机动车辆的车载网络的以太网交换机的配置方法与流程

本发明大体涉及机动车辆中的车载网络领域，并且更具体地涉及机动车辆中的车载局域网络的测试。

本发明涉及这种车载网络的以太网交换机的配置方法，所述配置方法实施用于测试所述网络。

背景技术：

将以太网技术集成在机动车辆的车载网络中能够同时有利于所述网络的高度模块化以及较高的数据传输率。以太网网络，特别是在ip协议(英文为“internetprotocol”)上以交换模式运行的以太网网络，是一种拓扑结构为星形的网络。该星形的拓扑结构是围绕以太网交换机(英文为“ethernetswitch”)组织的，以太网交换机将车载以太网网络的全部设备互联。特别地，数据帧在所述网络中的从源头设备起朝向目标设备的传输必然意味着所述帧通过以太网交换机。因此，参考osi模型(英文为“opensystemsinterconnexion(开放式系统互连)”)，以太网交换机是2层(称为链路层)的设备，其中数据单元为帧。以太网交换机的作用是通过使用物理寻址系统将从源头设备接收的数据帧朝向目标设备引导。该物理寻址系统是介质访问控制子层(也称为mac层，英文为“mediumaccesscontrol”)的介质，该子层是osi模型的数据链路层的下半部分。

为此，以太网交换机依赖于数据库或cam(英文为“contentaddressablememory(内容寻址存储器)”)表格，该数据库或cam表格能够使以太网交换机确定将哪个设备连接到该交换机的哪个端口，并且能够基于包括在帧中的源头设备和目标设备的地址知晓如何定向数据。这种表格在交换机初始化时是空的。因此，帧初始化地分布在所述交换机的全部端口上。然后在使用所述交换机时逐渐地填满并更新所述表格，由此会导致将所述交换机的每个端口与车载以太网网络的设备的一个或多个给定的mac地址相关联。一旦所述表格被填满，基于包括在正在传输的帧中的目标设备的mac地址，所述交换机仅将该帧传输到适当的端口上，其它端口因此保持空闲以用于同时产生的其它传输。

每个以太网交换机在硬件上都集成有特有的配置寄存器。这些寄存器确定以太网交换机的运行参数。例如，借助于这些配置寄存器，能够激活或停用端口，面对给定的mac地址修改端口的行为(例如用于控制来自或朝向对应于该mac地址的设备的全部帧的过滤)或通常地修改所述交换机对于其所传输的数据的行为。

对市场上的以太网交换机的寄存器的管理尚无标准。因此，每个交换机制造商都按自身的期望设计并集成这些寄存器。因此，一个制造商的具有特别型号的交换机的配置仅听取特定于该交换机型号的配置命令。值得一提的是，当交换机集成于机动车辆中的车载设备中时，只有由该设备的计算机执行的并且只有其制造商才知道的并且最重要的是特定于该交换机的那些用于配置该交换机的软件功能才能够配置该交换机。

由于机动车辆装载有大量的各种设备，这些设备集成有来自不同制造商的以太网交换机，使得难以实施对这些车载以太网交换机的运行进行测试。特别地，在验证给定的交换机的运行时，必须能够借助于配置命令以期望的特定方式修改该交换机的行为，以能够然后测试整个网络在不同配置中的运行。典型地，在装载在机动车辆中的以太网交换机的情况下，由与车辆连接的测试工具(即测试设备)发送的配置命令实施这种修改。交换机的配置因此要求使用并且因此事先地知晓特定于该交换机的配置命令。为此，对于每个以太网交换机的特有的个性化是必须的，这对于汽车制造商来说是一个难题。

现有技术中的一些解决方案能够从网络来配置以太网交换机并且受到因特网网络的交换机的已知技术的启发，这些解决方案要求事先知晓要配置的交换机及其整个寄存器结构。这种解决方案造成资源的大量消耗，这在因特网网络的情况下不会造成问题，但在很大程度上不适配于机动车辆中的车载局域网络的情况。

