利用以太网的FlexRay通信的制作方法
【专利摘要】本发明涉及利用以太网的FlexRay通信，更具体地，本文提供了利用以太网执行FlexRay节点之间的FlexRay通信的系统和方法。以太网交换机包括端口，每个端口从各自的FlexRay节点接收以太网数据包（EDP）。每个EDP包括FlexRay消息，FlexRay消息包括数据帧和帧标识（ID）中的至少一个。在不迟于在第二端口接收第二EDP下在第一端口接收第一EDP。所述以太网交换机还包括控制器模块，该控制器模块根据与第一EDP和第二EDP关联的帧ID确定第二EDP是否比第一EDP具有更高的优先级。控制器模块被配置在不迟于将第一EDP路由至第一目的地下将第二EDP路由至第二目的地并当确定第二EDP具有更高的优先级时满足FlexRay传输周期时间。
【专利说明】利用以太网的FI exRay通信
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年7月23日提交的美国临时专利申请第61/674，834号、标题为“Ethernet Adaptation Layer Function for FlexRay Controller”以及 2012 年 12 月 17日提交的美国专利申请第13/716，577号的权益，其全部内容通过引用结合到本文。
【技术领域】
[0003]本技术主要涉及网络通信，具体地，涉及利用以太网执行FlexRay通信。
【背景技术】
[0004]FlexRay是被开发用于管理车载计算的网络通信协议。相比控制局域网络(CAN)和时间触发协议(TTP), FlexRay被设计更加快速且更加可靠。FlexRay可在通信系统的各种电子组件之间提供无故障通信，并可传送用于线控应用的容错和时间决定的性能需求。
【发明内容】
[0005]本发明的一个方面涉及一种用于执行多个FlexRay节点之间的FlexRay通信的以太网交换机，所述以太网交换机包括:多个端口，每个端口被配置为从各自的FlexRay节点接收以太网数据包，每个以太网数据包包括FlexRay消息，每个FlexRay消息包括数据帧和帧标识(ID)中的至少一个，其中，在不迟于在所述多个端口中的第二端口接收第二以太网数据包下在所述多个端口中的第一端口接收第一以太网数据包；以及控制器模块，被配置为基于与所述第一以太网数据包相关联的所述帧ID和与所述第二以太网数据包相关联的所述帧ID确定所述第二以太网数据包是否具有比所述第一以太网数据包高的优先级；其中，所述控制器模块被进一步配置将所述第一以太网数据包路由至第一目的地并将所述第二以太网数据包路由至第二目的地，所述控制器模块被配置为当已确定所述第二以太网数据包具有比所述第一以太网数据包高的优先级时，在不迟于将所述第一以太网数据包路由至所述第一目的地下将所述第二以太网数据包路由至所述第二目的地。
[0006]上述以太网交换机中，优选所述多个FlexRay节点中的每个包括FlexRay控制器和以太网适配模块。
[0007]上述以太网交换机中，优选所述控制器模块被配置为当已确定所述第二以太网数据包具有比所述第一以太网数据包高的优先级时，在将所述第一以太网数据包路由至所述第一目的地之前将所述第二以太网数据包路由至所述第二目的地。
[0008]上述以太网交换机中，优选每个帧ID识别其中计划传输相应的数据帧的时隙，其中，与所述第二以太网数据包相关联的所述帧ID识别动态时隙，其中，与所述第一以太网数据包相关联的所述帧ID识别动态时隙，并且其中，与所述第二以太网数据包相关联的所述帧ID小于与所述第一以太网数据包相关联的所述帧ID。
[0009]上述以太网交换机中，优选所述控制器模块被配置为当已确定所述第二以太网数据包具有比所述第一以太网数据包高的优先级时，暂停路由所述第一以太网数据包。[0010]上述以太网交换机中，优选所述控制器模块被进一步配置为在路由所述第二以太网数据包之后恢复路由所述第一以太网数据包。
[0011]上述以太网交换机中，优选所述控制器模块被进一步配置为确定所述第二目的地。
[0012]上述以太网交换机中，优选所述第二目的地包括:a)除了对应于所述第二端口的所述FlexRay节点之外的所述多个FlexRay节点中的单个FlexRay节点，b)除了对应于所述第二端口的所述FlexRay节点之外的所述多个FlexRay节点中的两个或更多个FlexRay节点，或c)除了对应于所述第二端口的所述FlexRay节点之外的所述多个FlexRay节点中的全部FlexRay节点。
[0013]上述以太网交换机中，优选进一步包括被耦接至所述控制器模块的时钟模块，其中，所述时钟模块被配置为向所述控制器模块提供主基准时钟，并且其中，所述控制器模块被配置为将所述主基准时钟提供至所述多个FlexRay节点中的一个或多个FlexRay节点。
[0014]上述以太网交换机中，优选所述时钟模块被进一步配置为基于与所述第二以太网数据包相关联的所述FlexRay消息的定时来生成传输时钟，并且其中，所述控制器模块被配置为基于所述传输时钟路由所述第二以太网数据包。
[0015]上述以太网交换机中，优选所述控制器模块被配置为检测FlexRay消息错误并且基于所述FlexRay消息错误的检测将FlexRay故障信息传输至所述多个FlexRay节点中的一个或多个FlexRay节点。
