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TW201406109A - ＦｌｅｘＲａｙ通信之乙太網交換機及其通訊方法 - Google Patents

ＦｌｅｘＲａｙ通信之乙太網交換機及其通訊方法 Download PDF

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TW201406109A
TW201406109A TW102122732A TW102122732A TW201406109A TW 201406109 A TW201406109 A TW 201406109A TW 102122732 A TW102122732 A TW 102122732A TW 102122732 A TW102122732 A TW 102122732A TW 201406109 A TW201406109 A TW 201406109A
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Abstract

本發明涉及利用乙太網執行FlexRay節點間的FlexRay通信系統和方法。乙太網交換機包括端口，每個端口從各自的FlexRay節點接收乙太網數據包(EDP)。每個EDP包括FlexRay消息，FlexRay消息包括數據幀和幀標識(ID)中的至少一個。在不遲於在第二端口接收第二EDP下在第一端口接收第一EDP。所述乙太網交換機還包括控制器模組，該控制器模組根據與第一EDP和第二EDP關聯的幀ID確定第二EDP是否比第一EDP具有更高的優先級。控制器模組被配置在不遲於將第一EDP路由至第一目的地下將第二EDP路由至第二目的地並當確定第二EDP具有更高的優先級時滿足FlexRay傳輸周期時間。

Description

FlexRay通信之乙太網交換機及其通訊方法
本技術主要涉及網路通信，具體地，涉及利用乙太網執行FlexRay通信。
FlexRay是被開發用於管理車載計算的網路通信協議。相比控制局域網路(CAN)和時間觸發協議(TTP)，FlexRay被設計更加快速且更加可靠。FlexRay可在通信系統的各種電子組件之間提供無故障通信，並可傳送用於線控應用的容錯和時間决定的性能需求。
本發明的一個方面涉及一種用於執行多個FlexRay節點之間的FlexRay通信的乙太網交換機，所述乙太網交換機包括：多個端口，每個端口被配置為從各自的FlexRay節點接收乙太網數據包，每個乙太網數據包包括FlexRay消息，每個FlexRay消息包括數據幀和幀標識(ID)中的至少一個，其中，在不遲於在所述多個端口中的第二端口接收第二乙太網數據包下在所述多個端口中的第一端口接收第一乙太網數據包；以及控制器模組，被配置為基於與所述第一乙太網數據包相關聯的所述幀ID和與所述第二乙太網數據包相關聯的所述幀ID確定所述第二乙太網數據包是否具有比所述第一乙太網數據包高的優先級；其中，所述控制器模組被進一步配置將所述第一乙太網數據包路由至第一目的地並將所述第二乙太網數據包路由至第二目的地，所述控制器模組被配置為當已確定所述第二乙太網數據包具有比所述第一乙太網數據包 高的優先級時，在不遲於將所述第一乙太網數據包路由至所述第一目的地下將所述第二乙太網數據包路由至所述第二目的地。
上述乙太網交換機中，優選所述多個FlexRay節點中的每個包括FlexRay控制器和乙太網適配模組。
上述乙太網交換機中，優選所述控制器模組被配置為當已確定所述第二乙太網數據包具有比所述第一乙太網數據包高的優先級時，在將所述第一乙太網數據包路由至所述第一目的地之前將所述第二乙太網數據包路由至所述第二目的地。
上述乙太網交換機中，優選每個幀ID識別其中計劃傳輸相應的數據幀的時隙，其中，與所述第二乙太網數據包相關聯的所述幀ID識別動態時隙，其中，與所述第一乙太網數據包相關聯的所述幀ID識別動態時隙，並且其中，與所述第二乙太網數據包相關聯的所述幀ID小於與所述第一乙太網數據包相關聯的所述幀ID。
上述乙太網交換機中，優選所述控制器模組被配置為當已確定所述第二乙太網數據包具有比所述第一乙太網數據包高的優先級時，暫停路由所述第一乙太網數據包。
上述乙太網交換機中，優選所述控制器模組被進一步配置為在路由所述第二乙太網數據包之後恢復路由所述第一乙太網數據包。
上述乙太網交換機中，優選所述控制器模組被進一步配置為確定所述第二目的地。
上述乙太網交換機中，優選所述第二目的地包括：a)除了對應於所述第二端口的所述FlexRay節點之外的所述多個FlexRay節點中的單個FlexRay節點，b)除了對應於所述第二端口的所述FlexRay節點之外的所述多個FlexRay節點中的兩個或更多個FlexRay節點，或c)除了對應於所述第二端口的所述FlexRay節點之外的所述多個FlexRay節點中的全部FlexRay節點。
上述乙太網交換機中，優選進一步包括被耦接至所述控制器 模組的時鐘模組，其中，所述時鐘模組被配置為向所述控制器模組提供主基準時鐘，並且其中，所述控制器模組被配置為將所述主基準時鐘提供至所述多個FlexRay節點中的一個或多個FlexRay節點。
