CN104541479B

CN104541479B - 通信控制器

Info

Publication number: CN104541479B
Application number: CN201380032174.XA
Authority: CN
Inventors: 克利斯汀·莫德莫勒; 托尔斯滕·赫夫莱特
Original assignee: Renesas Electronics Europe Ltd
Current assignee: Renesas Electronics Europe Ltd
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2018-08-17
Anticipated expiration: 2033-06-17
Also published as: EP2677692B1; WO2013189897A1; JP2015524226A; CN104541479A; EP2677692A1; US9979620B2; US20150304192A1

Abstract

描述了一种通信控制器(25)。该通信控制器能够在第一通信通道和第二通信通道(A,B)上交换数据。在第一模式中，在所述第二通信通道上不能解码在所述第一通信通道上发送的数据。在第二模式中，在所述第一通信通道上发送的数据在所述第二通信通道上可解码以便提供回送功能。

Description

通信控制器

技术领域

本发明涉及一种通信控制器，例如，FlexRay通信控制器。

背景技术

FlexRay是汽车应用中使用的一种通信协议。该通信协议规定了一种可扩展的、高速(高达10M比特/秒)的、确定性的且容错的通信系统，在该通信系统中，节点(或“电子控制单元”)能够经由两个独立的通信通道，通过串行总线网络交换数据。

每个FlexRay节点包括通信控制器及物理接口转换器。通信控制器管理(以执行应用软件的中央处理单元的形式)与主机连接的接口，并执行串行数据流格式转换。物理接口转换器使串行数据流适应物理链路的需求。

通信控制器包括两个主要数据路径，即发送路径和接收路径。发送路径提供以下功能：编码由主机提供的数据以及将编码的数据传递到物理接口转换器用来发送。接收路径提供以下功能：解码由物理接口转换器接收的数据以及将解码的数据传递到主机。

安全相关的应用程序要求执行检查，以确保节点的所有部分(包括串行总线的接口)正确运行。可在上电期间执行这些检查，即，在节点的正常运行开始之前，或者在正常运行期间。在本文中，在正常运行开始之前执行检查被称为“上电检查”，在正常运行期间执行检查被称为“监测”。

上电检查基于与正常运行期间发现的那些条件尽可能相近的测试条件，试图测试最大功能覆盖(即，测试功能的最广范围)。理想地，这种检查应对其他节点不可见，即，检查最好不应引起节点向其他节点发送数据。

回送(loop-back)功能可用于串行接口的上电检查。理想地，在通信控制器的发送路径中生成的数据应当在节点内部路由到同一通信控制器的接收路径。在这种情况下，发送路径和接收路径分别被称为“数据源”以及“数据接收器”。但是，FlexRay中的回送功能的使用是受限的。

FlexRay是一种半双工通信协议。因此，现有的FlexRay通信控制器不能在一个通道上向物理接口转换器传递数据并在相同的通道上接收来自物理接口转换器的数据。因此，不能通过简单地连接发送路径和接收路径实现经由物理层转换器的上电检查的回送。

尽管如此，在通信控制器内提供专门的回送逻辑并因此提供一定程度的回送是可能的。但是，由回送功能检查的路径的范围是受限的。例如，回送未覆盖通信控制器的部分，并且未覆盖与物理接口转换器的连接。

如之前提到的，FlexRay允许节点通过两个通信通道交换数据。但是，FlexRay通信控制器不能在一个通道上发送数据，并在另一个通道上提取数据。

提供回送功能的一个方式是提供第二通信控制器。但是，由于上电检查期间使用与正常运行期间使用的控制器不同的控制器，这种设置仍达不到最大的功能覆盖。

第二通信控制器还可用于监测。但是，第二通信控制器应谨慎地配置以确保不仅对其他节点不可见(即，不应发送数据)，而且不应对第一通信控制器的正常功能造成不利影响。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种在独立的第一通信通道和独立的第二通信通道上交换数据的通信控制器。在第一模式中，在第二通信通道上不能解码在第一通信通道上发送的数据。在第二模式中，在第一通信通道上发送的数据在第二通信通道上可解码以便提供回送功能。

