Standardisierte Kommunikation in Spezialfahrzeugen

Für den Einbau von Geräten für Sonderfunktionen in einen Pkw ist die Ankopplung an dessen elektronische Steuergeräte (ECU) erforderlich. Dies bedurfte bisher Anpassungen für jeden Fahrzeugtyp; der Zugriff auf die ECUs war nur über herstellerspezifische Schnittstellen möglich. Ein neues Gateway spezifiziert nun den Übergang vom Pkw-Netzwerk auf das CANopen-Netzwerk der Zusatzgeräte.

Für den Einbau von Geräten für Sonderfunktionen in einen Pkw ist die Ankopplung an dessen elektronische Steuergeräte (ECU) erforderlich. Dies bedurfte bisher Anpassungen für jeden Fahrzeugtyp; der Zugriff auf die ECUs war nur über herstellerspezifische Schnittstellen möglich. Ein neues Gateway spezifiziert nun den Übergang vom Pkw-Netzwerk auf das CANopen-Netzwerk der Zusatzgeräte.

Seit Anfang der 90er Jahre werden Bussysteme zur Vernetzung von elektronischen Steuergeräten (ECU – Electronic Control Unit) in Pkws eingesetzt. Dabei hat sich das serielle Bussystem CAN (Controller Area Network) durchgesetzt. Über die CAN-Netzwerke (IVN – In-Vehicle Networks) tauschen die vom Fahrzeughersteller eingebauten ECUs untereinander Daten aus. Sie verwenden dabei Protokolle und Datenformate, die von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich sind. Wollte ein Anwender Geräte für Sonderfunktionen einbauen – etwa für Taxen, Einsatzfahrzeuge oder behindertengerechte Pkws –, die mit den vorhandenen ECUs Daten austauschen sollten, standen an den Steuergeräten bislang nur RS-232-Schnittstellen zur Verfügung; das Protokoll für den Datenaustausch war dann vom Hersteller definiert. Ging es um die Ankopplung einfacher Zusatzgeräte, dann war diese Schnittstelle akzeptabel. Da die Zusatzgeräte zunehmend selbst vernetzt sind, ist jedoch der Einsatz eines Netzübergangs (Gateway) sinnvoll und manchmal sogar erforderlich. Mehrere Automobilhersteller und die Hersteller von Zusatzgeräten haben im Rahmen der internationalen Hersteller- und Anwendervereinigung CAN in Automation (CiA) einen Arbeitskreis gegründet, in dem ein CAN-Netzwerk für Sonderfahrzeuge spezifiziert wird (siehe auch nachfolgendes Interview).

Unter Mitarbeit von Audi, DaimlerChrysler, Ford, General Motors Europe und Volkswagen wurde ein Gateway spezifiziert, das die Verbindung zwischen den Fahrzeug-Netzwerken und dem CAN-Netzwerk für Zusatzgeräte herstellt. Die untere Schicht des „offenen“ Zusatzgeräte-Netzwerks basiert auf dem CAN-Protokoll sowie einem Transceiver nach ISO 11898-2. Als höhere Kommunikationsschichten werden die CANopen-Protokolle sowie optional das ISO-Transport-Protokoll und die UDS-Dienste (Unified Diagnostic Services) verwendet. Als Stecker wurde der 18-polige VDA-Stecker gewählt. Die Datenübertragungsrate beträgt 125 kbit/s und das Bit-Timing entspricht den Vorschriften des Standards CiA 301. Die Spezifikation des Gateways soll bereits im Sommer abgeschlossen sein.

Das CANopen-Netzwerk für die Zusatzgeräte ist auf 16 Geräte begrenzt, die untereinander per SDO (Service Data Object) Nachrichten beliebiger Länge austauschen können. Dabei kann jedes Gerät sowohl SDO-Client als auch SDO-Server sein. Das Gateway kann über den CANopen-Dienst „Emergency“ von allen angeschlossenen Zusatzgeräten Fehlermeldungen empfangen. Zusätzlich kann das Gateway über die ISO-TP-Protokolle Diagnose-Daten anfordern und auch Statusmeldungen sowie Befehle versenden. Die Kommunikation zwischen den Zusatzgeräten erfolgt über die SDO- oder unbestätigt über PDO-Dienste (Process Data Object). PDO-Nachrichten sind auf eine einzige CAN-Nachricht abgebildet und eignen sich deshalb für den schnellen Austausch von Daten.