Datenkommunikation im Fahrzeug

Ein Feldbus ist ein Bussystem, das in einer Anlage Feldgeräte wie Messfühler (Sensoren) und Stellglieder (Aktoren) zwecks Kommunikation mit einem Automatisierungsgerät verbindet. Wenn mehrere Kommunikationsteilnehmer ihre Nachrichten über dieselbe Leitung senden, dann muss festgelegt sein, wer (Kennung) was (Messwert, Befehl) wann (Initiative) sagt. Hierfür gibt es normierte Protokolle.

Ein Bus ist ein System zur Datenübertragung zwischen mehreren Teilnehmern über einen gemeinsamen Übertragungsweg. Findet eine momentane Datenübertragung zwischen zwei Teilnehmern statt, so müssen die übrigen Teilnehmer zur selben Zeit schweigen, da sie sonst stören würden.

Die Byte-Reihenfolge (englisch byte order oder endianness) bezeichnet in der Computertechnik die Speicherorganisation für einfache Zahlenwerte, in erster Linie die Ablage ganzzahliger Werte (Integer) im Arbeitsspeicher.

Aufgrund der unterschiedlichen Speicherorganisationen und Übertragungsreihenfolge zwischen Big und Little Endian ist eine Konvertierung erforderlich. 

1. Kommunikationspattern: Sender Receiver

2. Sendeart: Broadcast

3. Topologie: Bus

4. Endianness: Little-Endian

5. Baustein: Transceiver (Empfänger und Sender)

1. Kommunikationspattern: Sender und Empfänger

2. Sendeart: Broadcast

3. Topologie: Bus

4. Endianness: Little-Endian

5. Bus-Zugriffsart: Kontrollierter Buszugriff durch den Master

1. Kommunikationspattern: Sender Receiver

2. Sendeart: Broadcast

3. Topologie: Stern und Hybrid

4. Endianness: Little-Endian

5. Bus-Zugriffsart: Synchrone Übertragung

1. Kommunikationspattern: Abhängig vom Protokoll

2. Sendeart: Broadcast, Multicast, Unicast

3. Topologie: Stern

4. Endianness: Big-Endian

5. Bus-Zugriffsart: jederzeit durch Switch

Der TCP/IP-Stack ist die konsequente Anwendung des allgemeinen OSI-Stacks auf die Ethernet-/IPKommunikation im Internet und damit auch im Fahrzeug.

Die eigentliche Herausforderung bei der Verwendung von MQTT liegt in der Gestaltung der Topics.

-Sehr einfaches Protokoll

– Keine Verbindungskontrolle (entspricht dem Sender-Receiver-Pattern)

– Keine Sendeverzögerung wie bei TCP

– Unicast, Multicast und Boradcast möglich

– Maximal 1400 Bytes

– Verbindungs- und Übermittlungskontrolle

– Nur Unicast

– Verzögerte Versendung, zur maximalen Ausnutzung des Frames mit Daten (NagleAlgorithmus)

– Mehrere Segmente können zu einem logischen Paket bis 4095 Bytes zusammengefasst werden. 

- XCP wurde für die Feinabstimmung der Fahrwerks- und Motorregelungen entwickelt.

- XCP stellt asynchrone und synchrone Interfaces bereit (FlexRay)

- XCP erlaubt das direkte Lesen und Schreiben von RAM-Adressen (in Embedded Controller)

- Mit Hochintegrationen und Verwendung von Linux-Betriebssystemen nimmt die Relevant von XCP jedoch ab, da im Vergleich zu TCP kein Mehrwert vorliegt. 

- Die Middlware ermöglicht Funktionsaufrufe (APIcalls) von anderen Applikationen, als wären sie Bestandteil des eigenen Prozesses.

- Damit wird nicht nur eine netzwerkübergreifende Kommunikation geschaffen, sondern auch eine Möglichkeit der interprozess Kommunikation.

- Es spielt daher keine Rolle, ob zwei oder mehrere Applikationen auf einem Steuergerät oder auf mehrerer Steuergeräte partitioniert sind.

– Daten, die als Field bedatet sind, werden initial nach dem Startup des Servers versendet und repräsentieren eine Status des Servers.

– Fields werden bei Änderung (onChange) vom Server versendet.

– Fields sind in einem Buffer gespeichert und können daher mittels get angefragt werden.

– Fields können auch durch einen oder mehrere Clients gesetzt (set) werden.

1. Wartbarkeit (Update)

2. Produktlebenszyklus

3. Kundenansprüche

4. Rückwärtskompatibilität

5. Gesetzliche Anforderungen

6. Entwicklungsprozesse

7. Wettbewerb

8. Wirtschaftliche Betrachtung

1. Planen

2. Konzipieren

3. Entwerfen

4. Ausarbeiten 

                                          Outsourcing                                         

Vorteile:                                                Nachteile:

1. Haftungsrisiko verschoben               1. Abhängigkeit

2. Planungssicherheit                           2. Produktmitbestimmung

Auf Grund der hohen Systemkomplexität des Fahrzeuges

Vorteile: 

1. Haftung und Verantwortung vertraglich gesichert

2. Günstigerer Preis

Nachteile: 

1. Keine Diversifikation zum Wettbewerb

2. KnowHow geht verloren. 

Elektrisch und Elektronische Komponenten, die für das Fahrzeuge als verkaufbares Produkt erforderlich sind.

„Die elektrische-elektronische Architektur eines Fahrzeugs umfasst die Kraftfahrzeugelektrik und die Kraftfahrzeugelektronik, die Vernetzung, die Schnittstellen und die optimale Strom-, Signal- und Datenverteilung zwischen den vielen E/EKomponenten, zwischen Fahrzeugen wie die Car-to-Car-Kommunikation oder die Car-to-Infrastructure-Communication.

• stellt die Interaktion der Steuergeräte in einem Fahrzeug dar.

• repräsentiert die Zerteilung der gesamten Entwicklungsaufgabe eines Fahrzeuges in Subkomponenten.

• veranschaulicht in variierter Form auch die Verortung der E/E Komponenten im Fahrzeug. 

Die Fahrzeugdomäne fasst ähnliche Fahrzeugfunktionen in organisatorische Fachbereiche zusammen und verantworten deren Umsetzung.

Bedatung bezeichnet den Erstellungsprozess der zu kommunizierenden Daten von Steuergeräten von deren Definition und deren Übertragungsreihenfolge bis hin zur Implementierung der erforderlichen Datenstrukturen

Sender serialisiert Daten

Empfänger deserialisiert Daten

Der COM-Stack stellt allgemein die Verwaltung der Kommunikationsprotokolle dar.