文件cn102355377公开了一种用于测试以太网交换机的完整的测试系统和测试方法。根据该方法，测试设备的第一端口与所测试的交换机的任意一个端口连接，所述测试设备的第二端口与辅助测试设备的层3的任意一个接口连接，并且该所测试的交换机的其它端口与所述辅助测试设备的层3的接口连接。

文件fr2868567公开了一种afdx类型的网络(即，交换式以太网类型的通信网络)的设备的模拟和测试系统。该系统使用非特定的信息部件，例如操控至少一个以太网控制器的模拟层，以及市场上的以太网交换机。

文件us20180072250公开了一种机动车辆的车载以太网网络中的测试装置及相关联的方法。在该示例中，管理控制器与物理层连接以管理端口。

现有技术的这些文件中没有任何文件提供了一种解决方案以能够使集成有以太网交换机的车载设备的计算机在由车辆制造商执行测试操作时(例如在车辆的生产线的输出端)解读来自于与车辆连接的测试工具的用于配置交换机的通用(即标准)命令。

技术实现要素：

本发明旨在消除或至少减轻上述现有技术的全部或部分缺点。

为此，本发明的第一方面提供了一种以太网交换机的配置方法，所述以太网交换机包括在机动车辆的车载以太网网络的第一设备中，所述以太网网络适配于借助于所述以太网交换机将所述车载以太网网络的第一设备与不同于所述第一设备的至少一个第二设备彼此联接，所述方法包括以下步骤：

-由所述第一设备的计算机从测试工具接收所述以太网交换机的至少一个配置命令，所述至少一个配置命令是所述测试工具的通用命令；

-由所述第一设备的计算机所执行的软件模块生成所述以太网交换机的配置命令，所述配置命令具有特定于所述以太网交换机的配置命令的形式；以及，

-在所述第一设备的计算机的命令下执行所生成的特定的配置命令。

由于本发明，能够使用由机动车辆制造商的测试工具所生成的通用命令来配置以太网交换机。换句话说，无论涉及哪个交换机，由所述测试工具生成并且用于配置以太网交换机的命令能够是相同的。集成有所述交换机的设备的计算机的专用软件模块能够解读标准命令以能够独立于所述交换机的硬件配置来配置所述交换机。由于该软件模块，所述设备的计算机可因此通过使用适合于所述交换机的技术的配置命令而作用于该设备所集成的特定交换机上，无论该计算机从所述测试工具接收到哪些通用命令。

可单独地或组合地采用的实施方式还可如下设置：

-所述软件模块可存储在所述车载网络的集成有所述以太网交换机的第一设备的存储器中；

-所述以太网交换机的配置命令可由所述测试工具经由链接向所述第一设备发送，所述链接在所述车载网络上建立在所述测试工具与所述第一设备之间，并且所述测试工具经由所述车载网络与所述以太网交换器的端口连接；

-作为变型，所述以太网交换机的配置命令可由所述测试工具向所述第一设备发送，并且所述测试工具由另一个网络与所述第一设备连接，所述另一个网络尤其是多路复用网络，例如lin(英文为“localinterconnectnetwork”)类型或can(英文为“controllerareanetwork”)类型的网络；

-交换机的通用配置命令可包括至少一个帧，所述至少一个帧由多个有效数据字节组成并且适配于限定至少一个动作，所述以太网交换机需执行所述至少一个动作以便实施在经确定的测试服务的列表中确定的测试服务，所述测试服务适配于在所述机动车辆的车载网络中传输数据时修改所述以太网交换机的运行；

