CN108137124A - 控制设备、计算机和通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆、尤其用于自行车、优选地用于电动自行车的控制设备，带有控制装置并且带有用于与设置在车辆处的单独的部件相连接且通信的端口，其中，控制装置设定成用于经由端口如此与部件通信，使得部件可根据控制装置来编程和/或参数化。此外，本发明涉及一种用于与控制装置通信的相应的计算机和通信系统。

Description

控制设备、计算机和通信系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆、尤其自行车、优选地用于电动自行车的控制设备，计算机、尤其USB主机以及通信系统。
背景技术
传统地，在车辆、尤其自行车例如电动自行车(eBike)中构造有在车辆处构建的分别带有特意设置用于编程和参数化的端口的电子部件。
由此提高了相应的编程和参数化耗费，因为相应的电子部件必须分别单独通过经由相应的端口与控制装置相连接来参数化和编程。
发明内容
因此本发明的目的在于如此改进由现有技术已知的控制设备、计算机和通信系统，使得能够降低编程和参数化耗费。
该目的通过独立权利要求的特征来实现。
由从属权利要求得出本发明的有利的设计方案和改进方案。
根据本发明的控制装置设置用于车辆、尤其自行车、优选地用于电动自行车，并且包括控制装置和用于与至少一个设置在车辆处的单独的(电子)部件相连接和通信的端口，其中，所述控制装置设定成用于如此经由端口与单独的部件通信，使得可根据控制装置将部件编程和/或参数化。
根据本发明的控制设备可如此来改进，即，使得控制装置设定成，提供应用服务器(Applikationsserver)和/或网络服务器(Web-Server)以供使用。
此外，根据本发明的控制设备可构造成，使得控制设备具有用于与计算机相连接和通信的另一端口、优选地USB端口，经由该端口优选地实现基于IP的通信，经由计算机在调解控制设备的情况下可执行部件的编程和/或参数化。
根据本发明的计算机尤其是USB主机并且包括端口，其中，计算机设定成用于如此与根据本发明的控制设备经由端口通信，使得经由计算机可将与控制设备相连接的单独的部件编程和/或参数化。在此，计算机可以是桌面电脑，智能手机、平板电脑的组成部分等。
根据本发明的通信系统包括根据本发明的控制设备、根据本发明的计算机和用于提供软件包管理系统的服务器，其中，服务器设定成借助于控制设备的软件包管理系统在调解计算机的情况下或直接地或立刻向控制设备提供软件包以供使用，控制设备可使用该软件包来将单独的部件编程和参数化。
本发明总地涉及的主题是研究提供一种用于车辆、尤其自行车、优选地电动自行车控制设备的服务端口/维护端口。服务端口/维护端口通常极为碎片化在或分布在车辆、例如自行车、优选地电动自行车处。如此以来，车辆的每个电子部件通常具有自身的用于编程和参数化的软件以及自身的物理数据端口，例如以部件集成的USB插槽的形式，由此得出更高的编程和参数化耗费。本发明致力于该问题。根据本发明应将相应的电子部件的不同的服务端口合并或设置在单个部件中，即相应于根据本发明的控制设备的控制器中。如此设计的控制器相应地具有为此所需的装置或机构，尤其是这些为了编程和为了参数化所有构建在车辆中的电子部件。此外，控制器可设定成用于根据所构建的车辆部件动态地激活在确定的软件版本之间的相关性；例如，控制器可将彼此制约的不同的程序包聚合成一个程序包；例如对于自动变速机构的运行而言，驱动程序(确切地说是固件或软件)是必要的，其是用于与变速机构兼容的伺服马达(更确切地说是固件或软件)的相应的驱动程序的前提，如此以来，控制器将适当组合的程序包组织成协调于车辆的所构建的电子部件的新的程序包。对此，将软件包管理系统的可编程的软件版本的最为适当的可使用的组合在车辆层面上作为单个压缩包数据来提供。为了可使控制器本地升级管理程序和远程的软件包管理系统彼此交互，控制器采用现代的运行系统的标准化通信机构的组合。
本发明的在技术上的实现方案
