用于通过总线系统传输数据的设备和对此的运行方法与流程

1.本公开内容涉及一种用于通过总线系统传输数据的设备。
2.本公开内容还涉及一种用于通过总线系统传输数据的方法。


技术实现要素：

3.示例性的实施方式涉及一种用于通过总线系统、例如can xl-或者can-或者说can-fd总线系统来传输数据的设备，所述设备具有用于至少暂时地存储例如能通过总线系统来传输的消息的存储装置，其中，所述设备被构造用于，根据至少一个标准来检查被存储在所述存储装置中的至少一个消息并且，基于所述检查来改变所述消息的至少一部分。这在另外的示例性的实施方式中能够实现例如至少部分地改变消息，例如在计算机程序的作用范围之外，所述计算机程序例如被构造用于发送和/或接收can xl-消息。
4.在另外的示例性的实施方式中，所述设备例如被构造为can xl-发送接收器（收发器），例如被构造为硬件线路。
5.在另外的示例性的实施方式中，根据至少一个标准的检查例如能够具有基于至少一个过滤标准的过滤。
6.在另外的示例性的实施方式中，所述根据至少一个标准的检查能够例如基于至少一个状态来实施，例如基于所述设备的至少一个状态或者说基于所述设备的目标系统、如例如控制器或者车辆、例如机动车辆的至少一个状态。
7.在另外的示例性的实施方式中规定，设置过滤设备，所述过滤设备被构造用于实施所述检查和/或改变。在另外的示例性的实施方式中，至少所述过滤设备被构造为硬件线路。
8.在另外的示例性的实施方式中规定，所述存储装置具有用于至少暂时地存储通过所述总线系统所接收的消息的接收缓冲器和/或用于至少暂时地存储通过所述总线系统有待发送的消息的发送缓冲器，其中，所述设备例如被构造用于，检查和/或改变所接收的消息中的至少一个消息和/或有待发送的消息中的至少一个消息。
9.因此，在另外的示例性的实施方式中规定，实施对消息的所述检查和/或改变，所述消息至少暂时地位于存储装置中、例如在所述发送缓冲器和/或所述接收缓冲器中。
10.在另外的示例性的实施方式中规定，所述改变具有对所述消息的至少一个数据字段（或者说数据字段的至少一部分）的适配和/或设置，其中，例如所述至少一个数据字段表征所述消息的有效数据（payload，有效载荷）或者头部数据（header）。
11.在另外的示例性的实施方式中规定，基于所述消息的至少一个数据字段的信息来实施所述改变。这意味着，例如根据所述至少一个数据字段的内容能够以第一方式或者其它的方式来进行所述改变。
12.在另外的示例性的实施方式中规定，所述改变具有优先级标识符（priority id）的改变，例如基于所述消息的有效数据的类型。因此，在另外的示例性的实施方式中例如能够实现，给带有第一类型的有效数据的消息的设备指派更高的优先级或者说优先级id（与
所述设备例如被规定用于例如通过计算机程序、例如控制器的应用程序来建立所述消息相比，所述控制器将所述设备例如用作can xl-收发器以用于通过所述总线系统来发送和/或接收由can xl-消息），反之，给例如带有第二类型的有效数据的消息的设备指派更低的优先级或者说优先级id。
13.在另外的示例性的实施方式中规定，所述设备动态地（在运行期间）改变消息的优先级id，例如基于相应的消息的内容和/或基于所述设备的运行数据。
14.在另外的示例性的实施方式中规定，所述设备被构造用于，基于配置数据来实施所述检查和/或所述改变，其中，所述配置数据例如表征以下元素中的至少一个元素：a）所述至少一个标准；b）用于所述检查的另外的标准；c）用于对所述消息的至少一部分进行改变的信息。
15.在另外的示例性的实施方式中规定，所述设备被构造用于，将所述配置数据存储在受保护的存储器中，其中，所述受保护的存储器能够例如通过硬件安全模块来写入，然而例如不能够通过能在计算机装置上实施的应用程序来写入，所述应用程序用于通过所述总线系统借助于所述设备来发送和/或接收数据。
16.在另外的示例性的实施方式中规定，所述设备被构造用于：a）一次性地和/或b）基于事件地和/或c）重复地、例如循环地实施所述检查和/或所述改变。
