CN111176251A - 网络系统 - Google Patents

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Abstract

搭载在车辆上的网络系统，包括：多个传感器；第一总线，当所述多个传感器发送感测数据时使用该第一总线；多个执行器；第二总线，当执行器接收控制数据时使用该第二总线；中央电子控制单元，基于所述感测数据执行运算，并生成所述控制数据；第三总线，当所述中央电子控制单元接收所述感测数据并发送所述控制数据时使用该第三总线；以及中继器，该中继器配置为：将在所述第一总线上流动的数据传递至所述第三总线，将在所述第三总线上流动的数据传递至所述第二总线。并且阻止从所述第三总线至所述第一总线的数据流和从所述第二总线到所述第三总线的数据流。

Description

网络系统
技术领域
本发明涉及搭载在车辆等上的网络系统。
背景技术
许多车载装置(称为电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU))搭载在车辆上，它们连接至总线，构成网络系统。每个ECU包括一个处理器，并从设置在车辆中的各个传感器获取关于车辆的每个部分的状态、车辆的行驶状态(例如速度)、车辆周围的道路和目标的状态、对车辆执行的操作等的信息。可选择地，每个ECU从其他ECU获取上述信息。
每个ECU基于所获取的信息进行处理，并基于处理结果控制各个执行器中的每个执行器(例如制动器和动力总成)，或发送数据至其他ECU。每个电子控制单元共享车辆所需的功能(例如驾驶辅助)，并具有自己的作用。
除了执行驾驶辅助功能等的ECU之外，还存在传感器ECU，该传感器ECU设置在每个传感器中，并单独地操作传感器，或者，例如，处理或校正来自传感器的输出。此外，还存在执行器ECU，该执行器ECU设置在每个执行器中，从其他ECU接收控制数据，并基于所接收的控制数据单独地操作执行器。
随着车辆功能的提高，ECU的数量在增加。特别地，为了改善驾驶辅助功能，提供了新的电子控制单元以执行处理，例如碰撞避免、车道保持、前车跟踪、速度保持、停车辅助等。然而，当ECU的数量增加时，为了连接许多ECU，总线的布线长度变得更长，并且由于总线的特性或在与ECU的连接点处产生的反射，通过总线传播的信号的波形失真增加。
因此，日本未审查专利申请公开第2006-180109号(JP 2006-180109 A)中公开的网络系统通过经由网关连接两个网络(其中每个网络包括多个节点(ECU))，从而划分总线并减少一条总线的布线长度。在JP 2006-180109 A中公开的网络系统中，每个网络提供两条总线，每个节点连接至两条总线，从而进一步缩短了一条总线的布线长度。
发明内容
由于提供了许多具有单独功能的ECU，提供至每个ECU的处理器数量增加，因此成本增加。此外，在例如JP 2006-180109 A中公开的网关中，通常，处理器基于包括在数据中的标识符执行例如从一个网络选择和发送数据到另一个网络的高级处理。因此，成本增加，处理所需的时间变得相对长。特别地，网关启动时的初始延迟时间增加。因此，数据发送可能会丢失或延迟。此外，将多条总线连接至每个ECU需要多个控制器来管理与总线的连接以及数据的发送和接收。因此，成本增加。
本发明提供了低成本的车载网络系统。
本发明的一个方面是搭载在车辆上的网络系统，该网络系统包括：多个传感器；第一总线，其连接至所述多个传感器，当所述多个传感器发送感测数据时使用所述第一总线；多个执行器；第二总线，其连接至所述多个执行器，当所述多个执行器接收控制数据时使用所述第二总线；中央电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)，其配置为基于所述感测数据执行运算，并生成所述控制数据作为用于使用所述多个执行器共同执行车辆控制的数据；第三总线，其连接至中央ECU，当所述中央ECU接收所述感测数据并发送所述控制数据时使用所述第三总线；以及中继器，其连接至所述第一总线、所述第二总线和所述第三总线。该中继器配置为：在对所述数据的波形进行整形的同时，将在所述第一总线上流动的数据传递至所述第三总线；在对所述数据的波形进行整形的同时，将在所述第三总线上流动的数据传递至所述第二总线；并且阻止从所述第三总线至所述第一总线的数据流和从所述第二总线到所述第三总线的数据流。
所述多个传感器中的任意一个传感器可以监测所述多个执行器中的每一个执行器，并将监测结果作为所述感测数据发送。
当多条数据被同时发送时，可以基于给予每个帧的优先级，调节所述多条数据的发送的顺序，所述帧是所述数据的发送单位。所述感测数据的帧相比所述控制数据的帧可以被给予更高的优先级。当在从所述第三总线输入的所述控制数据的帧正传递通过所述中继器的同时，从所述第一总线输入所述感测数据的帧时，所述中继器可以延迟所输入的所述感测数据的帧的传递，直至完成所输入的所述控制数据的帧的传递。
