CN108733023A - 用于管理车载联网控制器和装置的架构和方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了用于管理车载联网控制器和装置的操作的控制算法和系统架构，包括具有电子控制单元(ECU)的车载网络和用于管理这些ECU的暂停和唤醒的控制逻辑的车辆。一种用于管理机动车辆的ECU车载网络的方法包括：确定用于一组ECU的状态向量，每个状态向量指示对应的ECU是唤醒还是睡眠；确定这些ECU的装置角色——从属装置或主装置；确定用于选择作为主装置的ECU的分配层级；接收模式改变信号，其指示ECU意图转变至睡眠状态或唤醒状态；并且作为响应，基于分配层级和ECU的状态向量，将一个ECU的相应装置角色从主装置修改为从属装置，并且将另一个ECU的相应装置角色从从属装置修改为主装置。

Description

用于管理车载联网控制器和装置的架构和方法
引言
本公开总体上涉及电子控制器和计算装置的网络。更具体地，本公开的方面涉及用于提供车辆功能的分布式控制的车载联网控制器和装置的休眠/唤醒管理的系统架构和控制逻辑。
当前生产的机动车辆(诸如现代汽车)最初配备有分布在整个车辆中以帮助执行不同的车辆功能的电子控制器和计算装置的网络。无论是操作员控制还是自动控制，这些车辆功能均可能包括控制车门锁、座椅位置、巡航控制、娱乐系统部件、加热通风和空调(HVAC)、防盗警报的布防/撤防、内部和外部照明、动力系操作和系统诊断，以及电动车窗位置以及其它功能。虽然一些车载电子控制单元(ECU)(诸如发动机控制模块(ECM)和制动系统控制模块(BCM))专用于控制单个子系统，但是大多数其它ECU在可互操作组中用于控制车辆操作。许多车辆控制任务由多个ECU一起工作并且经由数据链路协调它们的操作来执行。例如，常规的ECU可包含用于多个不相关的车辆控制任务的控制逻辑的一部分，但是可能不包含用于任何单个控制任务的完整控制逻辑。
车载ECU通常经由网络通信总线彼此通信，该网络通信总线可单独地或以局域网(LAN)的形式作为串行通信接口来实施。通信拓扑可由网关/桥接装置(诸如以太网交换机)支持。除了用于在联网ECU之间传输信号的必要硬件外，还实施了可靠的通信协议来帮助确保可同步执行主要和辅助任务。这样的一项任务是网络管理以提供用于处置如下这样的事件的全系统通用方法：有序地启动(激活)通信能力；有序地关闭(停用)通信能力；以及从可检测的通信错误中进行可预测的恢复。有序地启动和关闭帮助确保ECU可将它们的信号接收预期与其它ECU的信号传输可用性进行同步。如果没有发生同步，那么ECU可将缺少信号传输解译为一个其它ECU的误报故障，并且可能采用安全的默认信号值。
为了帮助减少现有车辆电气基础设施中的功率消耗，不主动控制车辆功能的ECU可暂时置于低功率“待机”或“休眠”状态。例如，相对于其它控制器很少使用的电动车窗和座椅控制ECU通常可保持待机状态。现有的车辆网络管理策略通常要求指定组中的所有ECU同时激活(“唤醒”)和停用(“睡眠”)。例如，在“主-从”车辆网络方案中，车载装置被分为虚拟组，其中单个ECU被分配为用于每一组合格装置的“主装置”。主ECU可对该组中剩余的“从属”ECU展现出单向控制，包括唤醒和暂停每个从属ECU的能力。在这种系统中，主ECU同步启动和关闭被分配给它们相应组的所有资产。强大的网络设计通常能够按需启动ECU集合，而不会中断由已经唤醒的ECU执行的控制操作。
发明内容
本文公开了用于管理车载联网控制器和装置的休眠和唤醒的控制算法和系统架构、用于这些算法/架构的实施方法和构造方法，以及配备有电子控制单元(ECU)的车载网络以及用于管理这些联网ECU的暂停和唤醒的控制逻辑的机动车辆。作为示例而非限制，提出了一种具有服务和协议以动态地管理进入休眠模式并唤醒至正常操作模式的单独的联网控制器和装置的架构。该架构针对装置采用主-从关系，其中主要的主装置经由多播分发周期性地发送网络管理帧提示。在这种情况下，主装置还负责批准哪些装置可进入休眠，并且还可操作地用于提示唤醒休眠从属装置。休眠模式和其变型(诸如休眠、暂停、睡眠等)可典型地表示为相对于正常操作模式降低功率的“低”功率模式；休眠模式不是需要装置重启才能完全操作的断开状态。装置在休眠时消耗一些能量，例如以便给本地存储器供电并且能够对唤醒事件作出响应。