上述乙太網交換機中，優選所述時鐘模組被進一步配置為基於與所述第二乙太網數據包相關聯的所述FlexRay消息的定時來生成傳輸時鐘，並且其中，所述控制器模組被配置為基於所述傳輸時鐘路由所述第二乙太網數據包。
上述乙太網交換機中，優選所述控制器模組被配置為檢測FlexRay消息錯誤並且基於所述FlexRay消息錯誤的檢測將FlexRay故障信息傳輸至所述多個FlexRay節點中的一個或多個FlexRay節點。
本發明的另一方面涉及一種利用乙太網執行FlexRay通信的FlexRay節點，所述FlexRay節點包括：乙太網適配模組，被配置為接收基準時鐘；以及FlexRay模組，被配置為基於所述基準時鐘生成FlexRay消息，所述FlexRay消息包括數據幀和幀標識(ID)，所述幀標識基於所述基準時鐘識別其中計劃傳輸所述數據幀的時隙；其中，所述乙太網適配模組被配置為基於所述FlexRay消息生成乙太網數據包並且將所述乙太網數據包提供至收發器以通過乙太網鏈路將所述乙太網數據包傳輸至目的地。
上述FlexRay節點中，優選所述乙太網適配模組被配置為將所述FlexRay消息封裝為所述乙太網數據包。
上述FlexRay節點中，優選進一步包括所述收發器，其中，所述收發器被配置為將所述乙太網數據包傳輸至所述目的地，其中，所述收發器被配置為通過所述乙太網鏈路接收所述基準時鐘，並且其中，所述收發器被配置為在所述時隙期間傳輸所述乙太網數據包。
上述FlexRay節點中，優選所述乙太網鏈路包括共享的乙太 網總線。
上述FlexRay節點中，優選所述乙太網適配模組被配置為檢測乙太網故障信息並且基於所述乙太網故障信息的檢測將FlexRay消息錯誤提供至所述FlexRay模組。
本發明的有一個方面涉及一種利用乙太網執行多個FlexRay節點之間的FlexRay通信的方法，所述方法包括：從所述多個FlexRay節點中的第一FlexRay節點接收第一乙太網數據包並且從所述多個FlexRay節點中的第二FlexRay節點接收第二乙太網數據包，不遲於所述第二乙太網數據包地接收所述第一乙太網數據包，所述第一乙太網數據包包括具有第一數據幀和第一幀標識(ID)中的至少一個的第一FlexRay消息，所述第二乙太網數據包包括具有第二數據幀和第二幀ID中的至少一個的第二FlexRay消息；基於所述第一幀ID和所述第二幀ID確定所述第二乙太網數據包是否具有比所述第一乙太網數據包高的優先級；當已確定所述第二乙太網數據包具有比所述第一乙太網數據包高的優先級時，暫停路由所述第一乙太網數據包；以及基於所述第一乙太網數據包的路由的暫停，在不遲於將所述第一乙太網數據包路由至第一目的地下將所述第二乙太網數據包路由至第二目的地。
上述方法中，優選進一步包括確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個FlexRay節點中的第一組，並且其中，所述第二目的地包括不同於所述多個FlexRay節點中的第一組的所述多個FlexRay節點中的第二組。
上述方法中，優選在將所述第一乙太網數據包路由至所述第一目的地的同時將所述第二乙太網數據包路由至所述第二目的地。
上述方法中，優選通過共享的乙太網總線路由所述第一乙太網數據包和所述第二乙太網數據包。
102‧‧‧乙太網交換機
202‧‧‧交換機控制器模組
204‧‧‧時鐘模組
400‧‧‧控制器
402‧‧‧總線
404‧‧‧連接處理器模組
406‧‧‧內存模組
408‧‧‧I/O模組
410‧‧‧儲存器模組
104A~104D‧‧‧FlexRay節點
106A~106D‧‧‧乙太網鏈路
206A~206D‧‧‧端口
208A~208D‧‧‧乙太網適配模組
210A~210D‧‧‧FlexRay模組
214A~214D‧‧‧PHY模組
S302~S310‧‧‧步驟
包括了附圖以提供對本技術的進一步理解，並且附圖結合在本說明書中，構成本說明書的一部分，附圖示出了本技術的多個方面並與文字描述一起說明本技術的原理。
圖1示出了根據本技術的各個不同方面的包含用於在乙太網鏈路上執行FlexRay節點之間的FlexRay通信的乙太網交換機的示例性車輛。
圖2示出了根據本技術的各個方面的乙太網交換機和FlexRay節點的組件的框圖。
圖3示出了根據本技術的各個方面的用於在乙太網鏈路上執行FlexRay節點之間的FlexRay通信的示例性方法。
圖4示出了根據本技術的各個方面的控制器組件的框圖。
在下面的詳細描述中，闡述了許多具體細節以便充分理解本技術。但是，顯而易見的是，可在不借助這些具體細節中的一些細節的情况下實施本技術。在其他情况下，未詳細示出結構和技術以避免模糊本技術。
車輛可具有幾個到多達150個或更多的用於各種子系統的電子控制單元(ECU)。一個ECU為發動機控制單元(在汽車中也稱為發動機控制模組或動力系控制模組(PCM))。其他的ECU可用於傳輸、安全氣袋、防抱死制動、巡航控制(例如，自適應巡航控制)、主動懸掛、電控、電動助力轉向、音頻系統、門、窗、鏡子調節、用於混合動力/電動汽車的電池和充電系統等等。雖然這些ECU中的一些可形成獨立的子系統，但是通信尤其重要。子系統需要控制致動器或接受傳感器的反饋。