[0016]本发明的另一方面涉及一种利用以太网执行FlexRay通信的FlexRay节点，所述FlexRay节点包括:以太网适配模块，被配置为接收基准时钟；以及FlexRay模块，被配置为基于所述基准时钟生成FlexRay消息，所述FlexRay消息包括数据帧和帧标识(ID)，所述帧标识基于所述基准时钟识别其中计划传输所述数据帧的时隙；其中，所述以太网适配模块被配置为基于所述FlexRay消息生成以太网数据包并且将所述以太网数据包提供至收发器以通过以太网链路将所述以太网数据包传输至目的地。
[0017]上述FlexRay节点中，优选所述以太网适配模块被配置为将所述FlexRay消息封装为所述以太网数据包。
[0018]上述FlexRay节点中，优选进一步包括所述收发器，其中，所述收发器被配置为将所述以太网数据包传输至所述目的地，其中，所述收发器被配置为通过所述以太网链路接收所述基准时钟，并且其中，所述收发器被配置为在所述时隙期间传输所述以太网数据包。
[0019]上述FlexRay节点中，优选所述以太网链路包括共享的以太网总线。
[0020]上述FlexRay节点中，优选所述以太网适配模块被配置为检测以太网故障信息并且基于所述以太网故障信息的检测将FlexRay消息错误提供至所述FlexRay模块。
[0021]本发明的有一个方面涉及一种利用以太网执行多个FlexRay节点之间的FlexRay通信的方法，所述方法包括:从所述多个FlexRay节点中的第一 FlexRay节点接收第一以太网数据包并且从所述多个FlexRay节点中的第二 FlexRay节点接收第二以太网数据包，不迟于所述第二以太网数据包地接收所述第一以太网数据包，所述第一以太网数据包包括具有第一数据帧和第一帧标识(ID)中的至少一个的第一 FlexRay消息，所述第二以太网数据包包括具有第二数据帧和第二帧ID中的至少一个的第二 FlexRay消息；基于所述第一帧ID和所述第二帧ID确定所述第二以太网数据包是否具有比所述第一以太网数据包高的优先级；当已确定所述第二以太网数据包具有比所述第一以太网数据包高的优先级时，暂停路由所述第一以太网数据包；以及基于所述第一以太网数据包的路由的暂停，在不迟于将所述第一以太网数据包路由至第一目的地下将所述第二以太网数据包路由至第二目的地。
[0022]上述方法中，优选进一步包括确定所述第一目的地和所述第二目的地，其中，所述第一目的地包括所述多个FlexRay节点中的第一组，并且其中，所述第二目的地包括不同于所述多个FlexRay节点中的第一组的所述多个FlexRay节点中的第二组。
[0023]上述方法中，优选在将所述第一以太网数据包路由至所述第一目的地的同时将所述第二以太网数据包路由至所述第二目的地。
[0024]上述方法中，优选通过共享的以太网总线路由所述第一以太网数据包和所述第二以太网数据包。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]包括了附图以提供对本技术的进一步理解，并且附图结合在本说明书中，构成本说明书的一部分，附图示出了本技术的多个方面并与文字描述一起说明本技术的原理。
[0026]图1示出了根据本技术的各个不同方面的包含用于在以太网链路上执行FlexRay节点之间的FlexRay通信的以太网交换机的示例性车辆。
[0027]图2示出了根据本技术的各个方面的以太网交换机和FlexRay节点的组件的框图。
[0028]图3示出了根据本技术的各个方面的用于在以太网链路上执行FlexRay节点之间的FlexRay通信的示例性方法。
[0029]图4示出了根据本技术的各个方面的控制器组件的框图。
【具体实施方式】
[0030]在下面的详细描述中，阐述了许多具体细节以便充分理解本技术。但是，显而易见的是，可在不借助这些具体细节中的一些细节的情况下实施本技术。在其他情况下，未详细示出结构和技术以避免模糊本技术。
[0031]车辆可具有几个到多达150个或更多的用于各种子系统的电子控制单元(ECU)。一个ECU为发动机控制单元(在汽车中也称为发动机控制模块或动力系控制模块(PCM))。其他的E⑶可用于传输、安全气袋、防抱死制动、巡航控制(例如，自适应巡航控制)、主动悬挂、电控、电动助力转向、音频系统、门、窗、镜子调节、用于混合动力/电动汽车的电池和充电系统等等。虽然这些ECU中的一些可形成独立的子系统，但是通信尤其重要。子系统需要控制致动器或接受传感器的反馈。
[0032]FlexRay提供了用于不同FlexRay节点例如E⑶之间的通信标准。所述节点可被连接至FlexRay总线，且每个节点能利用该总线发送和接收FlexRay消息。FlexRay利用了用于节点之间通信的时多分路存取(TDMA)。具体地，FlexRay提供了包括多个时隙的预先设定的通信时间周期(例如，I至5毫秒)，每个时隙可被分配至FlexRay节点，用于发送FlexRay消息。FlexRay消息包括数据帧和识别其中计划传输数据帧的通信时间周期内的时隙的帧标识(ID)。