所有装置(包括主装置和任何从属装置)均可基于单独的操作状态来请求休眠或唤醒。通常，从属装置查询主装置以批准休眠-唤醒或唤醒-休眠模式更改请求。当主装置进入休眠或休眠装置唤醒时，可使用主装置选择协议来选择新的主装置。该架构参考主装置选择表，该主装置选择表作为校准值存储在一个或多个或所有装置上，并且限定将被指定为主装置的装置的优先级(层级)顺序。状态表同时用于跟踪每个装置和其当前角色(主装置或从属装置)的休眠/唤醒状态。
除了正常的通信和管理帧之外，还可采用两种类型的网络帧来携带用于更新每个装置的相应状态的信息，以保持网络上的装置的一致视图并且帮助管理装置休眠和唤醒。网络管理帧(NMF)由主装置发送并且包含具有源标识符和数据字段的主装置信息，该数据字段使用位向量指示哪些装置正在休眠以及哪些装置正在唤醒，例如，休眠为位＝0且唤醒为位＝1。NMF被传输至所有唤醒装置，并且所有从属装置相应地更新它们的状态表。请求帧(REQ)由从装置或唤醒装置使用来发送请求。例如，当网络开始选择主装置时并且当从属装置决定休眠时，使用REQ。为了本公开的目的，除非明确放弃保护，否则术语“控制器”和“ECU”和“装置”可互换使用。
例如，当唤醒一组中的装置(唤醒装置等待NMF以指示网络是否正在运行并且存在主装置)时，调用用于主装置选择的协议-。当装置接收到NMF时，它会运行唤醒管理协议来加入网络。如果NMF在超时之前没有到达，那么该装置呈现网络未运行并且将其自身提升为主装置。然后调用主装置选择协议来选择具有最高优先级的装置作为主装置。当从属装置没有活动并且希望休眠时，它会调用休眠管理协议并且发送REQ给主装置以待批准。如果主装置在对应的状态向量位被设定为休眠的下一个NMF中确认，那么装置可进入休眠；否则，该装置保持唤醒直至接收到状态向量位被设定为休眠的NMF。如果主装置决定休眠，那么主装置发送位被设定为休眠的NMF，并且唤醒一个或多个装置和/或从属装置进入主装置选择过程。如果装置被唤醒并且接收到NMF，那么它会调用唤醒管理协议来确定它是否比当前主装置具有更高的优先级。如果是，那么它会呈现主装置的角色并且发出具有该信息的NMF；旧的主装置然后在它接收到最近传输的NMF时变为从属装置。
至少一些所公开的概念的附属益处包括联网控制器的灵活的而不是固定的主-从架构设计，该灵活设计使得每个联网装置均根据需要唤醒(或休眠)而不必唤醒(或暂停)所有其它装置。所公开的系统、方法和装置允许主装置的指定和相关功能被传送至指定组内的其它装置，从而使网络配置更加灵活和更具能量效益。其它附属益处可包括缓解或以其它方式防止当主装置发生故障时网络停机，因此提高系统的可用性和可靠性。一组中的所有装置均可被设计为使用相同的校准表来确定主装置优先级并且运行相同的算法，因此整个系统设计得到了简化，并且通信协议针对速度进行了优化。所公开的概念可被结合至车辆系统之外的应用中，诸如大容量数据存储、云计算、物联网(IoT)以及其它计算机网络架构。
本公开的方面涉及用于管理联网控制器和装置的操作的控制逻辑和计算机可执行算法。例如，公开了一种用于管理机动车辆的ECU的车载网络的方法。一组车辆的车载ECU经由通信接口(诸如以太网交换机)连接，并且每个ECU均可操作地在唤醒状态与睡眠状态之间转变。该方法以任何顺序并且以与任何所公开的特征和选项成任何组合地包括：确定一组中的ECU的相应的状态向量，每个状态向量指示对应的ECU是唤醒还是睡眠；确定一组中的ECU的相应装置角色，每个装置角色将对应ECU指定为从属装置或主装置；确定用于该组ECU的分配层级，该分配层级包括用于选择每个ECU作为主装置的优先级标签(例如，第一、第二、第三等)；传输或接收例如嵌入在REQ或NMF分组中的模式改变信号，该模式改变信号指示该组中的ECU意图从唤醒状态转变至睡眠状态或从睡眠状态转变为唤醒状态；并且响应于该模式改变信号，将该组中的第一ECU的相应装置角色从主装置修改为从属装置并且将该组中的第二ECU的相应装置角色从主装置修改为从属装置，这两种修改均是基于分配层级和ECU的状态向量。
