專(zhuān)利名稱(chēng)：借助于網(wǎng)絡(luò)重建的處理單元的并發(fā)刷新的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及重建網(wǎng)絡(luò)嵌入系統(tǒng)的領(lǐng)域，特別地(不限于)涉及將處理單元的網(wǎng)絡(luò)分成多個(gè)子網(wǎng)用于診斷和維護(hù)目的。
背景技術(shù)：
電子控制單元(ECU)或處理單元的實(shí)現(xiàn)和嵌入在汽車(chē)技術(shù)、工業(yè)制造技術(shù)以及家庭娛樂(lè)或家庭用具的框架內(nèi)持續(xù)增長(zhǎng)。在所有這些系統(tǒng)中，處理單元不得不完成不同的預(yù)定功能。具有多個(gè)這種處理單元的電子系統(tǒng)因此稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)嵌入系統(tǒng)。
復(fù)雜的電子嵌入系統(tǒng)具有大量的電子控制單元，這些電子控制單元必須彼此通信和/或交換一些數(shù)據(jù)。例如，在今天的高端汽車(chē)中，存在多達(dá)100個(gè)處理單元或電子控制單元(ECU)，這些處理單元或電子控制單元提供車(chē)輛功能的控制。典型地，多個(gè)電子控制單元設(shè)置在多個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)分支中，其每個(gè)提供用于車(chē)輛控制的特定功能。因此，汽車(chē)環(huán)境中的每個(gè)ECU指定和設(shè)計(jì)為用于不同目的，并且其對(duì)于實(shí)時(shí)行為、數(shù)據(jù)交換速率、信號(hào)傳輸和信號(hào)處理具有不同要求。
因此，各個(gè)控制單元相對(duì)于信號(hào)處理和信號(hào)傳輸特性而設(shè)置在子網(wǎng)中。例如，諸如引擎控制、制動(dòng)系統(tǒng)或車(chē)身控制的實(shí)時(shí)需求處理單元設(shè)置在例如靜態(tài)或不可再配置的子網(wǎng)中，該子網(wǎng)使用實(shí)時(shí)和高度可靠的總線協(xié)議。例如涉及乘客舒適或乘客便利的其他控制單元(例如信息娛樂(lè)相關(guān)控制單元)可以設(shè)置在不同子網(wǎng)中，該子網(wǎng)使用較低可靠度和低成本的通信平臺(tái)和/或總線協(xié)議。
典型地，各個(gè)子網(wǎng)具有網(wǎng)關(guān)單元或網(wǎng)關(guān)控制器，其提供在不同子網(wǎng)的ECU之間的交互和通信。因此，網(wǎng)關(guān)控制器連接各個(gè)子網(wǎng)并調(diào)節(jié)在不同總線系統(tǒng)之間的通信傳遞。
在汽車(chē)環(huán)境中，在電子控制單元之間的通信平臺(tái)的整體架構(gòu)具有異構(gòu)和分級(jí)結(jié)構(gòu)。這主要是由于各種通信技術(shù)的不斷適應(yīng)實(shí)施到現(xiàn)有電子嵌入系統(tǒng)中。然而，異構(gòu)和分級(jí)結(jié)構(gòu)是相當(dāng)不利的，這是因?yàn)榫W(wǎng)關(guān)控制器代表網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)傳遞的瓶頸并進(jìn)一步代表單點(diǎn)故障。例如，如果特定網(wǎng)關(guān)控制器出現(xiàn)故障，則整個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)將發(fā)生故障。至少所涉及的網(wǎng)絡(luò)分支的功能將不再可用。
圖1示出網(wǎng)絡(luò)嵌入系統(tǒng)100的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)包括多個(gè)子網(wǎng)114、116、118、120和140。例如，子網(wǎng)120實(shí)現(xiàn)為直(straight)總線網(wǎng)絡(luò)并提供到處理單元122、124、126、128和130的通信和數(shù)據(jù)傳遞。網(wǎng)關(guān)控制器102提供在處理單元122、...、130中任一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)嵌入系統(tǒng)100的其他處理單元之間的訪問(wèn)和數(shù)據(jù)傳遞。此外，子網(wǎng)可以具有不同拓?fù)洳⒖梢圆捎貌煌偩€協(xié)議。子網(wǎng)114借助于環(huán)形總線實(shí)現(xiàn)，子網(wǎng)116具有星形拓?fù)?，子網(wǎng)120和140具有直總線拓?fù)洹?br> 例如子網(wǎng)120可以實(shí)現(xiàn)為控制局域網(wǎng)(CAN)總線系統(tǒng)或本地互連網(wǎng)絡(luò)總線系統(tǒng)(LIN)，子網(wǎng)140可以實(shí)現(xiàn)為CAN或任何其他實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)，子網(wǎng)116可以實(shí)現(xiàn)為Flexray總線系統(tǒng)。此外，環(huán)形總線網(wǎng)絡(luò)114可以為涉及多媒體應(yīng)用的處理單元142、144、146、148提供通信。因此，環(huán)形總線114可以實(shí)現(xiàn)為面向媒體系統(tǒng)傳送(MOST)總線系統(tǒng)。
還可以從圖1看出，網(wǎng)關(guān)控制器102、104、106、108、110代表對(duì)于在任何兩個(gè)或各個(gè)處理單元之間的通信的瓶頸，并妨礙整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的診斷和維護(hù)。大多數(shù)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)嵌入系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)具有診斷端口112，其提供對(duì)任一子網(wǎng)或任何處理單元的外部訪問(wèn)。典型地，每個(gè)處理單元或ECU 122、...、126、132、...、138、142、...、148具有非易失性存儲(chǔ)器，其可以例如實(shí)現(xiàn)為EEPROM或閃存，用來(lái)以非易失性方式存儲(chǔ)運(yùn)行時(shí)間程序、微碼和一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)。然而，在出現(xiàn)故障或軟件更新可用的情況下，可能要求對(duì)各個(gè)專(zhuān)用或所有控制單元的非易失性存儲(chǔ)器進(jìn)行更新或修改。特別地，由于異構(gòu)結(jié)構(gòu)，精確定位不同ECU或網(wǎng)關(guān)控制器的故障通常是困難并且非常麻煩的。因此，甚至可能需要所有ECU或處理單元的所有存儲(chǔ)器的完全刷新(flashing)。
因此診斷端口112用作到網(wǎng)絡(luò)嵌入系統(tǒng)的接入點(diǎn)，并提供診斷以及輸送數(shù)據(jù)流到各個(gè)ECU和子網(wǎng)中。由于異構(gòu)和分級(jí)網(wǎng)絡(luò)嵌入結(jié)構(gòu)的復(fù)雜特性，這種完全刷新處理需要不適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)時(shí)間，這是因?yàn)槔缏倏偩€連接高速總線，因此代表對(duì)于刷新過(guò)程的不容忽視的瓶頸。例如，對(duì)于高端汽車(chē)，完全刷新處理可能花費(fèi)10至18小時(shí)。因?yàn)檫@些重刷新處理必須由汽車(chē)服務(wù)站的專(zhuān)業(yè)人員來(lái)執(zhí)行，這種重刷新過(guò)程成本相當(dāng)高，并且還與整個(gè)汽車(chē)的不能接受的停工期相關(guān)。由于在汽車(chē)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)越來(lái)越多的電子組件和電子控制系統(tǒng)的連續(xù)趨勢(shì)，上述缺點(diǎn)可變得越來(lái)越突出并且急需解決。