17.在另外的示例性的实施方式中规定，所述设备被构造用于，例如当满足用于删除的至少一个标准时，例如当a）已经到达仲裁过程关于所述消息的能预先给定的最大数目（或者说发送尝试）时，并且/或者当b）能预先给定的等待时间已经过去时，从发送缓冲器中删除消息。
18.另外的示例性的实施方式涉及一种例如用于车辆、例如机动车辆的控制器，所述控制器具有按照所述实施方式的至少一个设备。
19.另外的示例性的实施方式涉及一种用于运行设备的方法，所述设备用于通过总线系统、例如can xl-总线系统来传输数据，所述设备具有用于至少暂时地存储例如能通过所述总线系统来传输的消息的存储装置，其中，所述设备根据至少一个标准来检查被存储在所述存储装置中的至少一个消息并且，基于所述检查来改变所述消息的至少一部分。
20.另外的示例性的实施方式涉及按照所述实施方式的设备和/或按照所述实施方式的控制器和/或按照所述实施方式的方法针对以下元素中的至少一个元素的使用：a）过滤通过所述总线系统能传输的和/或被传输的消息；b）修改通过所述总线系统能传输的和/或被传输的消息；c）强制产生用于所述消息的至少一个数据字段的特定的值；d）阻止通过能在控制器上实施的程序、例如应用程序来操纵所述消息；e）控制和/或调节所述总线系统的负载。
附图说明
21.本发明的另外的特征、应用可行性和优点由对本发明的实施例的在下文中的说明来得到，所述实施例在附图的图示中示出。在此，所有所说明的或者所示出的特征本身或者以任意的组合构成本发明的对象，与其在权利要求中的表达或者其引用无关以及与其在说明书或者说附图中的表达或者说图示无关。
22.在附图中示出了：
图1示意性地示出了按照示例性的实施方式的简化的框图；图2a示意性地示出了按照另外的示例性的实施方式的方法的简化的流程图；图2b示意性地示出了按照另外的示例性的实施方式的方法的简化的流程图；图3示意性地示出了按照另外的示例性的实施方式的简化的框图；图4示意性地示出了按照另外的示例性的实施方式的简化的框图；图5示意性地示出了按照另外的示例性的实施方式的数据帧；图6示意性地示出了按照另外的示例性的实施方式的应用的方面；图7示意性地示出了按照另外的示例性的实施方式的框图；并且，图8示意性地示出了按照另外的示例性的实施方式的数据帧。
具体实施方式
23.图1示意性地示出了按照示例性的实施方式的用于通过总线系统10、例如can xl-总线系统10来传输数据的设备100的简化框图。所述设备具有存储装置110，所述存储装置用于至少暂时地存储例如能通过所述总线系统10来传输的消息n，其中，所述设备100被构造为，参见图2a，根据至少一个标准k1来检查202（例如过滤）至少一个被存储在存储装置110中的消息n并且，基于所述检查202、改变204所述消息n的至少一部分。这能够在另外的示例性的实施方式中实现例如至少部分地改变消息n，例如在计算机程序（未在图1中示出，参见例如图4中的附图标记prg）的作用范围之外，所述计算机程序被构造用于例如在使用所述设备100的情况下发送和/或接收关于所述总线系统10的can xl-消息。
24.在另外的示例性的实施方式中，所述设备100例如构造为can xl-发送接收器（收发器），例如构造为硬件线路。
25.在另外的示例性的实施方式中规定，设置过滤设备120（图1），所述过滤设备被构造用于实施所述检查202（图2a）和/或改变204。在另外的示例性的实施方式中，至少所述过滤设备120被构造为硬件线路。
26.在另外的示例性的实施方式（图3）中规定，所述存储装置110具有用于至少暂时地存储通过所述总线系统10所接收的消息n-e的接收缓冲器110a和/或用于至少暂时地存储通过所述总线系统10有待发送的消息n-s的发送缓冲器110b，其中，例如所述设备100（图1）被构造用于，检查202（图2a）和/或改变204所接收的消息n-e中的至少一个消息和/或有待发送的消息n-s中的至少一个消息。
27.因此，在另外的示例性的实施方式中规定，对消息n、n-e、n-s实施所述检查202和/或改变204，所述消息至少暂时地位于所述存储装置110中，例如位于所述发送缓冲器110b和/或所述接收缓冲器110a中。