[0033]所述通信时间周期可包括静态段(static segment)，随后是动态段。静态段保留用于确定性数据(例如用于标准的、非紧要数据)的时隙，确定性数据被计划以固定周期到达目的地。动态段保留用于事件触发数据(例如用于高优先级、紧急数据)的时隙。由于可在相同的通信时间周期中的多个动态时隙传输来自一个节点的事件触发数据，所以动态段被组织为使得较高优先级的节点(例如，具有帧ID低的较高优先级信息)可被分配更靠近动态段的开始的动态时隙，从而确保它们的更高优先级数据可被首先传输。在一个或多个实施方案中，没有两个节点可具有相同的优先级。在一些方面，如果两个或更多节点具有在动态段期间发送的信息，那么发送具有数值较低的帧ID的消息(例如，表示更高优先级的信息)的节点将首先传输，因为其被分配更早的动态时隙。如果该传输发生在多个动态时隙上并阻止下一个较低优先级节点发送其信息，那么下一个较低优先级节点可能要等到下一个通信时间周期来发送其信息(假设所有的较高优先级节点在下一个通信时间周期的动态段期间不再有任何要发送的信息)。
[0034]根据本技术的各个方面，可利用以太网执行FlexRay通信(包括在动态段期间发送高优先级信息)。以太网是许多网络计算设备所利用的常见标准，并且尤其提供了较高的带宽、交换操作、以及用于诊断和解决通信中的错误的一组定义明确的故障错误。因此，可利用以太网以更快速的和更有效的方式执行FlexRay通信。此外，通过车辆的以太网上提供了许多其他服务，例如多媒体流、高级驾驶员辅助功能、单个或多个摄像头显示器、车道偏离警告、行人检测、内联网和互联网通信量(例如，在仪表板上)等等。因此，利用以太网执行FlexRay节点之间的FlexRay通信可将通信聚焦于单一标准，从而简化了车辆设计。
[0035]图1示出了根据本技术的各个方面的包括用于通过太网链路106a、106b、106c和106d执行FlexRay节点104a、104b、104c和104d之间的FlexRay通信的以太网交换机102的示例性车辆100。在一些方面，FlexRay节点104a、104b、104c和104d可以是用于发动机控制、传输控制、安全气袋、防抱死制动、巡航控制(例如，自适应巡航控制)、主动悬挂、电控、电动助力转向、音频系统、门、窗、镜子调节、用于混合动力/电动汽车的电池和充电系统、照明、电动锁，和/或其他功能的ECU。虽然图1仅示出四个FlexRay节点，但是应该理解可利用以太网针对任何数量的FlexRay节点执行FlexRay通信。根据某些方面，具有要传输的FlexRay消息的FlexRay节点(例如FlexRay节点104a)可包括将FlexRay消息转换成以太网数据包的以太网适配模块。可由以太网交换机102经以太网链路(例如，以太网链路106a)接收该以太网数据包，以太网交换机然后可在一个或多个以太网链路(例如，以太网链路106b、106c和106d)上将以太网数据包传输至一个或多个接收的FlexRay节点(例如,FlexRay节点104b、104c和104d)。所述一个或多个接收的FlexRay节点可各自包括将以太网数据包转换成原始FlexRay数据的以太网适配模块。根据某些方面，以太网交换机102 可执行抢先交换(例如，利用 Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)802.1Qbu提出的标准)和/或时间感知调度(例如，利用IEEE802.1Qbv提出的标准)，以便即使以太网交换机102在不迟于高优先级信息地接收那些较低的优先级信息的情况下，也在传输其他的较低优先级信息之前传输较高的优先级信息(例如，来自特定FlexRay节点的事件触发数据)。因此，本技术的多个方面提供了高优先级FlexRay消息的低延迟以太网传输。
[0036]图2示出了根据本技术的各个不同方面的以太网交换机102和FlexRay节点104a、104b、104c和104d的组件的框图。以太网交换机102包括端口 206a、206b、206c和206d、交换机控制器模块202、以及时钟模块204，其彼此互相通信。FlexRay节点104a包括以太网适配模块208a、FlexRay模块210a以及物理层(PHY)模块214a，其彼此互相通信。类似地，FlexRay节点104b包括以太网适配模块208b、FlexRay模块210b、以及PHY模块214b。FlexRay节点104c包括以太网适配模块208c、FlexRay模块210c以及PHY模块214c。FlexRay节点104d包括以太网适配模块208d、FlexRay模块210d以及PHY模块214d。在一些方面，所述模块可以以软件(例如，子程序和代码)实施。在一些方面，一些或全部的所述模块可以以硬件(例如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑设备(PLD)、控制器、状态机、门控逻辑、离散硬件组件、或任何其他的合适器件)和/或两者的组合实施。在本公开中进一步描述了根据本技术各个方面的这些模块的其他特征和功能。
