KFZ Bussysteme, Protokolle und Standards 2

Anwendung von Kfz- Bussystemen

Die starke Entwicklung im Bereich der Bussysteme in den letzten Jahren ist unter anderem auf die rasanten Fortschritte in der Kfz-Technik zurückzuführen. Zu den neueren Anforderungen, die mittels eines Bussystems im Fahrzeug bewältigt werden können gehören zum

Beispiel:

  • die Steuerung von Multimediasystemen. Dazu gehören Mobiltelefone, Navigationssysteme, CD- DVD -, Radio- oder MP3-Player, Internet und Telematiksysteme (Systeme, die die Informationen von mindestens zwei Informationssystemen mithilfe eines Telekommunikationssystems ermöglichen. Verkehrs-Telematik soll dabei helfen, das gesamte Verkehrsgeschehen effizienter, ökologischer und sicherer zu gestalten.), analoges und terrestrisches Fernsehen sowie Digital-Radio und Ähnliches.
  • Arbeit mit elektronischen Steuergeräten - wie zum Beispiel Motor- und Getriebesteuerung, ABS-, ESP- oder Airbag-Systeme.
  • Aufgaben im Bereich der Mechatronik - der Zusammenarbeit von mechanischen und elektronischen Komponenten. Darunter fallen beispielsweise elektronische Lenkungen, elektronische Bremsen und elektronische Gaspedale, sowie auch die elektronische Sitzverstellung, Fensterheber, Schiebedächer, verstellbare Spiegel und Türverriegelungen.

Vorteile von Bussystemen in der Kfz-Technik

  • Verminderter Verkabelungsaufwand
  • Komponentenweise Modularisierung
  • Erhöhte Sicherheit durch Redundanz
  • Flexibilität bezüglich der Erweiterung
  • Verbesserte Fehlerdiagnose, verbesserte Auswertung, verbesserte Lokalisierung von Störeinflüssen
  • Erweiterte Kommunikationsfähigkeit, auch mit externen Geräten

Diese Faktoren bedingen insgesamt, dass Kosten gesenkt, Sicherheit erhöht, Gewicht und Größe der Fahrzeuge reduziert und die Zuverlässigkeit gesteigert werden kann.

CAN – Bussysteme

Der CAN-Bus wurde von der Firma Bosch im Jahr 1981 entwickelt. Er ist standardisiert durch die ISO/OSI-Richtlinien und wird seit Anfang der 90er Jahre in Fahrzeugen eingesetzt. Neben der Automobilindustrie findet er aber auch breite Anwendung in der allgemeinen Industrie, in speziellen Applikationen von Textil- und Verpackungsmaschinen, in Geräten der Medizintechnik und in Aufzügen. Die Besonderheiten des CAN-Busses liegen zunächst einmal in seiner Echtzeitfähigkeit und der Tatsache , dass er ein Multimasterbus ist, das heißt er kann Daten ohne Zeitverzögerung versenden und kann zudem von mehreren Komponenten eines Netzwerks gleichzeitig angesteuert und belastet werden. Die Bitrate kann von 10 kBit/s bis hin zu 1 mBit/s reichen. In den meisten Fällen beträgt die effektive Bitrate ungefähr 500 kBit/s. Die Buslänge kann dabei bis zu einem Kilometer betragen und es ist möglich bis zu 32 Knoten zwischenzuschalten. Zudem ist der CAN-Bus sehr effektiv durch eine hohe Übertragungssicherheit und eine hohe Datenkonsistenz. Auch die Latenzzeiten sind gering. Der CAN-Bus ist dabei grundsätzlich der Übertragung von Daten und nicht etwa der Übertragung von Energie gewidmet, deshalb heißt er auch nachrichtenorientiert. Außerdem werden Kosten für den Einsatz des CAN-Busses gesenkt dadurch, dass er ereignisgesteuert arbeitet, d.h. er wird nur durch spezifische Ereignisse aktiviert und verursacht nicht laufend Betriebskosten.