所述多个执行器中的至少一部分可以使用所述第二总线发送或接收执行器间数据的帧。所述控制数据的帧相比所述执行器间数据的帧可以被给予更高的优先级。当在所述执行器间数据的帧在所述第二总线上流动的同时，从所述第三总线输入所述控制数据的帧时，所述中继器可以延迟所输入的所述控制数据的帧的传递，直至完成在第二总线上流动的所述执行器间数据的帧的流动。
所述中继器可以配置为：当所述数据在所述第三总线上流动并且已从所述第一总线传递通过所述中继器时，该中继器不将数据从所述第三总线传递到所述第二总线。
所述中继器可以包括：第一电路，其连接至所述第一总线和所述第三总线，并配置为：在对所述数据的波形进行整形的同时，将在所述第一总线上流动的数据传递至所述第三总线；以及第二电路，其连接至所述第二总线和所述第三总线，并配置为：在对所述数据的波形进行整形的同时，将在所述第三总线上流动的数据传递至所述第二总线。
所述中继器还可以包括选择器，所述选择器配置为：当在所述第三总线上流动的数据和在所述第一总线上流动的数据均被输入至所述选择器中时，以及当在所述第三总线上流动的数据来自所述第一总线时，禁止所述数据从所述第三总线到所述第二总线的传递。
所述第一电路可以包括第一延迟电路，该第一延迟电路延迟输入至所述第一电路的数据的传递。
所述第二电路可以包括第二延迟电路，该第二延迟电路延迟输入至所述第二电路的数据的传递。
如上所述，利用本发明的上述方面，可以以低成本提供车载网络系统。
附图说明
本发明的示例实施例的特征、优点和技术及工业意义，将在下文中参考附图而加以描述，其中相似标号表示相似要素，且其中：
图1示出了根据本发明一个实施例的网络系统的功能块；
图2是示出根据本发明一个实施例的第一电路和第二电路的操作的图；
图3是示出根据本发明的一个实施例的第一电路和第二电路执行的波形整形的示例的图；
图4示出了根据本发明的一个实施例的设置有选择器的中继器的示例性配置；
图5是控制器局域网络(controller area network,CAN)标准的框架配置概述的表格；
图6是示出根据本发明一个实施例的数据冲突避免和数据发送调节的示例的图；
图7是示出根据本发明的一个实施例的数据冲突避免和数据发送调节的另一示例的图；
图8是示出根据本发明的一个实施例的数据冲突避免和数据发送调节的又一示例的图；
图9是示出根据本发明的一个实施例的设置有延迟电路的中继器的示例性配置的图；以及
图10是示出根据本发明的一个实施例的设置有延迟电路的中继器的另一示例性配置的图。
具体实施方式
在根据本发明的网络系统中，传感器连接的总线、执行器连接的总线和中央ECU连接的总线经由中继器彼此连接。中央ECU基于从传感器接收的感测数据，将控制数据发送至执行器，并共同执行车辆控制功能。多个传统ECU的功能被集成到中央ECU中。与传统的网络系统相比，根据本发明的网络系统可以通过以下方式来降低成本：提供中央ECU(减少了ECU的数量)、设置中继器而代替网关(减少高成本部件(例如包括在ECU或网关中的处理器)的数量)。
实施例
以下将参考附图详细描述本发明的一个实施例。
基本配置
图1示出了根据本实施例的网络系统1的功能框图。网络系统1搭载在车辆上，包括多个传感器10(第一传感器至第N传感器)、多个执行器20(第一执行器至第M执行器)、中央ECU 30、第一总线11、第二总线21、第三总线31和中继器40。
多个传感器10中每个传感器都可以适当地检测例如每个执行器20和车辆的每个部分的状态、行驶状态(例如车辆的速度和加速度)、环境状态(例如车辆周围的道路和目标)、乘员的座椅状态以及对车辆的每个部分执行的操作的内容。
传感器10是设置车辆上的检测装置和输入装置。传感器10的示例包括：分别测量发动机、电池、冷却剂和车辆的内部和外部等的温度的温度传感器、分别测量电池的电压和电流的电压传感器和电流传感器，或分别测量发动机和电动机的RPM的RPM传感器。可选择地，传感器10的示例包括：设置在门把手上并检测用户触摸操作的触摸传感器、检测车辆加速度或倾斜的加速度传感器、测量车辆外部照明的照明传感器、检测制动踏板下压量的传感器、检测加速器位置角的传感器和转向角传感器。可选择地，传感器10的示例包括分别检测车辆内的乘员或车辆外的道路或目标的摄像头、红外传感器和超声波传感器，以及检测车辆外的目标的位置或方向的雷达。可选择地，传感器10的示例包括接收用户的操作的按钮或开关，以及从车辆内外的便携式装置接收无线电波的天线。因此，包括在车辆中的所有检测装置和输入装置都可以是传感器10。传感器10的数量N没有特别限定。
