用于操控机动车内的多个参与者的通信系统及用于这种通信系统的数据总线的制作方法

本发明涉及用于操控机动车内的多个参与者的通信系统，其包括控制器以及一定数量的参与者。本发明还涉及用于这种通信系统的数据总线。

背景技术：

在现代机动车中越来越多地使用尤其是基于led的环境照明元件。环境照明元件依赖于状况地由中央控制设备操控。照明元件在此分布布置在机动车内。在此，操控多个单个的led模块，其中，每个led模块通常具有驱动器或ic形式的控制单元以及多个不同颜色的发光二极管。这些led模块的每个单个的led模块在此必须被操控和供电。

同时希望控制和监控环境照明的功能性。因而针对操控各个led模块及其监控需要高效的用于中央控制设备和各个led模块之间的通信的通信系统。同时，尤其是在机动车中还致力于实现尽量廉价且同时可靠的控制和通信系统。

针对机动车内的数据通信已知有不同的总线系统，例如所谓的lin总线或can总线。在can总线中通过两个数据线路(2线总线)进行数据传递。附加地，必须给每个总线参与者分配总线地址。因而使用can总线操控多个led模块是相对耗费的。

在lin总线中原则上存在所谓的自动寻址的可能性，由此提供如下可能性，即，在没有前述的寻址的情况下使用各个参与者。lin总线经常用于传感器和执行器与机动车内的集成的智能设备的廉价的通信。在此涉及单线总线，从而lin总线可以廉价地实现。然而，lin总线标准被限制为在lin总线网络内的最大64个地址，建议仅16个参与者。在具有多个led模块的环境照明中这往往是不够的。

技术实现要素：

基于此背景，本发明任务在于提供用于尤其是机动车内的多个参与者的简单且廉价的通信系统。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的用于操控尤其是机动车内的多个参与者的通信系统来解决。在此，通信系统包括例如集成在中央控制设备内的控制器以及多个参与者。在此，这些参与者在硬件技术上彼此串联地通过数据线路连接为参与者链。因而它们线状地布置，也就是说具有线性拓扑结构。由于这些参与者分别具有控制单元，所以这些参与者是智能的参与者。控制单元尤其是ic构件(integratedcircuit，集成电路)。为了与参与者通信和操控参与者使用具有通信协议的数据总线，通信协议具有线性排列的数据包。在此，针对每个参与者，在通信协议内包含视参与者而定的数据包。各自的数据包是单个比特的排列，也就是逻辑一或零的排列。各自的数据包在此分为参与者部分和信息部分，信息部分尤其是根据报头的类型位于参与者部分之前。信息部分包含关于数据包的后面的参与者部分的状态的信息。尤其是在信息部分内存储有该数据包和进而参与者部分是否已经被参与者接收或未接收的状态。在参与者部分内首先包含图示，其对于参与者来说被确定用于操控参与者。

在信息部分内首先包含“未接收”状态。现在特别有意义的是，每个参与者可以覆写信息部分并更改状态，尤其是改为“接收”状态。一旦各自的参与者得到具有多个数据包的通信协议，那么各自的参与者就连续检查数据包的信息部分。信息部分内的状态为“接收”的数据包被各自的参与者忽略。一旦该参与者碰到具有“未接收”状态的数据包，那么该参与者就将该数据包鉴别为对其有效的视参与者而定的数据包并且使用在参与者部分内所含的信息。随后，该参与者更改信息部分内的状态为“接收”，最后将通信协议在参与者链内进一步引导至下一参与者。

通过这种具有特定的通信协议的通信系统的设计方案首先获得如下特别的优点：用于操控各个参与者的通信协议内的寻址是不需要的，并且相应也不设置寻址。寻址隐含地通过参与者的线性拓扑结构和具有排列的各个数据包的通信协议的与此对应的线性结构实现。通信协议的各个数据包与各个参与者的配属通过各自的视参与者而定的数据包在通信协议内的定位来实现。这意味着的是，针对各个参与者的通信协议内的数据包的排列顺序对应于参与者链内的参与者的排列顺序。通过在各自的数据包内所含的状态信息以及各个参与者覆写该状态信息，由此以高效的方式确保每个参与者刚好使用和评估与其有关的数据包。由此整体上能够实现非常简单的数据总线结构。因此，针对各个参与者的数据包的配属关系与在移位寄存器中类似地实现：第一寄存器位置设置用于第一参与者，并且通过覆写状态信息近似用完，从而激活下一个寄存器位置。因此，与具有寻址的总线系统相比，用于这种配属的花费明显更低。因此，参与者也相对简单地构建而且尤其是不具有处理器。集成的控制单元优选仅为简单的ic结构件，其负责视参与者而定的数据包的写入。