TTCAN-Bussysteme

TTCAN-Bus bedeutet so viel wie Time-triggered-CAN-Bus. Dieser Bus ist eine Modifikation des klassischen CAN-Busses und dient der Erweiterung der ereignisgesteuerten Kommunikation. Bei der ereignisgesteuerten Kommunikation kann es nämlich vorkommen, dass keinerlei Aussage über die Sendezeit getroffen wird, was sich eventuell auf einzelne Applikationen negativ auswirkt. Hier wird jedoch die Steuerung durch die Zeit beeinflusst, d.h. alle Knoten haben jeweils die gleiche Verarbeitungszeit zur Verfügung. Diese spezifischen Zeitfenster werden durch den Hersteller in einer Matrix festgelegt. Neuere Entwicklungen erlauben im TTCAN-Bus auch die Integration des zeitgesteuerten Ansatzes in den ereignisgesteuerten Ansatz.

LIN-Bussysteme

Die Abkürzung LIN steht für Local Interconnect Network. Der LIN-Bus wurde durch die Zusammenarbeit mehrerer bekannter Kfz-Hersteller wie zum Beispiel Daimler Chrysler, BMW, Audi, Volkswagen, Volcano und Motorola 1998 entwickelt. Der LIN-Bus wird vorwiegend als Kommunikationsstandard für mechatronische Systeme verwendet, d.h. für solche Systeme, die elektronisch gesteuerte und mechanisch gesteuerte Komponenten miteinander verbinden.

Erst seit 2001 erfolgt jedoch der serienmäßige Einsatz des LIN-Busses, der vorwiegend durch die Firma Daimler Chrysler vorangetrieben wurde. Vorteile des LIN-Busses ergeben sich vor allem daraus, dass es ein sehr preiswertes Bussystem ist. Dafür hat es auch nur eine maximale Übertragungsrate von 20 kBit/s. Der LIN-Bus verfügt dabei parallel über zwei verschiedene Protokolle: einmal das byteorientierte Protokoll und ein asynchrones Protokoll.

Flexray-Bussysteme

Der Flexray-Bus geht auf eine Entwicklung von Daimler Chrysler und BMW aus dem Jahre 1999 zurück. Er ist ebenfalls standardisiert durch das ISO-Modell, wird aber noch nicht kommerziell eingesetzt. Er ermöglicht eine zuverlässige Echtzeitdatenübertragung von bis zu 10 mBit/s und zudem sowohl eine synchrone als auch eine asynchrone Übertragung. Die Fehlererkennung ist gut und die Redundanz gering. Außerdem weist er eine hohe Toleranz gegenüber Fehlern auf und nimmt gleichzeitig zur Datenübertragung auch Überwachungsfunktionen wahr.

MOST-Bussysteme

Der MOST-Bus wurde erstmals 2001 in einem BMW-Werk serienmäßig verwendet. Er zeichnet sich durch die Besonderheit aus ein sogenannter optischer Bus zu sein, d.h. er vermittelt die Datenübertragung mittels Lichtwellenleiter, auch Glasfaserkabel genannt. Er ist ebenfalls echtzeitfähig und kann bis zu 24 mBit/s übertragen in synchroner oder asynchroner Übertragung.

Er ist resistent gegen Störsignale, erlaubt eine zuverlässige Fehlererkennung und niedrige Kosten aufgrund einer hohen Flexibilität und einer hohen Kompatibilität mit allen möglichen industriellen Komponenten. Er dient zum Beispiel der Audio – und Videoübertragung.

Weitere Bussysteme

  • DC – BUS
  • TTP
  • FIREWIRE
  • USB
  • BLUETOOTH
  • Byteflight
  • TTTech - Time Triggered Technology
  • D2B optical (Digital Data Bus)
  • Ethernet
  • I²C