传感器10连接至第一总线11。基于由每个传感器检测的内容，传感器10可以生成指示所检测的内容的感测数据，并将所生成的感测数据发送至第一总线11。
执行器20是设置在车辆上的各种操作机构。执行器20的示例包括车辆的制动力和驱动力的输出机构(例如包括制动器、发动机和变速器等的动力总成)，以及车辆的转向力的输出机构(例如动力转向)、门的自动锁定机构、刮水器、各种灯、方向指示器、空调、冷却器、控制来自电源的电源路径的转换器或继电器，以及向用户呈现信息的显示器、仪表或警示灯。如此，对车辆或设置在车辆中设备生成任何物理变化或产生影响的所有装置都可以是执行器20。执行器20的数量M没有特别限定。
执行器20连接至第二总线21。执行器20可以从第二总线21接收指示执行器20本身上的控制内容的控制数据，并基于所接收的控制数据执行操作。
中央ECU 30是包括处理器的运算装置。中央ECU 30根据感测数据执行运算，并生成控制数据。运算内容的示例包括由传统ECU单独执行的驾驶辅助功能(例如碰撞避免、车道保持、前车跟踪和速度保持)，以及各种类型的车辆控制(例如发动机、变速器、冷却器或空调的操作控制)、电池的充电和放电控制、根据照明的车头灯亮灯、通过便携式装置(电子钥匙)的认证的门解锁许可，以及关于用户的信息的呈现。
如上所述，将实现驾驶辅助功能等的多个传统ECU的功能集成到中央ECU 30中。中央ECU 30对感测数据进行汇总，并基于感测数据，整体地控制多个执行器20。传统地，例如，独立地提供了碰撞避免ECU和车道保持ECU。碰撞避免ECU的功能是从超声波传感器获取感测数据并检测障碍物，然后控制动力转向执行器、制动执行器等以避免碰撞。车道保持ECU的功能是从摄像头获取感测数据(所捕获的图像)，并控制动力转向执行器等，以保持在车道中行驶。此外，当由上述ECU获取的每个控制内容(例如转向指令)相互不兼容时，另一ECU确定哪个控制内容是优先的。然而，中央ECU 30可以从超声波传感器、摄像头等获取感测数据，实现碰撞避免功能和车道保持功能。此外，中央ECU 30还可以基于各功能的重要性、优先级等，对转向的控制内容进行调节和整合的高级过程。如此，中央ECU 30可以执行控制，其中多个功能的控制内容被适当地整合在每个执行器20上，例如动力转向装置上。
此外，除驾驶辅助功能以外的其他ECU的功能可以适当地集成至中央ECU 30。例如，上述传统传感器ECU或执行器ECU的部分或全部功能可以适当地集成到中央ECU 30中。
此外，上述处理器例如是包括大规模集成电路的装置，该大规模集成电路可以基于时钟信号操作，并按照预定的命令集执行高级的且大规模的处理(包括数据的获取、计算、比较和发送等)。处理器包括中央处理器(CPU)、微控制器等。通过提供ECU 30，可以减少ECU的数量，因此，可以减少高成本部件(例如包括在电子控制单元中的处理器)的数量。
中央ECU 30通常通过执行应用程序来操作。应用程序可以并行地运行在多个传统的ECU中使用的应用程序。然而，对应于功能集成到中央ECU 30中，应用程序的处理可能是优化的或更有效的。例如，当有可能发生碰撞时，也有可能优先处理避免碰撞的操作，并取消前车跟踪或车道保持的操作。
中央ECU 30连接至第三总线31。中央ECU 30从第三总线31接收感测数据，并将控制数据发送至第三总线31。除了中央ECU 30之外，一个或多个辅助ECU可以根据需要连接至第三总线31。
辅助ECU是包括处理器的运算装置。辅助ECU对中央ECU 30具有辅助功能，例如用于获取和存储感测数据和控制数据的日志获取功能。辅助ECU可以附加地用于扩展中央ECU30的功能或实现不提供给中央ECU 30的新功能，并可发送用于扩展或实现这些功能的控制数据。
中央ECU 30和辅助ECU可以利用ECU间数据彼此通信。换句话说，中央ECU 30和辅助ECU可以将ECU间数据发送至第三总线31，或者从第三总线31接收ECU间数据。例如，中央ECU 30可以使用ECU间数据指示具有日志获取功能的辅助ECU启动和结束日志获取处理。
此外，执行器20的至少一部分可以使用执行器间数据彼此通信。换言之，执行器20可以将执行器间数据发送至第二总线21或从第二总线21接收执行器间数据。在这种情况下，尽管执行器20基本上基于控制数据操作，但执行器20也可以例如从执行器间数据中获取其他执行器20的操作状态，并且基于所获取的操作状态等而操作。此外，如果需要生成执行器间数据，执行器20可以经由直接连接至传感器10的信号线等从传感器10获取与感测数据等效的数据。
例如，当动力总成、制动器和动力转向系统中设置的多个执行器20中的每个执行器直接从执行器间数据以非常低的延迟获取彼此的操作状态，并基于执行器间数据和中央ECU 30的控制数据进行操作时，与仅基于控制数据的运算相比，控制数据所指示的控制内容得到适当的插补和校正，改善了对彼此状态的变化的响应和协调，从而防止了车辆的侧滑等，并因此改善了驾驶稳定性和乘坐舒适性。