同时通过各自的数据包的可写入性能够实现存储视参与者而定的信息的可能性，从而原则上不仅实现控制器和各自的参与者之间的单向通信，而且也实现具有从各自的参与者至控制器的数据传送的双向通信。因而整体上能够实现高效且廉价的通信系统。

关于通信系统的硬件技术的设计方案，各个参与者按照适当方式仅通过用于数据传递和数据通信的唯一的芯线彼此串联。因而原则上，单芯数据线路已经是足够的。补充于单芯数据线路，各个参与者还与通过其提供电压供应的常见的双芯供电线路连接。基于各个参与者的属性，在此尤其是涉及低压电源并且供电电压例如仅为5伏。

在此，参与者在简单的环形结构中优选接入单芯数据线路，其中，仅参与者链的最后一个参与者又与控制器连接。因而，数据传送方向仅在从控制器经过参与者并且从最后一个参与者又返回至控制器的方向上进行。这种设计方案允许通信系统的特别简单的制造。各个参与者仅需要利用数据输入端和数据输出端接入单芯数据线路。因而两个连续排列的参与者相应通过线路区段彼此连接，其联接至前面参与者的数据输出端和后面参与者的数据输入端。单芯数据线路整体可以分为从控制器至最后一个参与者的第一输入线路区段和在最后一个参与者和控制器之间的回线区段。输入线路区段又由参与者之间的各个区段组成。输入线路区段为此形成了数据的进入通道，而回线区段形成了数据的返回通道。不设置其他的数据线路区段。因而在双向通信情况下实现从参与者经由回线区段至控制器的返回信息的传送。回线区段因而同样是最后一个参与者和控制器之间的单芯连接。

各个参与者优选布置在尤其是机动车车载网络的线缆组内。在特别有利的设计方案中，参与者在此是集成的线缆组的一部分。对此理解为，各个参与者无插头地直接集成在线缆组内，也就是说，各个线路，即尤其是仅单芯的数据线路以及供电线路直接通过适当的接触件联接至线缆组的各个芯线。为此，各个参与者例如通过压接、焊接等联接至线路。集成的线缆组因而是具有多个参与者的无插头的预制线缆组。补充地，控制器也是线缆组的一部分，从而线缆组整体上也可以被称为智能的线缆组。替选地，线缆组例如通过插头联接至控制设备。在控制设备内包含用于操控各个参与者的控制器。

在优选的设计方案中，其中至少一定数量的参与者将视参与者而定的信息传送至控制器。这些视参与者而定的信息尤其是自诊断值。因而，各自的参与者尤其是可以自诊断，即，检查自身的正确的功能性以及只要在自诊断中识别到错误，那么可以发送错误信号。参与者尤其是led模块。在自诊断范围内例如检查是否所有单个的led均功能正常。

替选地，各自的参与者是传感器，其构造用于测量例如环境参数。传感器然后将其测量信息传送至控制器。这例如是温度、压力等的测量值。最后，参与者也可以是执行器，通过执行器例如操作开关或阀门或也使组件运动。

在此，按照适当方式如下地实现至控制器的数据传送，即，各自的参与者覆写参与者部分。也就是说，将用于各自的参与者的包含在参与者部分内的控制信息删除，并且通过视参与者而定的信息代替。因而，通过该措施在通信协议内无需附加的位置。通信协议内的各个信息单元(比特)的总数尤其是保持不变。

每个参与者优选利用至少一个用于自诊断的状态信息覆写参与者部分。

在优选的改进方案中，每个数据包附加地包括校验和，根据校验和能够检查包含在数据包内的数据的完整性。在此，检查按照适当方式通过控制器实现，从而控制器具有检查由参与者传送的数据的完整性的可能性。因而，结合校验和确保至少一个可信度检验。

控制器和各个参与者针对双向通信如已述那样按照适当方式布置在环形结构内。因而它们彼此线性排列，其中，控制器首先将具有各个数据包的通信协议发送至第一参与者，然后，具有数据包的通信协议连续由各个参与者进一步引导，直至最后由最后一个参与者又返回至控制器。因而，控制器和参与者通过数据线路彼此环状连接。

