在汽車數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中同步數(shù)據(jù)包的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)同步數(shù)據(jù)包或者說應(yīng)用和系統(tǒng)的方法，它們來自非時鐘控制的、事件控制的或者說非時間控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明還涉及一種用于汽車的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車的電子系統(tǒng)能夠分成子系統(tǒng)。例如，馬達和傳動控制裝置附屬于驅(qū)動系(動力總成)，電子制動器附屬于底盤(車架)，舒適功能如空調(diào)附屬于車體區(qū)域。
[0003]由于對于安全性、帶寬、應(yīng)答時間和成本方面的不同要求，這些子系統(tǒng)和相關(guān)的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)、如專用通信總線(CAN，LIN，MOST，F(xiàn)lexRay)經(jīng)常嚴格地相互分開。
[0004]跨子系統(tǒng)的功能通常要求電子的子系統(tǒng)超越子系統(tǒng)邊界聯(lián)網(wǎng)；這一點可以通過一個或多個系統(tǒng)接口或者網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)。
[0005]除了汽車領(lǐng)域中的典型的通信總線系統(tǒng)以外，也可以在汽車中使用以太網(wǎng)。近年來，具有高帶寬、高度靈活性和世界范圍標準化的以太網(wǎng)是汽車與這種網(wǎng)關(guān)-控制器的重要的系統(tǒng)接口。但是，以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)目前只偶爾在汽車中使用。
[0006]不同的網(wǎng)關(guān)類型可以在上述通訊總線之間交換。但是在這些網(wǎng)關(guān)類型中在數(shù)據(jù)傳輸時或者說在從一個通訊總線到另一通訊總線交換數(shù)據(jù)時可能會失去數(shù)據(jù)的品質(zhì)和時間對應(yīng)性。
[0007]在傳輸MOST-數(shù)據(jù)到以太網(wǎng)-網(wǎng)絡(luò)時可能存在需求，即，時鐘控制或時間控制的總線系統(tǒng)如MOST的節(jié)拍周期在通過網(wǎng)關(guān)傳輸時不應(yīng)該丟失。如果例如要將以太網(wǎng)-網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)饋入到MOST-網(wǎng)絡(luò)中，這可能意味著在存儲器和/或采樣率轉(zhuǎn)換上的高耗費，這尤其可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延。其結(jié)果可能是，使數(shù)據(jù)質(zhì)量變差，并由此在嚴重情況下不再可能利用數(shù)據(jù)。
[0008]對于汽車-數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)存在稱為網(wǎng)關(guān)的實現(xiàn)方式，它們尤其用于在時鐘控制的與非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)之間傳達。但是在這些實現(xiàn)方式中會出現(xiàn)時間信息丟失，即，在時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送到非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中，反之亦然，但是在此失去數(shù)據(jù)的時間上的同步。只要這些實現(xiàn)方式離開時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，通過這些實現(xiàn)方式得不到數(shù)據(jù)的服務(wù)品質(zhì)。例如，必需對固定的時間標記保持數(shù)據(jù)包配置。對于數(shù)據(jù)的服務(wù)品質(zhì)的評價例如可以引用參數(shù)如延遲和跳動。
[0009]對于非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)已知，例如利用PTP (精確時間協(xié)議Preci s1nTime Protocol)建立公共的時間基礎(chǔ)。其中具體的實施結(jié)構(gòu)例如通過IEEE1588，IEEE1588v2和IEEE802.1AS標準化。以這個時間上的同步為基礎(chǔ)在協(xié)議中如IEEE1722和IEEE1733利用這些時間信息，用于對于所屬的數(shù)據(jù)一起給出在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中固定的絕對的時間戳。
[0010]已知在非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中需要時間上的同步并因此對此存在不同的方法，它們例如已經(jīng)導(dǎo)致不同的實時-以太網(wǎng)-變體。在此一個具體的變體是以太網(wǎng)-AVB(Aud1 Video Bridging)。
[0011]以太網(wǎng)/以太網(wǎng)AVB目前作為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還沒有在汽車中使用，但是總線系統(tǒng)MOST僅僅在這個工業(yè)分支中使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是，在汽車的不同數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)之間提供高品質(zhì)的數(shù)據(jù)。
[0013]這個目的通過獨立權(quán)利要求的主題實現(xiàn)。本發(fā)明的其它實施例由從屬權(quán)利要求和下面的說明中給出。