根据本发明的可以控制模块或操控模块形式构造的控制器可经由端口例如整车电源与另外的远程的电子车辆部件(接下来简称为部件)相连接。同样，控制器还可具有直接的联接，如此以来以便于直接地，也就是说例如在没有基于总线的整车电源的情况下与另外的电子部件通信，例如用于用户交互的部件如显示单元和/或用于外部联网的部件。例如，该直接的通信根据经由有线连接的和/或无线的端口的直接联接来实现。
在此，控制器可设定成用于将与其相交互的部件参数化(例如结合行车灯执行照明器件的亮度控制)并且通过直接或间接地调用远程启动程序(例如所谓的“启动加载程序”)将这些部件重新编程。在直接调用启动程序的情况中，控制器的微控制器(μ控制器)或微控制器软件直接经由整车电源或其它端口例如一连串的端口(UART,SPI,I2C等)将远程电子部件的远程微控制器编程。在间接调用的情况中，控制器的微控制器软件经由可设置在车辆处的电子部件与控制器之间的适配装置(例如线缆或线缆束)中的充当代理和协议处理器的微控制器将远程电子部件的远程微控制器编程。
在控制器的微控制器上执行的升级管理程序借助于明确的验证特征(例如明确的序列号以及硬件和/或软件版本)识别远程部件，尤其还有其当前软件版本状态，并且将这些信息进一步传导到本地可使用的或经由基于IP的网络可使用的用于管理软件包的应用，这之后还被称为软件包管理系统(参见dpkg=Debian包管理系统)，该软件包管理系统管理用于所有构建在车辆中的电子的且与控制器交互的部件的可编程的软件。
软件包管理系统设定成用于识别，是否有合适的软件版本(根据上下文)可供处于控制器作用范围内的微控制器或电子部件的微控制器使用，并且将该软件版本提供给在控制器的微控制器上执行的升级管理程序的微控制器使用以用于进一步的处理。
此外，软件包管理程序设定成，激活在与控制器交互的部件的软件版本之间的所有相关性，如上述那样，并且将不同的待编程的软件版本结合成单个通过升级管理程序待加载的并且通过其待解压的压缩包数据。
此外，软件包管理程序设定成，与所使用的传送介质通无关地过升级管理程序或通过提供压缩包数据来支持递增的加载。
与控制器交互的部件的参数化可在有或没有用户协助的情况下实现。用户可以是部件制造商、车辆制造商、车队运营商、销售商或终端用户。
为了与用户交互并且为了手动地参数化，在控制器的微控制器上执行集成的应用服务器和网络服务器。有利地，仅当允许车辆的运行状态，例如维护状态时，才执行应用服务器和网络服务器。
应用服务器(例如Tomcat)直接与控制器软件或微控制器软件通信并且为网络服务器(例如Apache)提供端口(例如经由公共网关界面)以用于生成动态内容(HTML,JavaScript,媒介(Medien))。
如此生成的内容可借助于网络浏览器来调用，从而用户可间接地与控制器软件或微控制器软件交互。控制器自身为此不需要输出设备(显示器)或输入设备(鼠标、键盘等)。
控制器具有物理端口(例如USB)并且支持USB设备类别“大容量储存介质”和“经由USB的以太网(Ethernet ueber USB)”。这两个USB设备类别是普遍性的设备类别，它们被集成在每种现代的运行系统中。
在开始运转在USB主机(例如带有微软Windows系统的电脑或计算机)处的控制器情况中，控制器将两个动态生成的数据储存在由USB主机识别的移动存储介质的对于USB主机可见的根目录中，即a)自动化例行程序(例如autorun.inf)和b)网络服务器的主页(index.html)。自动化例行程序显示在网络服务器的主页上并且指示USB主机，即，应当在本地安装在USB主机上的网络浏览器中执行该主页。由该网络浏览器从控制器的网络服务器要求的数据(HTML,JavaScript,媒介等)经由”IP over USB”来传递。在此，网络浏览器离线，也就是说，没有激活的互联网连接。