28.在另外的示例性的实施方式中规定，所述改变204（图2a）具有对所述消息n的至少一个数据字段（或者说数据字段的至少一部分）的适配和/或设置，其中，例如所述至少一个数据字段表征所述消息的有效数据（payload）或者头部数据（header）。
29.图5示例性地示出了按照另外的示例性的实施方式的消息n（图1）的数据帧dr的帧格式。所述数据帧dr具有多个数据字段区域dfb1、dfb2、dfb3、dfb4，其中，例如所述数据字段区域dfb1、dfb2与头部数据（header）相联合，其中，例如所述数据字段区域dfb3与有效数据（payload）相联合，并且其中，例如所述数据字段区域dfb4（“trailer”（帧尾））与控制数
据相联合。
30.在另外的示例性的实施方式中，所述数据帧dr具有以下的数据字段或者说数据字段内容中的一个或者多个数据字段或者说数据字段内容：priority_id：标识或者说标识符，例如用于仲裁，能利用用于调节对所述总线访问的优先级；xl：数据字段，所述数据字段表征所述数据帧格式，例如涉及到can fd-数据帧或者can xl-数据帧；ads：仲裁数据切换，例如用于将比特率从仲裁阶段切换到数据阶段；pt：有效数据类型，表征有效数据db的类型；dlc：数据长度码；hcrc：头部数据crc，校验和，例如用于保护所述头部数据（header）；db：有效数据（payload），例如1至2048字节；fcrc：帧crc，校验和，例如用于保护所述有效数据db；das：数据仲裁切换，例如用于将比特率从数据阶段切换到仲裁阶段；rp：重新集成模式，例如用于总线用户，所述总线用户具有或者说求取无效的头部数据校验和hcrc；ack/nack：正/负确认（证实）比特；eof：结束帧，例如用于指示所述数据帧dr的结束。
31.在另外的示例性的实施方式（图2a）中规定，基于所述消息n的至少一个数据字段的信息或者说与所述消息n相应的数据帧dr（图5）的至少一个数据字段的信息来实施所述改变204。也就是说，例如根据所述至少一个数据字段的内容能够以第一方式或者其它的方式进行所述改变204，或者说将所述相关的数据字段设置到第一值或者第二值上，所述第二值与所述第一值不同。
32.在另外的示例性的实施方式中规定，所述改变204（图2a）具有优先级标识符priority_id（图5）的改变，例如基于所述消息n，dr的有效数据db的类型pt。因此，在另外的示例性的实施方式中例如能够实现，给带有第一类型的有效数据的消息n的所述设备100（图1）指派更高的优先级或者说priority_id（与所述设备例如被规定用于例如通过计算机程序prg（图4）、例如控制器20的应用程序来建立所述消息相比，所述控制器将所述设备100例如用作can xl-收发器以用于通过所述总线系统10来发送和/或接收can xl-消息），反之，例如给带有第二类型的有效数据的消息的所述设备100指派更低的优先级或者说priority_id。
33.在另外的示例性的实施方式中规定，所述设备100动态地（在运行期间）改变消息的优先级id，例如基于相应的消息的内容和/或基于所述设备100的运行数据。
34.在另外的示例性的实施方式中规定，所述设备100动态地（在运行期间）求取（例如与所述标准k1相应的）所传出的消息的校验和（例如针对crc）并且将其写入到所述消息n中（按照图2a的框204）。
35.在另外的示例性的实施方式中规定，所述设备100被构造用于，基于配置数据cfg（图1）来实施所述检查202和/或所述改变204，其中，所述配置数据cfg例如表征以下元素中的至少一个元素：a）所述至少一个标准k1；b）用于所述检查202的另外的标准；c）用于对所
述消息的至少一部分进行改变204的信息。
36.在另外的示例性的实施方式中，参见图2a中的可选的步骤200，所述设备100从其它的单元、例如控制器20（参见图4）接收所述配置数据cfg的至少一部分。