[0014]本發(fā)明的一個方面涉及一種用于通過時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)同步來自非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包和時鐘節(jié)拍的方法。
[0015]所述時鐘控制的或者說時間控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)可以是MOST-網(wǎng)絡(luò)。例如M0ST150，即，第三代MOST，可以作為這種數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)使用。
[0016]所述非時鐘控制的或者說非時間控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)可以是以太網(wǎng)-網(wǎng)絡(luò)。在此作為協(xié)議例如可以使用以太網(wǎng)-AVB。
[0017]按照本發(fā)明的一個實施例，所述方法包括以下步驟:在網(wǎng)關(guān)中以時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的時間節(jié)拍接收來自時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的時鐘控制的數(shù)據(jù)包；在網(wǎng)關(guān)中將來自時鐘控制的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)打包成用于非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的第一非時鐘控制的數(shù)據(jù)包；為非時鐘控制的數(shù)據(jù)包分別配設(shè)時間戳，由該時間戳可以重構(gòu)以時鐘控制的網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的、非時鐘控制的網(wǎng)絡(luò)的同步節(jié)拍，時鐘控制的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)已經(jīng)打包在各自的第一非時鐘控制的數(shù)據(jù)包中；通過非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送第一非時鐘控制的數(shù)據(jù)包到非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的接收-節(jié)點；從第一非時鐘控制的數(shù)據(jù)包讀出時間戳和其它協(xié)議信息并且在接收-節(jié)點中由時間戳、發(fā)送頻率和多個數(shù)據(jù)包重構(gòu)時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的時間節(jié)拍；并且以與重構(gòu)的時間節(jié)拍同步的時間節(jié)拍發(fā)送第二非時鐘控制的數(shù)據(jù)包。
[0018]例如可以通過以太網(wǎng)將來自MOST-數(shù)據(jù)包的(第一)數(shù)據(jù)發(fā)送到接收-節(jié)點。然后，接收-節(jié)點解碼接收的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)并且重構(gòu)其時間節(jié)拍。在此理解為，時間節(jié)拍可以具有規(guī)則的節(jié)拍周期，以該節(jié)拍周期發(fā)送數(shù)據(jù)包。
[0019]如果接收器要發(fā)送(第二)數(shù)據(jù)到MOST-網(wǎng)絡(luò)，則這些數(shù)據(jù)與重構(gòu)的時間節(jié)拍同步地由(用于第一數(shù)據(jù))的接收-節(jié)點發(fā)送，該接收-節(jié)點在這種情況下是(用于第二數(shù)據(jù)的)發(fā)送節(jié)點。也可以在接收-節(jié)點中與重構(gòu)的時間節(jié)拍同步地由這些數(shù)據(jù)創(chuàng)建數(shù)據(jù)包。通過這種方式接收-節(jié)點利用接收的(第一)數(shù)據(jù)或者說數(shù)據(jù)流的時間節(jié)拍使輸出的(第二)數(shù)據(jù)同步。
[0020]通過本方法可以將來自時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的時間信息傳輸?shù)椒菚r鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。這個時間信息可以用于從非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)與時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)同步地發(fā)送數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)由此可以再同步地饋入到時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中。在此，非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)可以這樣透明地工作，使時間控制數(shù)據(jù)的服務(wù)品質(zhì)不失真。
[0021]通過本發(fā)明，在保證時間上同步的條件下可以解決在非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(例如MOST)與自身非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(例如按照IEEE802.3的以太網(wǎng))之間的數(shù)據(jù)交換問題。
[0022]尤其在過渡時間中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)MOST與以太網(wǎng)-AVB可以并行地使用。此外，可能存在從MOST到以太網(wǎng)迀移情形的需求。通過本方法可以不損失服務(wù)品質(zhì)(尤其是音頻/視頻質(zhì)量)并且無需附加的引起成本的部件如附加的存儲器或者說采樣率轉(zhuǎn)換器或者可感到的時間延遲地轉(zhuǎn)換這些情形。
