车载网络系统、中继装置以及控制车载网络系统的方法与流程

本发明涉及车载网络系统、中继装置以及控制车载网络系统的方法。

背景技术：

在相关技术中，已知其中多个节点(ECU)经由中继装置(网关装置)通信上连接的车载网络(参见例如日本未审查专利申请公布第2011-4276号(JP 2011-4276 A))。

技术实现要素：

在基于以太网(注册商标)协议的车载网络中，中继装置和每个节点一一对应地连接。因此，即使作为通信对象的两个节点所属的网络彼此相同或不同，中继装置也执行通信的中继。

然而，中继装置通常在启动完成后开始中继处理。因此，例如，在中继装置启动例如车辆的点火开(ignition ON)时，即使在在多个节点之间执行与车辆的同一功能相关的操作的组中的节点之间执行中继的功能已经启动，在所有中继功能的启动未完成的情况下，在该组中的节点之间也不可能开始中继。那么，功能的执行有可能受到组中的节点之间的通信的中继开始的延迟的影响。

本发明提供如下车载网络系统、中继装置以及控制车载网络系统的方法：能够在中继装置启动时，较早地开始在连接至中继装置的多个节点之中执行与同一功能相关的操作的组中的节点之间的通信的中继。

本发明的第一方面涉及一种在车辆中部署的车载网络系统，其包括被配置成执行与车辆中的第一功能相关的操作的多个第一节点；被配置成执行与车辆中的不同于第一功能的第二功能相关的操作的第二节点；以及被配置成中继所述多个第一节点和第二节点之间的通信的中继装置。中继装置被配置成在启动时，比第一节点和第二节点之间的通信的中继更早地开始所述多个第一节点之间的通信的中继。

根据本发明的第一方面，在中继装置启动时，比对应于不同功能的第一节点和第二节点之间的通信的中继更早地开始执行与第一功能相关的操作的所述多个第一节点之间的通信的中继。因此，在中继装置启动时，不管另一中继功能(第一节点和第二节点之间的中继功能)的启动完成等如何，都可以更早地开始实现车辆的同一功能(第一功能)的组中的节点(第一节点)之间的通信。

在根据本发明的第一方面的车载网络系统中，多个第一节点可以属于第一网络，以及第二节点可以属于与第一网络不同的第二网络。中继装置可以包括：第一中继单元，其被配置成执行同一网络内的通信的中继；以及第二中继单元，其被配置成执行不同网络之间的通信的中继。第一中继单元可以被配置成在中继装置启动时，在第二中继单元中的不同网络之间的通信的中继开始之前开始同一网络内的通信的中继。

根据本发明的第一方面，甚至在执行不同网络之间的通信的中继的第二中继单元的启动完成之前，第一中继单元首先开始同一网络内的中继。因此，可以较早地开始包括在同一网络中的实现车辆的同一功能的组中的节点(第一节点)之间的通信。

在根据本发明的第一方面的车载网络系统中，第一中继单元可以被配置成使用硬件执行同一网络内的通信的中继，以及第二中继单元可以被配置成使用软件执行不同网络之间的通信的中继。

根据本发明的第一方面，由于第一中继单元被配置成使用硬件执行同一网络内的中继，所以第一中继单元可以特定地比使用软件执行不同网络之间的中继的第二中继单元更早地完成中继功能的启动。

在根据本发明的第一方面的车载网络系统中，第二中继单元可以被配置成使用第一中继单元中的执行同一网络内的通信的中继的功能来执行不同网络之间的通信的中继，以及第一中继单元可以被配置成不管第二中继单元的启动情况如何都开始同一网络内的通信的中继。

根据本发明的第一方面，由于第二中继单元使用第一中继单元的中继功能，所以与第一中继单元相比，启动的完成不可避免地延迟。另一方面，由于第一中继单元不管第二中继单元的启动情况如何都开始同一网络内的中继，所以在这种情况下，第一中继单元可以更早地开始包括在同一网络中的实现车辆的同一功能的组中的节点(第一节点)之间的通信。

在根据本发明的第一方面的车载网络系统中，第一中继单元可以是开关电路，并且可以被配置成基于存储在存储装置中的路由表来中继同一网络内的通信。

在根据本发明的第一方面的车载网络系统中，使用软件配置的第二中继单元可以是包括中央处理单元(CPU)的微型计算机，并且可以被配置成通过执行存储在存储器中的应用程序来中继不同网络中的通信。