37.图4示意性地示出了按照另外的示例性的实施方式的简化的框图。描绘了设备100a，所述设备例如类似于按照图1的所述设备100被构造用于实施按照前面的示例性地参照图2a所描述的实施方式的所述方法。图4示例性地示出了所述设备100a的发送缓冲器110b、和过滤设备120a，所述过滤设备例如类似于按照图1的所述过滤设备120来构造并且例如被构造用于实施按照图2a的方法。图4中的框122表示了按照图2a的、例如借助于过滤器的所述检查202，并且按照图4的框124表示了按照图2a中的步骤204对部分的消息进行修改。
38.在另外的示例性的实施方式（图4、图2b）中，所述过滤设备120a具有受保护的存储器cfg`，并且所述设备100a被构造用于，将所述配置数据cfg（图1）存储在受保护的存储器cfg`中，参见按照图2b的步骤210，并且可选地，使用以这种方式所存储的所述配置数据cfg，参见步骤212。所述受保护的存储器cfg`例如能够通过控制器20的硬件安全模块hsm来写入，在此示例性地也将所述设备100a集成到所述控制器中。然而，例如所述受保护的存储器cfg`不能够通过能在所述控制器20的计算机装置22上实施的应用程序prg来写入，所述应用程序例如能够用于通过所述总线系统10借助于所述设备100a来发送和/或接收数据。
39.以这种方式能够在另外的示例性的实施方式中保证，在必要时被损坏的软件prg不能够操纵所述设备100a的受保护的存储器cfg`。由此，即使所述软件prg或者说所述控制器20受到损坏时，所述设备100a也能够一如既往地实施其检查202并且有必要时实施对消息的改变204（图2a），例如以便有必要时将有害的信息——所述有害的信息被所述软件prg写入有待发送的消息中——改变或者说覆盖或者说设置到中性的值上。
40.在另外的示例性的实施方式中，该机制例如也能够用于，所述设备100a借助于所述检查202来确定，例如有害的信息是否被包括在有待发送的数据帧dr（图5）中。在这种情况下，所述设备100a能够例如推断出：软件prg——在所述软件的控制下例如已经形成了有待发送数据帧dr——在必要时被损坏。然后，所述设备100a例如在步骤204中能够在有待发送的数据帧dr中写入至少一个警告信息，所述警告信息通知接收器：所述设备100a已经识别出操纵尝试。因为所述警告信息的写入在步骤204中通过例如实施为硬件线路的设备120a或者说100a来实现，并且例如在通过所述软件prg、即例如在所述设备100a的缓冲存储器110b中形成数据帧dr的时间点之后，所述设备100a、120a能够相对于有必要时被损坏的软件prg独立地且尤其不能被影响地将所述警告信息带入到数据帧dr中，由此进一步提高安全性。
41.在另外的示例性的实施方式中，所述配置数据cfg例如能够具有多个过滤标准的列表（“filterliste”），根据所述列表能够检查或者说过滤所述一个或者多个消息，例如以便例如当所述多个过滤标准中的至少一个过滤标准适用时，选择用于可能的改变204的所述一个或者多个消息。因为所述过滤器列表例如位于在保护以免受所述prg软件访问的存储器cfg`中，所以所述软件在另外的示例性的实施方式中不能够改变所述过滤器列表cfg。例如，所述过滤器列表cfg在另外的示例性的实施方式中仅仅能够被所述硬件安全模块hsm写入到受保护的存储器cfg`中，例如用于通过所述过滤设备120a使用。
42.在另外的示例性的实施方式中规定，所述设备100、100a被构造用于，a）一次性地和/或b）基于事件地和/或c）重复地、例如循环地实施所述检查202和/或所述改变204。
43.在按照另外的示例性的实施方式来一次性地实施所述步骤202和/或204的情况下，例如在修改的过滤（例如借助于步骤202的过滤、例如借助于步骤204的修改）的意义中，所述改变204例如被一次性地应用到所传入或者传出的消息上。例如，修改帧的过滤器能够在此直接地在can（xl-）总线10（rx）与rx缓冲器（接收缓冲器）110a（图3）之间、或者说在软件（tx）prg（参见下文图4）与tx缓冲器（发送缓冲器）110b之间实施。
44.在按照另外的示例性的实施方式来重复地、例如循环地实施所述步骤202和/或204的情况下，例如在修改的过滤的意义中，所述改变204定期地例如应用到tx/rx缓冲器110a、110b上。在此，所述设备100或者说120a例如在按照图2a的框202的意义中检查例如在所述发送缓冲器110b中的彼此相继的消息。在一致的情况下，例如适配消息的字段，否则例如保留所述字段。按照另外的示例性的实施方式的周期性的实施能够实现例如对消息的动态的过滤和例如检验。