因此本發(fā)明旨在提供一種改進(jìn)的電子嵌入網(wǎng)絡(luò)，其允許有效和較少時(shí)間的診斷和刷新以及處理單元的網(wǎng)絡(luò)的電子控制單元和整個(gè)子網(wǎng)的重建。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種處理單元的網(wǎng)絡(luò)，其包括至少一個(gè)開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)適于分裂網(wǎng)絡(luò)，用于建立處理單元的至少第一子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括控制器，其連接到至少一個(gè)開(kāi)關(guān)中任一個(gè)?？刂破鬟M(jìn)一步適于與至少第一子網(wǎng)的處理單元的任何一個(gè)交換數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，開(kāi)關(guān)適于物理地在網(wǎng)絡(luò)的第一和第二處理單元之間分裂網(wǎng)絡(luò)。
一方面，這種分裂用于將網(wǎng)絡(luò)的一部分從網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)關(guān)控制器斷開(kāi)。另一方面，通過(guò)將控制器連接到至少一個(gè)開(kāi)關(guān)，控制器獲得對(duì)斷開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)分支的直接訪問(wèn)。典型地，通過(guò)分裂處理單元的網(wǎng)絡(luò)而創(chuàng)建的至少第一子網(wǎng)代表從處理單元的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)并且從其網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)關(guān)控制器斷開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)分支。
控制器連接到至少一個(gè)開(kāi)關(guān)中的任何一個(gè)，但如果至少第一子網(wǎng)實(shí)際地從網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)，僅可以發(fā)生在至少第一子網(wǎng)的處理單元的任何一個(gè)與控制器之間的數(shù)據(jù)交換。因此，僅當(dāng)開(kāi)關(guān)分裂網(wǎng)絡(luò)時(shí)以及僅當(dāng)至少第一子網(wǎng)有效建立時(shí)，控制器可以訪問(wèn)至少第一子網(wǎng)的處理單元的任何一個(gè)用于數(shù)據(jù)交換。這樣，有效防止了控制器干擾網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)控制器或網(wǎng)絡(luò)控制器。結(jié)果，控制器僅獲得對(duì)借助于至少一個(gè)開(kāi)關(guān)從網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)的處理單元的訪問(wèn)。
將已從網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)的處理單元連接到控制器的本發(fā)明概念普遍可應(yīng)用于任何類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)嵌入系統(tǒng)。受開(kāi)關(guān)到網(wǎng)絡(luò)中的定位的支配，各個(gè)子網(wǎng)可以與網(wǎng)絡(luò)分離以及可以連接到控制器。這樣允許網(wǎng)絡(luò)的特定處理單元的選擇診斷和刷新，而與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錈o(wú)關(guān)。將網(wǎng)絡(luò)分成各個(gè)子網(wǎng)主要受限于遍及網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)關(guān)的定位。
本發(fā)明優(yōu)選地可應(yīng)用于處理單元的異構(gòu)和/或分級(jí)網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上不允許直接和選擇訪問(wèn)特定處理單元。例如，在汽車(chē)環(huán)境中，特定子網(wǎng)的ECU僅可以經(jīng)由各個(gè)其他子網(wǎng)和相應(yīng)網(wǎng)關(guān)控制器來(lái)訪問(wèn)。如果該特定子網(wǎng)具有本發(fā)明的開(kāi)關(guān)，則特定ECU可以從特定子網(wǎng)斷開(kāi)，從而允許借助于控制器直接訪問(wèn)該特定ECU。
因?yàn)橹辽俚谝蛔泳W(wǎng)可以直接連接到控制器，在控制器與至少第一子網(wǎng)的處理單元之間的數(shù)據(jù)交換可以相對(duì)于至少第一子網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)傳輸特性來(lái)執(zhí)行。例如，數(shù)據(jù)交換可以基于至少第一子網(wǎng)的通信協(xié)議以至少第一子網(wǎng)的最大數(shù)據(jù)交換速率來(lái)執(zhí)行。
因此，代表處理單元的狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)分組的傳輸或用于刷新處理單元的數(shù)據(jù)分組的傳輸不再必須經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)子網(wǎng)傳輸，而是可以在控制器與處理單元的專(zhuān)門(mén)子網(wǎng)之間直接交換。結(jié)果，表示網(wǎng)絡(luò)的瓶頸的、網(wǎng)關(guān)控制器對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)呢?fù)面影響可以有效地最小化。這樣導(dǎo)致例如診斷過(guò)程和刷新過(guò)程的性能的顯著提高。相應(yīng)數(shù)據(jù)吞吐量和數(shù)據(jù)傳輸率可以有效增加，并且相應(yīng)停工期可以顯著減少。
此外，可以?xún)H對(duì)于特定子網(wǎng)選擇地執(zhí)行整個(gè)刷新過(guò)程，同時(shí)剩余網(wǎng)絡(luò)可以保持其原始操作模式。對(duì)于維護(hù)或刷新過(guò)程，僅部分網(wǎng)絡(luò)可以依序地或同時(shí)切換到維護(hù)模式，同時(shí)剩余網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)操作。因此，通過(guò)選擇和依序地或同時(shí)地對(duì)各個(gè)子網(wǎng)執(zhí)行刷新過(guò)程，即使未關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)的操作，也可以執(zhí)行處理單元的網(wǎng)絡(luò)的刷新或診斷過(guò)程。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，控制器進(jìn)一步適于控制網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)開(kāi)關(guān)。這樣，至少第一子網(wǎng)的建立以及將至少第一子網(wǎng)連接到控制器用于與相應(yīng)處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換是完全借助于控制器控制的。因此用于建立至少第一子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)的分裂可以有效地關(guān)聯(lián)于與至少第一子網(wǎng)的處理單元的任一個(gè)的數(shù)據(jù)交換。因此，只有當(dāng)控制器實(shí)際地能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)街辽俚谝蛔泳W(wǎng)或從至少第一子網(wǎng)接收數(shù)據(jù)時(shí)，可以執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)的分裂和至少第一子網(wǎng)的建立。