中继器40连接至第一总线11、第二总线21和第三总线31。中继器40包括第一电路41和第二电路42。第一电路41使用第一总线11作为输入源，并使用第三总线31作为输出目的地。第二电路42使用第三总线31作为输入源，并使用第二总线21作为输出目的地。
以下，传感器10、执行器20、中央ECU 30和辅助ECU将被共同地且适当地称为节点。
图2是示出包括在中继器40中的第一电路41和第二电路42的操作的图。第一电路41和第二电路42的操作相同，并且可以以相同的配置实现。对于第一电路41和第二电路42，当由输入信号表示的信号值为零时，由输出信号表示的信号值也为零，当由输入信号表示的信号值为1时，由输出信号表示的信号值也为1。此外，第一电路41和第二电路42整形并输出输入信号的波形。
图3示出了由第一电路41和第二电路42执行的波形整形的示例。通常，当输入信号在总线上流动时，由于总线的特性、连接节点的反射等，生成了的波形失真，例如振铃(波形的振荡)、圆滑(波形的破坏)和波形的衰减，并因此可能由于数据错误而导致通信质量劣化。第一电路41和第二电路42生成表示与输入信号的信号值相同的信号值的具有调节的信号波形的幅度和形状的波形，而没有振铃或圆滑，并输出波形作为输出信号，从而抑制通信质量的劣化。
中继器40经由第一电路41对从第一总线11输入的感测数据的波形进行整形，并将感测数据输出至第三总线31，使得感测数据从传感器10传递至中央ECU 30(辅助ECU)。此外，中继器40经由第二电路42对从第三总线31输入的控制数据的波形进行整形，并将控制数据输出至第二总线21，使得控制数据从中央ECU 30(辅助ECU)传递至执行器20。
中继器40阻止从第三总线31到第一总线11的数据流，以及从第二总线21到第三总线31的数据流。此外，中继器40对传递通过中继器40的数据的波形进行整形，如上所述。因此，中继器40缩短了每条总线的布线长度，并将网络系统1的总线划分为三个，以便抑制由于总线的特性、信号反射等引起的波形失真。实现中继器40的方法不限于上述。然而，由于中继器40对其波形进行整形时仅单向传递数据，因此它是通过具有相对简单的据包括处理器的配置的逻辑电路实现的。具有相对简单配置的逻辑电路是指，例如，电子电路主要由根据表示数字信号的电压模式执行逻辑运算的逻辑元件组成，并且即使没有给出时钟信号、命令集等也是可运算的。启动由简单逻辑电路组成的中继器40所需的时间约为几百纳秒至几微秒，而启动包括处理器的网关所需的时间通常为几毫秒或更多。此外，由简单逻辑电路组成的中继器40具有比通过根据命令集执行大量运算来执行数据发送处理的网关更低的发送延迟。因此，通过使用中继器40而不是网关，可以防止数据发送丢失，并显著地减少延迟。
此外，网络系统1不要求车辆中设置的所有传感器和执行器都连接至网络系统1，但如果取决于中央ECU 30的功能而将必要的部件连接至网络系统1上则是可以接受的。此外，中央ECU 30的功能不需要包括多个传统ECU的所有功能，而可以包括多个传统ECU的一些功能，只要能够减少ECU的数量即可。
此外，网络系统1不包括要设置在车辆中的其他网络系统。车辆可以设置有其他工作系统。网络系统1可以经由网关等连接至其他网络系统。
通信量
在上述中继器40中，在第一总线11上流动的感测数据也经由第三总线31在第二总线21上流动。换句话说，不必要的感测数据在第二总线21上流动。然而，作为网络系统1的特征，当需要在第二总线21上流动的控制数据或执行器间数据的量小，并且第二总线21为空的时间长(总线负载低)时，即使当感测数据在第二总线21上流动，也不会发生特定故障。
另一方面，作为网络系统1的特征，当需要在第二总线21上流动的控制数据或执行器间数据的量大，且第二总线21为空的时间短(总线负载高)时，不必要在第二总线21上流动的感测数据可以被禁止在其上流动。在这种情况下，选择器电路43可以如下设置。
图4示出了图1所示的其中选择器电路43设置在中继器40中的配置的一个示例。在第三总线31和第一总线11上流动的每个数据被输入到选择器电路43中。当从第一总线11传递通过中继器40的数据在第三总线31上流动时，选择器电路43禁止数据从第三总线31到第二总线21的传递。图4示出了表示从第一总线11传递通过中继器40的数据流的箭头。如图4所示，从第一总线11传递通过中继器40的数据在第三总线31上流动，但没有在第二总线21上流动。