本发明的第二方面涉及一种中继装置，属于多个网络中的任一网络的多个节点连接至该中继装置，并且该中继装置被配置成中继多个节点之间的通信。该中继装置包括：第一中继单元，其被配置成中继同一网络内的通信；以及第二中继单元，其被配置成中继不同网络之间的通信。第一中继单元被配置成在中继装置启动时，在第二中继单元中的不同网络之间的通信的中继开始之前，开始同一网络内的通信的中继。

本发明的第三方面涉及一种控制在车辆中部署的车载网络系统的方法，所述车载网络系统包括：多个第一节点，其属于第一网络并且被配置成执行与车辆中的第一功能相关的操作；第二节点，其属于与第一网络不同的第二网络并且被配置成执行与车辆中的不同于第一功能的第二功能相关的操作；以及包括第一中继单元和第二中继单元的中继装置，第一中继单元被配置成中继多个第一节点与第二节点之间的通信以执行同一网络内的通信的中继，第二中继单元被配置成执行不同网络之间的通信的中继。该方法包括：由第一中继单元开始同一网络内的通信的中继；由第二中继单元读取和启动用于中继不同网络之间的通信的应用；以及当第二中继单元确定应用程序的启动已经完成时，由第一中继单元和第二中继单元开始不同网络之间的通信的中继。

根据本发明的一个方面，可以提供例如一种如下车载网络系统：在中继装置启动时，能够更早地开始在连接至中继装置的节点之中执行与同一功能相关的操作的组中的节点之间的通信的中继。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术意义和工业意义，其中，相似的附图标记表示相似的元件，并且其中：

图1是示出车载网络系统的配置的示例的框图；

图2是示意性示出中继装置的配置的示例的图；以及

图3是示意性示出中继装置的处理的示例的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的实施方式。

首先，参照图1描述根据本实施方式的车载网络系统1的配置。

图1是示意性示出车载网络系统1的配置的示例的框图。车载网络系统1被安装在任意车辆上，并且包括中继装置10和能够经由中继装置10基于以太网(注册商标)协议彼此进行通信的多个(在本实施方式中8个)节点20。

中继装置10中继节点20之间的通信。如下所述，中继装置10中继在节点属于多个(在本实施方式中5个)局域网LN1至LN5中的任一局域网的方面被分组的节点20之间的通信。换言之，中继装置10执行同一局域网(相同域)中的节点20之间的通信的中继，并且执行属于不同局域网的两个节点20之间的通信(不同局域网(不同域)之间的通信))的中继。中继装置10例如是L3开关。下面将详细描述中继装置10的配置。

节点20包括执行与车辆的不同功能相关的操作的五种节点20(诊断工具21、电子控制单元(ECU)22、ECU 23、DCM24和ECU 25)。诊断工具21、电子控制单元(ECU)22、ECU 23、数据通信模块(DCM)24和ECU 25分别属于局域网LN1至LN5。

例如，局域网LN1至LN5的分段由中继装置10(L3开关)的虚拟LAN(VLAN)功能实现。此外，中继装置10属于所有局域网LN1至LN5。

如上所述，诊断工具21属于局域网LN1。诊断工具21根据用户的操作执行与从外部通信上连接至节点20中的任一个的功能(外部连接功能)有关的操作。具体地，诊断工具21将例如其目的地为节点20中的任一个的预定命令(例如，请求诊断信息的命令)发送至中继装置10。因此，中继装置10根据该命令中包括的目的地信息将该命令中继(传送)至节点20中的任一个。诊断工具21通过将设置在从主体延伸的连接线(以太网电缆)的末端处的预定连接器21A与设置在连接至中继装置10的端口的连接线的末端处的数据链路耦合器(DLC)连接器21B连接，通信上连接至中继装置10。换言之，通常，当需要从其他节点20(例如，ECU23)读取诊断信息时，诊断工具21(连接器21A)由用户(经销商的技师等)经由中继装置10连接至例如DLC连接器21B，而不是连接至DLC连接器21B。

如上所述，存在属于局域网LN2的两个ECU 22。ECU 22是执行与预定功能相关的各种处理的电子控制单元。例如，ECU 22执行与向车辆的用户提供信息(例如，提供路线指导信息、道路交通信息等)或向用户提供娱乐(例如，再现音乐、视频等)的功能(信息娱乐功能)有关的操作。两个ECU 22具有不管与外部的通信如何都能够仅通过ECU 22之间的通信即局域网LN2内的通信而实现信息娱乐功能的配置。

如上所述，ECU 23属于局域网LN3。ECU 23是执行与预定功能相关的各种处理的电子控制单元。例如，ECU 23执行与主体系统(例如空调、照明、电动窗等)的控制功能(主体控制功能)相关的操作。