這樣，有效地保證了如果控制器需要相應(yīng)數(shù)據(jù)交換，則至少第一子網(wǎng)從網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施方式，控制器適于控制至少第一子網(wǎng)的處理單元的任一個(gè)。優(yōu)選地，如果至少第一子網(wǎng)已從網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)，控制器僅獲得至少第一子網(wǎng)的處理單元的控制。然而，控制器可以提供有對(duì)處理單元的每個(gè)功能的訪問(wèn)，甚至可以支配在至少第一子網(wǎng)的處理單元之間的任何交互。為了控制處理單元，控制器適于生成和傳輸適當(dāng)?shù)目刂泼钣糜谥辽俚谝蛔泳W(wǎng)的每個(gè)處理單元。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施方式，控制器適于動(dòng)態(tài)地重配置至少一個(gè)開(kāi)關(guān)并且動(dòng)態(tài)地重建至少第一子網(wǎng)。因此網(wǎng)絡(luò)的分裂和至少第一子網(wǎng)的建立代表動(dòng)態(tài)的處理，其可以反向或任意修改。例如，至少第一子網(wǎng)可以從網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)用于子網(wǎng)特定刷新過(guò)程，并在在該刷新過(guò)程終止之后，子網(wǎng)可以借助于至少一個(gè)開(kāi)關(guān)重連到網(wǎng)絡(luò)。此后，可以借助于不同開(kāi)關(guān)建立不同子網(wǎng)。
替換重連至少第一子網(wǎng)到網(wǎng)絡(luò)，如果至少第一子網(wǎng)具有另一開(kāi)關(guān)，至少第一子網(wǎng)可以進(jìn)行進(jìn)一步分裂。這樣，處理單元的網(wǎng)絡(luò)可以依序地分成各個(gè)子網(wǎng)，允許各個(gè)子網(wǎng)的選擇診斷和選擇維護(hù)。這對(duì)于確定和定位出現(xiàn)故障的網(wǎng)絡(luò)分支或處理單元是特別有利的。
例如，具有10個(gè)處理單元的第一子網(wǎng)可以從網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)用于診斷目的。對(duì)第一子網(wǎng)執(zhí)行診斷過(guò)程可以提供診斷這樣的信息，即，子網(wǎng)的至少一個(gè)處理單元出現(xiàn)故障。為了確定出現(xiàn)故障的處理單元，第一子網(wǎng)可以進(jìn)一步分成兩個(gè)子子網(wǎng)，每個(gè)具有例如五個(gè)處理單元。這需要第一子網(wǎng)在第五和第六處理單元之間具有適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)。然而，通過(guò)將第一子網(wǎng)分成兩個(gè)子子網(wǎng)，每個(gè)子子網(wǎng)可以分別進(jìn)行測(cè)試。這樣，處理單元的網(wǎng)絡(luò)可以迭代地分裂并分成更小的子網(wǎng)，處理單元的不正常工作可以在最小可能子網(wǎng)范圍上確定。該最小可能子網(wǎng)主要受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中開(kāi)關(guān)的定位和分布的支配，因此取決于網(wǎng)絡(luò)的整體設(shè)計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施方式，至少一個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)一步包括至少一個(gè)傳輸門(mén)。該傳輸門(mén)用作理想開(kāi)關(guān)，具有取決于驅(qū)動(dòng)信號(hào)的理想的絕緣或?qū)щ婋娞匦?。典型地，傳輸門(mén)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響可忽略，并且通常具有很低的泄漏。此外，傳輸門(mén)用作電控開(kāi)關(guān)，而與由借助于傳輸門(mén)分裂的網(wǎng)絡(luò)承載的信號(hào)的符號(hào)無(wú)關(guān)。典型地，傳輸門(mén)借助于場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)ET可以借助于金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，傳輸門(mén)具有一對(duì)相反連接的NMOS和PMOS晶體管。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施方式，開(kāi)關(guān)包括第一和第二傳輸門(mén)，其中第一傳輸門(mén)提供在第一與第二處理單元之間的網(wǎng)絡(luò)的分裂，第二傳輸門(mén)提供第一處理單元到控制器的連接。在該實(shí)施方式中，第一和第二傳輸門(mén)借助于反相器連接，該反相器提供第一和第二傳輸門(mén)的相反開(kāi)關(guān)。這樣，第一和第二傳輸門(mén)總是同時(shí)觸發(fā)并且總是具有相反開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
無(wú)論何時(shí)第一傳輸門(mén)處于導(dǎo)電模式，第二傳輸門(mén)處于中斷模式，反之亦然。使用這種第一和第二傳輸門(mén)的耦合配置，開(kāi)關(guān)本質(zhì)上僅提供兩種不同操作狀態(tài)。在第一種操作狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)分裂網(wǎng)絡(luò)并建立子網(wǎng)，該子網(wǎng)從網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)并因此連接到控制器。在第二種操作狀態(tài)中，控制器借助于開(kāi)關(guān)從子網(wǎng)分離，并且子網(wǎng)連接到網(wǎng)絡(luò)，因此子網(wǎng)再次連接到網(wǎng)絡(luò)中。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施方式，控制器適于同時(shí)刷新至少第一子網(wǎng)的處理單元或在部分重疊時(shí)間間隔內(nèi)刷新所述處理單元。同時(shí)刷新和/或部分重疊時(shí)間間隔內(nèi)刷新可以涉及單個(gè)子網(wǎng)的各個(gè)處理單元，也可以涉及多個(gè)不同子網(wǎng)的處理單元。因此，該同時(shí)刷新過(guò)程決不限于單個(gè)子網(wǎng)，而且由各個(gè)開(kāi)關(guān)建立的各個(gè)子網(wǎng)可以同時(shí)或在部分重疊時(shí)間間隔內(nèi)刷新。這樣，通過(guò)使用用作數(shù)據(jù)流控制器的控制器，各個(gè)子網(wǎng)和相關(guān)控制單元的刷新不再必須依序地執(zhí)行。
例如，用于各個(gè)子網(wǎng)的刷新過(guò)程的初始化和終止可以在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行。此外，各個(gè)子網(wǎng)的刷新可以同時(shí)觸發(fā)，但是由于各個(gè)子網(wǎng)的異構(gòu)結(jié)構(gòu)和不同數(shù)據(jù)傳輸特性，用于每個(gè)子網(wǎng)的刷新過(guò)程可能需要不同的刷新時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施方式，控制器適于如果子網(wǎng)的至少第一網(wǎng)關(guān)控制器故障，則代替至少第一網(wǎng)關(guān)控制器的功能。此外，控制器還可以代替子網(wǎng)的故障的處理單元的功能。網(wǎng)關(guān)控制器和/或處理單元的功能的代替可以通過(guò)互連處理單元的各個(gè)子網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，第一子網(wǎng)的故障的處理單元可以借助于至少一個(gè)開(kāi)關(guān)選擇地從網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)。然后該故障的處理單元連接到控制器，其則將故障的處理單元連接到不同子網(wǎng)的相應(yīng)處理單元。這樣，冗余的處理單元可以在各個(gè)子網(wǎng)之間共享，而與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錈o(wú)關(guān)。
