZ-Fachbuch

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Über dieses Buch

Dieses Buch soll einen Überblick über die wichtigsten heute in Kraftfahrzeugen eingesetzten Bussysteme und Protokolle geben. Die Betrachtung erfolgt aus Sicht des Anwenders, der als Entwickler von Fahrzeugen und Steuergeräten solche Bussys- me einsetzen will. Ziel ist es, einen ersten Überblick über die nahezu unübersehbare Vielfalt von öffentlichen und proprietären Standards und deren Einsatzgebiete zu - ben und demjenigen, der selbst Buskomponenten entwickeln muss, den Einstieg in die verfügbaren Standard-Dokumente zu erleichtern. Neben den eigentlichen, aus zahlreichen Veröffentlichungen mehr oder weniger bekannten Bussystemen wie CAN, LIN, FlexRay oder MOST liegt der Schwerpunkt der Darstellung dabei auf den auf diesen Bussystemen aufsetzenden, höheren Anwendungsschichten. Die Welt der Kfz-Bussysteme kann als zweigeteilt betrachtet werden. Busse und Protokolle wie ISO 9141 (K-Line) oder ISO 11898 (CAN) und neuere Entwicklungen wie FlexRay, LIN oder MOST wurden ursprünglich von europäischen Kfz-Herstellern und Zulieferern konzipiert, meist auf Initiative der deutschen Hersteller. Viele Lös- gen sind von der ISO zwar inzwischen als internationaler Standard anerkannt, werden aber immer noch hauptsächlich in Fahrzeugen europäischer Hersteller eingesetzt. Die amerikanischen Hersteller dagegen haben eigenständige Lösungen entwickelt und diese als SAE Standards, z. B. SAE J1850 oder J1939, etabliert. Asiatische Hersteller verhalten sich pragmatisch und setzen in Europa auf ISO- und in Amerika auf SAE- Standards. Erst als Folge der Globalisierung und des wachsenden Kostendrucks wächst der Zwang zur Vereinheitlichung. So hat die amerikanische Regierung bereits vor einigen Jahren eine Variante von ISO 9141 als zu SAE J1850 gleichberechtigte Schnittstelle für Abgasprüfungen akzeptiert.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Anwendung von Bussystemen und Protokollen
Auszug
Bereits seit Einführung der ersten mikroprozessorgesteuerten Systeme wie Motronic und ABS im Kraftfahrzeug ab 1980 war es notwendig, zwischen diesen Systemen und von diesen Systemen nach außen Daten auszutauschen.
Werner Zimmermann, Ralf Schmidgall
2. Kfz-Bussysteme, Protokolle und Standards
Auszug
Wenn von Kfz-Bussystemen gesprochen wird, fallen in der Regel Schlagworte wie CAN, LIN, FlexRay usw. Neulinge identifizieren mit diesen Begriffen hauptsächlich den physikalisch direkt sichtbaren Teil der Kommunikationsschnittstelle mit Steckern, Kabeln und den für die Kommunikation zuständigen Elektronikschaltungen. In Veröffentlichungen werden in diesem Zusammenhang vor allem übertragungstechnische Details auf Bitebene wie Signalpegel, Zugriffsverfahren und die Reihenfolge und Bedeutung der einzelnen Bits auf den Busleitungen ausführlich beschrieben. Die Softwareentwickler, die die Übertragungssoftware implementieren müssen, interessieren sich vor allem für die Programmierschnittstelle der eingesetzten Buscontroller, Fragen der Formatierung und Zwischenspeicherung der Daten sowie der Behandlung von Übertragungsfehlern. Für den Anwender dagegen sind vor allem die Bedeutung der übertragenen, eigentlichen Nutzdaten und deren Formate von Interesse, die durch die typischen Spezifikationen von Bussystemen wie CAN oder LIN überhaupt nicht definiert sind.
Werner Zimmermann, Ralf Schmidgall
3. Kfz-Bussysteme — Physical und Data Link Layer
Auszug
In diesem Kapitel soll ein Überblick über die wichtigsten Kfz-Bussysteme K-Line, CAN, LIN, FlexRay, SAE J1850 und MOST gegeben werden.
Werner Zimmermann, Ralf Schmidgall
4. Transportprotokolle
Auszug
Im Gegensatz beispielsweise zum KWP 2000-Protokoll für K-Line nach ISO 14230 (Abschnitt 3.2) umfasst die Data Link Layer Definition von CAN nach ISO 11898 (Abschnitt 3.3) nur Einzelbotschaften mit maximal 8, bei FlexRay 254 Nutzdatenbytes. Die Übertragung größerer Datenblöcke sowie Adressierungsverfahren, die die Weiterleitung von Botschaften über Gateways von einem Netz in ein anderes Netz erlauben, sind zunächst nicht spezifiziert. Für Diagnoseanwendungen oder zur Flash-Program-mierung von Steuergeräten sind derartige Übertragungen aber zwingend notwendig.
Werner Zimmermann, Ralf Schmidgall
5. Diagnoseprotokolle — Application Layer
Auszug