因此，可以减少第二总线21的总线负载，更多的控制数据或执行器间数据可以在其上流动。由于选择器电路43基于第三总线31上的信号是否与第一总线11上的信号相同而执行在阻止和传递信号之间切换的简单处理，因此可以通过具有不包括处理器的相对简单配置的逻辑电路来实现。此外，尽管第一电路41的发送延迟低，但如果需要当将第三总线31上流动的数据与第一总线11上流动的数据进行比较时，选择器电路43考虑第一电路41的发送延迟而设计。
如上所述，为了抑制第二总线21的总线负荷，可向中继器40提供选择器电路43。当第二总线21的总线负载足够低且进一步抑制负载的需要也低时，不提供选择器电路43，并且允许感测数据在第二总线21上流动，从而简化了中继器40的配置。
网络的功能
在本实施例中，由于中继器40部分地阻止了数据的流动，对于一些通信方法，可能发生由于部分阻止而产生的影响。然而，可以根据需要适当处理这种影响。下文将特别描述网络系统1按照CAN标准进行通信的情况。
第一总线11、第二总线21和第三总线31是示例，并且是符合CAN标准的双线型双绞线电缆。每个数据(例如本实施例中的感测数据和控制数据)以单位(称为帧)在每条总线上流动。图5示意性地示出了这种帧的配置的示例。帧包括字段，例如ID、数据体和指示帧的开始的SOF和指示帧的结束的EOF之间的ACK槽位。在总线上，该帧由矩形波形数字信号表示，在该矩形波形数字信号中每一位(Bit)由两个差分电压状态(即显性状态(0)或隐性状态(1))指定。
ACK发送
ACK槽位是1位长的字段。当发送数据的发送节点发送帧中的ACK槽位作为隐性信号，而接收数据的接收节点正确地接收帧中ACK槽位之前发送的部分时，接收节点在与ACK槽位重叠的时间发送显性信号(发送ACK)。
当隐性信号和显性信号同时从不同节点发送时，这两个信号就变为总线上的显性信号。因此，当ACK槽位是显性时，发送节点可以确认自己发送的数据由接收节点接收。如此，当接收节点发送ACK时，信号的波形失真或发送延迟的允许范围被限制，使得接收节点能够在帧的ACK槽位的时间内发送ACK。
在本实施例中，例如，即使当中央ECU 30在来自传感器10的感测数据的ACK槽位上发送ACK时，ACK被中继器40阻止，并且未到达传感器10。此外，例如，即使当执行器20在来自中央ECU 30的控制数据的ACK槽位上发送ACK时，ACK也被中继器40阻止，并且未到达中央ECU 30。因此，在本实施例中，假设至少不采用使用ACK槽位的接收确认方法来处理在跨越中继器40的多条总线上流动的感测数据和控制数据。
当不采用使用ACK槽位的接收确认时，相较于采用使用ACK槽位的接收确认的情况，可以扩大信号的波形失真或发送延迟的允许范围，从而具有多个节点可以通过一条总线连接的优点。此外，除了即使在接收节点发送ACK时ACK也不会到达发送节点之外，没有其他影响。因此，不需要通过修改传统的发送ACK的设计，使接收节点不发送ACK。
即使传感器10无法确认中央ECU 30正在接收来自传感器10的感测数据，也不会发生特定故障。此外，当由于执行器20不能从中央ECU 30接收控制数据而发生故障时，中央ECU 30例如可以经由下面将要描述的传感器10来监测执行器20的状态。因此，可以检测故障。
网络管理
提出了适用于CAN标准网络系统的各种网络管理方法。例如，每个节点通过周期地在总线上发送预定数据(称为NM消息)来通知其他节点其状态。当其中一个节点由于断开等原因而脱离网络时，其他节点不能从该节点接收NM消息，并且可以根据接收失败来检测节点的脱离。
在本实施例中，至少中央ECU 30可以共同获取传感器10和执行器20的状态。当传感器10和辅助ECU发送NM消息时，中央ECU 30可以接收NM消息。因此，对于传感器10和辅助ECU，可以采用使用NM消息的传统网络管理方法。然而，当执行器20发送NM消息时，NM消息被中继器40阻止，中央ECU 30不能接收NM消息。
这里，执行器20不采用使用NM消息的传统网络管理方法。在本实施例中，提供了一种传感器10，其具有获取执行器20与网络之间的连接状态以及其他状态的功能，并将状态作为感测数据发送。因此，中央ECU 30可以经由传感器10监测执行器20的状态。
此外，NM消息可以包括睡眠模式可用性信息，指示节点是否可以转换为睡眠模式，睡眠模式是一种低功耗模式。每个节点可以执行处理，例如，基于例如基于节点本身的操作状态的睡眠模式可用性信息和包括在另一个节点的NM消息中的睡眠模式可用性信息，确定是否实际转换为睡眠模式。
在本实施例中，如上述状态监测那样，中央ECU 30可以使用NM消息从传感器10和辅助ECU获取睡眠模式可用性信息。此外，关于执行器20，如果必要，如在上述状态监测中那样，传感器10获取执行器20的状态，基于执行器20的状态生成执行器20的休眠模式可用性信息，并将所生成的休眠模式可用性信息作为感测数据发送至中央ECU 30。