因?yàn)榭刂破骶哂袑?duì)任一開(kāi)關(guān)的單獨(dú)訪問(wèn)，其可以補(bǔ)償特定處理單元的故障并且因此可以適于將到或來(lái)自故障的處理單元的任何數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量路由至不同子網(wǎng)的類(lèi)似處理單元。這樣，本發(fā)明的具有嵌入控制器的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)允許實(shí)現(xiàn)自發(fā)嵌入計(jì)算以及自發(fā)地補(bǔ)償系統(tǒng)和/或網(wǎng)絡(luò)故障。通常，基于控制器的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)允許有效地消除并且代替處理單元的網(wǎng)絡(luò)的瓶頸和單點(diǎn)故障。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施方式，網(wǎng)絡(luò)的處理單元實(shí)現(xiàn)為汽車(chē)的電子控制單元(ECU)。即使，本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)需要多個(gè)專(zhuān)門(mén)開(kāi)關(guān)，本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)為現(xiàn)有電子網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，特別是在汽車(chē)電子的框架中。例如，所需開(kāi)關(guān)可以并入連接器中，例如現(xiàn)有汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)的插頭插座連接。這樣，現(xiàn)有汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)也可以改裝有本發(fā)明的概念，即分裂網(wǎng)絡(luò)并將斷開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)連接到專(zhuān)門(mén)控制器。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施方式，網(wǎng)絡(luò)的處理單元設(shè)置在使用不同通信總線協(xié)議和不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖泳W(wǎng)中。例如，子網(wǎng)可以具有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，例如直總線、星形網(wǎng)絡(luò)或環(huán)形總線，并且可以進(jìn)一步使用不同數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，例如CAN C、CAN B、LIN、FlexRay、MOST和FireWire。這些子網(wǎng)代表處理單元的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)分支，并且可以借助于網(wǎng)關(guān)控制器互連。
根據(jù)各個(gè)子網(wǎng)和它們的互連的布置，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以表現(xiàn)分級(jí)和異構(gòu)結(jié)構(gòu)。這種異構(gòu)和分級(jí)網(wǎng)絡(luò)在汽車(chē)環(huán)境中很普遍，并且本發(fā)明的結(jié)合控制器的開(kāi)關(guān)的定位允許選擇地訪問(wèn)各個(gè)子網(wǎng)用于診斷和維護(hù)目的。借助于結(jié)合連接到任一開(kāi)關(guān)的控制器的開(kāi)關(guān)，可以有效地突破網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)和異構(gòu)結(jié)構(gòu)。通過(guò)分別將任一開(kāi)關(guān)連接到控制器，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆行У刈兊孟喈?dāng)平坦。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種控制器，用于建立處理單元的網(wǎng)絡(luò)的至少第一子網(wǎng)?？刂破靼ㄩ_(kāi)關(guān)模塊，用于借助于至少一個(gè)開(kāi)關(guān)分裂網(wǎng)絡(luò)以及用于建立至少第一子網(wǎng)。此外，控制器包括數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于在至少第一子網(wǎng)與控制器之間傳輸數(shù)據(jù)。控制器的開(kāi)關(guān)模塊用于觸發(fā)和控制實(shí)施到網(wǎng)絡(luò)中的開(kāi)關(guān)。優(yōu)選地，控制器的開(kāi)關(guān)模塊控制遍布網(wǎng)絡(luò)分布的并且其允許選擇地從網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)子網(wǎng)以及將斷開(kāi)的子網(wǎng)連接到控制器的各個(gè)開(kāi)關(guān)。
控制器的數(shù)據(jù)傳輸模塊用作數(shù)據(jù)流控制器并且適于從任何連接的子網(wǎng)接收診斷數(shù)據(jù)以及傳輸刷新數(shù)據(jù)到任何連接的子網(wǎng)。因此控制器用于動(dòng)態(tài)地重建處理單元的網(wǎng)絡(luò)，從而選擇地和直接地刷新網(wǎng)絡(luò)的不同處理單元。優(yōu)選地，控制器適于同時(shí)刷新各個(gè)子網(wǎng)的各個(gè)處理單元或者在部分重疊時(shí)間間隔內(nèi)刷新所述處理單元。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種開(kāi)關(guān)，用于建立處理單元的網(wǎng)絡(luò)的至少第一子網(wǎng)。開(kāi)關(guān)適于在網(wǎng)絡(luò)的第一和第二處理單元之間實(shí)施，并且包括提供在第一與第二處理單元之間的網(wǎng)絡(luò)的分裂的第一傳輸門(mén)，并且進(jìn)一步包括提供第一處理單元到控制器的連接的第二傳輸門(mén)。第一和第二傳輸門(mén)互補(bǔ)連接，即，當(dāng)?shù)谝粋鬏旈T(mén)分裂網(wǎng)絡(luò)時(shí)，第二傳輸門(mén)將第一處理單元連接到控制器，反之亦然。這樣，開(kāi)關(guān)有效地用于從網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)處理單元或分支以及用于同時(shí)地將斷開(kāi)的處理單元或斷開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)分支連接到控制器。因此，開(kāi)關(guān)有效地提供了網(wǎng)絡(luò)分支或各個(gè)處理單元的選擇以及分別將所選處理單元連接到控制器用于診斷或維護(hù)目的。
本發(fā)明的開(kāi)關(guān)還可以實(shí)現(xiàn)為例如在汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)的框架中的現(xiàn)有處理單元的網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展組件。那么本發(fā)明的開(kāi)關(guān)可以并入現(xiàn)有電子網(wǎng)絡(luò)的插頭插座連接中。這樣允許具有本發(fā)明的分裂和控制機(jī)制的電子網(wǎng)絡(luò)的成本有效改裝。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種刷新處理單元的網(wǎng)絡(luò)的處理單元的方法，其包括借助于至少一個(gè)開(kāi)關(guān)分裂在至少第一與第二處理單元之間的網(wǎng)絡(luò)，基于至少一個(gè)分裂建立至少第一子網(wǎng)，以及將至少第一子網(wǎng)連接到控制器，該控制器則適于刷新至少第一子網(wǎng)的處理單元。本發(fā)明的刷新過(guò)程允許動(dòng)態(tài)地重配置處理單元的網(wǎng)絡(luò)以及選擇地刷新各個(gè)子網(wǎng)，同時(shí)保持部分網(wǎng)絡(luò)處于通常操作模式。