第一模式可以是正常运行模式，并且第二模式可以是专用的测试模式。

数据可包括数据帧和/或符号。每个数据帧可包括含有循环冗余码的部分。第一通信通道和第二通信通道的循环冗余码可依赖于第一常数和第二常数生成，其中，在第一模式中，第一常数和第二常数不同，并且在第二模式中，第一常数和第二常数相同。

根据本发明的第二方面，提供一种FlexRay通信控制器。在第一模式中，在第二通信通道上不能解码在第一通信通道上发送的数据。在第二模式中，为了提供回送功能，在第一通信通道上发送的数据在第二通信通道上可解码。

在第一模式中，第一通信通道可使用第一帧循环冗余码(CRC)初始化值，并且第二通信通道可使用不同的第二帧CRC初始化值。在第二模式中，第一通信通道可使用第一帧CRC初始化值，并且第二通信通道可使用第一帧CRC初始化值。

第一通信通道可以是通道A，并且第一通信通道可以是通道B。第一通信通道可以是通道B并且第一通信通道可以是通道A。

在第一模式中，通信控制器可与FlexRay兼容运行。在第二模式中，通信控制器可与FlexRay兼容或不兼容运行。

根据本发明的第三方面，提供一种集成电路，包括通信控制器以及物理层转换器，该物理层转换器用于与串行总线连接。该物理层转换器可包括总线驱动器。该串行总线可以是单总线(wire bus)。

该集成电路可以是微控制器。该微控制器可进一步包括至少一个中央处理单元。该微控制器可进一步包括外围模块，例如，计时器以及一个或多个通信控制器。

该至少一个中央处理单元可包括被配置为在第一模式和第二模式之间切换通信控制器的中央处理单元。

附图说明

现在将通过示例，参照附图的图5至7描述本发明的特定实施例，其中：

图1是包括FlexRay通信控制器的传统FlexRay电子控制单元的示意框图；

图2示出图1中示出的传统FlexRay通信控制器中的回送的受限形式以及由回送覆盖的被检查路径；

图3示出在第一通道和第二通道中的编码和解码中使用的第一循环冗余码(CRC)初始化值和第二循环冗余码(CRC)初始化值；

图4是传统FlexRay电子控制单元的示意框图，为了提供两通道回送功能，该传统FlexRay电子控制单元包括第一FlexRay通信控制器和第二FlexRay通信控制器；

图5是根据本发明包括FlexRay通信控制器的FlexRay电子控制单元的示意框图；

图6示出在第一通道和第二通道中的编码和解码中使用的相同的CRC初始化值；

图7示出用于选择CRC初始化值并向编码器和解码器电路传递CRC初始化值的电路；

图8更详细地示出图7中示出的编码器和解码器电路；并且

图9示出图5中示出的FlexRay通信控制器的被检查路径。

具体实施方式

在下面的描述中，相同的附图标记表示相同的部分。

传统FlexRay电子控制单元

参照图1，示出传统FlexRay电子控制单元1。电子控制单元1包括中央处理单元2和总线3，中央处理单元2能够通过总线3与串行接口单元4通信。串行接口单元4包括通信控制器5以及物理接口转换器8层，通信控制器5包括第一通道A和第二通道B，第一通道A和第二通道B各自包括接收路径6和发送路径7，物理接口转换器8层驱动串行接口9。

再参照图2，可为控制单元1提供在接收路径6和发送路径7之间的回送逻辑(未示出)，用于允许回送。但是，如图2中所示，该逻辑提供被检查路径10，被检查路径10在通信控制器5内结束。因此，通信控制器5的一部分(以及到物理接口转换器8的连接和物理接口转换器本身)未被该回送覆盖。

