专利名称：集群耦合器单元和使时间触发网络中多个集群同步的方法
技术领域：
本发明涉及一种时间触发网络中的集群耦合器单元，其中该网 络包括每个都具有多个节点的多个通信集群。本发明还涉及时间触发 网络以及使得时间触发网络中的多个集群同步的方法。
背景技术：
现代通信网络系统通常不是由单个通信域组成。相反，多个这 样的通信域可连接到使用不同的通信协议的每个通信域。
当前的汽车网络通常是由网关节点或集群耦合器单元互连的多
个CAN (汽车自动化网络)集群和LIN (本地互连网络)集群组成。 这些协议并不是准备用于实时交换安全相关信息。由于用于在汽车内 实现的安全相关功能的需求增加，所以将安全相关节点与网络连接的 需要进一步增加。因此，安全相关协议需要被并入这种网络中。尤其 是，不得不将多个安全相关通信集群互连。
当在相同环境(例如汽车)下使用多个通信集群而没有进一步 协调时，每个通信集群都具有其自身时序，意味着每个周期长度不同 并且周期启动没有同步。即使在同样配置通信集群时，由于分布式启 动和集群内部时钟同步的特点或者由于振荡器不精确的原因，这些参 数会漂移，导致非同步集群。然而，安全相关的实时传输需要严格同 步的集群。
使用通信单元或传统集群耦合器来连接这样不同的通信集群。 能对所有这样的通信集群进行访问的这种传统集群耦合器自然能分 发将使得通信集群对准或同步的信息，但是由于不能干扰正在进行的 通信，这些机构运行缓慢。因此，它们不太适于最初同步，而更适于 保持多通信集群同步，防止它们的时钟同步机构将其打乱。尤其是，如果用于最初同步所需要的时间会导致在应用功能中的用户可察觉 的延迟，那么对于这种系统的可接受度会很低。
因此，问题包括防止在启动期间已经存在的多个通信集群的速 率和偏移出现极大差异。那么，通信集群从开始就可以进行相互通信 并且可以启动依赖于这种通信的全部应用程序。那么，其他传统机构 就可以防止通信集群同步遭到破坏。
然而，以限定而不能确定最大执行时间的方式正常启动。特定 信道上的噪声或该通信集群上的节点相互影响相比其他通信集群可 能会延迟或加速特定通信集群的启动。
常用的方案是首先启动一个通信集群，随后令连接到该第一通 信集群的节点针对其他通信集群对该通信集群进行初始化，从而将第 一通信集群的时序施加到其他通信集群。这存在严重的缺点，即第二 以及随后的通信集群只能在第一通信集群已经建立通信之后才能启 动，从而使得在全部通信集群能进行通信之前所需的最小时间至少加 倍。
连接时间触发通信集群的网关、交换机或传统集群耦合器，是 针对较低等待时间和没有缓冲空间或者具有有限缓冲空间的操作，需 要单独集群的同步。像时间触发FlexRay之类的协议提供了应用外部 时钟校准的手段以实现最初非同步集群的同步。但是由于这种方法在 典型配置和针对典型应用的实践中消耗太多时间，因此这种方法是受 限制的。因此，通信集群必须同步启动。
然而，启动取决于在本地媒介上察觉到的激励。因此，即使同 时启动全部集群，通常它们也不会同步启动。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种使得通信集群同步的集群耦 合器单元和方法，能够在启动期间在最短时间内使得相连接的通信集 群同步。
通过独立权利要求的特征实现了本目的。
本发明基于下述思想从时间触发网络的信道上的最初传输信
6息中提取用于启动同步的信息。用于启动同步的相关信息的提取是在 预定时间内进行的和/或受到应用程序主机的控制。由于仅提取了启 动期间用于同步的相关信息，所以同步逻辑非常简单。在节点启动之 后，同步逻辑可以被禁用或者可以可选择地用于在运行网络期间保持 节点之间的同步。