[0037]根据某些方面，以太网交换机102可促进被连接至以太网交换机102的FlexRay节点(例如，FlexRay节点104a、104b、104c和104d)的定时的同步。在一个或多个实施中，时钟模块204包括使以太网交换机102能根据定时循环传输和接收数据包的逻辑、电路和/或代码。时钟模块204可产生主基准时钟(例如，从自由运行的晶体振荡器)或从另一个网络组件(例如，另一个交换机)接收主基准时钟。时钟模块204可向交换机控制器模块202提供主基准时钟。交换机控制器模块202和/或端口(例如，端口 206a、206b、206c和/或206d)可包括用于支持与其他的网络设备的通信的收发器(例如，接收器和发送器)、扰频器、解扰器、一个或多个数字信号处理块、和/或其他的组件。在一些方面，交换机控制器模块202将从时钟模块204接收的主基准时钟提供至被连接至以太网交换机102(例如，经由相应的端口例如端口 206a、206b、206c和/或206d)的FlexRay节点，以便使这些节点之间的定时同步。根据某些方面，交换机控制器模块202和/或时钟模块204可利用IEEE802.1AS标准、IEEE1588标准和/或其他标准导出(derive)和/或产生FlexRay基准周期时钟，以使被连接至以太网交换机102的FlexRay节点的定时同步。
[0038]PHY模块(例如，PHY模块214a、214b、214c或214d )包括用于支持与其他网络设备的通信的逻辑、电路、接口和/或代码。根据某些方面，PHY模块可包括用于支持与其他的网络设备的通信的收发器(例如，接收器和发送器)、扰频器、解扰器、一个或多个数字信号处理块、和/或其他的组件。PHY模块可从以太网交换机102接收主基准时钟并将该主基准时钟提供至相应的以太网适配模块(例如，以太网适配模块208a、208b、208c或208d)。
[0039]根据某些方面，以太网适配模块包括逻辑、电路和/或代码，用于使FlexRay通信适应以太网通信，反之亦然。在一个或多个实施方案中，以太网适配模块将主基准时钟(从相应的PHY模块接收的)提供至相应的FlexRay模块(例如，FlexRay模块210a、210b、210c或210d)。FlexRay模块包括用于产生FlexRay消息的逻辑、电路和/或代码。在一个或多个实施方案中，FlexRay模块包括FlexRay控制器。每个FlexRay消息包括数据帧和帧ID，帧ID识别其中计划要传输该数据帧的时隙(基于主基准时钟)。该时隙可以是静态时隙(例如，在通讯时间周期(communication time cycle)的静态段中的时隙)或者动态时隙(例如，在通信时间周期的动态段中的时隙)。以太网适配模块可基于从相应的FlexRay模块接收的FlexRay消息，产生以太网数据包。根据某些方面，以太网适配模块可将FlexRay消息封装为以太网数据包，从而允许FlexRay消息在以太网链路上传输。PHY模块可从相应的以太网适配模块接收以太网数据包并经以太网链路(例如，以太网链路106a、106b、106c或106d)将该以太网数据包提供至以太网交换机102。根据某些方面，PHY模块可在相应的FlexRay消息的帧ID识别出的时隙期间传输以太网数据包。
[0040]根据本技术的各个方面，以太网交换机102的端口(例如，端口 206a、206b、206c或206d)从各自的FlexRay节点接收以太网数据包(例如，端口 206a通过以太网链路106a从FlexRay节点104a的PHY模块214a接收以太网数据包，端口 206b通过以太网链路106b从FlexRay节点104b的PHY模块214b接收以太网数据包，端口 206c通过以太网链路106c从FlexRay节点104c的PHY模块214c接收以太网数据包，和/或端口 206d经以太网链路106d从FlexRay节点104d的PHY模块214d接收以太网数据包)。端口可将接收的以太网数据包提供至交换机控制器模块202，交换机控制器模块可经由一个或多个其他的端口将以太网数据包路由(route，发送)至目的地。
[0041]根据某些方面，时钟模块204可确定交换机控制器模块202应该何时将以太网数据包路由至其预定目的地。由于FlexRay消息可包括与通信时间周期中的应该传输该信息的所期望时隙相关的信息，所以交换机控制器模块202可提取该定时信息，且时钟模块204可确定可接受的时间(例如，传输时钟)，以将以太网数据包传输至其预定目的地。时钟模块204可利用从另一个网络组件(例如，另一个交换机)产生(例如，从自由运行的晶体振荡器)或接收的主基准时钟，确定传输时钟。交换机控制器模块202可根据时钟模块204产生的相应传输时钟，传输以太网数据包。PHY模块可从以太网交换机102接收以太网数据包。相应的以太网适配模块可从以太网数据包提取FlexRay消息并将FlexRay消息提供至相应的FlexRay 模块。
[0042]图3示出了根据本技术的各个方面的用于在以太网链路106a、106b、106c和106d上执行FlexRay节点104a、104b、104c和104d之间的FlexRay通信的示例性方法300。例如，以太网交换机102可用于执行方法300。但是，还可通过具有其他配置的系统执行方法300。虽然此处参照图1、2和4的示例描述了方法300，但是方法300不局限于这些示例。此夕卜，方法300不一定需要按所示的顺序执行。根据设计偏好，应该理解可重新安排方法300的顺序。