由网络浏览器加载的、本地执行的应用程序(例如JavaScript)包含用于绕行网络浏览器的跨域规则的库(例如jQuery)，使得由控制器加载的至此仅仅在本地执行的浏览器应用程序现在还可对基于互联网的第二方服务提出请求。该基于浏览器的应用由此具有至两个不同的服务器的同步连接：a)由控制器运行的服务器，其直接与控制器软件交互，和b)远程的，在互联网中运行的服务器，例如在用于软件包管理系统的服务器中。浏览器应用程序(例如jQuery)跨接这两个连接，使得在控制器的微控制器上执行的应用服务器通过由浏览器应用程序构建的桥可直接请求任意的基于互联网的第三方服务。由此在用于软件包管理系统的服务器与控制器之间的通信可直接地，也就是说在调解主机计算机(桌面PC，智能手机，平板电脑等)的情况下或者直接(没有中间联接主机计算机或控制逻辑系统)实现。
控制器的网络服务器的端口根据a)定义的权限模型(例如数据和功能)，b)根据控制器的用户(例如控制器的制造商、车辆制造商、部件制造商、车队运营商、销售商、终端客户)以及c)合适的鉴别方法来公开。
本发明的技术效用和优点：
为了减少车辆处的冗余的数据端口数量(自行车灯处的USB，电池处的USB，电子变速机构处的单线(OneWire)等)，应将它们合并并且使得其可使用在单个部件，即相应于根据本发明的控制设备的控制器上。对此，控制器提供自身的用户端口以供使用，用户端口根据用户的权限提供不同的功能和数据。
用户端口为了与控制器交互应实现成基于浏览器的应用程序(例如HTML、JavaScript)，其自动地经由主机运行系统的自动化例行程序在本地在USB主机的网络浏览器中被执行，并且经由基于IP的机构(例如SOAP，Web-Sockets等)与控制器通信，而不用自身构建互联网连接。USB主机的网络浏览器保持离线并且完全不需要互联网连接来与控制器通信。
完全不需要安装设备驱动程序，因为所需的USB设备类别(大容量储存介质”,“经由USB的以太网)已经由通用的主机运行系统所支持。也就是说，不再需要下载驱动程序、设定驱动程序或将专用的软件提供到与车辆附加的物理数据载体上。
避免了手动地匹配复杂的防火墙设置，例如其在将可执行的应用程序(例如*exe)在本地安装在USB主机上所需要的，因为仅仅使用运行系统普遍性的机构，其在通用的运行系统上不需要防火墙设置，或者当需要时，仅仅需要微不足道的防火墙设置(使用自动化例行程序，使用USB大容量储存介质，使用经由USB的以太网，调用网络浏览器，执行浏览器应用，构建基于IP的连接)。
控制器的网络服务器在加载主页(例如index.html)时根据由USB主机的网络浏览器操作的请求的标题信息(例如mime类型(mimetype)=语言)来识别由用户优选的语言设定，从而浏览器应用程序自动地以由用户优选的语言来执行，并且不需要由用户首先手动地输入其优选的语言。
由控制器的微控制器执行的升级管理程序或任意通过相同的微控制器执行的第三方应用程序可利用由浏览器应用程序所建立的桥与远程的经由互联网提供的软件包管理系统或与任一其它第三方服务交互(例如，用户或车辆的主数据和运动数据的持续性)。
附图说明
接下来根据唯一的图示例性地阐述本发明的一优选的实施形式。
具体实施方式
图1显示了通信系统100的示意图，其中，通信系统100通过相应的功能或软件块示出。
根据本发明的通信系统100具有相应于根据本发明的用于车辆、尤其自行车、优选地用于电动自行车的控制设备的控制器10，在其中设置有装置，经由该装置可将构建在车辆中的其它电子部件12编程并且参数化。此外，控制器10设定成用于根据所构建的部件12动态地激活在确定的软件版本之间的相关性。对此，将接下来详细说明的软件包管理系统52的可编程的软件版本的最为适当的可使用的组合在车辆层面上作为单个压缩包数据来提供。为了可使控制器本地的升级管理程序和远程的软件包管理系统52彼此交互，控制器10采用现代的运行系统的标准化通信机构的组合。
为了该目的，可以控制模块或操控模块构的形式构造的根据本发明的控制器10在所示出的情况中经由作为端口的整车电源14与一个或多个另外的、远程电子车辆部件(部件)12相连接。备选地，控制器10可具有直接的联接，如此以便于直接，也就是说例如在没有基于总线的整车电源14的情况下与其它部件12通信，例如用于用户交互的部件12，例如用于外部联网的未示出的显示单元和/或部件12。例如，可通过直接联接实现的直接的通信经由有线连接的和/或无线的端口来实现。