如上所述，DCM24属于局域网LN4。DCM24执行与在节点20与车辆外部的装置(例如，从车辆收集信息或向车辆提供信息的信息中心)之间进行各种类型的数据的发送和接收的功能(外部通信功能)有关的操作。

如上所述，存在属于局域网LN5的三个ECU 25。ECU 25执行例如与使用安装在车辆上的相机检测车辆周围的物体的功能(物体检测功能)有关的操作。类似于ECU 22的情况，三个ECU 25具有不管与外部的通信如何、都能够仅通过相互通信即局域网LN5内的通信来实现物体检测功能的配置。

接下来，将参照图2描述中继装置10的具体配置。

图2是示意性示出中继装置10的配置的示例的图。中继装置10包括连接器11、物理层(PHY)芯片12、开关集成电路(IC)13、微型计算机14、存储器15和电源电路16。

在图2中，细实线表示信号系统，而粗实线表示电源系统。

连接器11具有多个端口(在该实施方式中至少8个端口)，并且被配置成使得连接至节点20中的任一个的连接线(以太网电缆)可以连接至每个端口。

PHY芯片12连接至连接器11的每个端口，并且执行例如OSI参考模型中的物理层的处理：将从每个端口输入的节点20的电信号转换成逻辑信号或将从每个端口输出(发送)至节点20的逻辑信号转换成电信号。

开关IC 13(第一中继单元的示例)是基于存储在存储器15中的路由表(例如，MAC地址表)实现执行同一局域网(相同域)中的节点20之间的通信的中继的功能(域内中继功能)的硬件(集成电路)。同时，当开关IC 13接收与属于不同局域网的两个节点20之间的通信相对应的数据时，开关IC 13将该数据输出至微型计算机14。开关IC 13根据微型计算机14(具体地，要在下面描述的域间中继应用程序)的处理，从与属于与发送目的地的局域网不同的局域网的作为目的地的节点20对应的连接器11的端口发送数据。

微型计算机14(第二中继单元的示例)包括CPU等，并且通过在CPU上执行存储在存储器15中的各种程序来实现各种处理。例如，微型计算机14通过在CPU上执行存储在存储器15中的预定应用程序(域间中继应用程序)来实现不同局域网之间的中继功能(域间中继功能)。具体地，微型计算机14执行用与发送目的地对应的VLAN ID替换指示从开关IC 13接收的数据的发送源的标识信息例如VLAN ID的处理，并且基于存储在存储器15中的路由表(例如，IP路由表或ARP表)执行返回至开关IC 13。因此，开关IC 13确定数据是与作为发送目的地的节点20所属的局域网中的通信相关的数据，并且从与作为发送目的地的节点20对应的连接器11的端口发送数据，实现不同局域网之间的通信的中继。也就是说，微型计算机14使用根据开关IC 13的域内中继功能的处理来实现域间中继。此外，微型计算机14基于存储在存储器15中的安全设置信息(例如，关于对特定局域网的访问受限的发送源的设置)，执行例如从开关IC 13接收的数据中丢弃与访问限制有关的数据的处理。

存储器15是非易失性存储装置。如上所述，根据同一网络中的中继的路由表、用于执行不同局域网之间的通信的中继的应用程序、根据不同局域网之间的中继的路由表、安全设置信息等存储在存储器15中。此外，用于操作应用程序的操作系统(OS)程序存储在存储器15中。

电源电路16基于由安装在车辆上的电源(例如辅助电池、交流发电机等)提供的电力(大约12V至15V)，生成适用于PHY芯片12、开关IC 13、微型计算机14和存储器15的一定电压(例如3.3V)的电力，并且将该电力提供给PHY芯片12、开关IC 13、微型计算机14和存储器15。电源电路16通过车辆的点火开(IG-ON)而被启动，并且开始向PHY芯片12、开关IC 13、微型计算机14和存储器15供电。

车辆的IG-ON不仅包括发动机汽车中的发动机的启动，而且还包括向电动马达提供电力的主电池的启动(通电)，主电池是电力驱动车辆例如电动车辆、混合动力车辆或增程式车辆的电源。

接下来，将参照图3描述中继装置10的特征操作，即中继装置10启动时的操作。

图3是示意性示出中继装置10的处理的示例的流程图。例如，当车辆为IG-ON时，执行根据该流程图的处理。此外，当中继装置由于某些原因(例如，自诊断的异常)而再次启动时，可以执行根据该流程图的处理。

在步骤S102中，如上所述，当车辆为IG-ON时，电源电路16启动，并且开始向PHY芯片12、开关IC 13、微型计算机14和存储器15提供电力。因此，并行开始在开关IC 13中启动域内中继功能的处理(步骤S104和S106)以及在微型计算机14中启动域间中继功能的处理(步骤S108至S112)。

