Update-Programming in motor vehicles via heterogeneous communication networks

Die bestehende, historisch gewachsene, Elektronik- und Kommunikationsarchitektur stößt immer mehr an ihre Leistungsgrenzen und muss in einem ganzheitlichen Ansatz neu überdacht werden. Ausgehend von der Historie der Kfz-Elektronik erfolgt eine Abschätzung der weiteren Entwicklung des Kfz mit den zu erwartenden Folgen für ein Fahrzeug- Kommunikationssystem. Die derzeit verfügbaren automobilen Datenbussysteme werden vorgestellt und hinsichtlich ihrer Eignung für eine neue fortschrittliche Architektur bewertet. Im Mittelpunkt dieser Betrachtungen steht FlexRay als ein neuartiges zeitgesteuertes Datenbussystem der Automobilindustrie, dem als Backbone eine zentrale Rolle der vorgestellten Architektur zukommt. Nach der Einführung der eingesetzten Übertragungssysteme werden die beiden grundsätzlichen Architekturformen, die Gateway- und Backbone-Architektur, miteinander verglichen und die Vorteile der Backbone-Architektur heraus gearbeitet. Die Realisierung der einzelnen Domänen in Hard- und Software bis hin zum Aufbau des vollständigen Kommunikationssystems werden umfassend beschrieben und die dahinter stehenden Überlegungen verdeutlicht. Dieser neuartige Architekturentwurf erfordert ein Routingprotokoll, das vom Aufbau her an das Internetprotokoll IP angelehnt ist. Es übernimmt an Stelle des Super-Gateways der Gateway-Architektur die Aufgabe der Adressierung und der Vermittlung der Daten. Als Ergebnis dieser Arbeit steht ein Labor-Fahrzeugnetzwerk, das eine entsprechende Backbone-Architektur mit FlexRay-Backbone und einem Bluetooth-Diagnosezugang implementiert. Mit einem im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Diagnosetester ist die Update-Programmierung der Steuergeräte über das Netzwerk möglich. Die dafür notwendigen Voraussetzungen wie bspw. ein Flashbootloader wurden implementiert und der Nachweis der Funktionsfähigkeit der Backbone-Architektur damit erbracht.The current existing electronic and communication architectures are running more and more into to max capacity. Therefore a new holistic solution has to be made. This dissertation analyses the historical developments of current vehicle electronic systems in order to explain the restrictions for future requirements of automotive architectures. Based on these historical grown restrictions an estimation of the future developments and the expected consequences for in-vehicle communication systems was made. Starting from the theoretical basics the current available automotive data bus systems are introduced. Also the ability of these bus systems to run in modern communication architectures is assessed. Most emphasis is placed on FlexRay a newly developed, time triggered and fast bus system for the automotive industry. For that reason the FlexRay bus is used as a backbone and therefore it takes a very important position in the proposed communication architecture of this dissertation. The fundamental architectures, the gateway- and the backbone architecture, are compared and the advantages of the backbone architecture are named after the introduction of the used transmission systems. It is described in detail the realisation of the specific hard- and software domains up to the construction of the complete communication system. This developed architecture leads to new requirements for the communication protocols which are not or only with a lot of effort accomplishable with CAN based protocols. Therefore a routing protocol was developed that is similar to the internet protocol IP. The result of this dissertation is a prototype of an automotive network. The network is realised as a backbone architecture containing a FlexRay backbone. A Bluetooth diagnostic interface is also implemented. It is possible to update the software of the control unit (ECU) over the network with a self-developed diagnostic tester. The necessary requirements for the update programming, e.g. Flash-Bootloader, were implemented and the verification of the backbone architecture was adduced

Elektromagnetische Verträglichkeit emv : Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit. Creating a compatible future. Köln, 17.-19.03.2020

Proceedings der EMV 2020

EMV Analysen zur Datenübertragung über das Kfz-Energiebordnetz

Die Datenvernetzung innerhalb des Fahrzeuges hat Einfluss auf das Gewicht, das Volumen und die Komplexität des Fahrzeugkabelbaums. Mit den traditionellen Kfz-Bussystemen und der großen Vielfalt an Funktionen, die in Zukunft noch zunehmen wird, lässt sich ein Optimum hinsichtlich dieser Kriterien nur schwer erreichen. Eine mögliche Lösung könnte die Datenübertragung über das Kfz-Energiebordnetz darstellen. Die sogenannte Powerline Communication (PLC) ist eine Technologie, die die vorhandenen Energieleitungen für eine Datenübertragung nutzt. Im automotiven Umfeld gibt es für diese Technologie noch Forschungsbedarf. In dieser Arbeit werden die Freiheitsgrade, die in einem Kfz-Energiebordnetz vorliegen, hinsichtlich der Datenübertragung untersucht. Zwei wichtige Aspekte spielen dabei eine entscheidende Rolle: Zum einen sind die Übertragungseigenschaften des Energiebordnetzes für die Signalintegrität der Übertragung von großer Bedeutung. Zum anderen ist die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) entscheidend für einen robusten Betrieb der PLC, ohne andere Systeme zu stören oder gestört zu werden. Daraus werden mögliche Betriebsstrategien für eine PLC-Datenübertragung abgeleitet. Einflussfaktoren auf die Kanalübertragungseigenschaften, z. B. typische Abschlussimpedanzen und die Topologie des Bordnetzes, werden diskutiert und untersucht. Diverse Varianten zur Einkopplung des PLC-Signals in die Energieleitungen wurden ebenfalls analysiert. Auf Basis von Kfz-EMV-Normen werden die theoretischen Randbedingungen für eine störungsfreie Datenübertragung aufgestellt und in Messungen analysiert. Zuletzt wurde die Kommunikation in typischen EMV-Störfestigkeitsprüfungen unter Zuhilfenahme von Simulationen untersucht

Elektromagnetische Verträglichkeit emv : Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit : Düsseldorf, 11.-13.03.2014

Proceedings der EMV 2014

Entwicklung einer updatefähigen Embedded-Linux-Hardwareplattform zumEinsatz in einer speziellen Gerätesteuerung

Das Projekt „Pfeifen-Orgel mit dynamischer Stimmung“ ist ein Steuerungssystem zur Verbesserung der Klangqualität einer Orgel. Das System besteht aus dezentralen Elementen und einer zentralen Steuerung. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung der zentralen Einheit, der Zentralen Akor-Steuerung. Ihre Aufgabe umfasst grundlegend die Mikrocontroller gestützte Datenverarbeitung und Kommunikation über spezielle, m Projekt benötigte Peripherie. Für die an diese Arbeit angrenzende Entwicklung der Steuerungssoftware, verfügt die Hardwareplattform über ein angepasstes Embedded Linux