各个从属权利要求陈述了本发明的另外的有利实现方式和实施例。
本发明提出了一种用于在启动期间使得通信集群同步的集群耦 合器单元和方法。提供了在集群耦合器单元内的协议引擎之间用于交
换相关同步信息的装置。
对于每个耦合器，作为连接到多个集群的节点的集群耦合器包
含一个协议引擎。该协议引擎可以用于不同的目的，例如用于连接应 用程序主机或者不同集群的路由器。智能集群耦合器中的协议引擎通 过附加同步逻辑电路相连接，设计该附加同步逻辑电路，使得集群耦 合器中的协议引擎的全部相关启动和同步信息分布在所有集群上。尽 管集群耦合器中的协议引擎主要是进行彼此同 步，但是在每个集群中 的其他传统节点必须并入来自集群耦合器中的协议引擎的传输信息。 传统节点仅用于消息交换，并非用于启动或同步。因此，按照通信集 群的全部其他节点根本不发起启动或者配置大量延迟来给中央集群 耦合器首先启动的机会的方式，配置全部附接通信集群的全部其他节 点。而且，必须以类似方式配置全部通信集群，使得周期长度、时隙 长度和帧长度彼此兼容。
集群耦合器通常还被称为网关节点，但并非限制于该特定应用， 它还可以仅用于同步通信集群而不用在它们之间交换附加信息。
本发明使得作为全部通信集群中的一部分的中央集群耦合器能 够容易地使启动同步，而无需修改底层协议。其实现方式和验证非常 简单，这是由于不需要改变协议引擎的现有IP模块的硬件配置。本 发明的概念非常适于自然访问多个通信集群并且需要它们进行同步 来同时使用于集群间通信的传输延迟和必要的消息缓冲存储器最小 化的网关节点。另外，本发明还解决了在正确配置通信集群的情况下保持启动后的多个通信集群的同步问题。
根据本发明的第一实施例，提出了分层同步结构，其中集群耦 合器的协议引擎彼此同步并且从开始就将它们的时序施加于单独的 集群。
根据本发明的第二实施例，提出了用于在集群耦合器中对附接 到不同集群来执行理想的启动同步的协议引擎的共模接收。
根据本发明的第三实施例，提出挑选特定的附接的通信集群作 为主机并且在其他集群上执行其时序。
在需要将多个通信集群同步的情况下，通常存在访问全部通信 集群的单个或多个冗余部件网关或集群耦合器。通过利用本发明，有 可能通过利用两级处理来使得全部附接的通信集群同步启动，其中首 先将集群主机同步并且其次将它们的同步施加于单独的集群。
以下参考所附示意图来具体描述本发明，其中
图1示出了具有多个通信集群的网络；
图2示出了根据本发明的节点的框图3示出了传统集群耦合器单元的框图4示出了根据本发明的集群耦合器单元的框图5示出了根据本发明第一实施例的集群耦合器单元；
图6示出了根据本发明第一实施例的可替代的集群耦合器单元；
图7示出了根据本发明第二实施例的集群耦合器单元；
图8示出了根据本发明第三实施例的集群耦合器单元。
具体实施例方式
图l所示的典型容错时间触发网络由连接到节点11的两个或多
个通信信道Channel A， Channel B组成。图2示出了在时间触发网络 中使用的节点11。这些节点11中的每一个都包括总线驱动器17、通 信控制器15、用于每个总线驱动器17的最终的总线监控装置14和 应用程序主机13。总线驱动器17传送通信控制器15在其连接信道上提供的位和字节并且将在该信道上接收的信息按顺序提供给通信 控制器15。通信控制器15连接到两个信道并且将相关数据传递到应 用程序主机13并且从应用程序主机13接收按顺序组合成帧的数据，
并且传递到总线驱动器17。通信控制器15主要是由协议引擎12和 控制器主机接口 (未示出)组成。控制器主机接口负责在应用程序主 机13和通信控制器15之间的缓冲管理和数据传送。协议引擎12采 用硬件来实现。