大多数FlexRay通信控制器提供两个通道，即通道A和通道B。FlexRay允许使用参数pChannels配置三模式的通道运行，即，pChannels＝A：使用通道A的单通道通信，pChannels＝B：使用通道B的单通道通信以及pChannels＝A&B：使用通道A和通道B的双通道通信。

尽管允许双通道运行，但两个通道彼此独立运行，使得一个通道上发送的数据不能在另一个通道上接收和解码。这基于编码/解码过程中的帧循环冗余码(CRC)，通过帧过滤过程发生。

使用CRC多项式(vCrcPolynomial)计算帧CRC，CRC多项式被预设(vCrcPolynomial＝cCrcPolynomial)并且是初始化向量(vCrcInit)。

如图3中所示，通道A的初始化向量11vCrcInit被设置为vCrcInit[A]＝oxFEDCBA。通道B的初始化向量11vCrcInit被设置为vCrcInit[B]＝oxABCDEF。

为了安全相关的应用程序监测，需要第二FlexRay通信控制器。

参照图4，示出另一传统FlexRay电子控制器单元1’。如图4中所示，该单元1’包括第一FlexRay通信控制器5₁和第二FlexRay通信控制器5₂，通信控制器5₁和通信控制器5₂各自包括第一和第二发送路径6以及第一和第二接收路径7。如图4中所示，第二通信控制器5₂可用于监督第一通信控制器5₁的两个通道。但是，第二通信控制器5₂可用于仅监督第一通信控制器5₁的一个单一通道，例如，通道A。

第二通信控制器5₂提供第一通信控制器5₁的第一通道(即，通道A)中的回送检查以及监测覆盖。第二通信控制器5₂提供第一通信控制器5₁的第二通道(即，通道B)中的回送检查以及监测覆盖。

FlexRay电子控制单元

参照图5，示出根据本发明的FlexRay电子控制单元21的实施例。

该电子控制单元21包括中央处理单元22以及总线23，中央处理单元22能够通过总线23与串行接口单元24通信。串行接口单元24包括通信控制器25以及物理接口转换器28层，通信控制器25包括第一通道A和第二通道B，第一通道A和第二通道B各自包括接收路径26以及发送路径27，物理接口转换器28层驱动串行接口29。FlexRay电子控制单元21仅包括一个FlexRay通信控制器25。

通信控制器25被配置为允许一个通道(例如，通道A)用于通信，并且另一个通道(通道B)用于监督(例如，监测以及回送检查)。因此，可避免对第二通信控制器的需要，并且因此，降低能够执行监测和回送检查功能的FlexRay电子控制单元21的复杂性。

如之前解释的，FlexRay允许三模式的通道运行，即，pChannels＝A，pChannels＝B以及pChannels＝A&B。在pChannels＝A或pChannels＝B时，可通过设置使监督功能可用。

图5示出控制单元21，其中，通信控制器25能够在通道A上通信，即，通道A是被使用通道，并且使用通道B监测通道A上的通信，即，通道B是监督通道。

再参照图6，在监督模式时，监督通道使用与被使用通道相同的CRC计算规则，具体是相同的初始化向量31。因此，监督通道能够以与使用单独的监督专用的FlexRay通信控制器类似的方式，解码被使用通道上的所有通信。

如图6中所示，通道A的CRC初始化值用于两个通道。但是，通道B的CRC初始化值可替代地用于两个通道。

再参照图7和8，每个通道(即，通道A和通道B)被提供有各自的编码器/解码器32。

控制器主机接口33通过相应的配置信号34控制开关35，以选择提供给每个编码器/解码器32的初始化向量31。

如图8中所示，初始化向量31被供应给接收电路26和发送电路27中的帧CRC逻辑36和帧CRC逻辑37，并分别控制帧解码电路38和帧编码电路39。在接收路径中，用向量31初始化CRC移位寄存器40。在发送路径中，用相同的向量31初始化CRC移位寄存器41。在一些实施例中，接收电路和发送电路可以共享相同的CRC逻辑和移位寄存器，即，可仅提供接收电路和发送电路二者能够同时访问的一个CRC逻辑电路以及一个移位寄存器。