FlexRay提供了用於不同FlexRay節點例如ECU之間的通信標準。所述節點可被連接至FlexRay總線，且每個節點能利用該總線發送和接收FlexRay消息。FlexRay利用了用於節點之間通信的時多分路存取(TDMA)。具體地，FlexRay提供了包括多個時 隙的預先設定的通信時間周期(例如，1至5毫秒)，每個時隙可被分配至FlexRay節點，用於發送FlexRay消息。FlexRay消息包括數據幀和識別其中計劃傳輸數據幀的通信時間周期內的時隙的幀標識(ID)。
所述通信時間周期可包括靜態段(static segment)，隨後是動態段。靜態段保留用於確定性數據(例如用於標準的、非緊要數據)的時隙，確定性數據被計劃以固定周期到達目的地。動態段保留用於事件觸發數據(例如用於高優先級、緊急數據)的時隙。由於可在相同的通信時間周期中的多個動態時隙傳輸來自一個節點的事件觸發數據，所以動態段被組織為使得較高優先級的節點(例如，具有幀ID低的較高優先級信息)可被分配更靠近動態段的開始的動態時隙，從而確保它們的更高優先級數據可被首先傳輸。在一個或多個實施方案中，沒有兩個節點可具有相同的優先級。在一些方面，如果兩個或更多節點具有在動態段期間發送的信息，那麽發送具有數值較低的幀ID的消息(例如，表示更高優先級的信息)的節點將首先傳輸，因為其被分配更早的動態時隙。如果該傳輸發生在多個動態時隙上並阻止下一個較低優先級節點發送其信息，那麽下一個較低優先級節點可能要等到下一個通信時間周期來發送其信息(假設所有的較高優先級節點在下一個通信時間周期的動態段期間不再有任何要發送的信息)。
根據本技術的各個方面，可利用乙太網執行FlexRay通信(包括在動態段期間發送高優先級信息)。乙太網是許多網路計算設備所利用的常見標準，並且尤其提供了較高的頻寬、交換操作、以及用於診斷和解决通信中的錯誤的一組定義明確的故障錯誤。因此，可利用乙太網以更快速的和更有效的方式執行FlexRay通信。此外，通過車輛的乙太網上提供了許多其他服務，例如多媒體流、高級駕駛員輔助功能、單個或多個攝像頭顯示器、車道偏離警告、行人檢測、內聯網和網際網路通信量(例如，在儀錶板上)等等。 因此，利用乙太網執行FlexRay節點之間的FlexRay通信可將通信聚焦於單一標準，從而簡化了車輛設計。
圖1示出了根據本技術的各個方面的包括用於通過太網鏈路106a、106b、106c和106d執行FlexRay節點104a、104b、104c和104d之間的FlexRay通信的乙太網交換機102的示例性車輛100。在一些方面，FlexRay節點104a、104b、104c和104d可以是用於發動機控制、傳輸控制、安全氣袋、防抱死制動、巡航控制(例如，自適應巡航控制)、主動懸掛、電控、電動助力轉向、音頻系統、門、窗、鏡子調節、用於混合動力/電動汽車的電池和充電系統、照明、電動鎖，和/或其他功能的ECU。雖然圖1僅示出四個FlexRay節點，但是應該理解可利用乙太網針對任何數量的FlexRay節點執行FlexRay通信。根據某些方面，具有要傳輸的FlexRay消息的FlexRay節點(例如FlexRay節點104a)可包括將FlexRay消息轉換成乙太網數據包的乙太網適配模組。可由乙太網交換機102經乙太網鏈路(例如，乙太網鏈路106a)接收該乙太網數據包，乙太網交換機然後可在一個或多個乙太網鏈路(例如，乙太網鏈路106b、106c和106d)上將乙太網數據包傳輸至一個或多個接收的FlexRay節點(例如，FlexRay節點104b、104c和104d)。所述一個或多個接收的FlexRay節點可各自包括將乙太網數據包轉換成原始FlexRay數據的乙太網適配模組。根據某些方面，乙太網交換機102可執行搶先交換(例如，利用Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)802.1Qbu提出的標準)和/或時間感知調度(例如，利用IEEE 802.1Qbv提出的標準)，以便即使乙太網交換機102在不遲於高優先級信息地接收那些較低的優先級信息的情况下，也在傳輸其他的較低優先級信息之前傳輸較高的優先級信息(例如，來自特定FlexRay節點的事件觸發數據)。因此，本技術的多個方面提供了高優先級FlexRay消息的低延遲乙太網傳輸。
圖2示出了根據本技術的各個不同方面的乙太網交換機102和FlexRay節點104a、104b、104c和104d的組件的框圖。乙太網交換機102包括端口206a、206b、206c和206d、交換機控制器模組202、以及時鐘模組204，其彼此互相通信。FlexRay節點104a包括乙太網適配模組208a、FlexRay模組210a以及物理層(PHY)模組214a，其彼此互相通信。類似地，FlexRay節點104b包括乙太網適配模組208b、FlexRay模組210b、以及PHY模組214b。FlexRay節點104c包括乙太網適配模組208c、FlexRay模組210c以及PHY模組214c。FlexRay節點104d包括乙太網適配模組208d、FlexRay模組210d以及PHY模組214d。在一些方面，所述模組可以以軟體(例如，子程序和代碼)實施。在一些方面，一些或全部的所述模組可以以硬體(例如，專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、可編程邏輯設備(PLD)、控制器、狀態機、門控邏輯、離散硬體組件、或任何其他的合適器件)和/或兩者的組合實施。在本公開中進一步描述了根據本技術各個方面的這些模組的其他特徵和功能。