对于本发明，在集群耦合器IO中只有通信控制器15是重要的。 总线驱动器17、总线监控装置14和主机设备13只是被列出以便于 更好的纵览，在其前后关系中可能会使用本发明。本发明并不由这些 装置存在与否来限制或约束。
那些网络系统是至少部分时间触发的，这意味着时间被分割成 循环周期，其中每个周期由几个时间段组成。每个节点ll都根据其 自身的内置时钟来确定新周期的开始。至少一个时间段被分成固定数 量的时隙，其中每个时隙最多被分配给节点11的一个通信控制器15，
其中通信控制器15有权单独传输。该周期的其他时间段可用于动态 仲裁机制或其他目的。
总线监控装置14为具有独立配置数据集的装置，使得只能在配 置数据集所指定的那些时隙内在总线上进行传输。
应用程序主机13包括数据源和数据接收器并且通常不涉及协议 活动。应用程序主机13做出通信控制器15不能单独做出的那些决定。
被称为冷启动节点的单个节点11发起通信调度。根据本发明， 该冷启动节点是集群耦合器10。通过确定几个潜在节点/集群中的哪 一个执行启动的配置或一些算法来选择该集群耦合器10。该算法通 常包括只要还没检测到现有的通信调度就在附接的信道上传送帧或 类似结构。
因此(潜在)冷启动节点11的通信控制器15不得不监听全部 附接的信号并且不得不同时在全部附接的(潜在冗余)信道上传输其 启动数据。集群内的每个节点11都监听其附接的信道。如果接收到 指示启动的特定帧或类似结构，那么它将采用来自察觉到通信的时序
9方案并且并入该网络。
符合该描述的两个系统是TTP (时间触发协议)规范和FlexRay 协议。
图3示出了连接到多个集群A-X的传统集群耦合器或传统网关。 不包括在启动期间用于同步的装置。因此，在消耗大量时间的应用层 上按照传统方式执行启动同步。
图4表示根据本发明的集群耦合器10。由于集群A-X连接到集 群耦合器10，所以存在许多协议引擎12。通常，集群耦合器IO包括 均被实现为协议引擎的三个通信控制器，另外它们还可以根据需要包 括控制器主机接口。而且，应用程序主机13被描述成提供激励用于 开始启动同步。在接收到激励之后，协议引擎中的至少一个开始将指 示启动的帧传送到其连接的集群A-X。然而，还可等待预定时间，例 如执行启动算法。在把指示启动的帧传送到其连接的集群A-X之后， 同步逻辑20将该帧分配给其他集群。由于回送功能，在其他协议引 擎的RxD引脚中也接收到启动/同步帧。回送功能将输出的数据传送 回发送输出的RxD引脚并且另外传送到集群总线。同步逻辑20接收 启动/同步帧或指示启动过程的其他信息。它将该信息分配给其他协 议引擎12用于同时启动集群A-X。在同步集群之后，可以通过时序 控制21禁用同步逻辑20。另一可能的方法是在预定时刻激活同步逻 辑20来监测并保持在操作期间集群之间的同步。
参考图5、图6，示出了根据第一实施例的集群耦合器10。它连 接到每个均由标准协议引擎12提供服务的几个通信集群A、 B、 X， 协议引擎12被实现为硬件IP模块。协议引擎12包括有关启动、通 信调度、媒体访问等的一般协议知识。协议引擎12具有多个输入端 和输出端，而图中仅示出了其中的两个。RxD引脚表示信道的接收 路径，而TxD引脚表示信道的发送路径。通常，但是并不排除两个 都是在"0"和"1"状态之间转换的串行接口。对于FlexRay协议， 发送路径具有用于附接三态物理层所需的额外的"启动"引脚，这将 采取类似于TxD信号(未示出)的方式处理。同步逻辑电路50、 51、 52使得协议引擎12能够彼此同步。假定通过回送功能信道上的全部
