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DE102005037723B4 - Control unit for combined operation - Google Patents

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DE102005037723B4
DE102005037723B4 DE102005037723.8A DE102005037723A DE102005037723B4 DE 102005037723 B4 DE102005037723 B4 DE 102005037723B4 DE 102005037723 A DE102005037723 A DE 102005037723A DE 102005037723 B4 DE102005037723 B4 DE 102005037723B4
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Abstract

Steuerungseinheit für den Betrieb innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes aus mehreren Steuerungseinheiten, wobei die Steuerungseinheit Daten empfängt und mindestens zwei Recheneinheiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheiten in der Steuerungseinheit parallel geschaltet und so ausgebildet sind, dass die Recheneinheiten selbständig Daten über das Kommunikationsnetzwerk empfangen und eine der parallel geschalteten Recheneinheiten in der Steuerungseinheit die in den anderen Recheneinheiten der Steuerungseinheit erzeugten Daten sammelt und dann in das Kommunikationsnetzwerk sendet.Control unit for operation within a communication network made up of several control units, the control unit receiving data and having at least two processing units, characterized in that the processing units are connected in parallel in the control unit and are designed so that the processing units independently receive data via the communication network and one of the Computing units connected in parallel in the control unit collects the data generated in the other computing units of the control unit and then sends them to the communication network.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinheit für den Betrieb innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes aus mehreren Steuerungseinheiten, wobei die Steuerungseinheit Daten empfängt und mindestens zwei Recheneinheiten aufweist.The invention relates to a control unit for operation within a communication network of a plurality of control units, wherein the control unit receives data and has at least two arithmetic units.

Aus der EP 1 315 337 A2 ist ein CAN-Bus-Controller bekannt, mit dem mehrere Einrichtungen zur Datenverarbeitung über einen Multiplexer an einen CAN-Bus angeschlossen werden können. Die DE 103 29 707 A1 beschreibt ein Datenbussystem mit einer Mehrzahl von an eine Busleitung angeschlossenen Busteilnehmern. In der DE 10 2005 635 611 A1 ist eine Busschnittstelle für einen CAN-Bus beschrieben, bei dem zwei Sende- und Empfangseinheiten jeweils Daten senden und empfangen können.From the EP 1 315 337 A2 a CAN bus controller is known, with which several devices for data processing via a multiplexer can be connected to a CAN bus. The DE 103 29 707 A1 describes a data bus system having a plurality of bus subscribers connected to a bus line. In the DE 10 2005 635 611 A1 describes a bus interface for a CAN bus, in which two transmitting and receiving units can each send and receive data.

Steuerungseinheiten, etwa Steuergeräte, mit mehreren Recheneinheiten und die zugehörigen Probleme bei der möglichst schnellen und gleichzeitigen Datenverarbeitung sind bekannt. So offenbart die DE 103 43 057 A1 ein Verfahren und ein Rechnersystem zum Betrieb mehrerer Steuergeräte, bei dem eine Vielzahl von Sensorsignalen von einfachen Steuergeräten für die Bearbeitung gleicher Computerprogramme genutzt werden kann, wobei die Steuergeräte für sich jeweils nur wenige Signaleingänge besitzen. Hierzu wird die Gesamtheit der Sensorsignale auf alle Steuergeräte aufgeteilt. Die Steuergeräte tauschen dann die jeweils unterschiedlichen Signale untereinander aus, wobei eine Synchronisierung der Bearbeitung gleicher Computerprogramme in den unterschiedlichen Steuergeräten erfolgt.Control units, such as controllers, with multiple processing units and the associated problems in the fastest possible and simultaneous data processing are known. So revealed the DE 103 43 057 A1 a method and a computer system for operating a plurality of control devices, in which a plurality of sensor signals can be used by simple control devices for processing the same computer programs, wherein the control devices each have only a few signal inputs. For this purpose, the entirety of the sensor signals is distributed to all control units. The control units then exchange the respective different signals with each other, wherein a synchronization of the processing of the same computer programs in the different control units takes place.

Die Synchronisierung ist erforderlich, um Übertragungs- und Austauschzeiten für Daten zwischen den Steuergeräten zu berücksichtigen. Die jeweils aufgrund fehlender Signaleingänge nicht vorhandenen Sensorsignale werden also über den Datenbus zu den Steuergeräten übertragen und es werden dabei in den empfangenden Steuergeräten für die per Datenbus übertragenen Sensorsignale zusätzliche Eingänge emuliert, die tatsächlich nicht vorhanden sind. Hierdurch können komplexe Rechenaufgaben auch von einfach ausgebildeten Steuergeräten ausgeführt werden.Synchronization is required to account for transfer and exchange times for data between the controllers. The missing respectively due to lack of signal inputs sensor signals are thus transmitted via the data bus to the control units and it will be emulated in the receiving control devices for the transmitted via data bus sensor signals additional inputs that are actually not available. As a result, complex computing tasks can also be carried out by simply designed control units.