在步骤S104中，开关IC 13从存储器15读取路由表。

在步骤S106中，开关IC 13完成域内中继功能的启动，并根据域内中继功能开始该处理。因此，例如，由于执行与信息娱乐功能相关的操作的ECU 22所属的局域网LN2内的通信开始，所以信息娱乐功能通过两个ECU 22之间的通信来实现。另外，例如，由于执行与物体检测功能相关的操作的ECU 25所属的局域网LN5内的通信开始，所以物体检测功能通过三个ECU 25之间的通信来实现。

同时，在步骤S108中，微型计算机14从存储器15读取OS程序并启动OS。

在步骤S110中，微型计算机14从存储器15读取域间中继应用程序，并启动OS中的域间中继应用程序。

在步骤S112中，微型计算机14从存储器15读取路由表、安全设置信息等。

在开关IC 13的步骤S104和S106的处理以及微型计算机14的步骤S108至S112的处理之后，微型计算机14在步骤S114中确定中继装置10的启动完成。

在步骤S116中，微型计算机14和开关IC 13根据域间中继功能开始处理。因此，属于不同局域网的两个节点20之间的通信开始。

因此，在本实施方式中，车载网络系统1包括：多个第一节点(ECU22或ECU 25)，其执行与车辆的预定的第一功能(信息娱乐功能和物体检测功能)相关的操作；第二节点(诊断工具21、ECU 23、DCM24等)，其执行与车辆的不同于预定的第一功能的第二功能(外部连接功能、主体控制功能、外部通信功能等)相关的操作；以及中继装置10，其中继第一节点和第二节点之间的通信。在启动时，中继装置10比第一节点和第二节点之间的通信的中继更早地开始第一节点之间的通信的中继。具体地，假设第一节点属于同一网络(局域网LN2或局域网LN5)，而第二节点属于与第一网络不同的网络(局域网LN1、LN3、LN4)，并且中继装置10包括执行同一网络内的通信的中继的第一中继单元(开关IC 13)和执行不同网络之间的通信的中继的第二中继单元(微型计算机14)。在中继装置10启动时，在第二中继单元中不同网络之间的通信的中继开始之前，第一中继单元开始同一网络内的通信的中继。因此，即使在执行不同网络之间的通信的中继的第二中继单元的启动完成之前，第一中继单元首先开始同一网络内的中继。因此，可以更早地开始包括在同一网络中的实现车辆的同一功能的组中的节点(第一节点)之间的通信。

此外，在本实施方式中，第一中继单元(开关IC 13)使用硬件执行同一网络内的通信的中继，而第二中继单元(微型计算机14)使用软件执行不同网络之间的通信的中继。因此，使用硬件实现网络内的中继功能的第一中继单元可以明确地比使用软件执行不同网络之间的中继的第二中继单元更早地完成中继功能的启动。

此外，在本实施方式中，第二中继单元(微型计算机14)使用第一中继单元(开关IC 13)的执行同一网络内的通信的中继的功能来执行不同网络之间的通信的中继。在这种情况下，由于第二中继单元使用第一中继单元的中继功能，与第一中继单元相比启动的完成不可避免地延迟。另一方面，如上所述，由于第一中继单元不管第二中继单元的启动情况如何都开始同一网络内的中继，所以在这种情况下，第一中继单元可以更早地开始包括在同一网络中的实现车辆的同一功能的组中的节点(第一节点)之间的通信。

虽然在本实施方式中使用硬件(开关IC 13)实现执行同一网络内的通信的中继的功能(域内中继功能)，但是该功能可以类似于执行不同网络内的通信的中继的功能(域间中继功能)使用软件来实现。此外，虽然在本实施方式中使用软件实现域间中继功能，但是该功能可以类似于域内中继功能使用硬件来实现。如上所述，即使在上述情况下，也可以通过比域间中继功能更早地开始域内中继功能来实现相同效果。

此外，虽然在本实施方式中第二中继单元使用第一中继单元的域内中继功能来实现域间中继功能，但是第二中继单元可以被配置成在不利用第一中继单元的域内中继功能的情况下实现域间中继功能。如上所述，即使在这种情况下，也可以通过比域间中继功能更早地开始域内中继功能来实现相同效果。

此外，尽管在本实施方式中节点20经由连接线(以太网电缆)直接连接至中继装置10，例如，节点20可以经由仅执行域内中继的另一中继装置间接连接至中继装置10，该另一中继装置经由干线链路连接至中继装置10。

已经详细描述了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述具体实施方式，并且在权利要求中限定的本发明的范围内可以进行各种修改和改变。