10传送信息也经由各个Rxd引脚被接收。这使得每个协议引擎12还在 他们的信道上接收结合在同步逻辑电路50、 52中的其他协议引擎12 的有关启动的传送信息。如果不可能进行回送，则必须采取额外的措 施来把协议引擎12的有关启动传送消息也直接馈送到Rxd输入端。 在图5、图6中，仅描述了每个协议引擎12中的单个附接的信
道。然而，本发明并非限于这种单信道系统。可以容易地支持多信道。 如果每个协议引擎均连接到相同数量的信道，则这些信道可以编号为
l-x。现在针对每组信道利用相同的标号分别完成在同步电路中逻辑 组合。
根据所使用的协议和物理层，尤其是空闲状态的表现，可以使 用适合的"与运算"。FlexRay协议基于低电平(0)占主导的逻辑。 因此，这是"与运算"的一般定义，意味着按照低电平(0)占主导 的方式来组合多个偏离输入。
在高电平(1)占主导的逻辑协议中，"或运算"电路应当用于 将一个协议引擎12的输出信号提供给其他协议引擎12的其他传送路 径以将启动帧分配给全部集群。
集群耦合器IO的全部协议引擎12可以从例如集群耦合器10中 的应用程序主机13或者从较高协议层装置接收命令以同时启动。
经由协议引擎的输出端传送的启动和同步帧被组合在一起并且 被馈送到集群中的每一个。因为它们通过信道共享彼此的启动和/或 同步数据，所以它们将根据"标准"启动过程进行同步。控制电路 51依赖于协议并且负责对传送信息进行过滤，使得只有有关启动和 时钟同步相关信息通过通信集群被分配，而并非由集群耦合器10的 协议引擎12生成的其他任何帧或类似结构。
对于FlexRay协议，该控制电路将分配在"冷启动冲突解决" 状态下发送的最初CAS标志和全部启动帧，而不是其他的帧。必须 以防止耦合器的协议引擎发送的帧或类似结构发生冲突的方式自然 地配置全部的通信集群。对于FlexRay，这将意味着保持耦合器协议 引擎的启动帧内的关键时隙未被其他传统集群的节点占据。
如果集群耦合器IO包括至少两个协议引擎，则对于启动过程不需要集群中的其他传统节点。更优选地是，除了集群耦合器10没有其他节点参与启动过程，意味着整个通信网络依赖于在集群耦合器10中的协议引擎12的传送的存在。这防止了在集群内传统节点11的不一致启动尝试的问题以及对耦合器中的协议引擎的启动尝试的干扰。同样优选地是，除了集群耦合器之外没有其他节点允许传送同步帧以避免不同节点接收不同的启动帧组。这会使得验证启动算法的校正功能变得复杂。
为了防止集群耦合器的会引起通信集群的不启动的单次故障，优选地是存在多个这样的耦合器。集群耦合器必须共享集群中之一的至少一个信道从而彼此能够同步。集群耦合器优选地共享包含多个信道的那些集群的多个信道以提供冗余的集群间连接和冗余的集群间同步。在冗余的集群耦合器的情况下，多个集群耦合器可能或者可能不连接到相同的通信集群。如果另外只有由"启动主机"通过上述机构发送到全部通信集群的帧或类似结构用于时钟同步，则在网络运行期间在整个通信集群上进行了近乎完美的同步。
对于FlexRay，这将意味着除了上述集群耦合器之外没有其他节点被允许发送同步帧。因为每个集群耦合器会在启动中为首，所以只有与其他集群耦合器中的协议引擎共享信道的集群耦合器的协议引擎允许在启动过程中为首，因为它们能解决不同集群耦合器之间的冷启动冲突。结果，全部通信集群将与至少一个这样的集群耦合器对准。全部集群耦合器的相互通信保证了所有这些集群耦合器在时序方面彼此一致，并且集群上的全部传统节点与耦合器节点的时序一致。唯一差异源于物理层的不同拓扑结构，当定义用于全部通信集群的一般假定精度时，可以考虑这种差异。