-所述测试服务的列表可包括有：

·激活/停用所述以太网交换机的一个或多个端口；

·修改所述以太网交换机的mac地址表格的输入的生效时长，所述生效时长由所述以太网交换机管理，并且将所述mac地址表格重新初始化；

·响应于arp、rtp、ieeei1722或ieee1733协议，在所述交换机的一个或多个端口上在输入端和/或在输出端激活或停用所述数据帧的过滤；

·在所述交换机的整体上或在所述交换机的特定端口上添加虚拟局域网络(vlan)；

·将特别的优先权或pcp(英文为“prioritycodepoint”)分配给所述交换机的给定的等待队列；

·激活端口镜像功能(英文为“portmirroring”)；

·对涉及在默认的vlan中为未标记的帧(英文为“untaggedframe”)设置标记的功能进行编程；

·对涉及为带有标记的帧取消标记(英文为“untag”)的功能进行编程；

·对将vlan网络的标记改变为另一个进行编程；

·由mac地址在经确定的端口上过滤以仅允许向由所述mac地址识别的设备传输数据；

·回收所述交换机的mac地址表格；

·在所述交换机的等待队列上激活严格的优先权；

·在给定的端口上停用对mac地址的学习；

·在端口上在输入端改变给定的优先权；以及，

·按端口以及按pcp激活或停用基于信用的端口整形(英语为“creditbasedshaper”)功能。

-所述机动车辆的车载网络的第一设备可包括在由以下设备构成的列表中：通讯模块，所述通讯模块集中有朝向外部连接(以便获取移动网络、tnt、rnt、am/fm、gps)以及朝向所述机动车辆的内部连接的电子部件；信息娱乐模块；朝向在所述机动车辆外部的外部网络的连接网关；以及电子路线校正器。

-以太网交换机的所述通用配置命令可响应于包括在由以下协议构成的列表中的通信协议：some/ip、websocket、mqtt或专有协议。

本发明的第二方面还涉及一种机动车辆的设备，所述设备包括以太网交换机以经由车载以太网网络将所述设备与另一个设备连接，并且还包括软件模块和用于实施根据第一方面的方法的全部步骤的部件。

本发明的最后一个方面涉及一种机动车辆，所述机动车辆包括根据第二方面的设备。

附图说明

通过阅读以下详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚。以下说明仅仅为示意性的并且参考所附的附图来阅读，在附图中：

-图1为符合现有技术的机动车辆的车载网络的设备的示意图；

-图2为机动车辆的车载网络的示意图，根据本发明的方法可在其中实施；

-图3为根据本发明的机动车辆的车载网络的设备的示意图；

-图4为示出根据本发明的方法的实施例的步骤图；以及，

-图5为与测试服务示例的不同配置命令相关联的数据帧的示例的示意图。

具体实施方式

在下文的实施例的描述中以及在附图中，相同的元件或类似的元件在附图中具有相同的附图标记。

参考图1，首先将描述一种符合现有技术的以太网交换机的配置方法。

在图l上示出的以太网交换机103集成在机动车辆(图1上没有示出)的车载网络的设备101中。设备101还集成有计算机102，所述计算机带有至少一个处理器以及存储器并且与交换机103直接通讯。在示出的示例中，所述以太网交换机装配有三个端口104，所述三个端口允许该以太网交换机在正常使用时使数据从源头设备朝向至少一个目标设备传输。本领域的技术人员意识到，在实践中这种交换机的端口的数量不限于三个并且至少多于两个。通常，市场上的以太网交换机包括八个端口。同样，车载设备可包括多于一个交换机，如所示的交换机103。例如，车载设备可包括两个这种交换机，每个带有八个端口并因此总共带有十六个端口。

如引言中所述，测试设备(或工具)105接通(即连接)至交换机102的端口104的其中一个。然后，该设备105发送以太网交换机103的配置命令，所述配置命令特定地适配于该交换机，以便能够正确地在该交换机中被解读并执行。因此，只有测试工具事先知晓该交换机的特有配置命令，才能够实施所述交换机的配置。