如之前已提到的那样，控制器10设定成用于将与其交互的部件12参数化(例如结合自行车灯来说，控制设备10可执行自行车灯的照明器件的亮度的控制)并且通过直接地或间接地调用部件12的远程启动程序(例如所谓的“启动加载程序”)将部件编程或重新编程。
在直接调用启动程序的情况中，控制器10的微控制器(μ控制器)16或微控制器软件16直接经由整车电源14或另一例如一系列的端口(UART,SPI,I2C等)将远程的部件12的远程的微控制器编程。
在间接地调用的情况中，控制器10的微控制器软件16经由充当代理和协议处理器的微控制器将远程部件的远程微控制器编程，例如在控制器与电子部件之间的适配器中，其可与待编程的和/或待参数化的部件通信。
借助于明确的验证特征(例如明确的序列号以及硬件和/或软件版本)，在控制器10的微控制器16上执行的或通过控制器10的微控制器软件16执行的升级管理程序识别远程部件2，尤其还有其当前软件版本状态，并且将这些信息继续传导到本地可用的或经由基于IP的网络可用的应用程序处以用于管理软件包，其在接下来还称为软件包管理系统52。
软件包管理系统52管理用于所有在车辆中构建的电子的和与控制器10交互的部件12的可编程的软件。
软件包管理系统52设定成用于识别，是否有合适的软件版本(根据上下文)可供处于控制器10的作用范围内的微控制器或电子部件的微控制器使用，并且将该软件版本提供给在控制器10的微控制器16上执行的升级管理程序使用以用于进一步的处理。
此外，软件包管理程序设定成，激活在与控制器10交互的部件12的软件版本之间的所有相关性，并且将不同的待编程的软件版本结合成单个通过升级管理程序待加载的并且通过其待解压的压缩包数据。
此外，软件包管理程序52设定成，与所使用的传送介质通无关地过升级管理程序或通过提供压缩包数据来支持递增的加载。
与控制器10交互的部件12的参数化可在有或没有用户协助的情况下实现。用户可以是部件制造商、车辆制造商、车队运营商、销售商或终端用户。
为了与用户交互并且为了手动地参数化，在控制器10的微控制器16上或通过微控制器软件16执行集成的应用服务器18和网络服务器20。有利地，仅当允许车辆的运行状态，例如维护状态时，才执行应用服务器18和网络服务器20。
应用服务器18(例如Tomcat)直接与控制器软件或微控制器软件16通信并且为网络服务器20(例如Apache)提供端口(例如经由公共网关界面)以用于生成动态内容(HTML,JavaScript,媒介)。
如此生成的内容可借助于网络浏览器来调用，从而用户可间接地与控制器软件16或微控制器软件16交互。控制器10自身为此不需要本身的输出设备(显示器)或输入设备(鼠标、键盘等)。
控制器10具有物理端口(例如USB)26并且支持USB设备类别“大容量储存介质”22和USB设备类别“经由USB的以太网”24。这两个USB设备类别22,24是普遍性的设备类别，它们被集成在每种现代的运行系统中。
在开始运转在USB主机60(例如带有微软Windows作为运行系统36的电脑)处的控制器10的情况中(该USB主机经由USB端口30经由基于IP的连接28与控制器10的USB端口26相连接并且具有运行系统36、网络浏览器38和用于与用于软件包管理系统52的服务器相连接的输入/输出端口46)，控制器10将两个动态生成的数据储存在由USB主机60识别的移动存储介质的对于USB主机60可见的根目录中，即a)自动化例行程序(例如autorun.inf)和b)网络服务器20的主页(index.html)。自动化例行程序显示在网络服务器20的主页上并且指示USB主机60，即，应当在本地安装在USB主机60上的网络浏览器38中执行该主页。由该网络浏览器38从控制器的网络服务器20要求的数据(HTML42,JavaScript44,媒介40等)经由”IPover USB”根据基于IP的连接(端口)28来传递。在此，网络浏览器38离线，也就是说，没有激活的互联网连接。