本公开的其它方面涉及配备有控制器和装置的车载网络以及用于管理这些控制器/装置的操作的控制逻辑的机动车辆。如本文所使用的“机动车辆”可包括任何相关车辆平台，诸如客车(内燃机、混合动力电动、全电动、燃料电池、燃料电池混合动力、全自主或部分自主等)、商用车辆、工业车辆、履带式车辆、越野和全地形车辆(ATV)、农用设备、船只、飞机等。在示例中，提出了一种包括车身、通信接口和附接至车身的多个ECU的机动车辆，其中一组ECU经由通信接口可通信地连接。该组中的每个ECU被编程为：经由本地存储的状态表确定该组中的ECU的相应状态向量，每个状态向量指示对应的ECU是唤醒还是睡眠；经由本地存储的状态表确定ECU的相应装置角色，每个装置角色将对应的ECU指定为从属装置或主装置；经由本地存储的主装置选择表确定该组中的ECU的分配层级，该分配层级包括用于选择作为主装置的ECU的相应优先级标签；并且接收或传输模式改变信号，该模式改变信号指示ECU或该组中的一个其它ECU意图从唤醒状态转变至睡眠状态或从睡眠状态转变至唤醒状态。响应于模式改变信号的接收/传输，基于分配层级和状态向量，该组中的第一ECU的相应装置角色从主装置改变为从属装置，而第二ECU的相应装置角色同时从该从属装置改变为主装置。
本公开的附加方面涉及存储指令的非暂时性计算机可读介质，该指令由ECU的车载网络的一个或多个处理器中的至少一个处理器来执行。这些指令在被执行时使ECU的网络执行各种步骤，包括：从查找表中检索或以其它方式确定虚拟组中的ECU的状态向量，每个状态向量指示ECU是唤醒还是睡眠；从查找表中检索或以其它方式确定组中ECU的相应装置角色，每个装置角色将ECU指定为从属装置或主装置；从查找表中检索或以其它方式确定该组ECU的分配层级，该分配层级对选择作为主装置的ECU划分优先级；接收/传输模式改变信号，其指示该组中的ECU意图转变至睡眠状态或唤醒状态；并且响应于该模式改变信号，基于分配层级和ECU的状态向量，将该组中的第一ECU的相应装置角色修改为从属装置，同时将第二ECU的相应装置角色修改为主装置。
上述发明内容并不意图表示本公开的每个实施例或每个方面。实情是，前述发明内容仅仅提供本文阐述的一些新颖方面和特征的例证。上述特征和优点以及本公开的其它特征和优点从典型实施例的以下详细描述和用于执行结合附图和随附权利要求书取得的本公开的典型模式将容易地显而易见。另外，本公开明确地包括上下文中提出的元件和特征的任何和全部组合和子组合。
附图说明
图1是根据本公开的方面的具有车载控制器和装置的网络的典型机动车辆的示意图。
图2是根据所公开概念的方面的用于管理车载联网控制器和装置的休眠和唤醒的典型主-从系统架构的示意图。
图3是根据所公开概念的方面的可对应于由车载控制逻辑电路、可编程电子控制单元或机动车的其它基于计算机的装置执行的指令的主装置选择协议的流程图。
图4是根据所公开概念的方面的可对应于由车载控制逻辑电路、可编程电子控制单元或机动车的其它基于计算机的装置执行的指令的休眠管理协议的流程图。
图5是根据所公开概念的方面的可对应于由车载控制逻辑电路、可编程电子控制单元或机动车的其它基于计算机的装置执行的指令的唤醒管理协议的流程图。
本公开具有各种修改和替代形式，且一些典型的实施例在附图中已作为示例示出并且将在本文进行详细描述。然而，应当理解的是，本公开的新颖方面不限于附图中所说明的特定形式。实情是，本公开涵盖落在如由所附权利要求书限定的本公开的范围和精神内的所有修改、等效、组合、子组合、置换、分组和替代品。
具体实施方式
本公开具有许多不同形式的实施例。在这些典型实施例被认为是本公开的原理的例证并且不意图将本公开的广泛方面限于所说明实施例的理解下，附图中示出且本文将详细描述本公开的典型实施例。在一定程度上，例如在摘要、发明内容和具体实施方式部分中公开但权利要求书中并未明确陈述的元件和限制不应单独或共同通过隐含、推断或其它方式结合至权利要求书中。为了本详细描述的目的，除非明确地放弃保护，否则：单数包括复数且反之亦然；词语“和”和“或”应当均为联合的和非联合的；词语“所有”意指“任何和所有”；词语“任何”意指“任何和所有”；且词语“包括”和“包含”以及“具有”意指“包括但不限于”。另外，诸如“大约”、“几乎”、“基本上”、“近似”等近似词语在本文可在“为……、接近……或接近为……”或“在……的3％至5％以内”或“在可接受制造公差内”或例如其任何逻辑组合的意义中使用。
现在参考附图，其中相同的附图标记在几个视图中指代相同的特征，在图1中示出了典型汽车的示意图，为了作为四门轿车型客车的讨论目的，该汽车总体上以10指定并且在本文进行描绘。计算装置的车载网络(诸如下面描述的各种装置和控制单元)被包装在汽车10的车身12内，例如分布在整个不同的车厢内。所说明的汽车10-在本文中也被称为“机动车辆”或简称为“车辆”-仅仅是示例性应用，利用该示例性应用可实践本公开的许多方面和特征。同样，对图1中所说明的计算装置的具体数量和类型的当前概念的实施应当被视为本文公开的概念和特征的示例性应用。因而，应该理解的是，本公开的方面和特征可应用于任何数量和类型以及布置的联网控制器和装置，其用于非汽车应用并且由任何逻辑相关类型的机动车辆来实施。另外，车辆10的仅选定部件已经进行了示出并且将在本文进行更详细的描述。尽管如此，本文讨论的机动车辆和网络架构可包括许多附加的和替代的特征以及其它公知的外围部件，例如该外围部件用于执行本公开的各种方法和功能。最后，本文呈现的附图不一定按比例绘制，而是纯粹用于教学目的。因此，附图中所示的具体和相对尺寸不应当被解释为限制。