優(yōu)選地，本發(fā)明的刷新過(guò)程決不限于依序地?cái)嚅_(kāi)和刷新各個(gè)子網(wǎng)，而是可以同時(shí)刷新各個(gè)子網(wǎng)及其相應(yīng)處理單元。
在又一方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于處理單元的網(wǎng)絡(luò)的控制器。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可操作用于通過(guò)使用至少一個(gè)開(kāi)關(guān)分裂在至少第一與第二處理單元之間的網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還可操作用于基于至少一個(gè)分裂建立至少第一子網(wǎng)以及將至少第一子網(wǎng)連接到控制器并刷新至少第一子網(wǎng)的處理單元。


以下將通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，附圖中圖1示出處理單元的異構(gòu)和分級(jí)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)；圖2示出具有控制器和各個(gè)開(kāi)關(guān)的本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)。
圖3示出控制器的示意性框圖；圖4示出開(kāi)關(guān)的示意圖；圖5示意性示出借助于兩個(gè)傳輸門(mén)實(shí)現(xiàn)的開(kāi)關(guān)；
圖6示意性示出傳輸門(mén)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖7示意性示出將星形網(wǎng)絡(luò)分成兩個(gè)子網(wǎng)。
具體實(shí)施例方式
圖2示出本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)200，其具有多個(gè)處理單元或電子控制單元122、124、126、128、130、132、134、136、138、142、144、146和148。這些處理單元是異構(gòu)地設(shè)置在不同子網(wǎng)114、116、118、120和140中。這些子網(wǎng)中的每個(gè)子網(wǎng)可以具有不同數(shù)據(jù)傳輸率以及不同通信協(xié)議。它們可以實(shí)現(xiàn)為基于例如CAN C、CAN B、LIN、FlexRay、MOST或FireWire數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)的總線系統(tǒng)。網(wǎng)關(guān)控制器102、104、106、108和110用于在各個(gè)子網(wǎng)與其相應(yīng)處理單元之間提供交互和通信。
此外，網(wǎng)絡(luò)200具有多個(gè)開(kāi)關(guān)204、206、208、210、212、214、216、218和220。這些開(kāi)關(guān)的每一個(gè)用于在給定位置分裂網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)。例如，開(kāi)關(guān)204適于從子網(wǎng)140斷開(kāi)處理單元132。開(kāi)關(guān)206例如用于從子網(wǎng)140斷開(kāi)整組處理單元132、134、136。其用于斷開(kāi)在處理單元136與138之間的通信總線。
開(kāi)關(guān)204和206中的每一個(gè)分別連接到兩個(gè)導(dǎo)線或電線。開(kāi)關(guān)204連接到導(dǎo)線222和導(dǎo)線224，開(kāi)關(guān)206連接到導(dǎo)線226和導(dǎo)線228。這些導(dǎo)線222、...、228中的每一個(gè)分別連接到控制器202。例如，導(dǎo)線222連接到控制器202的導(dǎo)線230，導(dǎo)線224連接到導(dǎo)線234，導(dǎo)線226連接到導(dǎo)線232，導(dǎo)線228連接到導(dǎo)線236。所有其他示出的開(kāi)關(guān)208、...、220都以相應(yīng)方式連接到控制器202。
借助于導(dǎo)線222，控制信號(hào)提交到開(kāi)關(guān)204，這些控制信號(hào)允許開(kāi)關(guān)的切換，從而將處理單元132連接到子網(wǎng)140或?qū)⑻幚韱卧?32從子網(wǎng)140斷開(kāi)。導(dǎo)線224則用于在開(kāi)關(guān)204與控制器202之間提供數(shù)據(jù)傳輸。其有效地用于在控制器202與斷開(kāi)的子網(wǎng)的處理單元132中任何一個(gè)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
開(kāi)關(guān)204、...、220允許整個(gè)網(wǎng)絡(luò)200的動(dòng)態(tài)重建。這對(duì)于診斷和維護(hù)目的是特別有利的，例如當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)處理單元必須進(jìn)行軟件更新或刷新過(guò)程時(shí)。代替關(guān)閉整個(gè)網(wǎng)絡(luò)200以及將刷新數(shù)據(jù)注入到診斷端口112，所述刷新數(shù)據(jù)必須路由到例如遠(yuǎn)程定位的處理單元132，本發(fā)明允許選擇地僅從網(wǎng)絡(luò)200斷開(kāi)該特定處理單元132并選擇地執(zhí)行處理單元132的刷新過(guò)程，而不干擾整體網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量。通過(guò)本發(fā)明，網(wǎng)絡(luò)不需要在刷新過(guò)程期間關(guān)閉。代替地，僅網(wǎng)絡(luò)的選定分支從網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)并進(jìn)行診斷或維護(hù)過(guò)程。
選擇刷新決不限于單個(gè)特定處理單元132。此外，刷新過(guò)程可以應(yīng)用于形成子網(wǎng)的多個(gè)處理單元132、134、136，該子網(wǎng)可以借助于開(kāi)關(guān)206從網(wǎng)絡(luò)200斷開(kāi)。在該具有三個(gè)處理單元132、134、136的子網(wǎng)的基礎(chǔ)上，可以借助于開(kāi)關(guān)204分開(kāi)僅具有一個(gè)處理單元132的子網(wǎng)。這樣，診斷過(guò)程可以迭代地應(yīng)用于越來(lái)越小的網(wǎng)絡(luò)分支，用于定位和確定處理單元的特定故障。
此外，通過(guò)使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)204和206，兩個(gè)處理單元134、136可以有效地從子網(wǎng)140斷開(kāi)。開(kāi)關(guān)206的切換整體上從子網(wǎng)140斷開(kāi)所有三個(gè)連續(xù)的處理單元136、134、132。然而，通過(guò)切換開(kāi)關(guān)204，處理單元132可以從由這三個(gè)處理單元形成的子網(wǎng)斷開(kāi)，并且可以經(jīng)由開(kāi)關(guān)206和控制器202連接到處理單元138。以類(lèi)似方法，處理單元134、136也可以從子網(wǎng)或總線140分離并且它們的功能可以連接到其他子網(wǎng)，例如子網(wǎng)114、116、118或120。