Auch ohne Berücksichtigung der durch den Ersatz fehlender Signaleingänge erforderlichen Rechenoperationen und des dazu erforderlichen Zeitaufwandes ist es hierbei nachteilig, dass eine Recheneinheit – als Teil eines Steuergerätes – das Datenmanagement übernehmen muss. Diese Recheneinheit muss die Daten sammeln, an die anderen Recheneinheiten des Steuergerätes verteilen, und die Kommunikation mit dem CAN-BUS/CAN-Netzwerk übernehmen (CAN = Controller Area Network). Das Datenmanagement kostet jedoch auch einige, wenn auch im Millisekunden-Bereich liegende Zeit, sodass Rechenoperationen insgesamt relativ lang werden können.Even without taking into account the arithmetic operations required by the replacement of missing signal inputs and the time required for this purpose, it is disadvantageous that a computing unit - as part of a control unit - must take over the data management. This arithmetic unit must collect the data, distribute it to the other computing units of the control unit, and assume the communication with the CAN-BUS / CAN network (CAN = Controller Area Network). However, data management also costs some, albeit in the millisecond range, time, so that computing operations can be relatively long in total.

Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät bereitzustellen, dass innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes eine sichere und schnelle Verarbeitung von Daten mit einem möglichst geringen Aufwand an Bauteilen (Kosten) und elektrischer Belastung des Kommunikationsnetzwerkes erlaubt. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.The invention therefore an object of the invention to provide a control unit that allows a secure and fast processing of data within a communication network with the least possible effort on components (costs) and electrical load on the communication network. This object is achieved by the features of the main claim. Advantageous developments are contained in the subclaims.

Hierbei sind die Recheneinheiten in dem Steuergerät parallel geschaltet und so ausgebildet, dass sie selbständig Daten über die Datenleitung/über das Kommunikationsnetzwerk empfangen können. Hierdurch entfällt das üblicherweise beim Empfang von Daten über den CAN-BUS durch eine der Recheneinheiten im Steuergerät erforderliche Sammeln und Verteilen von Daten auf die anderen Recheneinheiten im Steuergerät. Der Datenempfang wird somit beschleunigt. Weiterhin ergibt sich hierdurch eine vorteilhafte Redundanz beim Datenempfang; es kann damit eine gegenseitige Überprüfung der Datenkonsistenz erfolgen.Here, the arithmetic units are connected in parallel in the control unit and designed so that they can independently receive data via the data line / via the communication network. As a result, the collection and distribution of data to the other arithmetic units in the control unit, which is usually required when receiving data via the CAN bus by one of the arithmetic units in the control unit, is eliminated. The data reception is thus accelerated. Furthermore, this results in an advantageous redundancy in data reception; it can thus be a mutual verification of data consistency.

Gemäß der Erfindung werden die über die Datenleitung zu sendenden und in den verschiedenen Recheneinheiten erzeugten Daten eines Steuergerätes von einer der Recheneinheiten gesammelt und dann gesendet werden. Hierdurch reduziert sich der Bauteilaufwand (Kosten) für das Steuergerät.According to the invention, the data to be sent via the data line and generated in the various arithmetic units of a control unit are collected by one of the arithmetic units and then sent. This reduces the component costs (costs) for the control unit.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass bei Ausfall einer Recheneinheit Funktionen dieser Recheneinheit mindestens teilweise von mindestens einer anderen Recheneinheit übernommen wird. Hierdurch wird die Betriebssicherheit erhöht.A further advantageous embodiment is that in case of failure of a computing unit functions of this arithmetic unit is at least partially taken over by at least one other arithmetic unit. As a result, the reliability is increased.

Eine Erhöhung der Funktionssicherheit ergibt sich durch eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass die Recheneinheiten parallel rechnen und die Ergebnisse gegeneinander geprüft/bewertet werden.An increase in functional reliability results from a further advantageous embodiment, which consists in computing the computing units in parallel and evaluating the results against each other.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:Reference to an embodiment, the invention will be explained in more detail. Show it:

1 ein erfindungsgemäßes Steuergerät in prinzipieller Darstellung 1 an inventive control device in a schematic representation

2 ein Steuergerät mit herkömmlicher Schaltung 2 a control unit with conventional circuit