图1的典型车辆10最初配备有与无线通信系统(例如，手机信号塔、基站和/或移动交换中心(MSC)等；未示出)通信的车辆电信和信息(俗称“远程信息处理”)单元14。总体上在图1中示出的一些其它车辆硬件16作为非限制性示例包括显示装置18、麦克风28、扬声器30和输入控件32(例如，按钮、旋钮、开关、键盘、触摸屏等)。通常，这些硬件16部件使得用户能够与远程信息处理单元14和车辆10内的其它系统和系统部件进行通信。麦克风28向车辆乘员提供用于输入口头或其它听觉命令的装置，并且可被配备有利用人机接口(HMI)技术的嵌入式语音处理单元。相反，扬声器30向车辆乘员提供可听输出，并且可为专用于与远程信息处理单元14使用的独立扬声器，或者可为车辆音频系统22的一部分。音频系统22可操作地连接至网络连接接口34和音频总线20以接收模拟信息，经由一个或多个扬声器部件将该模拟信息呈现为声音。
网络连接接口34通信地联接至远程信息处理单元14，该网络连接接口的合适示例包括双绞线/光纤以太网交换机、内部/外部并行/串行通信总线、LAN、控制器区域网络(CAN)、媒体导向系统传输(MOST)、本地互连网络(LIN)等。其它适当的通信接口可包括符合已知的ISO、SAE和IEEE标准和规范的通信接口。网络连接接口34使得车辆硬件16(包括远程信息处理单元14)能够彼此并且与车身12外部和车辆10内的各种系统和子系统发送和接收信号以执行各种车辆功能，诸如解锁车门、定位和定向车辆座椅、控制发动机节气门、接合/分离制动系统等。例如，远程信息处理单元14向/从安全系统ECU 52、发动机控制模块(ECM)54、信息娱乐应用模块56、传感器接口模块58和各种其它车辆ECU 60(诸如变速器控制模块(TCM)、气候控制模块(CCM)、制动系统模块(BCM)等)接收和/或向传输数据。
继续参考图1，远程信息处理单元14是车载计算装置，其单独地且通过其与其它联网装置的通信来提供服务的混合。该远程信息处理单元14通常由一个或多个处理器和实时时钟(RTC)46构成，该处理器可被实施为可操作地联接至一个或多个电子存储器装置38的分立微处理器、专用集成电路(ASIC)、中央处理单元(CPU)36等，其中的每一个电子存储器装置可采取CD-ROM、磁盘、IC装置、半导体存储器(例如，各种类型的RAM或ROM)等形式。经由蜂窝芯片集/部件40、无线调制解调器42、导航和定位芯片集/部件44(例如，全球定位系统(GPS))、短程无线通信装置48(例如，单元)和/或双天线50中的一个或多个或全部来提供与远程的非车载联网装置的通信能力。应当理解的是，远程信息处理单元14可在没有上述一个或多个部件的情况下实施，或可包括特定最终用途所需的附加部件和功能。
接下来转至图2，示出了用于管理各种联网ECU、电子硬件和其它计算装置的操作的典型主-从系统架构，其总体被指定为100。图2中所示的示例架构例如包括通过通信接口114彼此通信连接的各种ECU 112A、112B、112C...112N。如所示，第一ECU 112A当前被分配主装置(M)的角色，且其余ECU 112B、112C...112N充当从属装置(S)的角色。虽然在外观上不同，但是可设想到，上面参考图1的车载网络体架构公开的任何特征可单独地、共同地或以任何组合地结合至图2的联网ECU架构中，并且反之亦然。作为非限制性示例，图2的ECU112A至112N可采用上面关于图1描述的任何对应的车载装置配置，诸如远程信息处理单元14、显示装置18、音频系统22、安全系统ECU 52、ECM 54、信息娱乐应用模块56、传感器接口模块58、其它车辆ECU 60等。同样，图2的通信接口114可采用上面关于图1的网络连接接口34描述的任何形式。