45.在另外的示例性的实施方式中规定，所述设备100、100a被构造用于，例如当满足用于删除的至少一个标准时，例如当a）已经到达仲裁过程（或者说发送尝试）的关于所述消息的能预先给定的最大数目时（这对应于例如带有“失效日期”的消息，所述失效日期例如取决于所述总线10例如通过其它的结点的占用），并且/或者当b）能预先给定的等待时间（例如100毫秒）已经过去时（这对应于例如带有绝对的“失效日期”的消息），从发送缓冲器110b中删除消息。
46.另外的示例性的实施方式涉及一种例如用于车辆、例如机动车辆的控制器20（图4），所述控制器具有按照所述实施方式的至少一个设备100a。
47.另外的示例性的实施方式（图2a）涉及一种用于运行设备100、100a的方法，所述设备用于通过总线系统10、例如can xl-总线系统来传输数据，所述设备具有用于至少暂时地对例如能通过所述总线系统10来传输的消息n进行存储的存储装置110，其中，所述设备100、100a根据至少一个标准k1来检查202至少一个被存储在所述存储装置110中的消息n，并且基于所述检查202来改变204所述消息n的至少一部分。
48.另外的示例性的实施方式（图6）涉及按照所述实施方式的所述设备100、100a和/或按照所述实施方式的控制器20和/或按照所述实施方式的方法针对以下元素中的至少一个元素的使用200：a）过滤202通过所述总线系统10能传输的和/或被传输的消息n；b）修改204通过所述总线系统10能传输的和/或被传输的消息n；c）强制产生206用于所述消息n的至少一个数据字段的特定的值；d）阻止208通过能在所述控制器20上实施的程序prg、例如应用程序来操纵所述消息n；e）控制和/或调节209所述总线系统10的负载。
49.在下文中说明了另外的示例性的方面和实施方式，所述方面和实施方式能够分别单独地或者以彼此组合的方式与以上示例性地所说明的实施方式中的至少一个实施方式相组合。
50.在另外的示例性的实施方式中，按照所述实施方式的原理能够被使用用于将虚拟can总线标识（vcan id）或者说vcan-标识符分配给至少一个消息n。借助于所述vcan id，所述总线系统10的通信（nachrichtenverkehr）例如能够被分成多个逻辑网络，所述逻辑网络分别具有不同的vcan id。
51.例如在另外的示例性的实施方式中，示例性地在图5中所示出的数据帧dr也能够具有带有vcan id的数据字段，这出于清晰的原因在此没有被示出。
52.对于vcan id在can（xl-）数据帧dr（图5）中的传输而言在另外的示例性的实施方式中存在不同的可行方案：a）所述vcan id例如能够被编码在帧标识符priority_id的最低值的4位中；b）所述vcan id例如能够被编码在为此明确地所设置的vcan id字段中。在另外的示例性的实施方式中，该字段能够例如被安放在所述数据帧dr的头部数据中或者在所述头部数据之后。
53.在另外的示例性的实施方式中，用于通过所述总线系统10的诊断通信的消息通过有效数据类型（pt，参见图5）中的特定的值来表征。
54.在另外的示例性的实施方式中，所述设备100、100a或者说其过滤设备120、120a被如此配置，以使得它们（例如在框202，图2a）识别出该有效数据类型（例如“诊断通信”）并且在相关的消息n中将vcan id的值设置为下述值，所述值例如被分配给设置用于诊断的vcan。
55.在另外的示例性的实施方式中，带有其它的有效数据（或者说有效数据类型）的消息被分配给另一vcan。
56.在另外的示例性的实施方式中，所述软件prg（图4）不需要在乎正确的vcan id，可选地所述软件prg可以根本不用在乎例如不能够发送被操纵的消息。因此，降低了攻击者的可能性，所述攻击者将通过被操纵的消息来接管对总线系统10的目标系统、例如车辆的控制。
57.在另外的示例性的实施方式中，按照所述实施方式的原理能够例如被使用用于分配所述消息的优先级。