图2示意性示出了具有车载网络206的机动车辆205，在所述车载网络中可实施根据本发明的方法。在本说明书的上下文中，“车载网络”是指将车辆的多个车载设备彼此联接的局域通讯网络。在示出的示例中，所述车载网络根据星形的拓扑结构将四个设备201、202、203和204彼此联接。本领域的技术人员可意识到所示出的网络设备的数量不是限制性的，但是必须多于或等于两个。在所示出的示例的情况下，设备201集成有以太网交换机(该以太网交换机在图3上示出并且附图标记为303)，所述以太网交换机能够将车载网络206的全部设备互联。

组成所述车载网络的设备能够是机动车辆的电子设备类型的任何设备。例如，每个(能够是机动车辆的)设备包括在由以下设备构成的列表中：通讯模块，所述通讯模块集中有朝向外部连接(以便获取移动网络、tnt、rnt、am/fm、gps)以及朝向所述机动车辆的内部连接的电子部件；信息娱乐模块；朝向在所述机动车辆外部的外部网络的连接网关；以及电子路线校正器。该列表是非限制性的。

参考图3和图4，现在将描述根据本发明的方法的实施示例。

图3示出了集成在设备201中的以太网交换机303。如以上参考图1描述的情况，设备201还集成有计算机301，所述计算机与以太网交换机303直接通讯。然而，设备201与现有技术中的设备101的不同之处在于，其计算机还集成有软件模块302。特别地，该软件模块存储在设备201的计算机301的存储器中。该软件模块302适配于基于以太网交换机的通用配置命令生成特定于集成于第一设备中的以太网交换机的特定配置命令。换句话说，该软件模块使所述计算机能够有能力解读(从测试工具的角度来看的)任意一个标准配置命令并且将其翻译成所述以太网交换机可解读并执行的形式，即特定于该计算机的特定命令。

以与上文参考图1描述的方式相同，对所述以太网交换机的配置此处可借助于测试设备305实施，为此，所述测试设备由线缆与以太网交换机303的端口304的其中一个连接。为了配置所述交换机，所述设备发送所述以太网交换机的通用配置命令，所述通用配置命令借助于交换机303传输至设备201的计算机。

作为变型，在所述方法的其它实施例中，所述测试设备可借助于另一个车载网络(即与要测试的以太网交换机303所属的以太网网络206不同的网络)与所述计算机连接。所述另一个车载网络例如能够是所述机动车辆的多路复用网络(即不是以太网网络)，例如lin(英文为“localinterconnectnetwork”)类型或can(英文为“controllerareanetwork”)类型的网络。该实施例在图3上由在所述测试工具与车载设备201之间的联接307示出。在该实施例中，联接307的功能在于从测试工具305传输以太网交换机303的配置命令。该实施例对在车辆中的车载设备的测试是有用的，其中，不是全部的设备都与车载以太网网络连结，一些设备与lin或can类型或其它类型的多路复用网络连接。

以太网交换机的通用配置命令由至少一个帧组成，所述至少一个帧由多个有效数据字节组成并且布置用于限定所述以太网交换机需执行的至少一个动作。该命令在某种意义上称作是通用的，因为该命令不具有任何适配性以能够由其所针对的交换机解读，该交换机可等待具有取决于以太网交换机制造商的特定格式的命令。该命令简单地是在例如在工厂组装车辆的末尾阶段实施测试时，期望在车辆中测试车载设备的机动车辆制造商的通用测试设备能够发送的标准命令。后面将描述这种通用配置命令的示例。

另外，根据所述方法的实施例，这种配置命令响应于给定的通讯协议。例如，所述协议可包括在以下列表中：emp、some/ip、mqtt、websocket。该列表是非限制性的。所述协议还能够是一种专有协议。

参考图4，所述方法的步骤401涉及由计算机201从测试设备305接收所述以太网交换机的至少一个通用配置命令。

步骤402涉及由设备201的计算机301所执行的软件模块302生成所述以太网交换机的配置命令，所述配置命令具有特定于所述以太网交换机的配置命令的形式。由于软件模块302，每个通用配置命令转换成特定于测试下的以太网交换机的特定命令，以由该以太网交换机303特定地解读和执行。本领域的技术人员意识到，在所有情况下，所述配置命令属于所述交换机所集成到的设备的制造商以适配软件模块302，以基于由所述软件模块解读的通用命令实施所涉及的以太网交换机的配置操作，所述配置操作对应于从工具305接收的通用配置命令。