系统架构100被设计成允许单独的控制器112A至112N基于它们的相应操作需求在低功率休眠模式(在图2的ECU 112B中以交叉阴影示出)与正常功率唤醒模式(例如，在图2的ECU 112A、112B和112N中不以交叉阴影示出)之间动态地且协调地切换，而不必使指定组中的每个装置休眠/唤醒。例如，主装置可基于其自己的操作需求或该组中其它节点的需要来使其自身休眠或唤醒，并且可暂停或唤醒其它装置。另一方面，从属装置可基于其自己的操作需要或该组中其它节点的需要来请求休眠或唤醒，或可暂时采用主装置的角色。通过实施本文所描述的协议，该系统能够可靠地管理装置休眠和唤醒，这又将有助于降低能耗而不会损失整体功能。作为示例而非限制，单个ECU被动态地指定为唯一的主装置，以通过网络管理帧分组(例如，通过具有有界时钟漂移的多播分发)来保持组操作。使用该功能，不需要主装置持久保持唤醒，也不需要主装置休眠时所有从属装置均休眠。另外，指定组中的所有装置可被编程为运行相同或类似的主装置控制算法，因此整体架构设计被简化并且更加可靠。
管理图2的联网ECU的操作可能需要积累、存储、检索和/或更新保存在易于存取的数据结构中的系统信息。该系统信息可包括：(1)用于指定组中的所有ECU的状态向量，其中每个相应的状态向量指示对应的ECU处于唤醒状态还是处于睡眠状态；(2)指定组中的所有ECU的装置角色，其中每个相应的装置角色将对应的ECU指定为从属装置或主装置；(3)优先级顺序(在本文中也被称为“分配层级”)，其在选择哪个ECU将暂时分配为主装置时对指定组中的所有ECU划分优先级。根据图2的典型架构，主装置(M)ECU 112A将系统信息保存在主装置选择表(MST)和状态表(ST)中。MST保存当选择主装置时限定装置的优先级顺序的分配层级，其中装置的所分配的优先级标签(例如，第一、第二、第三等)可预先确定并且被存储为校准值。相反，ST跟踪并且保存状态向量(休眠时位＝0；唤醒时位＝1)和装置角色(M＝主装置；S＝从装置)，并且可根据NMF中的信息周期性地和/或实时地更新以获得一致的视图。对于至少一些配置，理想的是，指定组中的每个ECU 112A至112N在相应的本地存储器装置中存储ST和MST的单独副本。因而，每个装置可通过参考ST或MST来检索、调用或以其它方式确定状态向量、装置角色和/或分配层级。
图2的典型架构100中的所有装置无论是主装置还是从装置均可基于组或单独的槽组需要来休眠或唤醒。通常，当装置希望休眠或唤醒时，它传输模式改变信号，其指示从唤醒状态转变为睡眠状态或从睡眠状态转变为唤醒状态的意图。例如，可采用两种类型的网络帧来在装置之间携带用于管理装置休眠和唤醒、用于更新每个装置的状态和角色的信息并且保持网络上装置的一致视图。作为非限制性示例，当主装置意图转变至睡眠状态和/或希望暂停或唤醒从属装置时，指示这种改变的模式改变信号被包括由主装置例如经由多播分发(计算机网络组通信中的一对多)发送到一些或所有从属装置的网络管理帧(NMF)分组中。如果主装置希望唤醒(或暂停)从属装置，那么由主装置发送的NMF分组可包括用于使从属装置转变至唤醒状态(或睡眠状态)的命令。该命令可为对保存在ST中的从属装置的相应状态向量的对应改变的形式，并且可在主装置的角色迁移至新装置并且先前指定的主装置同时进入休眠之前发送。在这点上，如果主装置希望休眠，那么由主装置发送的NMF分组可包括：指示状态向量改变的模式改变信号(状态向量改变)；以及用于选择新的主装置的主装置选择提示。响应地，一个或多个或所有从属装置可利用请求帧(REQ)分组进行单独响应，该请求帧分组包括在主装置进入休眠之前接收待选择为主装置的主装置指定请求。
继续网络帧选项的示例，如果休眠装置希望唤醒，那么指示该意图的模式改变信号被包括在由休眠ECU发送至主ECU(如果一个ECU是唤醒的)和/或该组中的其它可存取ECU的REQ分组中。该REQ分组可以进一步包括主装置指定请求，并且可在修改任何装置的相应装置角色之前向/从从属或主装置发送。响应地，传输REQ的ECU可从唤醒主装置接收批准该请求的NMF分组，例如，在ST中更新的传输REQ的ECU分别指示唤醒和主装置的相应状态向量和装置角色。相反，如果传输REQ的ECU没有从主装置接收到NMF分组(例如在指定时间段到期(超时条件)之前)，那么可能要求传输REQ的ECU继续进入休眠模式。替代地，传输REQ的ECU可暂时选择其自身作为主装置，例如，直至主装置选择过程可被起始以选择较高优先级的ECU作为主装置。现在，如果唤醒的从属装置希望休眠，那么由从属装置将包括对应的模式改变请求的REQ分组发送至当前指定的主装置。主ECU将使用NMF分组对该REQ分组作出响应，该NMF分组批准或拒绝模式改变请求，这将在下面进一步详细描述。