因此，通過(guò)本發(fā)明，子網(wǎng)可以動(dòng)態(tài)地建立、從子網(wǎng)斷開(kāi)以及可以連接到網(wǎng)絡(luò)200的其他網(wǎng)絡(luò)分支。這樣允許網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)重配置以及用于突破網(wǎng)絡(luò)200的分級(jí)和異構(gòu)結(jié)構(gòu)。這樣允許例如當(dāng)相當(dāng)多處理單元變得出現(xiàn)故障時(shí)，將冗余的處理單元實(shí)施到網(wǎng)絡(luò)200中，這些處理單元可以根據(jù)需要連接到網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)分支或子網(wǎng)。這樣，本發(fā)明的借助于控制器202和各個(gè)開(kāi)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)重配置允許補(bǔ)償處理單元和網(wǎng)絡(luò)分支的故障。結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)的單點(diǎn)故障可以有效地消除并整個(gè)網(wǎng)絡(luò)200的故障保險(xiǎn)以及可靠性可以顯著提高。
本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)200還提供了網(wǎng)絡(luò)的臨時(shí)重配置，以?xún)H針對(duì)所選處理單元或網(wǎng)絡(luò)分支執(zhí)行診斷和刷新過(guò)程。特別地，控制器202進(jìn)一步適于并行執(zhí)行多個(gè)刷新和/或診斷過(guò)程。例如，處理單元132以及處理單元122可以同時(shí)從它們的相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)分支140、120斷開(kāi)，并且用于兩個(gè)處理單元132、122的刷新過(guò)程可以同時(shí)或者至少在部分重疊的時(shí)間間隔內(nèi)執(zhí)行。這是有利的，因?yàn)橥瑫r(shí)刷新，可以顯著減少整個(gè)刷新時(shí)間。此外，當(dāng)例如處理單元132、122要求相同的刷新數(shù)據(jù)集時(shí)，具有共同刷新數(shù)據(jù)集的處理單元132和122的各自的同時(shí)刷新通常允許減少用于刷新過(guò)程的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。
此外，通過(guò)分別將各個(gè)處理單元132、122連接到控制器202，刷新過(guò)程可以針對(duì)處理單元132、122的獨(dú)立數(shù)據(jù)傳輸特性以及針對(duì)它們的通信協(xié)議來(lái)執(zhí)行。這樣，有效防止了刷新數(shù)據(jù)必須通過(guò)具有有限或非常少的數(shù)據(jù)傳輸率的子網(wǎng)路由。
子網(wǎng)的動(dòng)態(tài)選擇，它們從子網(wǎng)和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)200的斷開(kāi)以及連接到控制器202主要由網(wǎng)絡(luò)200中的開(kāi)關(guān)的位置來(lái)支配。因此，開(kāi)關(guān)優(yōu)選地針對(duì)處理單元的功能設(shè)置到網(wǎng)絡(luò)200中。此外，開(kāi)關(guān)可以針對(duì)相鄰處理單元的可靠性和重要性來(lái)設(shè)置。例如，當(dāng)子網(wǎng)140是與例如汽車(chē)的引擎控制或制動(dòng)系統(tǒng)的安全系統(tǒng)相關(guān)的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，引入大量開(kāi)關(guān)是合理的。在出現(xiàn)故障的情況下，即使單個(gè)出現(xiàn)故障的處理單元可以從子網(wǎng)140斷開(kāi)，整個(gè)子網(wǎng)可以保持原樣。
例如與例如汽車(chē)的較不重要的功能(例如汽車(chē)的信息娛樂(lè)或舒適相關(guān)功能)相關(guān)的子網(wǎng)114的其他子網(wǎng)可以設(shè)置有較少開(kāi)關(guān)，這是因?yàn)樘囟ㄌ幚韱卧蛘麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)分支的故障僅對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)200的整個(gè)功能和汽車(chē)的總體功能具有較小影響。因此開(kāi)關(guān)的設(shè)置和定位可以針對(duì)網(wǎng)絡(luò)200的總體架構(gòu)、處理單元的功能、處理單元的可靠性以及它們?cè)诔霈F(xiàn)故障的情況下對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響來(lái)執(zhí)行。
圖3示意性示出控制器202的框圖，其具有開(kāi)關(guān)控制240和刷新和診斷模塊242。控制器202的開(kāi)關(guān)控制用于觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)200的開(kāi)關(guān)204、...、220。刷新和診斷模塊242用于將刷新數(shù)據(jù)提供到借助于開(kāi)關(guān)204、...、220建立的子網(wǎng)。此外，刷新和診斷模塊242用于接收由建立的子網(wǎng)的處理單元生成的診斷數(shù)據(jù)。
刷新數(shù)據(jù)并發(fā)和同時(shí)提供給各個(gè)電子控制單元，例如控制單元134、136、...，導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸帶寬的顯著增加，并用于提高刷新速度。
此外，刷新和診斷模塊242可以識(shí)別處理單元的不正常工作，并且可以通過(guò)調(diào)用從不同子網(wǎng)斷開(kāi)適于取代出現(xiàn)故障的處理單元的功能的類(lèi)似處理單元，來(lái)自發(fā)補(bǔ)償處理單元的故障。然后該類(lèi)似處理單元有效地代替出現(xiàn)故障的處理單元的功能，并且有效地連接到出現(xiàn)故障的處理單元的子網(wǎng)。這樣，刷新和診斷模塊242可以觸發(fā)開(kāi)關(guān)控制240以控制適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)，其允許通過(guò)可能位于不同子網(wǎng)中的相應(yīng)的冗余的處理單元有效地代替出現(xiàn)故障的處理單元。
圖4示意性示出位于在處理單元138與136之間的子網(wǎng)或總線140中的開(kāi)關(guān)206的原理。開(kāi)關(guān)206具有開(kāi)關(guān)元件250，其具有兩種開(kāi)關(guān)狀態(tài)。在第一開(kāi)關(guān)狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)元件250電連接處理單元138和136。在該第一狀態(tài)中，總線140不分裂并且控制器202不連接到總線140。在第二狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)元件250將處理單元136從總線140和從處理單元138斷開(kāi)，并將處理單元136連接到導(dǎo)線228。
控制器202經(jīng)由兩個(gè)導(dǎo)線226和228連接到開(kāi)關(guān)206。導(dǎo)線226有效地控制開(kāi)關(guān)元件250并將由控制器202生成的觸發(fā)序列提供給開(kāi)關(guān)元件250。導(dǎo)線228連接到控制器202的刷新和診斷模塊224，并允許在控制器202與處理單元136之間傳輸診斷和刷新數(shù)據(jù)。導(dǎo)線228有效地代替數(shù)據(jù)總線140的功能，并有效地將處理單元136連接到控制器202，其則可以將處理單元136連接到不同子網(wǎng)。
圖5示意性示出借助于兩個(gè)傳輸門(mén)252和254實(shí)現(xiàn)的開(kāi)關(guān)206的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。代替如圖4所示借助于單個(gè)開(kāi)關(guān)元件250實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)206，在圖5中，兩個(gè)傳輸門(mén)252和254分別用于斷開(kāi)子網(wǎng)和將處理單元136連接到控制器202。兩個(gè)傳輸門(mén)252、254由導(dǎo)線226驅(qū)動(dòng)，而導(dǎo)線226連接到控制器202的開(kāi)關(guān)控制模塊240。
