Um diese Anforderungen zu erfüllen, wurde von der BMW AG zusammen
mit den Firmen Motorola, Siemens AG und ELMOS AG das Hochleistungs-Datenbussystem
byteflight entwickelt.
Zeitgesteuerte Datenprotokolle
stellen jedem Teilnehmer ein vordefiniertes Raster mit einer Übertragungszeit
zur Verfügung (z.B. TTP). Die Anzahl der Nachrichten ist vorgegeben und
kann nicht im Betrieb verändert werden. Ereignisgesteuerte Datenprotokolle
übertragen nur dann Daten, wenn einer Sendeanforderung vorliegt (z.B. CAN).
Byteflight vereint Vorteile von synchronen und asynchronen Verfahren. Es
garantiert deterministische Latenzzeiten für eine bestimmte Anzahl von hochprioren
Nachrichten und flexible Nutzung der Übertragungsbandbreite durch niederpriore
Telegramme.
Der Buszugriff erfolgt nach FTDMA (Flexible Time Division
Multiple Access).
FTDMA ist ein rein zeitgesteuertes Verfahren. Alle Teilnehmer starten,
durch einen Synchronisations-Impuls getriggert, sog. Slotzähler, die bis zum
höchstmöglichen Identifierwert zählen. Wenn die Zähler einen ID-Wert erreichen,
für den eine Sendeanforderung vorliegt, wird die Nachricht mit diesem Identifier
über den Bus übertragen. Für die Dauer der Übertragung stoppen die Slotzähler
auf dem aktuellen Wert. Am Ende der Übertragung zählen die Slots weiter.
Bei Ausfall des Sync-Masters und damit der Synchronisationsimpulse kann
ein bestimmter Teilnehmer (Ersatz-SYNC-Master) durch seinen uC als Master konfiguriert
werden, der dann die Sync-Pulse sendet. Die Datenübertragung ist durch die Sternkopplertopologie
gewährleistet (s. Abbildung 1).
Byteflight-Nachrichten bestehen aus einer 6Bit-Startsequenz, einem Identifier-
und Längenbyte, bis 12 Datenbytes und zwei CRC(Circle Redundancy Check) Bytes
(40Bit Overhead). Zur Bitsynchronisation ist jedes Byte von je einem Start-
und Stop-Bit begrenzt. Die Bitdauer beträgt 100ns bei einer Datenrate von 10
Mbit/s.
ID:
8bit, 110... 25510, wobei 110 höchste
Priorität.
LEN: Bit 0...3 (LSBs): LEN = number of data bytes (010...1210)
D0…D11: Data bytes, max. 12 Datenbytes
CRCH/ CRCL: Cyclic Redundancy check sequence
![Textfeld:
Abb. 102 : Telegrammaufbau nach [2]](Bilder/ECT2002_Doku_3_3-Dateien/image124.gif)
Abb. 10-2: Telegrammaufbau nach [2]
Abb. 10‑3 : Datenübertragung nach [2]
Übertragungsbeispiel:
Teilnehmer A sendet den Identifier 4, Teilnehmer B die IDs 1 und 7. Die
Sende-Slots 1, 4 und 7 dauern so lange, wie es die Übertragung der Nachrichten
erfordert. Für die ID 2 und 3 liegen keine Sendeanforderungen vor, die Slots
2 und 3 sind nicht belegt und erscheinen nur als sehr kurze Warte-Slots.
Das TDMA-Verfahren ist ein rein zeitgesteuertes Buszugriffsverfahren. Es
ermöglicht einerseits die Übertragung einer bestimmen Anzahl von hochprioren
Nachrichten in jedem Kommunikationszyklus und andererseits die flexible und
statische Zuteilung der Bandbreite an restlichen Nachrichten (s. Abbildung 10-4).
Hier werden die höchstprioren Nachrichten synchron und zyklisch alle 250us übertragen.
Der zweite Teil des Kommunikationszyklus kann dagegen für ereignisgesteuerte
Nachrichten verwendet werden.
Abb. 10‑4 : Synchrone und asynchrone Nutzung der
Bandbreite nach [2]
Da die Datenübertragung von sicherheitsrelevanten Signalen generell zyklisch
mit einer Updaterate von 250us erfolgt, ist bei Übertragungsfehlern auf Protokollebene
kein Wiederholungsmechanismus vorgesehen. Das Protokoll ist so ausgelegt, dass
selbst bei starken Störungen spätestens mit dem nächsten Synchronisationsimpuls
die Kommunikation wieder definiert weiterläuft.
Das Protokoll bietet eine weitere spezielle Eigenschaft, die besonders
für passive Sicherheitssysteme notwendig ist. Der Sync-Master hat die Möglichkeit,
die Art des Synchronisationsimpulses zu verändern, um ein Alarm-Zustand an zu
zeigen. Dieser Zustand wird sowohl von allen byteflight-Controllern und Treiberbausteinen
erkannt und kann dazu verwendet werden, bestimmte Sicherheitsfunktionen frei
zu schalten. Die Umschaltung des Synchronisationsimpulses hat auf den Kommunikationszyklus
keinerlei Einfluss.
Es werden nur fehlerfrei empfangene Nachrichten, mit gültigem CRC, der
Host-CPU zum Auslesen bereit gestellt. Die Sterntopologie ermöglicht die Abschaltung
von Teilnehmern, die zum Beispiel das Busprotokoll verletzen oder Übertragungsfehler
verursachen. Die optischen Transceiver bieten durch eine Abschaltfunktion Schutz
vor Blockade des Datenbusses.
Wegen des deterministischen Verhaltens, der flexiblen Bandbreitennutzung,
Systemerweitbarkeit und der hohen Übertragungsrate ist dieses Protokoll ein
prädestiniertes Übertragungsverfahren im Automobilbereich.
Der erste Einsatz von byteflight soll in den nächsten zwei Jahren bei BMW
in passiven Sicherheitssystemen stattfinden.
Durch die Übertragungsrate von 10Mbit/s und relativ hohen Störsicherheit
durch die optische Übertragung, sind Anwendungen in der industriellen Automatisierungstechnik
und Luft- und Raumfahrttechnik denkbar.
Tabelle der wichtigsten Merkmale (pdf)
Literatur
[2] ATZ Sonderausgabe,
http://www.byteflight.com/presentations/atz_sonderausgabe.pdf
[3 Introduction to byteflight Technology, http://www.byteflight.com/presentations/introduction.pdf