最后，步骤403涉及在设备201的计算机的命令下，执行计算机301的接收到的特定配置命令。该命令引起对所述交换机的配置寄存器的修改，以及之后对所述交换机对于借助于该交换机传输的数据的行为的修改。

由此，有利地，所述方法使任意一个集成有以太网交换机的设备能够从测试设备接收的通用配置命令并将所述通用配置命令转换成特定地适配于该设备所集成有的以太网交换机的配置命令。

如上所述，通用配置命令由有效数据帧组成。由测试工具发送一系列的帧能够操控接收这些帧的以太网交换机一侧的特别的测试服务的实施。换句话说，多个配置命令可形成一个测试服务，该测试服务的目的在于在机动车辆的车载网络中传输数据时修改所述以太网交换机的运行。换句话说，测试服务由多个配置命令限定，所述多个配置命令在被执行时会引起修改所述以太网交换机的行为。

为了执行特别的测试服务，所述计算机接收帧，所述帧的不同有效数据字节能够根据测试工具305和软件模块302的已知协议规范详细地限定要执行的动作。“有效数据字节”此处是指帧的仅涉及要执行命令且不提供任何协议封装信息(例如，源头地址和目标地址的识别、帧的长度又或fcs字段(英文为“framechecksequence(帧校验序列)”，其中包含帧的校验码(或crc码，英文为“cyclicredundancycode(循环冗余校验码)”))的字节。在下文中，术语“字节”或“有效数据字节”可无区别地用于表示有效数据字节。应当注意，如本领域技术人员已知地，每个字节由8位组成，8位的值能够是0或1。

所述帧由可变数量的有效数据字节组成，该可变数量取决于要执行的动作。在实施示例中，与不同服务命令相关联的帧的第一字节在所有情况下以相同的方式使用。这能够限定所述计算机是否需由后续字节限定的方式(set功能)配置所述交换机的端口，或者所述计算机是否需询问所述交换机以回馈地获得每个端口的状态(get功能)。例如，如果该字节的所有位都为0，则所述计算机需进行所述配置(set功能)，并且如果最后一位为1，则所述计算机需进行对所述交换机的询问(get功能)。

在下文中，现在参考图5，通过完全非限制性的示例描述配置命令的帧的结构，所述配置命令涉及激活或停用交换机的端口。该功能基于5字节的帧501的使用，其中第一字节如上所述地限定。

例如，第二和第三字节形成一个二进制掩码，所述二进制掩码能够指示所述交换机的哪个(哪些)端口被所述命令涉及，因为观察到对于该掩码通过两个字节就能够管理多达十六个不同端口。例如，第二和第三字节的一个位的值为1就表明给定的端口(在所述帧的这两个字节中通过所涉及的位的列来识别)被涉及，而值为0则表明对应的端口不应被该命令所影响。如果需管理多于十六个端口，则更多的字节可用于对该二进制掩码的编码。

最后，第四和第五字节例如可为每个端口指定所期望的状态(例如“激活”或“停用”状态，如果测试服务涉及激活或停用所述交换机的端口)。例如，第四和第五字节的位的值能够分别地(以值1)激活或(以值0)停用与所涉及的位的对应的端口。

由此，例如，如果第二字节的位7具有值1并且第四字节的位7具有值1，则激活所述以太网交换机的端口15。在另一个示例中，如果第二字节的位6具有值1并且第四字节的位6具有值0，则停用所述以太网交换机的端口14。最后，在最后一个示例中，如果第二字节的位5具有值0并且第四字节的位5具有值1，则端口13的状态保持不变。