根據某些方面，乙太網交換機102可促進被連接至乙太網交換機102的FlexRay節點(例如，FlexRay節點104a、104b、104c和104d)的定時的同步。在一個或多個實施中，時鐘模組204包括使乙太網交換機102能根據定時循環傳輸和接收數據包的邏輯、電路和/或代碼。時鐘模組204可產生主基準時鐘(例如，從自由運行的晶體振盪器)或從另一個網路組件(例如，另一個交換機)接收主基準時鐘。時鐘模組204可向交換機控制器模組202提供主基準時鐘。交換機控制器模組202和/或端口(例如，端口206a、206b、206c和/或206d)可包括用於支援與其他的網路設備的通信的收發器(例如，接收器和發送器)、擾頻器、解擾器、一個或多個數位信號處理塊、和/或其他的組件。在一些方面，交換機控制器模組202將從時鐘模組204接收的主基準時鐘提供至 被連接至乙太網交換機102(例如，經由相應的端口例如端口206a、206b、206c和/或206d)的FlexRay節點，以便使這些節點之間的定時同步。根據某些方面，交換機控制器模組202和/或時鐘模組204可利用IEEE 802.1AS標準、IEEE 1588標準和/或其他標準導出(derive)和/或產生FlexRay基準周期時鐘，以使被連接至乙太網交換機102的FlexRay節點的定時同步。
PHY模組(例如，PHY模組214a、214b、214c或214d)包括用於支援與其他網路設備的通信的邏輯、電路、介面和/或代碼。根據某些方面，PHY模組可包括用於支援與其他的網路設備的通信的收發器(例如，接收器和發送器)、擾頻器、解擾器、一個或多個數位信號處理塊、和/或其他的組件。PHY模組可從乙太網交換機102接收主基準時鐘並將該主基準時鐘提供至相應的乙太網適配模組(例如，乙太網適配模組208a、208b、208c或208d)。
根據某些方面，乙太網適配模組包括邏輯、電路和/或代碼，用於使FlexRay通信適應乙太網通信，反之亦然。在一個或多個實施方案中，乙太網適配模組將主基準時鐘(從相應的PHY模組接收的)提供至相應的FlexRay模組(例如，FlexRay模組210a、210b、210c或210d)。FlexRay模組包括用於產生FlexRay消息的邏輯、電路和/或代碼。在一個或多個實施方案中，FlexRay模組包括FlexRay控制器。每個FlexRay消息包括數據幀和幀ID，幀ID識別其中計劃要傳輸該數據幀的時隙(基於主基準時鐘)。該時隙可以是靜態時隙(例如，在通訊時間周期(communication time cycle)的靜態段中的時隙)或者動態時隙(例如，在通信時間周期的動態段中的時隙)。乙太網適配模組可基於從相應的FlexRay模組接收的FlexRay消息，產生乙太網數據包。根據某些方面，乙太網適配模組可將FlexRay消息封裝為乙太網數據包，從而允許FlexRay消息在乙太網鏈路上傳輸。PHY模組可從相應的乙太網適配模組接收乙太網數據包並經乙太網鏈路(例如，乙太網鏈 路106a、106b、106c或106d)將該乙太網數據包提供至乙太網交換機102。根據某些方面，PHY模組可在相應的FlexRay消息的幀ID識別出的時隙期間傳輸乙太網數據包。
根據本技術的各個方面，乙太網交換機102的端口(例如，端口206a、206b、206c或206d)從各自的FlexRay節點接收乙太網數據包(例如，端口206a通過乙太網鏈路106a從FlexRay節點104a的PHY模組214a接收乙太網數據包，端口206b通過乙太網鏈路106b從FlexRay節點104b的PHY模組214b接收乙太網數據包，端口206c通過乙太網鏈路106c從FlexRay節點104c的PHY模組214c接收乙太網數據包，和/或端口206d經乙太網鏈路106d從FlexRay節點104d的PHY模組214d接收乙太網數據包)。端口可將接收的乙太網數據包提供至交換機控制器模組202，交換機控制器模組可經由一個或多個其他的端口將乙太網數據包路由(route，發送)至目的地。
根據某些方面，時鐘模組204可確定交換機控制器模組202應該何時將乙太網數據包路由至其預定目的地。由於FlexRay消息可包括與通信時間周期中的應該傳輸該信息的所期望時隙相關的信息，所以交換機控制器模組202可提取該定時信息，且時鐘模組204可確定可接受的時間(例如，傳輸時鐘)，以將乙太網數據包傳輸至其預定目的地。時鐘模組204可利用從另一個網路組件(例如，另一個交換機)產生(例如，從自由運行的晶體振盪器)或接收的主基準時鐘，確定傳輸時鐘。交換機控制器模組202可根據時鐘模組204產生的相應傳輸時鐘，傳輸乙太網數據包。PHY模組可從乙太網交換機102接收乙太網數據包。相應的乙太網適配模組可從乙太網數據包提取FlexRay消息並將FlexRay消息提供至相應的FlexRay模組。
圖3示出了根據本技術的各個方面的用於在乙太網鏈路106a、106b、106c和106d上執行FlexRay節點104a、104b、104c 和104d之間的FlexRay通信的示例性方法300。例如，乙太網交換機102可用於執行方法300。但是，還可通過具有其他配置的系統執行方法300。雖然此處參照圖1、2和4的示例描述了方法300，但是方法300不局限於這些示例。此外，方法300不一定需要按所示的順序執行。根據設計偏好，應該理解可重新安排方法300的順序。