[0043]为了说明的目的，假设FlexRay节点104a要将第一以太网数据包(包括第一FlexRay消息,该消息包括第一数据巾贞和第一巾贞ID)传输至FlexRay节点104b。此外,假设第一数据帧为事件触发数据，由此第一帧ID识别用于传输第一数据帧的动态时隙。此外，假设FlexRay节点104c要将第二以太网数据包(包括第二 FlexRay消息,该消息包括第二数据帧和第二帧ID)传输至FlexRay节点104d。假设第二数据帧也为事件触发数据，由此第二帧ID识别用于传输第二数据帧的动态时隙。FlexRay节点104a和104c可分别将第一以太网数据包和第二以太网数据包传输至以太网交换机102，以太网交换机分别经由端口 206a和206c接收这些包。而且，假设以太网交换机102不迟于接收第二以太网数据包地接收第一以太网数据包。换句话说，以太网交换机102同时或迟于接收所述第一以太网数据包地接收所述第二以太网数据包(S302 )。
[0044]根据某些方面，交换机控制器模块202被配置为确定针对传输所述第二以太网数据包是否比所述第一以太网数据包具有更高的优先级(S304)。例如，由于第一帧数据和第二帧数据为事件触发数据(且因此可能占据相同的动态时隙)，交换机控制器模块202可确定这些数据帧(以及相应的以太网数据包)中的哪些具有传输优先权。根据某些方面，交换机控制器模块202基于第一帧ID和第二帧ID确定第二以太网数据包是否比第一以太网数据包具有更高的优先级。交换机控制器模块202可通过将较高优先级赋予与较低帧ID相关联的以太网数据包来模仿FlexRay优先化处理。如果确定相比第一以太网数据包，第二以太网数据包不具有更高的优先级(例如，第二帧ID大于第一帧ID)，那么交换机控制器模块202继续确定用于传输的下一个以太网数据包(例如，第一以太网数据包)的目的地(S308)。然而，如果确定相比第一以太网数据包，第二以太网数据包具有更高的优先级(例如，第二帧ID小于第一帧ID)，那么交换机控制器模块202暂停路由第一以太网数据包，以允许传输第二以太网数据包(S306)。
[0045]为了说明的目的，假设第二以太网数据包比第一以太网数据包具有更高的优先级并暂停第一以太网数据包的路由，那么交换机控制器模块202确定第二以太网数据包的目的地(S308)。根据某些方面，来自第二以太网数据包的第二 FlexRay消息可包括有关其预定目的地的信息。在该情况下，交换机控制器模块202可通过从第二FlexRay消息提取预定目的地信息来确定第二以太网数据包的目的地。在一些方面，可预先确定目的地。例如，可预先确定一个或多个节点(例如，FlexRay节点104b、104c和/或104d)接收源于FlexRay节点104c的所有数据包。可将该预先确定的目的地提供至和/或存储在以太网交换机102中。在这点上，交换机控制器模块202可通过查找预先确定的目的地来确定第二以太网数据包的目的地。如上面所讨论的，第二以太网数据包的预定目的地为FlexRay节点104d。因此，交换机控制器模块202可确定FlexRay节点104d为第二以太网数据包的目的地。
[0046]虽然将第二以太网数据包的目的地描述为在暂停第一以太网数据包的路由后确定，但是可在路由该第二以太网数据包之前的任何时间确定该目的地，例如在紧随接收第二以太网数据包之后、在确定第二以太网数据包的优先级之前、在暂停第一以太网数据包的路由之前等确定该目的地。在一些方面，还可在路由第一以太网数据包之前的任何时间确定第一以太网数据包的目的地，甚至在发送第二以太网数据包之前。
[0047]根据某些方面，交换机控制器模块202经由一个或多个相应的端口将第二以太网数据包路由至确定的目的地(S310)。例如，交换机控制器模块202可经由端口 206d将第二以太网数据包路由至FlexRay节点104d。在第二以太网数据包被路由至后，交换机控制器模块202可恢复第一以太网数据包的路由。在一个或多个实施方案中，交换机控制器模块202可确定第一以太网数据包的预定目的地(在此例中为FlexRay节点104b)，并通过端口206b将第一以太网数据包路由至FlexRay节点104b。
[0048]虽然将第二以太网数据包描述为在第一以太网数据包之前被路由(例如，因为第二以太网数据包比第一以太网数据包具有更高的优先级)，但是也可同时发送第二以太网数据包和第一以太网数据包(即使第二以太网数据包比第一以太网数据包具有更高的优先级)。在一个或多个实施方案中，假设第一和第二以太网数据包不具有相同的目的地(在此情况下是合适的，因为第一以太网数据包的预定目的地为FlexRay节点104b而第二以太网数据包的预定目的地为FlexRay节点104d)，那么由于这些以太网数据包不共享用于传输的相同以太网链路，所以交换机控制器模块202可同时(例如，在相同的传输周期)将第一以太网数据包和第二以太网数据包路由至它们的预定目的地。