Die 1 zeigt ein Steuergerät 1 für ein hier nicht näher dargestelltes Luftfedersystem/Niveauregulierungssystem für ein Kraftfahrzeug. Die Steuerungseinheit (Steuergerät) ist hier gemäß Anspruch 3 so ausgeführt, dass Daten empfangen und gesendet werden können. Das Steuergerät 1 ist hierbei über eine Steckverbindung 2 mit dem CAN-BUS 3 des Fahrzeuges verbunden und beinhaltet eine CAN-Eingangsbeschaltung (Datenumsetzer, Widerstände, Drossel, Kondensatoren etc.), sowie die Recheneinheiten 5, 6, 7 und 8. Die Recheneinheiten sind parallel geschaltet und damit so ausgebildet sind, dass alle Recheneinheiten selbständig Daten über die Datenleitung empfangen. Der Datenempfang ist hierdurch beschleunigt und die Recheneinheiten sind mir geringfügig mit Kommunikationsaufgaben belastet. Insbesondere die Recheneinheit 5 hat im Gegensatz zu der in 2 dargestellten Recheneinheit 11 keine Verteilung von Daten zu den übrigen Recheneinheiten zu leisten und wird deutlich entlastet.The 1 shows a control unit 1 for a not shown here air spring system / level control system for a motor vehicle. The control unit (control unit) is designed according to claim 3 so that data can be received and sent. The control unit 1 is here via a plug connection 2 with the CAN-BUS 3 connected to the vehicle and includes a CAN input circuit (data converter, resistors, choke, capacitors, etc.), and the computing units 5 . 6 . 7 and 8th , The computing units are connected in parallel and thus designed so that all computing units automatically receive data via the data line. The data reception is thereby accelerated and the computing units are slightly burdened with communication tasks. In particular, the arithmetic unit 5 has contrary to the in 2 illustrated arithmetic unit 11 no distribution of data to the other processing units and is significantly relieved.

Im Gegensatz dazu zeigt die 2 ein herkömmliches Steuergerät 9 für Niveauregelsysteme gemäß des Standes der Technik, welches ebenfalls über eine Steckverbindung 2 mit dem CAN-BUS 3 verbunden ist. Das Steuergerät 9 beinhaltet ebenfalls eine CAN-Eingangsbeschaltung sowie die Recheneinheiten 11, 12, 13 und 14. Die Recheneinheit 11 übernimmt in diesem Fall daß Datenmanagement, d. h. diese Recheneinheit empfängt Daten, verteilt diese an die anderen Recheneinheiten 12, 13 und 14 der Steuerungseinheit (Steuergerät), sammelt und sendet die Ergebnisdaten von den Recheneinheiten 12, 13 und 14 über den CAN-BUS. Hierdurch kann die Zeit vom Datenempfang bis zum Senden eines Ergebnisses insgesamt relativ lang werden.In contrast, the shows 2 a conventional control unit 9 for level control systems according to the prior art, which also has a plug connection 2 with the CAN-BUS 3 connected is. The control unit 9 also includes a CAN input circuit and the processing units 11 . 12 . 13 and 14 , The arithmetic unit 11 takes over in this case that data management, ie this arithmetic unit receives data, distributes this to the other computing units 12 . 13 and 14 the control unit (control unit), collects and sends the result data from the processing units 12 . 13 and 14 over the CAN bus. This can make the time from data reception to sending a result total relatively long.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Steuerungseinheit/SteuergerätControl unit / control device
22
Steckverbindungconnector
33
CAN-BUS (Datenleitung)CAN-BUS (data line)
44
EingangsbeschaltungInput
5–85-8
Recheneinheit (Mikrokontroller)Arithmetic unit (microcontroller)
99
Steuergerätcontrol unit
1010
EingangsbeschaltungInput
11–1411-14
Recheneinheit (Mikrokontroller)Arithmetic unit (microcontroller)

Claims (3)

Steuerungseinheit für den Betrieb innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes aus mehreren Steuerungseinheiten, wobei die Steuerungseinheit Daten empfängt und mindestens zwei Recheneinheiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheiten in der Steuerungseinheit parallel geschaltet und so ausgebildet sind, dass die Recheneinheiten selbständig Daten über das Kommunikationsnetzwerk empfangen und eine der parallel geschalteten Recheneinheiten in der Steuerungseinheit die in den anderen Recheneinheiten der Steuerungseinheit erzeugten Daten sammelt und dann in das Kommunikationsnetzwerk sendet.Control unit for operation within a communication network of a plurality of control units, wherein the control unit receives data and has at least two arithmetic units, characterized in that the arithmetic units are connected in parallel in the control unit and configured so that the arithmetic units automatically receive data via the communication network and one of parallel connected computing units in the control unit collects the data generated in the other processing units of the control unit and then sends in the communication network. Steuerungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall einer Recheneinheit Funktionen dieser Recheneinheit mindestens teilweise von mindestens einer anderen Recheneinheit übernommen wird.Control unit according to claim 1, characterized in that in case of failure of a computing unit functions of this arithmetic unit is at least partially taken over by at least one other arithmetic unit. Steuerungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheiten parallel rechnen und die Ergebnisse gegeneinander geprüft/bewertet werden.Control unit according to claim 1 or 2, characterized in that the computing units calculate in parallel and the results are tested against each other / evaluated.
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