為了說明的目的，假設FlexRay節點104a要將第一乙太網數據包(包括第一FlexRay消息，該消息包括第一數據幀和第一幀ID)傳輸至FlexRay節點104b。此外，假設第一數據幀為事件觸發數據，由此第一幀ID識別用於傳輸第一數據幀的動態時隙。此外，假設FlexRay節點104c要將第二乙太網數據包(包括第二FlexRay消息，該消息包括第二數據幀和第二幀ID)傳輸至FlexRay節點104d。假設第二數據幀也為事件觸發數據，由此第二幀ID識別用於傳輸第二數據幀的動態時隙。FlexRay節點104a和104c可分別將第一乙太網數據包和第二乙太網數據包傳輸至乙太網交換機102，乙太網交換機分別經由端口206a和206c接收這些包。而且，假設乙太網交換機102不遲於接收第二乙太網數據包地接收第一乙太網數據包。換句話說，乙太網交換機102同時或遲於接收所述第一乙太網數據包地接收所述第二乙太網數據包(S302)。
根據某些方面，交換機控制器模組202被配置為確定針對傳輸所述第二乙太網數據包是否比所述第一乙太網數據包具有更高的優先級(S304)。例如，由於第一幀數據和第二幀數據為事件觸發數據(且因此可能占據相同的動態時隙)，交換機控制器模組202可確定這些數據幀(以及相應的乙太網數據包)中的哪些具有傳輸優先權。根據某些方面，交換機控制器模組202基於第一幀ID和第二幀ID確定第二乙太網數據包是否比第一乙太網數據包具有更高的優先級。交換機控制器模組202可通過將較高優先級賦予與較低幀ID相關聯的乙太網數據包來模仿FlexRay優先化處理。 如果確定相比第一乙太網數據包，第二乙太網數據包不具有更高的優先級(例如，第二幀ID大於第一幀ID)，那麽交換機控制器模組202繼續確定用於傳輸的下一個乙太網數據包(例如，第一乙太網數據包)的目的地(S308)。然而，如果確定相比第一乙太網數據包，第二乙太網數據包具有更高的優先級(例如，第二幀ID小於第一幀ID)，那麽交換機控制器模組202暫停路由第一乙太網數據包，以允許傳輸第二乙太網數據包(S306)。
為了說明的目的，假設第二乙太網數據包比第一乙太網數據包具有更高的優先級並暫停第一乙太網數據包的路由，那麽交換機控制器模組202確定第二乙太網數據包的目的地(S308)。根據某些方面，來自第二乙太網數據包的第二FlexRay消息可包括有關其預定目的地的信息。在該情况下，交換機控制器模組202可通過從第二FlexRay消息提取預定目的地信息來確定第二乙太網數據包的目的地。在一些方面，可預先確定目的地。例如，可預先確定一個或多個節點(例如，FlexRay節點104b、104c和/或104d)接收源於FlexRay節點104c的所有數據包。可將該預先確定的目的地提供至和/或儲存在乙太網交換機102中。在這點上，交換機控制器模組202可通過查找預先確定的目的地來確定第二乙太網數據包的目的地。如上面所討論的，第二乙太網數據包的預定目的地為FlexRay節點104d。因此，交換機控制器模組202可確定FlexRay節點104d為第二乙太網數據包的目的地。
雖然將第二乙太網數據包的目的地描述為在暫停第一乙太網數據包的路由後確定，但是可在路由該第二乙太網數據包之前的任何時間確定該目的地，例如在緊隨接收第二乙太網數據包之後、在確定第二乙太網數據包的優先級之前、在暫停第一乙太網數據包的路由之前等確定該目的地。在一些方面，還可在路由第一乙太網數據包之前的任何時間確定第一乙太網數據包的目的地，甚至在發送第二乙太網數據包之前。
根據某些方面，交換機控制器模組202經由一個或多個相應的端口將第二乙太網數據包路由至確定的目的地(S310)。例如，交換機控制器模組202可經由端口206d將第二乙太網數據包路由至FlexRay節點104d。在第二乙太網數據包被路由至後，交換機控制器模組202可恢復第一乙太網數據包的路由。在一個或多個實施方案中，交換機控制器模組202可確定第一乙太網數據包的預定目的地(在此例中為FlexRay節點104b)，並通過端口206b將第一乙太網數據包路由至FlexRay節點104b。
雖然將第二乙太網數據包描述為在第一乙太網數據包之前被路由(例如，因為第二乙太網數據包比第一乙太網數據包具有更高的優先級)，但是也可同時發送第二乙太網數據包和第一乙太網數據包(即使第二乙太網數據包比第一乙太網數據包具有更高的優先級)。在一個或多個實施方案中，假設第一和第二乙太網數據包不具有相同的目的地(在此情况下是合適的，因為第一乙太網數據包的預定目的地為FlexRay節點104b而第二乙太網數據包的預定目的地為FlexRay節點104d)，那麽由於這些乙太網數據包不共享用於傳輸的相同乙太網鏈路，所以交換機控制器模組202可同時(例如，在相同的傳輸周期)將第一乙太網數據包和第二乙太網數據包路由至它們的預定目的地。