In den 1990er Jahren wurde die Notwendigkeit erkannt, nicht nur die Datenübertragung sondern auch die Applikationsschicht der Protokolle zu standardisieren, um den Aufwand und die Pflege der Diagnoseschnittstellen in den Steuergeräten und bei den Diagnosetestern zu begrenzen. Getrieben wurde diese Standardisierung zum einen von den gesetzlichen Vorschriften, die für die Überprüfung zumindest der abgasrelevanten Systemfunktionen eine relativ einheitliche Schnittstelle erzwang (On-Board-Diagnose OBD). Zum anderen durch die zunehmende Kooperation der Fahrzeughersteller im Zuge der Globalisierung. In deren Rahmen werden Komponenten oder ganze Fahrzeuge teilweise gemeinsam von mehreren Herstellern entwickelt und/oder eingesetzt. Leider begann dieser Standardisierungsprozess relativ spät, so dass bereits viele proprietäre, inkompatible Einzellösungen existierten. Zudem verlief der Standardisierungsprozess langsamer als die technische Weiterentwicklung. Man merkt den heutigen Standards daher sehr stark ihre historische Entwicklung und das Bemühen an, ältere Lösungen zu integrieren. Es gibt diverse, sich überdeckende Normen. Viele Festlegungen werden mehrfach wiederholt, unterscheiden sich aber doch in Details oder lassen verschiedene Varianten zu, die in Wirklichkeit untereinander inkompatibel sind. Oft wird nur der kleinste gemeinsame Nenner festgelegt, so dass viele Punkte weiter hersteller- und implementierungsabhängig bleiben.
Werner Zimmermann, Ralf Schmidgall
6. Anwendungen für Messen, Kalibrieren und Diagnose (ASAM AE MCD)
Auszug
ASAM, die Association for Standardization of Automation and Measuring Systems (ursprünglich ASAP Arbeitskreis zur Standardisierung von Applikationssystemen), ist eine Initiative der europäischen Automobilhersteller und ihrer Zulieferer, um die Applikation und den Test elektronischer Systeme in der Entwicklungs- und Fertigungsphase zu vereinfachen. In der Applikationsphase werden bei der Erprobung des Fahrzeugs und seiner Komponenten auf verschiedenen Prüfständen sowie im Fahrversuch Messwerte aus den Steuergeräten erfasst (Measure) und die steuergeräteinternen Parameter angepasst (Calibrate). In der Fertigungsphase wird der korrekte Einbau und die korrekte Funktion der Komponenten auf Fertigungsprüfständen erprobt und gegebenenfalls eine Feinjustage der Steuergerätedaten vorgenommen. In beiden Fällen werden Messdaten gesammelt (Measure), Diagnoseinformationen ausgewertet (Diagnose) und Steuergeräteparameter verstellt (Calibrate). Die Steuerung der Abläufe sowie die Datenauswertung und Datenhaltung erfolgt dabei durch eine Reihe von vernetzten Rechnersystemen, die unter anderem mit den Steuergeräten im Fahrzeug kommunizieren müssen. Innerhalb ASAM wird versucht, die Schnittstellen zwischen den einzelnen Prüfständen sowie die Datenaustauschformate zu standardisieren.
Werner Zimmermann, Ralf Schmidgall
7. Software-Standards: OSEK, AUTOSAR, HIS
Abszug
Die immer schwerer zu beherrschende Komplexität der Fahrzeugelektronik mit den stark vernetzten Teilsystemen einerseits, sowie der Wunsch nach Kostensenkung andererseits fördern das Bestreben nach Standardisierung. Der Grundgedanke ist, eine Komponentenarchitektur einzuführen, bei der durch eine saubere Definition von Schnittstellen und Kommunikationsmechanismen zwischen den Komponenten eine einfache Austauschbarkeit und Wiederverwendbarkeit sichergestellt werden kann. Während dabei in der Vergangenheit vorzugsweise Hardwarekomponenten verstanden und daher beispielsweise Gehäusebauformen, Sensorschnittstellen u.ä. betrachtet wurden, konzentriert man sich neuerdings verstärkt auf Softwarekomponenten.
Werner Zimmermann, Ralf Schmidgall
8. Werkzeuge, Anwendungen und Einsatzgebiete
Auszug
Während in den vorigen Kapiteln vor allem die standardisierten Bussysteme und Protokolle beschrieben wurden, sollen in diesem Abschnitt typische Anwendungen und die zugehörigen Werkzeuge im Vordergrund stehen.
Werner Zimmermann, Ralf Schmidgall
Backmatter
Metadaten
Titel
Bussysteme in der Fahrzeugtechnik
verfasst von
Werner Zimmermann
Ralf Schmidgall
Copyright-Jahr
2007
Verlag
Vieweg+Teubner Verlag
Electronic ISBN
978-3-8348-9188-4
Print ISBN
978-3-8348-0166-1
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-8348-9188-4

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