由网络浏览器38加载的、本地执行的应用程序(例如JavaScript)包含用于绕行网络浏览器38的跨域规则的库(例如jQuery)，从而由控制器10加载的至此仅仅在本地执行的浏览器应用程序现在还可对基于互联网的第二方服务提出请求。该基于浏览器的应用程序由此具有至两个不同的服务器的同步连接：a)由控制器10运行的服务器，例如网络和应用服务器18,20，其直接与控制器软件16交互，和b)远程的，在互联网中运行的用于提供软件包管理系统52的服务器。浏览器应用(例如jQuery)跨接这两个连接，使得在控制器10的微控制器16上执行的应用服务器18通过由浏览器应用程序构建的桥可直接提出对任意的基于互联网的第三方服务、例如用于提供软件包管理系统52的服务器的请求。
控制器10的网络服务器20的端口根据a)定义的权限模型(例如数据和功能)，b)根据控制器10的用户(例如控制器的制造商、车辆制造商、部件制造商、车队运营商、销售商、终端客户)以及c)合适的鉴别方法来公开。
在上述说明书、附图以及权利要求中公开的本发明的特征不仅单独地而且以任意组合的方式，对于实现本发明而言均可为重要的。
附图标记清单
10控制器
12外部(构建在车辆中的)部件
14端口(例如整车电源)
16微控制器或微控制器软件
18应用服务器
20网络服务器
22设备类别“大容量储存介质”
24设备类别“经由USB的以太网”
26 USB硬件端口
28基于IP的端口
30USB硬件端口
32设备类别“大容量储存介质”
34设备类别“经由USB的以太网”
36运行系统
38网络浏览器
40数据(媒介)
42数据(HTML)
44数据(JavaScript)
46输入/输出端口
48基于IP的端口
50互联网
52软件包管理系统
60计算机或PC(USB主机)
100通信系统。

Claims (6)

1.一种用于车辆、尤其用于自行车、优选地用于电动自行车的控制设备(10)，其带有控制装置(16)并且带有用于与至少一个设置在所述车辆处的单独的部件(12)相连接且通信的端口(14)，其中，所述控制装置(16)设定成用于如此经由所述端口(26)与所述单独的部件(12)通信，使得所述部件(12)能根据所述控制装置(16)来编程和/或参数化。
2.根据权利要求1所述的控制设备(10)，其中，所述控制设备(10)具有用于与计算机(60)相连接且通信的另一端口(26)、优选地USB端口，经由该端口优选地可实现基于IP的通信，经由所述计算机能在调解所述控制设备(10)的情况下执行所述部件的编程和/或参数化。
3.根据权利要求2所述的控制设备(10)，其中，所述控制装置(16)设定成用于执行应用服务器(18)和网络服务器(20)，其中，所述应用服务器设定成用于向网络服务器(20)提供端口以用于生成动态内容，该内容可利用可在所述计算机(60)上执行的网络浏览器(38)来调用，从而计算机(60)的用户能与用于所述部件的编程和/或参数化的控制装置(16)交互。
4.根据权利要求4所述的控制装置，其中，所述应用服务器(18)和所述网络服务器(20)仅仅可在车辆的一确定的运行状态中、优选地维护状态中执行。
5.一种带有端口(30)的计算机(60)、尤其USB主机，其中，所述计算机(60)设定成用于如此与根据权利要求1至4中任一项所述的控制设备(10)经由所述端口(30)通信，从而经由所述计算机(60)可将与所述控制设备(10)相连接的单独的部件(12)编程和/或参数化。
6.一种通信系统(100)，其带有根据权利要求1至4中任一项所述的控制设备(10)、根据权利要求5所述的计算机(60)以及用于提供软件包管理系统(52)的服务器，其中，所述服务器设定成用于借助于所述控制设备(10)的软件包管理系统(52)在调解所述计算机(60)的情况下或者直接向所述控制设备(10)提供软件包以供使用，所述控制设备(10)使用或能使用该软件包将单独的部件(12)编程且参数化。
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