[0049]根据本技术的各个方面，可利用以太网传播FlexRay总线状态信令(例如，FlexRay总线保护状态信令)。该信令可包括FlexRay错误消息。交换机控制器模块202可检测FlexRay消息错误(例如，过度循环冗余效验错误、本地地址无法访问和/或不听从错误(not-listened-to error)等等),并基于检测出的FlexRay消息错误生成相应的以太网故障信息。交换机控制器模块202可将所生成的以太网故障信息路由至可能应用该错误的FlexRay节点。该FlexRay节点的以太网适配模块可接收以太网故障信息(经由相应的PHY模块)，基于所接收的以太网故障信息生成相应的FlexRay消息错误,并将FlexRay消息错误提供至相应的FlexRay模块。在一些方面，以太网适配模块还可将电缆故障(例如，短路(short)、开路(open)、不适当的传输线等等)报告至FlexRay模块。
[0050]虽然上面将FlexRay通信描述为利用以太网交换机102执行，但是还可利用共享的以太网总线操作(例如FlexRay节点104a、104b、104c或104d可在共享的以太网链路上直接传输)来执行FlexRay通信。共享的以太网总线操作可包括IEEE802.3Carrier-Sense, Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD)法、主从时隙接入IEEE802.3以太网PON法、以及其变体。在共享的以太网总线操作中，除了以太网数据包的传输和接收在单个以太网链路外，每个FlexRay节点可如上所述地传输和接收以太网数据包，因此，全部的FlexRay节点可监听在太网链路上发生的传输。此外，每个FlexRay节点的以太网适配模块可在动态时隙期间监测以太网链路并通知相应的FlexRay模块在动态时隙期间以太网链路是否可用于传输(空闲的)。如果是可用的，则欲在该时隙期间传输数据帧的FlexRay节点可进行传输。如果以太网链路不可用于传输(非空闲的)(例如，因为在该时间期间更高优先级的FlexRay节点正在传输)，那么欲进行传输的较低优先级的FlexRay节点可等待直至稍后的传输周期来传输其数据帧。
[0051]图4示出了根据本技术的各不同方面的控制器400的组件的框图。控制器400包括处理器模块404、存储器模块410、输入/输出(1/0)模块408、内存模块406以及总线402。总线402可以是用于通信信息的任何合适的通信机构。可利用总线402连接处理器模块404、存储器模块410、1/0模块408和内存模块406，用于在控制器400的任何模块之间通信信息和/或在控制器400的任何模块与至控制器400的外部设备之间通信信息。例如，控制器400的任何模块之间通信的信息可包括指令和/或数据。在一些方面，总线402可以是通用串行总线。在一些方面，总线402可提供以太网连接性。
[0052]在一些方面，处理器模块404可包含一个或多个处理器，其中每个处理器可实施不同功能或执行不同指令和/或处理。例如，一个或多个处理器可利用以太网执行用于执行FlexRay通信的指令，且一个或多个处理器可执行用于输入/输出功能的指令。
[0053]内存模块406可以是随机存取内存(“RAM”)或用于存储处理器模块404所执行信息和指令的其他动态存储设备。内存模块406还可用于在处理器404的指令执行期间存储临时变量或其他的中间信息。在一些方面，内存模块406可包含电池组供电的静态RAM,其存储信息而不需要电力来维持所存储的信息。存储器模块410可以是磁盘或光盘并且也可存储信息和指令。在一些方面，存储器模块410可包含硬盘存储器或电子内存存储器(快闪式存储器)。在一些方面，内存模块406和存储器模块410均为机器可读介质。
[0054]可通过1/0模块408将控制器400连接至系统控制和管理系统(例如，车辆中央网关)、传动系统控制单元、和/或可允许用户将信息和选择命令通信至控制器400以及从控制器400接收信息的用户接口。例如，车辆中央网关可提供带宽、日志故障诊断、重置和恢复动作、以及日志统计。用户接口可以是向用户显示信息的监视器(例如，液晶显示器(IXD)、发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)、柔性显示器、平板显示器、固态显示器)。用户接口还可包括，例如键盘、鼠标或任何通过I/O模块408被连接至控制器400用于将信息和命令选择通信至处理器模块404的具有感官反馈、视觉反馈、听觉反馈、和/或触觉反馈的设备。
[0055]根据本技术的各个方面，可通过控制器400执行此处所描述的方法。在一个或多个实施中，处理器模块404执行一个或多个包含在内存模块406和/或存储器模块410中的指令序列。在一些方面，指令可从另一个机器可读介质例如存储器模块410读取至内存模块406。在一些方面，指令可例如从用户通过用户接口从I/O模块408直接读取至内存模块406。包含在内存模块406和/或存储器模块410中的指令序列的执行可导致处理器模块404实施利用以太网执行FlexRay通信的方法。在一个或多个实施中，利用以太网执行FlexRay通信的计算算法可作为一个或多个指令序列存储在内存模块406和/或存储器模块410中。可通过总线402从处理器模块404将信息例如以太网数据包、FlexRay消息、目的地、定时信息、FlexRay消息错误、以太网故障信息和/或其他信息通信至内存模块406和/或存储器模块410，以用于存储。在一些方面，可通过总线402将所述信息从处理器模块404、内存模块406和/或存储器模块410通信至I/O模块408。然后通过用户接口将所述信息从I/O模块408通信至用户。