根據本技術的各個方面，可利用乙太網傳播FlexRay總線狀態信令(例如，FlexRay總線保護狀態信令)。該信令可包括FlexRay錯誤消息。交換機控制器模組202可檢測FlexRay消息錯誤(例如，過度循環冗餘效驗錯誤、本地地址無法存取和/或不聽從錯誤(not-listened-to error)等等)，並基於檢測出的FlexRay消息錯誤生成相應的乙太網故障信息。交換機控制器模組202可將所生成的乙太網故障信息路由至可能應用該錯誤的FlexRay節點。該FlexRay節點的乙太網適配模組可接收乙太網故障信息(經由相應的PHY模組)，基於所接收的乙太網故障信息生成相應的FlexRay 消息錯誤，並將FlexRay消息錯誤提供至相應的FlexRay模組。在一些方面，乙太網適配模組還可將電纜故障(例如，短路(short)、開路(open)、不適當的傳輸線等等)報告至FlexRay模組。
雖然上面將FlexRay通信描述為利用乙太網交換機102執行，但是還可利用共享的乙太網總線操作(例如FlexRay節點104a、104b、104c或104d可在共享的乙太網鏈路上直接傳輸)來執行FlexRay通信。共享的乙太網總線操作可包括IEEE 802.3 Carrier-Sense,Multiple Access/Collision Detection(CSMA/CD)法、主從時隙接入IEEE 802.3乙太網PON法、以及其變體。在共享的乙太網總線操作中，除了乙太網數據包的傳輸和接收在單個乙太網鏈路外，每個FlexRay節點可如上所述地傳輸和接收乙太網數據包，因此，全部的FlexRay節點可監聽在太網鏈路上發生的傳輸。此外，每個FlexRay節點的乙太網適配模組可在動態時隙期間監測乙太網鏈路並通知相應的FlexRay模組在動態時隙期間乙太網鏈路是否可用於傳輸(空閑的)。如果是可用的，則欲在該時隙期間傳輸數據幀的FlexRay節點可進行傳輸。如果乙太網鏈路不可用於傳輸(非空閑的)(例如，因為在該時間期間更高優先級的FlexRay節點正在傳輸)，那麽欲進行傳輸的較低優先級的FlexRay節點可等待直至稍後的傳輸周期來傳輸其數據幀。
圖4示出了根據本技術的各不同方面的控制器400的組件的框圖。控制器400包括處理器模組404、儲存器模組410、輸入/輸出(I/O)模組408、內存模組406以及總線402。總線402可以是用於通信信息的任何合適的通信機構。可利用總線402連接處理器模組404、儲存器模組410、I/O模組408和內存模組406，用於在控制器400的任何模組之間通信信息和/或在控制器400的任何模組與至控制器400的外部設備之間通信信息。例如，控制器400的任何模組之間通信的信息可包括指令和/或數據。在一些方面，總線402可以是通用串行總線。在一些方面，總線402可 提供乙太網連接性。
在一些方面，處理器模組404可包含一個或多個處理器，其中每個處理器可實施不同功能或執行不同指令和/或處理。例如，一個或多個處理器可利用乙太網執行用於執行FlexRay通信的指令，且一個或多個處理器可執行用於輸入/輸出功能的指令。
內存模組406可以是隨機存取內存(“RAM”)或用於儲存處理器模組404所執行信息和指令的其他動態儲存設備。內存模組406還可用於在處理器404的指令執行期間儲存臨時變量或其他的中間信息。在一些方面，內存模組406可包含電池組供電的靜態RAM，其儲存信息而不需要電力來維持所儲存的信息。儲存器模組410可以是磁盤或光盤並且也可儲存信息和指令。在一些方面，儲存器模組410可包含硬盤儲存器或電子內存儲存器(快閃式儲存器)。在一些方面，內存模組406和儲存器模組410均為機器可讀介質。
可通過I/O模組408將控制器400連接至系統控制和管理系統(例如，車輛中央網關)、傳動系統控制單元、和/或可允許用戶將信息和選擇命令通信至控制器400以及從控制器400接收信息的用戶介面。例如，車輛中央網關可提供頻寬、日志故障診斷、重置和恢復動作、以及日志統計。用戶介面可以是向用戶顯示信息的監視器(例如，液晶顯示器(LCD)、發光二極管(LED)顯示器、有機發光二極管(OLED)、柔性顯示器、平板顯示器、固態顯示器)。用戶介面還可包括，例如鍵盤、鼠標或任何通過I/O模組408被連接至控制器400用於將信息和命令選擇通信至處理器模組404的具有感官反饋、視覺反饋、聽覺反饋、和/或觸覺反饋的設備。
根據本技術的各個方面，可通過控制器400執行此處所描述的方法。在一個或多個實施中，處理器模組404執行一個或多個包含在內存模組406和/或儲存器模組410中的指令序列。在一些 方面，指令可從另一個機器可讀介質例如儲存器模組410讀取至內存模組406。在一些方面，指令可例如從用戶通過用戶介面從I/O模組408直接讀取至內存模組406。包含在內存模組406和/或儲存器模組410中的指令序列的執行可導致處理器模組404實施利用乙太網執行FlexRay通信的方法。在一個或多個實施中，利用乙太網執行FlexRay通信的計算算法可作為一個或多個指令序列儲存在內存模組406和/或儲存器模組410中。可通過總線402從處理器模組404將信息例如乙太網數據包、FlexRay消息、目的地、定時信息、FlexRay消息錯誤、乙太網故障信息和/或其他信息通信至內存模組406和/或儲存器模組410，以用於儲存。在一些方面，可通過總線402將所述信息從處理器模組404、內存模組406和/或儲存器模組410通信至I/O模組408。然後通過用戶介面將所述信息從I/O模組408通信至用戶。
以多處理排列的一個或多個處理器還可用於執行包含在內存模組406和/或儲存器模組410中的指令序列。在一些方面，可利用硬接線電路代替軟體指令或者與軟體指令結合來執行本技術的各個方面。因此，本技術的方面不局限於硬體電路和軟體的任何特定組合。