反相器256用于反相經(jīng)由導(dǎo)線226傳輸?shù)拈_(kāi)關(guān)信號(hào)，從而保證兩個(gè)傳輸門(mén)252、254被相反地驅(qū)動(dòng)。因此，兩個(gè)傳輸門(mén)252、254總是處于不同的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)傳輸門(mén)252打開(kāi)并因此分裂子網(wǎng)140時(shí)，傳輸門(mén)254閉合并連接處理單元136到導(dǎo)線228。在相反的場(chǎng)景中，當(dāng)傳輸門(mén)254打開(kāi)時(shí)，傳輸門(mén)252閉合并且子網(wǎng)140保持不分裂并且處理單元138和136有效地彼此連接。
圖6示意性示出分裂子網(wǎng)或總線140的傳輸門(mén)252的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。傳輸門(mén)252具有兩個(gè)晶體管260、262，其實(shí)現(xiàn)為NMOS晶體管260和PMOS晶體管262。兩個(gè)晶體管260、262并聯(lián)連接，并且晶體管260的柵極借助于反相器258相對(duì)于晶體管262的柵極反相。因此，借助于導(dǎo)線226提供的開(kāi)關(guān)信號(hào)用于以相反方式觸發(fā)兩個(gè)晶體管260、262。因?yàn)閮蓚€(gè)晶體管實(shí)現(xiàn)為PMOS和NMOS晶體管，兩個(gè)晶體管260、262同時(shí)用作絕緣或?qū)щ娫?br> 圖6中示出的電路圖表示具有幾乎理想開(kāi)關(guān)行為的開(kāi)關(guān)。其當(dāng)分裂總線140時(shí)具有高電阻和低泄漏，并且在導(dǎo)通模式下，即當(dāng)傳輸門(mén)關(guān)閉時(shí)，提供低電阻。尤其是在關(guān)閉狀態(tài)下，傳輸門(mén)具有低電阻，從而對(duì)總線140具有可忽略的影響。
圖7示出實(shí)施為環(huán)形總線的子網(wǎng)140，其具有四個(gè)處理單元142、144、146和148。此外，環(huán)形總線140具有兩個(gè)開(kāi)關(guān)218和220。開(kāi)關(guān)218用于分裂在處理單元142與144之間的環(huán)形總線114，開(kāi)關(guān)220用于分裂在處理單元146與148之間的環(huán)形總線114。一旦分裂，開(kāi)關(guān)218、220的每一個(gè)建立到控制器220的連接?？刂破?20則可以通過(guò)將開(kāi)關(guān)218連接到開(kāi)關(guān)220重配置環(huán)形總線114。結(jié)果，兩個(gè)有效導(dǎo)線225和227可以在兩個(gè)開(kāi)關(guān)218與220之間建立。兩個(gè)導(dǎo)線225和227僅代表可以通過(guò)控制器202來(lái)實(shí)現(xiàn)的在兩個(gè)開(kāi)關(guān)之間的邏輯連接。開(kāi)關(guān)218和220保持如圖2中所示的到控制器202的物理連接。
邏輯導(dǎo)線225有效地連接處理單元142和處理單元146，以及邏輯導(dǎo)線227有效地連接處理單元144和處理單元148。這樣，環(huán)形總線114分成兩個(gè)子網(wǎng)，如圓形264和266所示。這樣，兩個(gè)子網(wǎng)264和266借助于兩個(gè)開(kāi)關(guān)218和220的合適開(kāi)關(guān)來(lái)建立。特別地，子網(wǎng)264連接處理單元142和146，子網(wǎng)266有效地連接處理單元144和處理單元148。這樣，本發(fā)明不僅提供了從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)斷開(kāi)處理單元和網(wǎng)絡(luò)分支，還允許動(dòng)態(tài)地重配置給定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?br> 盡管本發(fā)明優(yōu)選地可適用于汽車(chē)環(huán)境中的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明的范圍不限于汽車(chē)技術(shù)的框架中的應(yīng)用，也不限于異構(gòu)和分級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明普遍可適用于使用網(wǎng)絡(luò)處理單元的各種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和各種技術(shù)領(lǐng)域。
參考符號(hào)列表100 網(wǎng)絡(luò)102 網(wǎng)關(guān)104 網(wǎng)關(guān)106 網(wǎng)關(guān)108 網(wǎng)關(guān)110 網(wǎng)關(guān)112 診斷端口114 子網(wǎng)116 子網(wǎng)115 子網(wǎng)117 子網(wǎng)118 子網(wǎng)120 子網(wǎng)122 處理單元124 處理單元126 處理單元128 處理單元130 處理單元132 處理單元
134 處理單元136 處理單元138 處理單元140 子網(wǎng)142 處理單元144 處理單元146 處理單元148 處理單元200 網(wǎng)絡(luò)202 控制器204 開(kāi)關(guān)206 開(kāi)關(guān)208 開(kāi)關(guān)210 開(kāi)關(guān)212 開(kāi)關(guān)214 開(kāi)關(guān)216 開(kāi)關(guān)218 開(kāi)關(guān)220 開(kāi)關(guān)222 導(dǎo)線224 導(dǎo)線225 導(dǎo)線226 導(dǎo)線227 導(dǎo)線228 導(dǎo)線230 導(dǎo)線232 導(dǎo)線234 導(dǎo)線236 導(dǎo)線
240 開(kāi)關(guān)模塊242 刷新和診斷模塊250 開(kāi)關(guān)元件252 傳輸門(mén)254 傳輸門(mén)256 反相器258 反相器260 NMOS晶體管262 PMON晶體管264 子網(wǎng)266 子網(wǎng)
權(quán)利要求
1.一種處理單元的網(wǎng)絡(luò)(200)，包括至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(204、...、220)，適于分裂所述網(wǎng)絡(luò)，用于建立處理單元的至少第一子網(wǎng)；控制器(202)，連接到所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的任何一個(gè)，所述控制器適于與所述至少第一子網(wǎng)的處理單元(122、...、136、142、...、148)的任何一個(gè)的數(shù)據(jù)交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的網(wǎng)絡(luò)(200)，其中所述控制器(202)進(jìn)一步適于控制所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(204、...、220)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的網(wǎng)絡(luò)(200)，其中所述控制器(202)適于控制所述至少第一子網(wǎng)的處理單元(122、...、136、142、...、148)的任何一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的網(wǎng)絡(luò)(200)，其中所述控制器(202)適于動(dòng)態(tài)重配置所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(204、...、220)以及動(dòng)態(tài)重建所述至少第一子網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的網(wǎng)絡(luò)(200)，其中所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(204、...