[0056]以多处理排列的一个或多个处理器还可用于执行包含在内存模块406和/或存储器模块410中的指令序列。在一些方面，可利用硬接线电路代替软件指令或者与软件指令结合来执行本技术的各个方面。因此，本技术的方面不局限于硬件电路和软件的任何特定组合。
[0057]本文所用的术语“机器可读介质”或“计算机可读介质”指的是任何参与将指令提供至处理器模块404用于执行的介质。该介质可采用许多形式，包括，但不局限于，非易失性介质和易失性介质。非易失性介质包括，例如，光盘或磁盘，例如存储器模块410。易失性介质包括动态内存，例如内存模块406。机器可读介质或计算机可读介质的公共形式包括，例如，软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他的磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他的光学介质、穿孔卡、纸带、任何其他的具有孔图案的物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH EPROM、任何其他的内存芯片或盒式磁带、或任何其他的处理器可从其读取的介质。
[0058]本领域内的那些技术人员应该意识到此处描述的说明性方框、模块、组件、组件、方法、以及算法可被实施为电子硬件、计算机软件、或两者组合。为了说明该硬件和软件的可互换性，在上文中就其功能概括地描述了各种说明性方框、模块、元件、组件、方法以及算法。该功能是否被实施为硬件或软件取决于特定应用和对整个系统所施加的设计约束。技术人员可针对各自的特定应用以不同方式执行所述功能。可在不偏离本技术的保护范围下对各种组件和方框进行不同的排列(例如以不同顺序排列，或以不同方式划分)。
[0059]应该理解所公开的处理中的方框的任何特定顺序或层级是说明示例性方法。根据设计偏好，应该理解，可重新排列处理中的方框的任何特定顺序或层级，或者可执行全部的说明性方框。可同时执行任何方框。在一个或多个实施方案中，多任务和并行处理可能是有利的。而且，上述实施方式中的各种系统组件的分隔不应该被理解为在全部的实施例中都要求这样的分隔，且应该理解所描述的程序组件和系统通常可整合在单个软件产品中或被封装成多个软件产品。[0060]在本申请的此说明书和任何权利要求中所使用的术语“接收器”、“计算机”、“服务器”、“处理器”和“内存”全部指电子或其他的技术设备。这些术语排除了人或人群。为了具体说明，术语“显示”或“进行显示”意味着在电子设备上进行显示。
[0061]如本文所使用的，在一系列项目之前(或之后)的短语“至少一个”(借助术语“和”或“或”分隔任何项目)是作为一个整体修改列表，而不是列表的各个构件(即，每个项目)。短语“至少一个”并不要求选择至少一个的每个所列项目；相反地，该短语意味着包含所述项目中的至少一个的任一项目，和/或至少一个的所述术语的任何组合,和/或至少一个的每个项目。例如，短语“A、B和C中的至少一个”或“A、B或C中的至少一个”各自指仅A、仅B、或仅C ;A、B和C的任何组合；和/或A、B和C各自至少一个。
[0062]谓语单词“被配置为”、“可操作用于”以及“可编程用于”不是暗示主题的任何特定的有形或无形的变化，相反，是可互换使用的。在一个或多个实施方案中，被配置分析和控制操作或组件的处理器也指被编程以分析和控制操作的处理器或可操作用于分析和控制操作的处理器。同样地，被配置执行代码的处理器可被解释为被编程用于执行代码或可操作用于执行代码的处理器。
[0063]短语例如“方面”不是暗示该方面对本技术是必不可少的或者该方面应用至本技术的所有配置。与方面相关的公开可应用于所有配置，或一个或多个配置。方面可提供本公开的一个或多个示例。例如“方面”的短语可指一个或多个方面，反之亦然。例如“实施方式”的短语不是暗示该实施方式对本技术是必不可少的或者该实施方式应用至本技术的所有配置。与实施方式相关的公开可适用于全部实施方式，或一个或多个实施方式。实施方式可提供本公开的一个或多个示例。例如“实施方式”的短语可指一个或多个实施方式，反之亦然。短语例如“配置”不是暗示该配置对本技术是必不可少的或者该配置应用至本技术的所有配置。与配置有关的公开可适用于所有配置，或一个或多个配置。配置可提供本公开的一个或多个示例。例如“配置”的短语可指一个或多个配置，反之亦然。
[0064]此处所用的词“示例性”意味着“用作示例、实例或说明”。此处作为“示例性”或作为“示例”描述的任何实施方式不一定被解释为比其他实施方式优选或有利。此外，就本说明书或权利要求中使用的术语“包括”、“具有”等而言，这样的术语与当“包含(comprise)”在权利要求中被用作过渡词所解释的术语“包含(comprise)”的方式类似地包含。
[0065]将本领域技术人员所已知的或之后将知道的与贯穿本公开描述的各个方面的组件等价的所有结构和功能通过引用明确地并入本文且被涵盖在权利要求中。而且，本文所公开的内容均不贡献给公众，而不管该公开是否被明确地记载在权利要求中。除非明确地使用短语“用于…的手段”来记载要素，或者在方法权利要求的情况下，使用短语“用于…的步骤”，否则权利要求的要素均不按照35U.S.C.§ 112，第六段的规定来解释。