58.can xl使用例如所述优先级id来仲裁消息（参见图5中的附图标记priority_id）。在此，例如在can（xl）网络中的多个、例如所有的总线用户（未被示出）分配有至少一个在特定的优先级id，以便对消息的所述优先级进行分级。所述优先级id越小，所述消息就越重要：带有优先级id 1的消息比带有优先级id 2的消息具有更高的优先级。根据优先级消息被优选地处理，例如更早地或更晚地被放置在所述can总线上（在发送时，tx）。
59.在另外的示例性的实施方式（图7）中，所述设备100、100a具有可选的tx消息处理器tx_mh、即用于加工有待发送的消息的装置，所述tx消息处理器例如能够使用第一过滤器列表（“tx filterliste”）fl-1，所述第一过滤器列表例如被保存在例如以各个“tx过滤器元件”txfe-1、txfe-2、...的形式的可选的工作存储器ram中。
60.在另外的示例性的实施方式中，tx过滤器元件txfe-1例如在工作存储器ram中表征一种数据结构，所述数据结构确定：如何来配置各个过滤器，即例如所述数据帧dr（图5）的哪些字段例如按照图2a中的框202例如与哪些基准值进行比较等。
61.在另外的示例性的实施方式中，所述tx过滤器元件txfe-1、txfe-2...的数目能够在所述tx消息处理器tx_mh的存储器、例如寄存器r中被配置。
62.在另外的示例性的实施方式中，类似于可选的tx消息处理器tx_mh也能够设置可选的rx消息处理器rx_mh、即用于加工有待接收的或者说所接收的消息的装置，所述tx消息处理器例如能够使用第二过滤器列表（“rx filterliste”）fl-2，例如类似于通过所述tx消息处理器tx_mh来使用所述第一过滤器列表fl-1。
63.根据相应的过滤器列表在另外的示例性的实施方式中，（tx和/或rx）消息处理器例如在每个消息中例如检查所述有效数据类型字段和/或其它的字段。根据所述字段的值在另外的示例性的实施方式中过滤逻辑（例如通过所述过滤设备120a来实现）决定将哪个优先级id使用用于相关的消息。在另外的示例性的实施方式中，每个总线用户或者说结点具有特定数目的优先级id，相关的结点使用所述优先级id：例如结点在三个优先级id的情况下能够具有（i）高优先级id、（ii）中优先级id和（iii）低优先级id。借助于修改帧的过滤器在另外的示例性的实施方式中，例如按照图2a中的框202、204给每个数据帧指派优先级id：例如在将所述消息复制到发送等待队列中（例如布置在所述发送缓冲器110b中）时借助于所述过滤设备120a例如第一次为所述数据帧指派优先级id。这能够在另外的示例性的实施方式例如根据在有效数据类型字段中的值发生：pt=5例如表征低优先级的诊断消息，而pt=3表征高优先级的can消息。
64.在另外的示例性的实施方式中，所述过滤设备120、120a能够（在另外的示例性的实施方式也能称作为“修改帧的过滤器”）例如在带有“循环的实施”的实现方式变型方案中具有不同的功能，所述功能在另外的示例性的实施方式中例如通过配置可行性（例如标志，该标志能够是例如配置数据cfg（图1）的一部分）能够在相应的过滤元素（filterelement）中详细说明并且允许例如动态的分析，例如“dynamic priority（动态的优先级）”。在另外的示例性的实施方式中的动态的优先级特征中，修改帧的过滤器120、120a例如检查：消息是否比预先给定数目更频繁地丢失仲裁，或者说该消息从什么时候起滞留在发送等待队列中。如果所述消息已经在发送等待队列中过长时间，则提高或者降低所述消息的优先级。由此在另外的示例性的实施方式中可行的是，当所述总线的负载在当前的时间点过高时，则例如以更高的优先级分级重要的消息并且将其更及时地发送，并且/或者为不重要的消息设置更低的优先级，由此，例如所述总线系统10（图1）的负载能够被控制和/或被调节。
65.图8示意性地示出了按照另外的示例性的实施方式的数据帧。在所述另外的示例性的实施方式中，vcan id能够被包括在按照图8的数据帧中、在此例如在数据字段vcid-df中。