例如，当所有节点被确定能够转换为睡眠模式时，中央ECU 30可以停止对整个网络系统1的电源供应，并将所有节点转换为睡眠模式。
调节
例如，在CAN标准中，通过使用载波监听多路访问/冲突避免(Carrier SenseMultiple Access/Collision Avoidance，CSMA/CA)方法，每个节点基本上通过在由另一节点检测到发送到总线的数据时不发送数据来避免多条数据之间的冲突。
然而，当总线上没有数据流动时，多个节点可以同时地发送数据。在这种情况下，可能发生数据冲突。为了避免数据冲突，执行了基于数据优先级的数据发送的调节。在靠近帧的开始的位置，提供了多位长字段(称为ID，其指示源节点标识符)。帧的优先级可以用ID的值表示。
当多个节点同时发送数据时，在总线上同时发送显性信号(0)和隐性信号(1)时，信号变为总线上的显性信号(0)。当每个节点检测到节点本身发送的数据的ID与总线上的数据的ID之间的差异时，已发送数据的每个节点中断数据发送。此后，当总线上没有数据流动时，每个节点都可以重新发送已被中断发送的数据。在这种调节系统中，由于ID的值小，发送中断的可能性较小，优先级也变得更高。
在本实施例中，在连接至第一总线11、第二总线21和第三总线31中的同一总线的节点之间，能够使用上述方法避免数据冲突并调节数据发送。然而，在连接至不同总线的节点之间，由于数据流被部分地限制，因此可以避免数据冲突并使用上述方法来调节数据发送。以下，感测数据和控制数据将被考虑为示例。
参照图6考虑第一情况。在这种情况下，感测数据先于控制数据发送，并且它们的发送时段重叠。由于中央ECU 30能够接受感测数据，并在接收感测数据时不发送控制数据，因此可以与传统方法相似地采用上述方法来避免冲突。因此，如图6所示，当感测数据在总线上流动时，控制数据的发送实际上不会发生。换句话说，避免了图6中阴影线所示的控制数据的发送。
参照图7考虑第二情况。在这种情况下，控制数据的发送和感测数据的发送同时开始。由于控制数据被中继器40阻止，并且没有到达传感器10，因此传感器10不能检测到同时发送。另外，感测数据传递通过中继器40到达中央ECU 30。这里，当感测数据的优先级低于控制数据的优先级时，在第三总线31上控制数据帧的ID不会被感测数据帧的ID改变。因此，中央ECU 30也不能检测同时发送。因此，中央ECU 30继续发送控制数据，在第三总线31上可能发生控制数据和感测数据之间的冲突。
为了防止冲突，连接至第一总线11的每个传感器10所发送的数据(例如感测数据)的优先级高于连接至第三总线31的中央ECU 30或辅助ECU所发送的数据(例如控制数据或ECU间数据)的优先级。
当感测数据的优先级高于控制数据的优先级时，在第三总线31上控制数据帧的ID被感测数据帧的ID改变。通过检测该变化，中央ECU 30检测同时发送，并中断控制数据的发送。如此，可以避免数据冲突。因此，在图7中，控制数据的发送被中断，感测数据被优先化并在总线上流动。换句话说，在控制数据的ID之后的部分(即图7中的控制数据的阴影线部分)的发送被中断。
参照图8考虑第三情况。在这种情况下，感测数据是在控制数据之后被发送，并且两条数据的发送时段重叠。如上所述，由于控制数据未到达传感器10，当中央ECU 30正在发送控制数据时，传感器10可以发送感测数据(图8中阴影线所示的感测数据)。
这里，第一延迟电路45设置在中继器40的第一电路41中。图8示出了对在控制数据之后发送感测数据并且两条数据的发送时段重叠的情况的响应的效果。图9示出了第一延迟电路45设置在图1所示的中继器40中的配置的示例。如在图8所示的无阴影线的感测数据中，在控制数据发送完成后，第一延迟电路45将从第一总线11输入至中继器40的感测数据输出至第三总线31。换句话说，在从第三总线31输入的控制数据传递通过中继器40的同时从第一总线11输入感测数据时，中继器40延迟所输入的感测数据的传递，直到完成了所输入的控制数据的传递。
当中央ECU 30试图将下一控制数据发送至第三总线31时，中央ECU 30可以使下一控制数据的发送等待或中断，以避免下一控制数据与从中继器40输出至第三总线31的感测数据之间的冲突。因此，调节了第三总线31上的数据流。
此外，第一延迟电路45在感测数据的输入后监测第三总线31，并可以在数据在第三总线31上流动时抑制感测数据的输出。当第一延迟电路45检测到数据没有在总线31上流动时，第一延迟电路45可以允许感测数据的输出。当第一延迟电路45在感测数据的输入之后检测到数据在第三总线31上流动时，第一延迟电路45可以在等待例如与发送一帧所需的时间相对应的预定时间后允许感测数据的输出。