按照适当方式，控制器在参与者链端部检查参与者链是否正常。为此，控制器优选分析得到的通信协议。在此，提供各种不同的分析选项：一方面，控制器为此评估参与者部分内的各个被覆写的视参与者而定的信息，尤其是视参与者而定的状态信息。此外，也能够结合信息部分内包含的状态信息进行检查。因此，控制器例如针对具有“未接收”状态的数据包返回的情况识别出不一致性。这意味着的是，并非所有参与者都功能正常。

尤其是为了能够实现这种情况，优选在通信协议内的视参与者而定的数据包的数量匹配于参与者链内包含的参与者的数量，即，视参与者而定的数据包的数量相当于参与者链内的参与者的数量。因而，通过该措施近似通过控制器或通信协议确定参与者的数量，进而也确定最后一个参与者。因此，在参与者之内无需存储关于其位置的信息。这仅通过其在参与者链内的位置得出。

替选或补充地，通信协议还包括校验数据包，校验数据包尤其是在通信协议的端部添加至视参与者而定的数据包上。只要校验数据包例如是第一个具有“未接收”状态的数据包，那么控制器识别出参与者链功能正常。

如已述的那样，各个参与者优选是led模块，其分别具有控制单元和多个单个的led。每个led模块尤其是包含红色、蓝色和绿色以及优选补充地也还包含白色led，从而所有颜色可以由每个led模块提供。

替选地，如同样已述的那样，参与者在适当的设计方案中是传感器或执行器。在此，在参与者链内也可以布置各种类型的参与者，例如传感器和执行器或led模块和传感器/执行器。在优选的设计方案中，参与者然而仅仅是led模块，它们尤其是用于环境照明。

为了即使在多个参与者的情况下也确保尽量高的数据传输速率，各个数据包尽量保持紧凑。因此，其中每个数据包的参与者部分优选限制为最大64比特，尤其是32或24比特。在此，在led模块的情况下，针对每个单个的led保留8比特。因而，在四色led模块中保留32比特，并且在具有仅三个led的rgb设计方案中保留24比特。对于数据包的信息部分来说同样使用尽量紧凑的比特序列。其优选为最大16比特，尤其是最大8或4比特。在最简单的情况下，在信息部分内包含的状态信息通过逻辑零针对“未接收”编码或者通过逻辑一针对“接收”编码。补充地，针对各自的数据包的已述的校验和按照适当方式同样仅使用最大8比特大的比特序列以及优选仅使用4比特序列。

这种通信系统在运行中使用于机动车内并安装在那里。替选于此，这里所描述的通信系统也用于其他的应用情况，并且不局限于使用在机动车中。

该任务此外根据本发明通过具有权利要求15特征的前述通信系统的数据总线解决。关于通信系统列举的特征和优选的设计方案根据意义也传递到数据总线上。

附图说明

以下结合附图进一步阐述本发明的实施例。这些附图分别以简化的图示示出：

图1是具有控制器和多个参与者的通信系统的非常简化的示意图；

图2是控制器和两个参与者的示意性片段图；

图3是通信系统的参与者链内的通信协议和通信协议连续执行的简化图示；以及

图4是通信协议内的各自的视参与者而定的数据包的比特序列。

具体实施方案

图1所示的通信系统2包括控制器k以及大量单个的参与者ti，其中，i是顺序索引数(laufindex)，i＝1～n，并且n是参与者ti的总数。各个参与者ti在此是集成的线缆组8的一部分，线缆组在实施例中通过插塞连接10与控制器k连接。在图1的实施例中，在此显示与控制器k的直接的插塞连接10。为此替选地还有如下可能性，即，控制器k远离集成的线缆组8地布置并且通过另一线缆连接与该集成的线缆组连接。控制器k例如布置在此处未进一步示出的中央控制设备内。通信系统2尤其是布置在机动车之内。参与者ti尤其是led模块，整个通信系统2用于机动车内部空间内的环境照明。

各个参与者ti线性依次顺序排列并通过尤其是单芯的数据线路12彼此连接，从而构造出参与者链14，其也被称为“菊花链(daisychain)”。数据线路12始于且终结于控制器k，从而构造出环形结构。该环形结构分为从控制器k直至最后一个参与者ti的单芯输入线路区段12a和从最后一个参与者ti直接至控制器k的单芯回线区段12b。