图5和图6表示用于根据本发明的第一实施例的集群耦合器10的不同实现方式。如图可以容易看出，图5中的电路比图6中的更复杂。在图5中，存在另外的逻辑电路52，用于在由控制电路51激活的情况下将发送路径的输入进行组合。因此，当协议引擎12中的一个传送启动/同步帧时，控制电路51将该信号提供给另外的逻辑电路52。根据协议，以在一个输入的情况下将该输入提供给其他协议引擎
1212的其他全部同步电路50的方式组合这些信号。因此，启动/同步帧在相同的开始时刻被提供给全部通信集群。
在图6中，每个协议引擎12的输出端TxD可由控制逻辑61启用以将启动/同步帧同时馈送到其他全部发送路径。其他数据仅被提供到自身集群的发送路径。
现在将参考图7来描述本发明的第二实施例。在第二实施例中，全部附接的通信集群的其他全部节点需要被配置成它们根本不能发起通信启动或者具有被配置的大量延迟来给中央节点(集群耦合器)首先启动的机会。而且，全部通信集群必须被同样配置，使得周期长度彼此相同。第三，假定全部附接的通信集群处于原有状态，意味着它们当前不能通信，而只能等待启动。对于系统启动来说这是有效的假定。如果集群耦合器IO需要在已经进行了通信的同时重启，那么它通常必须对其协议引擎12的每一个进行求和并且试图在使用外部时钟校准后再次对通信集群进行同步。
集群耦合器10的全部协议引擎12可以例如通过应用程序主机13 (未示出)接收命令来同时启动。利用同步电路70、 72来结合协议引擎12的全部接收输入端RxD，从而对全部协议引擎12进行相同的激励。由于协议引擎12接收到相同的激励并且还可以同样地执行，所以它们将总是得到是否启动和如何启动的相同结论。在单个通信集群上的任何激励以相同方式影响了该集群耦合器10的全部协议引擎12，该激励通常只是延迟或加速了该通信集群的启动。因此，协议引擎12将在相同时间点开始通信，并且由此保证全部通信集群A-X以完全同步的方式启动。
图7示出了集群耦合器IO如何连接到每个都由标准协议引擎12提供服务的几个通信集群A-X。协议引擎12按照与第一实施例相同的方式构建。
根据第二实施例的集群耦合器10包括在全部协议引擎12的RxD输入路径中的同步逻辑电路70、 72，用于将输入结合到它们中。控制逻辑71接收输入(未示出)，告知协议引擎的启动状态。该输入将最有可能是从应用程序主机13或者主机接口模块(这里未示出)
13提供的，尽管也可以直接从协议引擎12中提取出来。
在图7中，仅描绘了每个协议引擎中的单个附接的信道。然而，
如上所述，容易支持多个信道。
根据使用的协议和物理层，在低电平(0)占主导的逻辑情况下
使用适合的"与运算"。在高电平(1)占主导的情况下使用逻辑"或
运算"电路。对于FlexRay协议，这将是"与运算"的一般定义，意味着按照低电平占主导的方式结合多个偏离输入。
根据使用的协议的启动算法，控制逻辑71在便利的时间点禁用在同步逻辑电路70、 72中RxD引脚的结合。随后，接收数据仅被提供到相连的协议引擎。
通常，刚好在(第一)协议引擎开始之前，发送是适当的时间点，不会对任何协议造成不便。对于FlexRay协议，这可以是进入"冷启动冲突解决"状态的入口。为了进一步增加全部通信集群A-X同步启动的机会，可以对分离集群A-X的时刻进行更多的延迟。
如果附加逻辑(未示出)保证集群耦合器的协议引擎12的发送没有被结合到共同信道示图(例如，当所讨论的协议引擎发送时(对于FlexRay，易于通过监测txen引脚来确定)，禁止特定协议引擎12的RxD输入到结合示图)，只有在刚进入"冷启动一致性校验"状态才需要停止结合(与运算)。在此情况下，优选地是，集群耦合器的全部协议引擎12被分配相同的关键时隙ID号码以防止这一阶段的不一致性。在稍后单个通信集群取消启动的情况下，同时其他通信集群还在继续，该协议引擎必须通过在其稍后再次尝试启动时实施常规一致性来使用具体的方法。在集群耦合器(重新)启动时单个或