[0066]提供前面的说明是为了使本领域内的任何技术人员能实践本文所述各个方面。对这些方面的各种修改对本领域内的那些技术人员是显而易见的，并且可将此处所定义的一般原则应用于其他方面。因此，权利要求并不受本文所示出的各个方面的限制，而是与语言表达的权利要求一致的全部保护范围，其中除非有特别说明，否则采用单数形式提及组件并不意味着“一个并且仅一个”，而是“一个或多个”。除非另有特别说明，否则术语“一些”指的是一个或多个。男性代词(例如，他的)包括女性和中性(例如，她的和它的)，反之亦然。如果存在任何标题和副标题，其仅是为了方便说明而不是限制本公开。
【权利要求】
1.一种用于执行多个FlexRay节点之间的FlexRay通信的以太网交换机,所述以太网交换机包括: 多个端口，每个端口被配置为从各自的FlexRay节点接收以太网数据包，每个以太网数据包包括FlexRay消息,每个FlexRay消息包括数据帧和帧标识(ID)中的至少一个,其中，不迟于在所述多个端口中的第二端口接收第二以太网数据包地在所述多个端口中的第一端口接收第一以太网数据包；以及 控制器模块，被配置为基于与所述第一以太网数据包相关联的所述帧ID和与所述第二以太网数据包相关联的所述帧ID确定所述第二以太网数据包是否具有比所述第一以太网数据包高的优先级， 其中，所述控制器模块被进一步配置将所述第一以太网数据包路由至第一目的地并将所述第二以太网数据包路由路由至第二目的地，所述控制器模块被配置为当已确定所述第二以太网数据包具有比所述第一以太网数据包高的优先级时，不迟于将所述第一以太网数据包路由至所述第一目的地地将所述第二以太网数据包路由至所述第二目的地。
2.根据权利要求1所述的以太网交换机，其中，所述多个FlexRay节点中的每个包括FlexRay控制器和以太网适配模块。
3.根据权利要求1所述的以太网交换机，其中，所述控制器模块被配置为当已确定所述第二以太网数据包具有比所述第一以太网数据包高的优先级时，在将所述第一以太网数据包路由至所述第一目的地之前将所述第二以太网数据包路由至所述第二目的地。
4.根据权利要求1所述的以太网交换机，其中，每个帧ID识别其中计划传输相应的数据帧的时隙，其中，与所述第二以太网数据包相关联的所述帧ID识别动态时隙，其中，与所述第一以太网数据包相关联的所述帧ID识别动态时隙，并且其中，与所述第二以太网数据包相关联的所述帧ID小于与所述第一以太网数据包相关联的所述帧ID。
5.根据权利要求1所述的以太网交换机，其中，所述控制器模块被配置为当已确定所述第二以太网数据包具有比所述第一以太网数据包高的优先级时，暂停路由所述第一以太网数据包。
6.根据权利要求5所述的以太网交换机，其中，所述控制器模块被进一步配置为在路由所述第二以太网数据包之后恢复路由所述第一以太网数据包。
7.根据权利要求1所述的以太网交换机，其中，所述控制器模块被进一步配置为确定所述第二目的地。
8.根据权利要求7所述的以太网交换机，其中，所述第二目的地包括:a)除了对应于所述第二端口的所述FlexRay节点之外的所述多个FlexRay节点中的单个FlexRay节点，b)除了对应于所述第二端口的所述FlexRay节点之外的所述多个FlexRay节点中的两个或更多个FlexRay节点，或c)除了对应于所述第二端口的所述FlexRay节点之外的所述多个FlexRay节点中的全部FlexRay节点。
9.一种利用以太网执行FlexRay通信的FlexRay节点，所述FlexRay节点包括: 以太网适配模块，被配置为接收基准时钟；以及 FlexRay模块,被配置为基于所述基准时钟生成FlexRay消息,所述FlexRay消息包括数据帧和帧标识(ID)，所述帧标识基于所述基准时钟识别其中计划传输所述数据帧的时隙，其中，所述以太网适配模块被配置为基于所述FlexRay消息生成以太网数据包并且将所述以太网数据包提供至收发器以通过以太网链路将所述以太网数据包传输至目的地。
10.一种利用以太网执行多个FlexRay节点之间的FlexRay通信的方法,所述方法包括: 从所述多个FlexRay节点中的第一 FlexRay节点接收第一以太网数据包并且从所述多个FlexRay节点中的第二 FlexRay节点接收第二以太网数据包,不迟于所述第二以太网数据包地接收所述第一以太网数据包，所述第一以太网数据包包括具有第一数据帧和第一帧标识(ID)中的至少一个的第一 FlexRay消息，所述第二以太网数据包包括具有第二数据帧和第二帧ID中的至少一个的第二 FlexRay消息； 基于所述第一帧ID和所述第二帧ID确定所述第二以太网数据包是否具有比所述第一以太网数据包高的优先级； 当已确定所述第二以太网数据包具有比所述第一以太网数据包高的优先级时，暂停路由所述第一以太网数据包；以及 基于所述第一以太网数据包的路由的暂停，不迟于将所述第一以太网数据包路由至第一目的地地将所述第二以太网数 据包路由至第二目的地。
【文档编号】H04L12/40GK103581061SQ201310268794
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2012年7月23日
【发明者】永范·金, 凯文·布朗 申请人:美国博通公司