除了数据线路12之外，集成的线缆组8此外还优选具有双芯供电线路16，如其示例性地在图2中示出的那样(不包含在图1中)。

供电线路16的其中一个芯线16a在此提供例如5伏的电势。第二芯线16b例如位于地电势。图2中还示出数据线路12，通过其将各个参与者ti彼此串联。各个参与者ti具有集成的控制单元18以及多个led20。在实施例中，三个led20用红色、绿色和蓝色示出。优选还设置白色led作为第四个led。控制单元18以及各个led20按照适当方式布置在被称为led模块的各个参与者ti的共同的印刷电路板上。

控制器k利用使用通信协议p的数据总线的帮助与各个参与者ti通信并操控各个参与者，如结合图3进一步阐述的那样。结合图3还阐述了控制器k和环形结构内的各个参与者ti之间的串行通信。示例性地，这结合三个参与者ti，即第一参与者t1、第二参与者t2和第三参与者t3以及控制器k图示出。因为通信协议p在各个参与者ti的情况下被修改，所以不同的通信协议pi同样设有顺序索引数。由控制器发送的初始通信协议具有顺序索引数0。

通信协议pi由多个视参与者而定的数据包di组成，其中，索引数i是针对各自的参与者ti的顺序索引数。在实施例中示例性示出针对3个参与者ti的通信协议。补充地，在实施例中，通信协议k在各个视参与者而定的数据包di的端部还具有校验数据包dc。

各自的视参与者而定的数据包di由比特序列，即逻辑一和零的线性序列形成，其中，比特序列分为至少两个部分，即，信息部分i以及参与者部分t。在实施例中，在各自的参与者而定的数据包di的端部还包含针对校验和c的比特序列。

在信息部分i之内包含关于参与者部分t的状态信息。具体而言，在实施例中，在此在“未接收”状态和“接收”状态之间区分开。这在图3中用标记i(ne)表征“未接收”状态，并用i(e)表征“接收”状态。

参与者部分t相应具有控制信息，用于操控各自的参与者ti。这在图3中用t(s)表示。然而如果参与者部分t被视参与者而定的信息覆写，则这在图3中用t(ti)表示。补充地，被视参与者而定的信息ti覆写的数据包di是灰色背景。通信系统2内的通信如下进行：

控制器k将具有视参与者而定的数据包di的通信协议p0发送至第一参与者t1。全部视参与者而定的数据包di在信息部分i内示出“未接收”状态(t(ne))。由此表明的是，各自的数据包di尚未到达配属的参与者ti并被其接收。补充地，在各自的参与者部分t内分别包含操控信息s。第一参与者t1因而接收初始通信协议p0，如图3的第一行所示。

参与者t1使用第一数据包d1并且提取相应的包含在其内的控制信息s。随后，第一参与者t1将状态信息覆写为“接收”并且同时优选用视参与者而定的信息ti覆写参与者部分t。

这样修改的通信协议作为通信协议p1进一步引导至下一参与者t2。其(如每个另外的参与者6那样)首先评估信息部分i。各自的参与者ti在此忽略各数据包di直至其遇到第一个在信息部分i内包含“未接收”状态的数据包di。各自的参与者ti将这当做针对其确定的数据包di并使用包含在其内的控制信息s。随后，各自的参与者ti写入数据包di的信息部分，更改状态为“接收”并且也写入其参与者部分t。这连续执行直至所有数据包di被修改并写入。因而，每个视参与者而定的数据包di在参与者链14的端部上在信息部分i内具有“接收”状态并且在参与者部分t内附加地包含视参与者而定的信息ti。由最后一个参与者tn修改的通信协议p3最后被传送回控制器k。控制器一方面结合各个数据包di的校验和c检查在各自的参与者部分t内包含的信息的完整性。最后，控制器k还结合校验数据包dc检查参与者链14是否正常工作。

图4最后还示例性示出各自的视参与者而定的数据包di的比特序列，尤其针对如下应用情况，其中，参与者ti是四色led模块。针对红、绿、蓝以及白四种颜色的每种颜色分别预留8比特数据序列r、g、b、w。在此，4×8比特数据序列形成参与者部分。在实施例中用4比特数据序列表示的信息部分i置于参与者部分之前。最后，参与者部分t之后跟随有用4比特数据序列表示的校验和c。

附图标记列表

2通信系统

8集成的线缆组

10插塞连接

12数据线路

12a输入线路区段

12b回线区段

14参与者链

16供电线路

16a、16b芯线

18控制单元

20led

k控制器

ti参与者

di视参与者而定的数据包

i信息部分

t参与者部分

s控制信息

ti视参与者而定的信息

c校验和

dc校验数据包

p通信协议