[0023]總之，通過本方法可以使不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)統(tǒng)一。這可能由于規(guī)模效應(yīng)導(dǎo)致總體上更成本有利的網(wǎng)聯(lián)?？梢允∪ビ糜谶@些數(shù)據(jù)的采樣率轉(zhuǎn)換器和更大的緩存器?？梢栽趥鬏敃r保持數(shù)據(jù)質(zhì)量。附加地存在可能性來力爭統(tǒng)一所使用的網(wǎng)聯(lián)技術(shù)，即，通過一致的網(wǎng)絡(luò)逐漸替換現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)。
[0024]在兩個數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)或接口可以理解為QoS網(wǎng)關(guān)，它可以在不同時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)與非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)之間傳達。通過這種形式的數(shù)據(jù)交換不會在傳輸?shù)狡渌鼣?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)時損壞分別發(fā)送的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(或要傳輸?shù)臄?shù)據(jù))的服務(wù)品質(zhì)。
[0025]時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的時間節(jié)拍在MOST-網(wǎng)絡(luò)的情況下例如可以是具有44.1kHz或48kHz的MOST-節(jié)拍。這個時間節(jié)拍可以通過適合的傳輸協(xié)議傳輸?shù)浇邮誣節(jié)點。在此，在接收-節(jié)點中重新利用/重新獲取時間節(jié)拍，并因此供不同的服務(wù)使用。因此可以與MOST-網(wǎng)絡(luò)同步地在以太網(wǎng)-網(wǎng)絡(luò)中重現(xiàn)來自MOST-網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。此外，在以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的接收-節(jié)點上運行的應(yīng)用能夠以這個時間節(jié)拍/時鐘頻率運行，并且應(yīng)用的數(shù)據(jù)通過適合的傳輸協(xié)議通過網(wǎng)關(guān)饋入到MOST-網(wǎng)絡(luò)中。因為這個應(yīng)用的或傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的初始時間節(jié)拍能夠追溯到MOST-網(wǎng)絡(luò)，并且與這個網(wǎng)絡(luò)同步，所述數(shù)據(jù)可以沒有QoS損失地在MOST-網(wǎng)絡(luò)中使用。
[0026]按照本發(fā)明的一實施例，所述方法還包括步驟:通過非時鐘控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)使網(wǎng)關(guān)的時鐘發(fā)生器與接收-節(jié)點的時鐘發(fā)生器同步。為了例如在保持服務(wù)品質(zhì)的條件下在MOST與以太網(wǎng)-AVB之間傳輸消息，在傳輸數(shù)據(jù)之前還可能需要兩個網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的時鐘(Clock)或時鐘發(fā)生器的同步。在此存在可能性，使MOST時鐘頻率/時間節(jié)拍(例如44.1kHz或48kHz)作為容器-時鐘發(fā)生器轉(zhuǎn)移到AVB-網(wǎng)絡(luò)中，并由此時鐘控制數(shù)據(jù)流。為此可以從MOST-網(wǎng)絡(luò)中得出MOST時間節(jié)拍，然后通過AVB-傳輸協(xié)議傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)-網(wǎng)絡(luò)。
[0027]通過以太網(wǎng)節(jié)點相互間并因此也使網(wǎng)關(guān)準確地時間同步(例如通過使用IEEE802.1AS)能夠，在以太網(wǎng)-網(wǎng)絡(luò)中或者說在接收-節(jié)點中重新利用與MOST同步的時間節(jié)拍，它具有小于I μ S的跳動/抖動。
[0028]對此要理解為，不必一定使兩個網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)節(jié)拍相互同步，這可能引起高開銷。通過本方法僅僅傳輸應(yīng)用節(jié)拍。這個應(yīng)用節(jié)拍可以供以太網(wǎng)-網(wǎng)絡(luò)或接收-節(jié)點使用，并且可以用于同步傳輸數(shù)據(jù)到MOST-網(wǎng)絡(luò)。此外，對于以太網(wǎng)-網(wǎng)絡(luò)處于完全開放，產(chǎn)生自身的時間節(jié)拍。兩個系統(tǒng)可以相互獨立地工作。
[0029]按照本發(fā)明的一實施例，非時鐘控制的數(shù)據(jù)包配設(shè)有時間戳，該時間戳和從屬的數(shù)據(jù)傳輸頻率包括一一其數(shù)據(jù)已經(jīng)打包到非時鐘控制的數(shù)據(jù)包中的一一時鐘控制數(shù)據(jù)包的時間節(jié)拍/時鐘頻率。換言之，時間節(jié)拍或時間節(jié)拍的時刻的值可以直接編碼到非時鐘控制的數(shù)據(jù)包中。例如，在網(wǎng)關(guān)中轉(zhuǎn)換的傳輸協(xié)議能夠使網(wǎng)關(guān)上的MOST-節(jié)拍數(shù)字化，并且在接收-節(jié)點中由此重新獲得MOST-節(jié)拍。
[0030]按