本文所用的術語“機器可讀介質”或“計算機可讀介質”指的是任何參與將指令提供至處理器模組404用於執行的介質。該介質可采用許多形式，包括，但不局限於，非易失性介質和易失性介質。非易失性介質包括，例如，光盤或磁盤，例如儲存器模組410。易失性介質包括動態內存，例如內存模組406。機器可讀介質或計算機可讀介質的公共形式包括，例如，軟盤、軟磁盤、硬盤、磁帶、任何其他的磁性介質、CD-ROM、DVD、任何其他的光學介質、穿孔卡、紙帶、任何其他的具有孔圖案的物理介質、RAM、PROM、EPROM、FLASH EPROM、任何其他的內存芯片或盒式磁帶、或任何其他的處理器可從其讀取的介質。
本領域內的那些技術人員應該意識到此處描述的說明性方框、模組、組件、組件、方法、以及算法可被實施為電子硬體、計算機軟體、或兩者組合。為了說明該硬體和軟體的可互換性，在上文中就其功能概括地描述了各種說明性方框、模組、元件、組件、方法以及算法。該功能是否被實施為硬體或軟體取决於特定應用和對整個系統所施加的設計約束。技術人員可針對各自的特定應用以不同方式執行所述功能。可在不偏離本技術的保護範圍下對各種組件和方框進行不同的排列(例如以不同順序排列，或以不同方式劃分)。
應該理解所公開的處理中的方框的任何特定順序或層級是說明示例性方法。根據設計偏好，應該理解，可重新排列處理中的方框的任何特定順序或層級，或者可執行全部的說明性方框。可同時執行任何方框。在一個或多個實施方案中，多任務和並行處理可能是有利的。而且，上述實施方式中的各種系統組件的分隔不應該被理解為在全部的實施例中都要求這樣的分隔，且應該理解所描述的程序組件和系統通常可整合在單個軟體產品中或被封裝成多個軟體產品。
在本申請的此說明書和任何申請專利範圍中所使用的術語“接收器”、“計算機”、“服務器”、“處理器”和“內存”全部指電子或其他的技術設備。這些術語排除了人或人群。為了具體說明，術語“顯示”或“進行顯示”意味著在電子設備上進行顯示。
如本文所使用的，在一系列項目之前(或之後)的短語“至少一個”(借助術語“和”或“或”分隔任何項目)是作為一個整體修改列表，而不是列表的各個構件(即，每個項目)。短語“至少一個”並不要求選擇至少一個的每個所列項目；相反地，該短語意味著包含所述項目中的至少一個的任一項目，和/或至少一個的所述術語的任何組合，和/或至少一個的每個項目。例如，短語 “A、B和C中的至少一個”或“A、B或C中的至少一個”各自指僅A、僅B、或僅C；A、B和C的任何組合；和/或A、B和C各自至少一個。
謂語單詞“被配置為”、“可操作用於”以及“可編程用於”不是暗示主題的任何特定的有形或無形的變化，相反，是可互換使用的。在一個或多個實施方案中，被配置分析和控制操作或組件的處理器也指被編程以分析和控制操作的處理器或可操作用於分析和控制操作的處理器。同樣地，被配置執行代碼的處理器可被解釋為被編程用於執行代碼或可操作用於執行代碼的處理器。
短語例如“方面”不是暗示該方面對本技術是必不可少的或者該方面應用至本技術的所有配置。與方面相關的公開可應用於所有配置，或一個或多個配置。方面可提供本公開的一個或多個示例。例如“方面”的短語可指一個或多個方面，反之亦然。例如“實施方式”的短語不是暗示該實施方式對本技術是必不可少的或者該實施方式應用至本技術的所有配置。與實施方式相關的公開可適用於全部實施方式，或一個或多個實施方式。實施方式可提供本公開的一個或多個示例。例如“實施方式”的短語可指一個或多個實施方式，反之亦然。短語例如“配置”不是暗示該配置對本技術是必不可少的或者該配置應用至本技術的所有配置。與配置有關的公開可適用於所有配置，或一個或多個配置。配置可提供本公開的一個或多個示例。例如“配置”的短語可指一個或多個配置，反之亦然。
此處所用的詞“示例性”意味著“用作示例、實例或說明”。此處作為“示例性”或作為“示例”描述的任何實施方式不一定被解釋為比其他實施方式優選或有利。此外，就本說明書或申請專利範圍中使用的術語“包括”、“具有”等而言，這樣的術語與當“包含(comprise)”在申請專利範圍中被用作過渡詞 所解釋的術語“包含(comprise)”的方式類似地包含。
將本領域技術人員所已知的或之後將知道的與貫穿本公開描述的各個方面的組件等價的所有結構和功能通過引用明確地並入本文且被涵蓋在申請專利範圍中。而且，本文所公開的內容均不貢獻給公衆，而不管該公開是否被明確地記載在申請專利範圍中。除非明確地使用短語“用於…的手段”來記載要素，或者在方法申請專利範圍的情况下，使用短語“用於…的步驟”，否則申請專利範圍的要素均不按照35 U.S.C.§112，第六段的規定來解釋。
提供前面的說明是為了使本領域內的任何技術人員能實踐本文所述各個方面。對這些方面的各種修改對本領域內的那些技術人員是顯而易見的，並且可將此處所定義的一般原則應用於其他方面。因此，申請專利範圍並不受本文所示出的各個方面的限制，而是與語言表達的申請專利範圍一致的全部保護範圍，其中除非有特別說明，否則采用單數形式提及組件並不意味著“一個並且僅一個”，而是“一個或多個”。除非另有特別說明，否則術語“一些”指的是一個或多個。男性代詞(例如，他的)包括女性和中性(例如，她的和它的)，反之亦然。如果存在任何標題和副標題，其僅是為了方便說明而不是限制本公開。
