Einführung in die seriellen Bussysteme im Kfz

     
Architektur serieller Bussysteme
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Als man in den frühen 1980er Jahren begann, das Automobil mit elektronischen Steuergeräten auszustatten, war es nicht absehbar, welche rasante Entwicklung die Automobilelektronik nehmen würde. Bald jedoch erkannte man, dass Fahrsicherheit und Fahrkomfort steigernde Funktionen ohne Datenaustausch zwischen den elektronischen Steuergeräten nicht möglich sind.

Daraus erwuchs die Notwendigkeit, ein auf die Erfordernisse des Automobils zugeschnittenes Kommunikationssystem zu entwickeln. Eine solche Entwicklung hat Bosch im Jahre 1983 mit dem Ziel aufgenommen, einerseits das notwendige Maß an Sicherheit in einer von elektromagnetischen Störungen stark beeinflussten Umgebung zu gewährleisten und andererseits die für die Vernetzung von elektronischen Steuergeräten des Antriebsstrangs, der Bremsen und des Fahrwerks spezifischen Echtzeitbedingungen zu erfüllen.

Daraus hervorgegangen ist das serielle Bussystem Controller Area Network (CAN), welches seit Beginn der 1990er Jahre für eine sichere Datenkommunikation im Kfz sorgt. Im Laufe der Zeit differenzierten sich die Anforderungen an ein serielles Bussystem aus:

Während die Realisierung von immer anspruchsvolleren Sicherheits- und Fahrerassistenzfunktionen immer höhere Datenraten, deterministisches Verhalten im unteren Millisekundenbereich und fehlertolerante Konzepte erfordert, rückten im Komfortbereich aufgrund der raschen Zunahme von Sensoren und Aktoren zunehmend die Kosten für die Datenkommunikation in den Vordergrund.

Diese Ausdifferenzierung der Anforderungen führte dazu, dass sich neben CAN weitere serielle Bussysteme für den Einsatz im Kfz etablierten: Einerseits FlexRay, ein herstellerübergreifender, deterministischer und fehlertoleranter Kommunikationsstandard mit einer Datenrate von 10 MBit/s für äußerst sicherheits- und zeitkritische Anwendungen im Automobil.

Andererseits LIN (Local Interconnect Network), eine ganzheitliche, einfache, kostengünstige und standardisierte serielle Kommunikationstechnologie für die Vernetzung von Sensoren und Aktoren im Komfortbereich. Inzwischen hat sich auch die serielle Kommunikationstechnologie MOST (Media Oriented System Transport) als De-facto-Standard für die Übertragung von Audio- und Videodaten im Fahrzeug etabliert.

Jedes dieser seriellen Bussysteme zeichnet sich den unterschiedlichen technischen und betriebswirtschaftlichen Anforderungen und Rahmenbedingungen geschuldet durch eine ganz bestimmte Architektur aus. Folgende Systemkomponenten determinieren die Architektur eines seriellen Bussystems: Interaktionsstruktur, Topologie, Buszugriff, Nachrichtenbildung (Framing), Adressierung, Datensicherung, Synchronisation und physikalische Datenübertragung (siehe Grafik Systemkomponenten).  
 

Systemkomponenten

Systemkomponenten

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