、220)進(jìn)一步包括至少一個(gè)傳輸門(mén)(252、254)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的網(wǎng)絡(luò)(200)，其中所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(204、...、220)包括第一和第二傳輸門(mén)(252、254)，所述第一傳輸門(mén)提供在第一與第二處理單元之間的網(wǎng)絡(luò)的分裂，以及所述第二傳輸門(mén)提供所述第一處理單元到所述控制器的連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的網(wǎng)絡(luò)(200)，其中所述控制器(202)適于同時(shí)刷新所述至少第一子網(wǎng)的所述處理單元或者在部分重疊時(shí)間間隔內(nèi)刷新所述處理單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的網(wǎng)絡(luò)(200)，其中所述處理單元(122、...、136、142、...、148)設(shè)置在使用不同通信總線協(xié)議的子網(wǎng)(114、...、120)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的網(wǎng)絡(luò)(200)，其中所述控制器(202)適于如果子網(wǎng)(114、...、120)的至少第一網(wǎng)關(guān)控制器(102、...、110)出現(xiàn)故障，代替所述至少第一網(wǎng)關(guān)控制器的功能。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的網(wǎng)絡(luò)(200)，其中所述處理單元實(shí)現(xiàn)為汽車(chē)的電子控制單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)的網(wǎng)絡(luò)(200)，其中所述子網(wǎng)(114、...、120)具有直總線和/或星形網(wǎng)絡(luò)和/或環(huán)形總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并使用CAN C和/或CAN B和/或LIN和/或FlexRay和/或MOST和/或FireWire數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。
12.一種控制器(202)，用于建立處理單元(122、...、136、142、...、148)的網(wǎng)絡(luò)(200)的至少第一子網(wǎng)，所述控制器包括開(kāi)關(guān)模塊(240)，用于借助于至少一個(gè)開(kāi)關(guān)分裂所述網(wǎng)絡(luò)，以及用于建立至少第一子網(wǎng)；數(shù)據(jù)傳輸模塊(242)，用于在所述至少第一子網(wǎng)與所述控制器之間傳輸數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的控制器(202)，進(jìn)一步適于控制所述至少第一子網(wǎng)以及控制所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(204、...、220)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的控制器(202)，進(jìn)一步適于動(dòng)態(tài)重建所述至少第一子網(wǎng)以及同時(shí)刷新所述至少第一子網(wǎng)的所述處理單元或者在部分重疊時(shí)間間隔內(nèi)刷新所述處理單元。
15.一種開(kāi)關(guān)(204、...、220)，用于建立處理單元的網(wǎng)絡(luò)(200)的至少第一子網(wǎng)，所述開(kāi)關(guān)適于在所述網(wǎng)絡(luò)的第一與第二處理單元之間實(shí)現(xiàn)，所述開(kāi)關(guān)包括第一傳輸門(mén)(252)，提供在所述第一與第二處理單元之間的網(wǎng)絡(luò)的分裂；第二傳輸門(mén)(254)，提供所述第一處理單元到控制器(202)的連接，所述第一和第二傳輸門(mén)互補(bǔ)連接。
16.一種刷新處理單元的網(wǎng)絡(luò)(200)的處理單元(122、...、136、142、...、148)的方法，包括以下步驟借助于至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(204、...、220)分裂在至少第一與第二處理單元之間的網(wǎng)絡(luò)；基于所述至少一個(gè)分裂建立至少第一子網(wǎng)；將所述至少第一子網(wǎng)連接到控制器(202)，所述控制器適于刷新所述至少第一子網(wǎng)的所述處理單元。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包括動(dòng)態(tài)重配置所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(204、...、220)以及動(dòng)態(tài)重建所述至少第一子網(wǎng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17的方法，進(jìn)一步包括同時(shí)刷新所述至少第一子網(wǎng)的所述處理單元或者在部分重疊時(shí)間間隔內(nèi)刷新所述處理單元。
19.一種用于處理單元的網(wǎng)絡(luò)(200)的控制器(202)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可操作用于借助于至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(204、...、220)分裂在至少第一與第二處理單元之間的網(wǎng)絡(luò)；基于所述至少一個(gè)分裂建立至少第一子網(wǎng)；將所述至少第一子網(wǎng)連接到所述控制器，以及刷新所述至少第一子網(wǎng)的所述處理單元。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種處理單元的網(wǎng)絡(luò)，其具有至少一個(gè)開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)允許在第一與第二處理單元之間分裂網(wǎng)絡(luò)。借助于開(kāi)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)分裂有效地從網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)第一處理單元并使第一處理單元連接到網(wǎng)絡(luò)的控制器?？刂破鬟m用于與斷開(kāi)的處理單元交換數(shù)據(jù)，從而允許選擇地和直接地與所選處理單元交換數(shù)據(jù)。特別地，在處理單元的異構(gòu)和分級(jí)網(wǎng)絡(luò)的框架中，本發(fā)明提供了對(duì)處理單元和子網(wǎng)的直接訪問(wèn)，并允許子網(wǎng)及其對(duì)應(yīng)處理單元的診斷和維護(hù)過(guò)程的有效快速執(zhí)行，例如執(zhí)行刷新過(guò)程。通過(guò)選擇地?cái)嚅_(kāi)子網(wǎng)，可以選擇地執(zhí)行刷新，而無(wú)需關(guān)閉整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。此外，本發(fā)明允許各個(gè)子網(wǎng)的同時(shí)刷新，并允許借助于動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)重建的網(wǎng)絡(luò)故障的自發(fā)補(bǔ)償。
文檔編號(hào)G06F15/173GK101048771SQ200580036877
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2005年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月11日
發(fā)明者D·施泰格 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司