多个通信集群已经通信的情况下，很难确定这一点，这是由于多个集群的集合后的输出可能不会导致可决定的通信元素。在通信集群在不
久之前同步的情况下，它们不能彼此偏离太多。为了处理好再次求和的这种特殊情况，可以将特定时隙或时间段唯一地分配给每个通信集群，使得在与其他集群通信结合时不会打乱该时隙内的通信。这允许发起和同步多个附接的通信集群的通信的网关的快速再求和，但是基于某些原因不得不复位/重启。
14参考图8，具体描述本发明的第三实施例。集群耦合器10的协议引擎12a中的一个被挑选并确定为该时隙的主机。在全部附接集群上分配有关其全部启动和同步的信息，同时其他协议引擎12b、 12x对所发送的信息进行求和并且仅负责消息交换，但是不负责启动或同步。这示出了集群耦合器IO是如何连接到几个通信集群A-X，每个集群都由标准协议引擎12a、 12b和12x提供服务。按照第一实施例和第二实施例的协议引擎相同的方式来构成第三实施的协议引擎12。
集群耦合器IO另外包括控制逻辑81，基本上使得协议引擎12a在全部附接的通信集群中同时发送。通过使用回送功能，同样通过RxD引脚接收信道上的全部传输信号。这使得分配给集群B到X的协议引擎12b、12x来在它们出现时在它们的信道上接收协议引擎12a的发送内容。集群B和X的发送路径均包括同步电路80，当控制电路81通过闭合开关启用了启动/同步帧的分配时，每个同步电路80均接收来自集群A的发送信息。因此，根据协议内容，在同步逻辑80处所提供的信号被提供到连接的集群B和X。因此，启动/同步信息被同时提供给其他集群B和X。控制电路81是基于协议的电路并且仅负责在通信集群上有分配有关启动和时钟同步的信息，而不负责把由标签为"A"的协议引擎12a所发送的每个帧或相似的结构分配到"主集群"。对于FlexRay协议，该逻辑分配在"冷启动冲突解决"状态下发送的初始CAS标签，以及全部启动帧，但没有其他帧。
在协议不支持环回功能时，必须采用额外的措施来把协议引擎12a的有关启动的传输信息直接馈送到协议引擎12b、 12x的RxD输入端。
如针对第一实施例所说明的那样，图8中仅示出了每个引擎协议中单个附接的信道。然而，本发明并不限于这种单信道系统。容易
支持多信道。如果每个协议引擎均连接到相同数量的信道，则这些信道编号为从1到y。现在针对具有相同标号的每组信道分别完成在同步电路80中的组合。
根据所使用的协议和物理层，特别是空闲信道的表现，使用了适合的"与运算"。对于FlexRay，这将是"与运算"的一般定义， 意味着按照低电平(0)占主导的方式来组合多个偏离输入。在高电 平(1)占主导的逻辑协议中，"或运算"电路用于为其他协议引擎 12的其他发送路径提供主机协议引擎12a的输出信号以将启动帧分 配给全部集群。
通过在集群耦合器10中使用本发明的电路，集群耦合器10的 全部协议引擎12a-12x被赋予命令以同时启动。标记为"A"的协议 引擎12a可以被看作控制全部附接的通信集群B和X的启动的"启 动主机"。因此，也可以将通信集群"A"看作"主集群"而其余的 通信集群作为"从集群"。
标记为"A"的协议引擎丢弃了来自其他通信集群的潜在激励， 并且确定是否以及如何仅在来自其自身的通信集群"A"的激励上启 动。
类似于第一实施例，必须自然配置全部通信集群A-X，从而防 止与由标记为"A"的协议引擎12a发送的帧或类似结构发生冲突。 对于FlexRay，这意味着在"从集群"中保持协议引擎12a的关键时 隙(在发送启动帧期间)未被占用。