为了支持协作式休眠/唤醒过程，主装置的角色可在分配给相应组的资产之间迁移，其中该组中的主ECU的相应装置角色从主装置被修改为从属装置，而该组中的从属ECU的相应装置角色从该从属装置修改为主装置。下面另外详细描述的主装置选择过程是基于该组中的ECU的分配层级和这些ECU的当前操作模式。在将从属装置的相应装置角色修改为主装置之后，新指定的主ECU将多播或以其它方式向其余ECU传输具有更新状态表的网络管理帧分组，该状态表包括任何修改的装置角色和任何修改的状态向量。在发送NMF分组之后，该组中的每个接收ECU将更新由它们的各自本地存储器存储的它们的单独ST，以包括修改的装置角色和修改的状态向量。对于至少一些实施例，NMF和REQ分组的大小较小以最小化传输开销并减少处理负担。作为另一种选项，两个分组均包括指示哪个装置发送分组的源标识符和具有预期装置ID(对于NMF)或具有/不具有主装置指定请求(对于REQ)的模式改变请求的状态位向量改变。
图3说明了用于例如经由目前被指定为主装置的联网ECU执行主装置选择协议的一系列典型操作。在这点上，图4说明了用于例如经由指定组中意图转变至休眠模式的任何联网ECU(无论当前是指定的主装置还是从属装置)执行休眠管理协议的一系列典型操作。相反，图5说明了用于例如经由指定组中意图唤醒的任何联网ECU(无论当前是指定的主装置还是从属装置)执行唤醒管理协议的一系列典型操作。图3至5中描绘和本文描述的一些或全部操作可分别表示对应于处理器可执行指令的算法或方法200、300和400，这些处理器可执行指令例如可存储在主存储器或辅助存储器中，并且例如通过ECU、CPU、专用IC装置、车载或远程控制逻辑电路或装置网络执行，以执行与所公开的概念相关联的上面和/或下面描述的任一个或全部功能。
首先转至图3，通常在以下情况下采用主装置选择协议200：主装置意图休眠，并且然后选择新的主装置来保持系统操作；当前不存在主装置(例如，当系统首次初始化时)；或者新装置加入组或装置唤醒，并且确定该新/醒装置具有比现有主装置更高的优先级。在至少一些实施例中，每个装置使用可从所有其它装置获得的状态信息做出本地决定。方法200从框201开始，等待例如从当前指定的主装置接收NMF分组。如果在框203处确定接收到NMF分组(框203＝Y)，那么方法200进行至框205以起始唤醒过程，诸如图5的唤醒管理协议400。然而，如果在框203处确定未接收到NMF分组(框203＝N)，那么方法200进行至框207以评估是否发生超时条件，即，等待NMF的指定时间段是否过期。响应于没有发生超时条件的确定(框207＝N)，方法200循环回到框201以等待NMF分组。
继续参考图3，如框203处所确定，如果未接收到NMF分组，并且事实上发生了超时条件，如框207处所确定，那么执行主装置选择协议200的装置将多播REQ分组给具有主装置指定请求的其它联网装置以使其被选择为主装置，如框209处所指示。在框211处，方法200确定是否接收到具有批准/拒绝申请装置作为主装置的请求的对应ST装置角色改变的NMF分组。如果在框211确定没有接收到批准请求的NMF分组(框211＝N)，那么该请求装置暂时将其自身指定为主装置，并且向其它联网装置发出指示该改变的NMF分组，如框213处所指示。然而，如果在框211处确定接收到NMF分组但是拒绝对主装置的角色改变请求(框211＝Y)，那么方法200进行至框215，将请求装置指定为从属装置。方法200从框213和215进行至框217，更新ST以反映任何装置角色改变。
接下来参考图4，例如，当该装置不存在相关活动和/或该网络中的另一个装置不需要与该装置交互时，意图转变至休眠模式的网络装置通常采用休眠管理协议300。作为示例而非限制，从属装置可请求休眠，但是通常需要主装置批准该请求。虽然休眠和转变至休眠的决定是在本地进行的，但是它需要由主装置作出“全局”批准。如果批准，那么主装置以将对应的从属位设定为S来更新NMF；一旦请求从属装置接收到其位被设定为S的NMF分组，它就可进入休眠。作为进一步示例，当主装置希望转变至休眠模式时，“主装置”的指定被传送至从属装置。从属装置可通过发生NMF的超时条件来检测这种改变；这些从属装置将进入主装置选择阶段，诸如图3的主装置选择协议200。在根据状态向量变化接收NMF时，更新本地保存的ST。