现在，由所述计算机询问所述交换机以知晓每个端口的状态(get功能，该功能由所述帧的五个字节的第一字节的值限定)，应注意的是，所述询问确切地说使用仅由一个有效数据字节组成的帧502。如上所述，基于所述第一字节的位的值，执行所述交换机的询问命令。

对该命令的响应本身在由三个字节组成的帧503(响应功能)中进行，在此处考虑的示例中交换机最多具有十六个端口，所述交换机向所述计算机反馈以响应关于每个端口的状态的询问。所述交换机的端口数量借助于第一字节的位的值表明，并且每个端口各自的状态由第二和第三字节的位的值表明。例如，第一字节的低四位通过将二进制值转换为十六进制系统表明所述交换机的端口数量(其中，可仅仅在四个位上就编码出十六个不同值)。另外，在第二和第三字节中，对应于所述交换机的给定端口并且值为1的列位意味着所述端口被激活，相反地如果所涉及的位具有值0，则所述端口被停用。

需提醒，如上所述，只有由测试设备传输至所述计算机的命令才是通用配置命令。如上文的示例所示，所述软件模块能够使集成至车载网络的设备的任意一个计算机识别出响应于给定命令的要执行动作。该设备的制造商需在该设备的计算机中实施：响应于给定的通用命令，调用适当的软件功能以配置所述以太网交换机。因此，无论要配置的交换机如何，由测试设备生成的配置命令都能够是相同的。

另外，能够因此创建如期望的大量命令以及因此测试服务。

除上述给定的测试服务的示例(这些测试服务涉及(通过set功能)激活/停用所述以太网交换机的端口或(通过get功能)收集所述端口的激活/停用状态)外，还可通过使用通用配置命令实施其它测试服务。这些其它测试服务可包括在以下非限制性示例的列表中：

-响应于arp、rtp、ieeei1722或ieee1733协议，在所述交换机的一个或多个端口上在输入端和/或在输出端激活或停用所述数据帧的过滤；

-修改所述以太网交换机的mac地址表格的输入的生效时长，并且将所述mac地址表格重新初始化；

-在所述交换机的整体上或在所述交换机的特定端口上添加虚拟局域网络(vlan)；

-将特别的优先权或pcp(英文为“prioritycodepoint”)分配给所述交换机的给定的等待队列；

-激活端口镜像功能(英文为“portmirroring”)，所述端口镜像功能能够将在交换机的一个端口上(在输入端和/或在输出端)传输的数据朝向另一个端口复制以便例如执行错误检测；通过该功能，基于mac源头地址和/或目标地址、虚拟网络(或vlan，英文为“virtuallocalareanetwork”)或基于端口来应用过滤；按端口的过滤应用在输入和/或输出通信上；

-对涉及在默认的vlan中为未标记的帧(英文为“untaggedframe”)设置标记的功能进行编程；

-对涉及为带有标记的帧取消标记(英文为“untag”)的功能进行编程；

-对将vlan网络的标记改变为另一个进行编程；

-由mac地址在经确定的端口上过滤以仅允许向由所述mac地址识别的设备传输数据；

-回收(récupération)所述交换机的mac地址表格；

-在所述交换机的等待队列上激活严格的优先权；

-在给定的端口上停用对mac地址的学习；

-在端口上在输入端改变给定的优先权；以及，

-按端口以及按pcp激活或停用基于信用的端口整形(英语为“creditbasedshaper”)功能。

本发明在以上详细的说明中、在附图中以及在可能的实施例中已经被描述并示出。然而，本发明不限于所示出的实施例。本领域技术人员在阅读本说明书和附图时可推导并实施其它变型和实施例。

在权利要求中，术语“包括”不排除其它元件或其它步骤。可使用仅一个处理器或多个其它单元以实施本发明。所示出和/或所要求保护的不同特征可有利地被组合。这些特征在说明书中或在不同的从属权利要求中的存在不排除该可能性。附图标记不能理解为限制本发明的范围。