如果不允许"从集群"B或X中的其他传统节点发起启动过程， 那么本发明运行得最理想，但是整个通信取决于协议引擎12a的发送 的存在。这防止了具有"从集群"和标记为"A"的协议引擎中之一 的节点的不一致启动尝试的问题。
通过提供具有主机协议引擎的多个这样的集群耦合器，可以避 免集群耦合器的单次故障。这样的多个集群耦合器仅负责全部通信集 群(包括"主集群")的启动。然而，每个这样的节点的"启动主机" 必须连接到相同的通信集群。这防止了全部潜在的启动不一致。如果 针对时钟同步另外仅使用了通过上述机构由"启动主机"发送到全部 通信集群的帧或类似结构，在全部通信集群上进行了近乎完美的同步。
对于FlexRay协议来说，这将意味着除了上述集群耦合器之外 没有节点可以发送启动/同步帧。结果，在没有与至少一个这样的集群耦合器对准的情况下，通信集群不能继续通信。在"主集群"上的 全部集群耦合器的相互通信保证所有这样的"启动主机"在时序上相 互一致，因此全部"从集群"与"主集群" 一致。唯一差异可能源自 于物理层的不同拓扑结构，在针对全部通信集群定义一般假定的精度 时可以考虑这一差异。
为了简单起见，使用了具有含义的术语"启动帧/数据"和"同 步帧/数据"。为了解决减小实现集群之间同步的时间的目的，可以
使用这两个术语。FlexRay协议在这些术语之间是有区别的。启动帧 用于启动，而同步帧用于保持或恢复同步。
1权利要求
1. 一种时间触发网络中的集群耦合器单元，其中该网络包括多个通信集群(A-X)，每个通信集群都具有多个节点(11)，所述通信集群(A-X)在周期长度、时隙长度和帧长度方面互相兼容，其中集群耦合器单元(10)连接到至少两个通信集群(A-X)，所述集群耦合器单元(10)包括与连接的通信集群一样多的协议引擎(12)，每个协议引擎(12)都至少具有一个接收输入端(RXD)和一个发送输出端(TXD)，其中同步逻辑(20)连接到接收输入端(RXD)和/或发送输出端(TXD)中的至少一个，其中同步逻辑(20)将来自输入/输出信号的启动/同步相关信息分配给全部相连接的集群，该信息用于在启动期间使相连接的通信集群(A-X)同步。
2. 根据权利要求1所述的集群耦合器单元，包括时序控制单元 (21， 51， 61， 71， 81)，用于确定在哪一时刻或在哪个时间段在通信集群(A-X)之间交换包含相关启动/同步信息的输入/输出数据。
3. 根据权利要求1或2所述的集群耦合器单元，其中在相连接 的通信集群(A-X)中的其他所有节点(11)根本不能发起通信启动， 或者具有被配置的大量延迟，来给集群耦合器单元(10)首先启动的 机会。
4. 根据权利要求1-3中之一所述的集群耦合器单元，其中集群 耦合器单元(10)从应用程序主机(13)接收启动信号，其中至少一 个协议引擎(12)发起输出数据的第一次发送，同步逻辑(20)将输 出数据分配给全部相连接的集群(A-X)。
5. 根据权利要求1-4中之一所述的用于连接多个通信集群 (A-X)的集群耦合器单元，其中每个协议引擎(12)的接收路径 (RXD)耦合到同步逻辑(70， 72)，该同步逻辑(70， 72)根据来自相连接的集群中至少一个集群的至少一个接收信号来形成共用信 号，该共用信号被用于同时启动全部通信集群的协议引擎(12)。
6. 根据权利要求1-4中之一所述的用于连接多个通信集群的集 群耦合器单元，其中每个协议引擎(12)的发送路径(TXD)耦合到 同步逻辑(50， 52， 60， 62)，该同步逻辑(50， 52， 60， 62)根据将要 从协议引擎(12)中至少一个协议引擎发送的至少一个信号来形成组 合信号，该组合信号用于同时将启动信号发送给通信集群(A-X)用 于使通信集群(A-X)同步。