图4的方法300从框301开始，正在执行休眠管理协议的装置确定它是否当前被指定为主装置。如果在框301处确定装置实际上是动作主装置(框301＝Y)，那么方法300进行至框303，主装置多播状态向量被设定为休眠(位＝0)的NMF分组。另一方面，如果确定装置不是动作主装置(框301＝N)，那么该装置将通过模式改变请求向现有主装置单播REQ分组，该模式改变请求指示该装置意图转变至睡眠状态，如框305处所指示。在框307处，方法300通过批准从属装置的模式改变请求(例如，ST中的相应状态向量位＝0)来确定是否接收到NMF分组。如果在框307处确定没有接收到NMF批准(框307＝N)，那么方法300循环至框309并且保持请求装置唤醒，直至接收到必要的NMF分组。然而，如果接收到NMF批准(框307＝Y)，那么该方法进行至框311，使请求装置休眠并且可选地更新ST。
指定组中的任何联网装置均可起始图5的唤醒管理协议400，并且例如在被来自另一个车载装置的输入/输出(I/O)信号激活和/或被网络中的另一个装置激活时开始唤醒。在唤醒之后，装置进行与主装置选择类似的过程并且：通过“监听”NMF分组来检查主装置是否存在；如果主装置存在，但是优先级较低，那么传送主装置指定；否则，发送具有主装置指定请求的REQ分组并且根据NMF更新ST。网络上的所有其它装置然后可能需要根据NMF更新它们的ST，以在所有装置上保持一致的视图。图5的方法400从框401开始，装置唤醒并且同时进行至框403，例如从当前指定的主装置接收NMF分组。在框405处，方法400例如从NMF分组中的MST确定传输NMF的主装置是否具有较低或最低优先级。如果在框405处确定主装置确实具有较低/最低优先级(框405＝Y)，那么方法400进行至框407以在接收装置的相应装置角色改变为主装置的情况下更新ST并且然后在框409处，经由新指定的主装置与更新的ST多播NMF分组。另一方面，如果该主装置不具有较低/最低优先级(框405＝N)，那么方法400进行至框411，接收NMF的装置利用模式改变信号传输REQ分组，该模式改变信号指示意图从睡眠状态转变至唤醒状态，并且在框413处，用任何对应的模式改变来更新ST。
在一些实施例中，本公开的方面可通过诸如程序模块等计算机可执行程序指令来实施，该程序模块通常被称为软件应用程序或由车载车辆计算机执行的应用程序。在非限制性示例中，软件可包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件和数据结构。软件可形成接口以允许计算机根据输入源做出反应。软件还可与其它代码段协作以响应于结合接收到的数据的源而接收到的数据来起始各项任务。软件可存储在各种存储器介质中的任何一种上，诸如CD-ROM、磁盘、磁泡存储器和半导体存储器(例如，各种类型的RAM或ROM)。
另外，本公开的方面可用包括多处理器系统、基于微处理器或可编程消费电子器件、小型计算机、大型计算机等各种计算机系统和计算机网络配置来实践。另外，本公开的方面可在分布式计算环境中实施，其中任务由通过通信网络链接的远程处理装置执行。在分布式计算环境中，程序模块可位于包括存储器存储装置的本地和远程计算机存储介质中。因此，可在计算机系统或其它处理系统中结合各种硬件、软件或其组合来实现本公开的方面。
本文描述的任何方法均可包括用于由(a)处理器、(b)控制器和/或(c)任何其它合适的处理装置执行的机器可读指令。本文公开的任何算法、软件或方法均可在存储于有形介质(诸如，例如闪存、CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字多功能盘(DVD)或其它存储器装置)上的软件中实施，但是本领域一般技术人员将容易明白的是，整个算法和/或其部分可替代地由除控制器的装置来执行和/或在固件或专用硬件中以公知方式来实施(例如，它可通过专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程逻辑装置(FPLD)、离散逻辑等来实施)。另外，虽然参考本文描绘的流程图描述了具体算法，但是本领域一般技术人员将容易明白的是，可替代地使用实施示例机器可读指令的许多其它方法。
虽然已经参考所说明实施例详细地描述了本公开的多个方面，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下可以对实施例做出许多修改。本公开不限于本文所公开的精确结构和组成；上述描述中显而易见的任何和所有修改、改变和变动均在如所附权利要求书中限定的本公开的精神和范围内。另外，本概念明确地包括前述元件和特征的任何和所有组合和子组合。