两个通道的编码器/解码器32使用同样的初始化值31，初始化值31可以是cCrcInit[A](即，oxFEDCBA)或cCrcInit[B](即，oxABCDEF)。因此，监督通道(例如，通道A)中使用的编码器/解码器32能够通过被使用通道(例如，通道B)的编码器/解码器32解码向物理接口29发送的比特流以及从物理接口29接收的比特流。

再参照图9，监督通道能够通过被检查路径42监测FlexRay总线活动性(连接在物理层连接器)、发送路径(连接至通信控制器25的发送接口)以及接收路径(连接至通信控制器25的接收接口)。通过使用可用的过滤机制，可限制监督通道向中央处理单元22提供的信息。由于监督通道具有独立的解码器22(图8)，解码的数据以及解码状态与独立的监督通信控制器的接收器相同。

只包括一个通信控制器22的控制单元21在监督模式下能够提供与包括两个通信控制器的控制单元相同的测试覆盖。

在特定实施例中，控制单元21可切换至专用的测试模式，以在FlexRay规范外运行。

在本发明的特定实施例中，可以扩展FlexRay通信的功能，以提供单通道FlexRay集群的通道监督，而不需要大量额外的硬件(即，额外的通信控制器)。安全应用程序能够使用通信控制器的未使用通道来监督被使用通道的比特流。这可在上电自测中使用，且可选地，可在正常运行期间使用。

应理解，可对本文之前描述的实施例进行许多修改。

在一些实施例中，参数pChannels可扩展为具有两个额外的值，例如，Asub和Bsub，或可定义新的参数，例如，pSupervision。

在特定实施例中，控制单元可包括未用于通道监督的另一个通信控制器。

Claims

1.一种在独立的第一通信通道和独立的第二通信通道上交换数据的通信控制器，所述通信控制器在正常运行的第一模式与专用的测试模式的第二模式之间可切换，所述通信控制器被配置为使得，在所述第一模式中，编码在所述第一通信通道上发送的数据，使得所述数据在所述第二通信通道上是不能解码的，以及，在所述第二模式中，编码在所述第一通信通道上发送的数据，使得所述数据在所述第二通信通道上是能解码的，以便提供回送功能,

其中，所述数据包括数据帧，每个数据帧包括含有循环冗余码的部分，并且其中所述第一通信通道和所述第二通信通道的循环冗余码依赖于第一常数和第二常数生成，其中，在所述第一模式中，所述第一常数和所述第二常数不同，并且在所述第二模式中，所述第一常数和所述第二常数相同。

2.根据权利要求1所述的通信控制器，所述通信控制器能够选择性地操作为FlexRay通信控制器。

3.根据权利要求2所述的通信控制器，其中，在所述第一模式中，所述第一通信通道使用第一帧CRC初始化值，并且所述第二通信通道使用不同的第二帧CRC初始化值，并且在所述第二模式中，所述第一通信通道使用所述第一帧CRC初始化值，并且所述第二通信通道使用所述第一帧CRC初始化值。

4.根据权利要求3所述的通信控制器，其中，所述第一通信通道是通道B，并且所述第二通信通道是通道A。

5.根据权利要求2所述的通信控制器，其中，在所述第一模式中，所述通信控制器能与FlexRay兼容运行。

6.根据权利要求5所述的通信控制器，其中，在所述第二模式中，所述通信控制器能与FlexRay不兼容运行。

7.一种集成电路，包括：

根据前述权利要求中任一个所述的通信控制器；以及

物理层转换器，用于与串行总线连接。

8.根据权利要求7所述的集成电路，其中，所述串行总线是单总线。

9.根据权利要求7或8所述的集成电路，其中，所述集成电路是微控制器，所述微控制器进一步包括：

至少一个中央处理单元。

10.根据权利要求9所述的集成电路，其中，所述至少一个中央处理单元包括被配置为在所述第一模式和所述第二模式之间切换所述通信控制器的中央处理单元。