7. 根据权利要求5或6所述的集群耦合器单元，其中控制电路 (51， 61， 71)在启动期间以预定时间开始同步或者在操作通信集群期间以预定时间间隔开始同步。
8. 根据权利要求1-4中之一所述的用于连接多个通信集群的集 群耦合器单元，集群耦合器单元(10)包括与连接的通信集群一样多 的协议引擎(12a, 12b-12x)，其中第一协议引擎(12a)运行作为将 输出信号输出到控制输出端并且将启动信号输出到其发送路径(TXD)的主机协议引擎(12a)，其中根据来自主机协议引擎(12a) 的控制信号，该启动信号耦合到其他协议引擎(12b，12x)的发送路 径(TXD)，其中其他协议引擎(12b，12x)的发送路径(TXD)包 括同步电路(80)，用于将来自主机协议引擎(12a)的将要发送的 该启动信号输出到相连接的其他通信集群(B，X)，从而还使得其他 协议引擎(B-X)同步并且启动。
9. 根据权利要求8所述的用于连接多个通信集群的集群耦合器 单元，其中集群耦合器单元(10)包括控制电路(81)，该控制电路是基于协议的，并且控制在相连接的通信集群之间的启动和/或时钟 同步信息的分配。
10. —种用于使时间触发网络中的多个集群同步的方法，该网络 包括连接到多个集群(A-X)的集群耦合器(10)，其中在集群耦合器(10)中已经为每个集群指定了协议引擎(12)，用于转换相连接的集群的协议，该方法包括步骤为集群耦合器(10)提供激励；利用协议引擎之一将指示启动同步的信息发送到集群；将指示包括在集群耦合器中的同步逻辑(20)的启动同步的信息分配给集群耦合器(10)中的全部协议引擎(12);同时启动连接到集群耦合器的集群。
11. 一种在时间触发协议下运行的网络，其中该网络包括多个通信集群(A-X)，每个通信集群都具有多个节点(11)，所述通信集 群(A-X)在周期长度、时隙长度和帧长度方面互相兼容，其中集群 耦合器单元(10)连接到至少两个通信集群(A-X)，集群耦合器单 元(10)包括与连接的通信集群一样多的协议引擎(12)，每个协议 引擎(12)都至少具有一个接收输入端(RXD)和一个发送输出端 (TXD),其中同步逻辑(20)连接到协议引擎(12)的接收输入端 (RXD)禾P/或发送输出端(TXD)中的至少一个，其中同步逻辑(20) 将来自输入/输出信号的启动/同步相关信息分配给全部相连接的集 群，该信息用于在启动期间使相连接的通信集群(A-X)同步。
全文摘要
本发明涉及尤其在具有多个集群的汽车网络中使用的时间触发网络。每个集群(A-X)都包括多个节点(11)。为了节省启动期间的时间，提出了时间触发网络中的集群耦合器单元(10)，其中该网络包括多个通信集群(A-X)，每个通信集群都具有多个节点(11)，通信集群(A-X)在周期长度、时隙长度和帧长度方面互相兼容，其中集群耦合器单元(10)连接到至少两个通信集群(A-X)，集群耦合器单元(10)包括与连接的通信集群一样多的协议引擎(12)，每个协议引擎(12)都至少具有一个接收输入端(RXD)和一个发送输出端(TXD)，其中同步逻辑(20)连接到协议引擎(12)的接收输入端(RXD)和/或发送输出端(TXD)中的至少一个，其中同步逻辑(20)分配来自输入/输出信号的信息，该信息用于在启动期间使相连接的通信集群(A-X)同步。
文档编号H04J3/06GK101512984SQ200780032997
公开日2009年8月19日 申请日期2007年8月28日 优先权日2006年9月6日
发明者彼得·富尔曼, 约恩·翁格曼, 约恩·范瓦格宁根, 马库斯·鲍迈斯特 申请人:Nxp股份有限公司