Claims (10)

1.一种用于管理机动车辆的电子控制单元(ECU)的车载网络的方法，一组所述ECU经由通信接口连接并且每个ECU均可操作以在唤醒状态和与睡眠状态之间转变，所述方法包括：
确定所述组中的所述ECU的相应状态向量，每个所述状态向量指示所述对应的ECU是处于所述唤醒状态还是处于所述睡眠状态；
确定所述组中所述ECU的相应装置角色，每个所述装置角色将所述对应的ECU指定为从属装置或主装置；
确定所述组中的所述ECU的分配层级，所述分配层级包括用于选择作为所述主装置的所述ECU的相应优先级标签；
传输模式改变信号，所述模式改变信号指示一个所述ECU意图从所述唤醒状态转变至所述睡眠状态或从所述睡眠状态转变至所述唤醒状态；以及
响应于传输所述模式改变信号，基于所述分配层级和所述组中的所述ECU的所述状态向量，将所述组中的第一ECU的所述相应装置角色从主装置修改为从属装置，并且将所述组中的第二ECU的所述相应装置角色从所述从属装置修改为主装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述模式改变信号指示从所述唤醒状态转变为所述睡眠状态的所述意图，被包括在由所述第一ECU发送并且由所述第二ECU接收的网络管理帧(NMF)分组中，并且在将所述第一ECU的所述相应装置角色从主装置修改为从属装置之前被发送。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述NMF分组由所述第一ECU经由多播分发而发送至所述组中的其它ECU，所述方法进一步包括在将所述第二ECU的所述相应装置角色修改为主装置之前由所述第一ECU从一个或多个所述其它ECU接收待选择为所述主装置的主装置指定请求。
4.根据权利要求2所述的方法，其中由所述第一ECU发送至所述第二ECU的所述NMF分组包括用于在将所述第二ECU的所述相应装置角色修改为主装置之前使所述第二ECU从所述睡眠状态转变至所述唤醒状态的命令。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在将所述第二ECU的所述相应装置角色修改为主装置之后，从所述第二ECU向所述组中的其它ECU传输网络管理帧(NMF)分组，所述NMF分组包括具有所述第一和第二ECU的所述修改的装置角色以及用于所述第一ECU的指示所述第一ECU处于睡眠的修改的状态向量的状态表(ST)。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括经由所述组中的每个所述其它ECU更新由所述ECU的相应本地存储器装置存储的单独状态表(ST)，以包括所述第一和第二ECU的所述修改的装置角色以及用于所述第一ECU的指示所述第一ECU处于睡眠的修改的状态向量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述模式改变信号指示从所述休眠状态转变为所述唤醒状态的所述意图，被包括在由所述第二ECU传输并且由所述第一ECU接收的请求帧(REQ)分组中，并且在将所述第二ECU的所述相应装置角色从所述从装置修改为主装置之前被发送。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括由所述第二ECU响应于所述REQ分组而从所述第一ECU接收具有分别指示所述第一ECU的唤醒和主装置的所述状态向量和装置角色的网络管理帧(NMF)分组。
9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括响应于在预设的超时时段到期之前所述第二ECU没有从所述组中的一个所述ECU接收到网络管理帧(NMF)分组，所述第二ECU选择其自身作为主装置。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在将所述第二ECU的所述相应装置角色从所述从属装置修改为主装置之后由所述第二ECU从所述组中的第三ECU接收到请求帧(REQ)分组，所述请求帧分组包括从所述唤醒状态转变至所述睡眠状态的模式改变请求。
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