由于第一延迟电路45基于上述简单条件执行延迟少量数据的简单处理，因此第一延迟电路45可以通过具有不包括处理器的相对简单配置的逻辑电路来实现。因此，可以避免数据冲突或调节连接至第一总线11的节点与连接至第三总线31的节点之间的数据发送。
此外，当执行器20发送和接收上述执行器间数据时，执行器间数据可能与从第三总线31到第二总线21的中继器40上流动的数据(例如控制数据)相冲突。但是，与上述感测数据和控制数据的情况一样，可以避免数据冲突，并且可以调节数据发送。以下，控制数据和执行器间数据将考虑为示例。
在第一情况下，考虑控制数据先于执行器间数据发送，并且两条数据的发送时段重叠的情况。由于执行器20能够接收控制数据，且在接收控制数据时不发送执行器间数据，因此可以采用与传统方法相似的上述方法避免冲突。因此，控制数据先于执行器间数据发送，两个数据的发送时段实际上不重叠。
在第二情况下，考虑同时启动执行执行器间数据的发送和控制数据的发送的情况。由于执行器间的数据被中继器40阻止而未到达中央ECU 30，因此中央ECU 30不能检测同时发送。此外，控制数据传递通过中继器40到达执行器20。然而，当控制数据的优先级低于执行器间数据的优先级时，在第二总线21上执行器间数据帧的ID不会被控制数据帧的ID改变。因此，执行器20也不能检测同时发送。因此，执行器20继续发送执行器间数据，并且在第二总线21上执行器间数据可能与控制数据相冲突。
为了防止冲突，连接至第三总线31的中央ECU 30或辅助ECU所发送的数据(例如控制数据或ECU间数据)的优先级高于由连接至第二总线21的执行器20所发送的数据的优先级(例如执行器间数据)。
当控制数据的优先级高于执行器间数据的优先级时，在第二总线21上执行器间数据帧的ID被控制数据帧的ID改变。通过检测变化，执行器20检测同时发送，并中断执行器间数据的发送。如此，可以避免数据冲突。
接下来，考虑控制数据在执行器间数据之后发送，并且这两条数据的发送时段重叠的情况。由于执行器间数据未到达中央ECU 30，中央ECU 30可以在执行器20发送执行器间数据的同时发送控制数据。
这里，第二延迟电路46设置在中继器40的第二电路42中。图10示出了在图9所示的中继器40中设置第二延迟电路46的配置的示例。在完成第二总线21上的执行器间数据的流动之后，第二延迟电路将从第三总线31输入至中继器40的控制数据输出至第二总线，由第二延迟电路46输出到第二总线21。换句话说，当在执行器间数据在第二总线21上流动的同时从第三总线31输入控制数据时，中继器40延迟所输入的控制数据的传递，直到完成了执行器间数据的流动。
当执行器20试图将下一执行器间数据发送至第二总线21时，执行器20可以使下一执行器间数据发送等待或中断，以避免下一执行器间数据与从中继器40输出至第二总线21的控制数据之间的冲突。因此，调节了第二总线21上的数据流。
此外，第二延迟电路46在控制数据的输入之后监测第二总线21，并且可以在数据在第二总线21上流动时抑制控制数据的输出。当第二延迟电路46检测到数据没有第二总线21上流动时，第二延迟电路46可以允许控制数据的输出。当第二延迟电路46在输入控制数据之后检测到在第二总线21上流动的数据时，第二延迟电路46可以在等待例如与发送一帧所需的时间相对应的预定时间后允许感测数据的输出。
与第一延迟电路45类似，由于第二延迟电路46基于上述简单条件执行延迟少量数据的简单处理，因此第二延迟电路46可以通过具有不包括处理器的相对简单配置的逻辑电路来实现。因此，可以避免数据冲突或调节连接至第三总线31的节点与连接至第二总线21的节点之间的数据发送。
此外，当提供第一延迟电路45(或附加地，第二延迟电路46)并且进一步提供上述选择器电路43时，如果需要当将第三总线31上流动的数据与第一总线11上流动的数据进行比较时，选择器电路43考虑第一电路41的发送延迟而设计。
有利效果
在根据本发明的网络系统1中，由于中央ECU 30对车辆的各种功能执行运算处理，并且集成了多种功能并执行车辆控制，因此与针对每个单独的功能提供多个ECU的传统情况相比，可以减少ECU的数量。因此，可以减少处理器的数量。
此外，通过使用中央ECU 30和传感器10之间的逻辑电路以及中央ECU 30和执行器20之间的逻辑电路提供具有相对简单的配置的中继器40，能够适当地将数据从发送源传递到发送目的地，同时对数据的波形进行成形。此外，由于不需要通过使用网关的处理器对要被发送的数据执行选择处理，因此通过不执行选择处理可以减少处理器的数量。
此外，由于启动中继器40所需的时间和在启动中继器40之后传递数据所需的时间远远短于在网关的情况下所需的时间，因此与使用网关的情况相比，可以防止数据发送丢失并显著减少发送延迟。