S302‧‧‧步驟
S304‧‧‧步驟
S306‧‧‧步驟
S308‧‧‧步驟
S310‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種用於執行多個FlexRay節點之間的FlexRay通信的乙太網交換機，所述乙太網交換機包括：多個端口，每個端口被配置為從各自的FlexRay節點接收乙太網數據包，每個乙太網數據包包括FlexRay消息，每個FlexRay消息包括數據幀和幀標識(ID)中的至少一個，其中，不遲於在所述多個端口中的第二端口接收第二乙太網數據包地在所述多個端口中的第一端口接收第一乙太網數據包；以及控制器模組，被配置為基於與所述第一乙太網數據包相關聯的所述幀ID和與所述第二乙太網數據包相關聯的所述幀ID確定所述第二乙太網數據包是否具有比所述第一乙太網數據包高的優先級，其中，所述控制器模組被進一步配置將所述第一乙太網數據包路由至第一目的地並將所述第二乙太網數據包路由路由至第二目的地，所述控制器模組被配置為當已確定所述第二乙太網數據包具有比所述第一乙太網數據包高的優先級時，不遲於將所述第一乙太網數據包路由至所述第一目的地地將所述第二乙太網數據包路由至所述第二目的地。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的乙太網交換機，其中，所述多個FlexRay節點中的每個包括FlexRay控制器和乙太網適配模組。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的乙太網交換機，其中，所述控制器模組被配置為當已確定所述第二乙太網數據包具有比所述第一乙太網數據包高的優先級時，在將所述第一乙太網數據包路由至所述第一目的地之前將所述第二乙太網數據包路由至所述第二目的地。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的乙太網交換機，其中，每個幀ID識別其中計劃傳輸相應的數據幀的時隙，其中，與所述第 二乙太網數據包相關聯的所述幀ID識別動態時隙，其中，與所述第一乙太網數據包相關聯的所述幀ID識別動態時隙，並且其中，與所述第二乙太網數據包相關聯的所述幀ID小於與所述第一乙太網數據包相關聯的所述幀ID。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的乙太網交換機，其中，所述控制器模組被配置為當已確定所述第二乙太網數據包具有比所述第一乙太網數據包高的優先級時，暫停路由所述第一乙太網數據包。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述的乙太網交換機，其中，所述控制器模組被進一步配置為在路由所述第二乙太網數據包之後恢復路由所述第一乙太網數據包。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述的乙太網交換機，其中，所述控制器模組被進一步配置為確定所述第二目的地。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述的乙太網交換機，其中，所述第二目的地包括：a)除了對應於所述第二端口的所述FlexRay節點之外的所述多個FlexRay節點中的單個FlexRay節點，b)除了對應於所述第二端口的所述FlexRay節點之外的所述多個FlexRay節點中的兩個或更多個FlexRay節點，或c)除了對應於所述第二端口的所述FlexRay節點之外的所述多個FlexRay節點中的全部FlexRay節點。
  9. 一種利用乙太網執行FlexRay通信的FlexRay節點，所述FlexRay節點包括：乙太網適配模組，被配置為接收基準時鐘；以及FlexRay模組，被配置為基於所述基準時鐘生成FlexRay消息，所述FlexRay消息包括數據幀和幀標識(ID)，所述幀標識基於所述基準時鐘識別其中計劃傳輸所述數據幀的時隙，其中，所述乙太網適配模組被配置為基於所述FlexRay消息生成乙太網數據包並且將所述乙太網數據包提供至收發器以通過 乙太網鏈路將所述乙太網數據包傳輸至目的地。
  10. 一種利用乙太網執行多個FlexRay節點之間的FlexRay通信的方法，所述方法包括：從所述多個FlexRay節點中的第一FlexRay節點接收第一乙太網數據包並且從所述多個FlexRay節點中的第二FlexRay節點接收第二乙太網數據包，不遲於所述第二乙太網數據包地接收所述第一乙太網數據包，所述第一乙太網數據包包括具有第一數據幀和第一幀標識(ID)中的至少一個的第一FlexRay消息，所述第二乙太網數據包包括具有第二數據幀和第二幀ID中的至少一個的第二FlexRay消息；基於所述第一幀ID和所述第二幀ID確定所述第二乙太網數據包是否具有比所述第一乙太網數據包高的優先級；當已確定所述第二乙太網數據包具有比所述第一乙太網數據包高的優先級時，暫停路由所述第一乙太網數據包；以及基於所述第一乙太網數據包的路由的暫停，不遲於將所述第一乙太網數據包路由至第一目的地地將所述第二乙太網數據包路由至第二目的地。
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