此外，通过减少ECU的数量并通过中继器40对总线的划分，能够显著减少每条总线的布线长度和信号反射，并抑制波形失真。因此，所有的传感器10、执行器20和中央ECU 30(辅助ECU)不必连接至两条或更多条总线，以便进一步划分总线，如JP 2006-180109 A中所公开的，并且不需要具有多条总线的控制器。因此，可以减少成本。
此外，根据需要，通过在中继器40中提供简单的选择器电路43，能够进一步抑制不必要数据的流动，从而减少总线负载。
此外，由于根据本发明的网络系统1可以根据需要通过执行如上所述的适当设计采用传统的通信方法(例如CAN标准)，网络系统1可以合适地应用于车载网络系统。例如，还可以通过设定优先级和在中继器40中提供简单的延迟电路来实现对两条数据同时发送的调节。
如上所述，根据本发明，例如，可以以比传统方法更低的成本提供搭载在车辆上的网络系统。
本发明可以理解为网络系统中的通信方法、中继器和设置有网络系统的车辆以及网络系统。此外，本发明还可以应用于除了搭载在车辆上的网络系统之外的网络系统。
本发明对于搭载在车辆等上的网络系统是有用的。

Claims (9)

1.搭载在车辆上的网络系统，其特征在于，所述系统包括：
多个传感器；
第一总线，其连接至所述多个传感器，当所述多个传感器发送感测数据时使用所述第一总线；
多个执行器；
第二总线，其连接至所述多个执行器，当所述多个执行器接收控制数据时使用所述第二总线；
中央电子控制单元，其配置为基于所述感测数据执行运算，并生成所述控制数据作为用于使用所述多个执行器共同执行车辆控制的数据；
第三总线，其连接至所述中央电子控制单元，当所述中央电子控制单元接收所述感测数据并发送所述控制数据时使用所述第三总线；以及
中继器，其连接至所述第一总线、所述第二总线和所述第三总线，所述中继器配置为：在对所述数据的波形进行整形的同时，将在所述第一总线上流动的数据传递至所述第三总线；在对所述数据的波形进行整形的同时，将在所述第三总线上流动的数据传递至所述第二总线；并且阻止从所述第三总线至所述第一总线的数据流和从所述第二总线到所述第三总线的数据流。
2.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于，所述多个传感器中的任意一个传感器配置为监测所述多个执行器中的每一个执行器，并将监测结果作为所述感测数据发送。
3.根据权利要求1或2所述的网络系统，其特征在于：
当多条数据被同时发送时，基于给予每个帧的优先级，调节所述多条数据的发送的顺序，所述帧是所述数据的发送单位，并且所述感测数据的帧相比所述控制数据的帧被给予更高的优先级；以及
所述中继器配置为：当在从所述第三总线输入的所述控制数据的帧正传递通过所述中继器的同时，从所述第一总线输入所述感测数据的帧时，延迟所输入的所述感测数据的帧的传递，直至完成所输入的所述控制数据的帧的传递。
4.根据权利要求3所述的网络系统，其特征在于：
所述多个执行器中的至少一部分配置为使用所述第二总线发送或接收执行器间数据的帧，并且所述控制数据的帧相比所述执行器间数据的帧被给予更高的优先级；以及
所述中继器配置为：当在所述执行器间数据的帧在所述第二总线上流动的同时，从所述第三总线输入所述控制数据的帧时，延迟所输入的所述控制数据的帧的传递，直至完成流动的所述执行器间数据的帧的流动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的网络系统，其特征在于，所述中继器配置为：当所述数据在所述第三总线上流动并且已从所述第一总线传递通过所述中继器时，不将数据从所述第三总线传递到所述第二总线。
6.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于，所述中继器包括：
第一电路，其连接至所述第一总线和所述第三总线，所述第一电路配置为：在对所述数据的波形进行整形的同时，将在所述第一总线上流动的数据传递至所述第三总线；以及
第二电路，其连接至所述第二总线和所述第三总线，所述第二电路配置为：在对所述数据的波形进行整形的同时，将在所述第三总线上流动的数据传递至所述第二总线。
7.根据权利要求6所述的网络系统，其特征在于，所述中继器还包括选择器，所述选择器配置为：当在所述第三总线上流动的数据和在所述第一总线上流动的数据均被输入至所述选择器中时，以及当在所述第三总线上流动的数据来自所述第一总线时，禁止所述数据从所述第三总线到所述第二总线的传递。
8.根据权利要求6所述的网络系统，其特征在于，所述第一电路包括第一延迟电路，该第一延迟电路延迟输入至所述第一电路的数据的传递。
9.根据权利要求8所述的网络系统，其特征在于，所述第二电路包括第二延迟电路，该第二延迟电路延迟输入至所述第二电路的数据的传递。
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