CN111512663B - 用于多路复用网络的主部件的从部件故障监控设备 - Google Patents

用于多路复用网络的主部件的从部件故障监控设备 Download PDF

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Abstract

一种监控设备(DS)，其配备至多路复用的通信网络(RC)的主部件(OM)，通信网络用于在主部件(OM)和至少一个从部件(OE1‑OE3)之间传输数据帧。该设备(DS)包括分析装置(MA)，在第一从部件(OE2)被表明物理地存在于网络(RC)时，该分析装置将与该从部件(OE2)关联的参数p(2)置于第一状态，并且每当主部件(OM)未接收到该从部件(OE2)的读取帧，而关联的参数p(2)处于其第一状态时，该分析装置将与从部件(OE2)关联的计数器c(2)的当前值增加一，并且在关联的计数器c(2)在预定的第一时间间隔内达到最大值时，该分析装置认为存在从部件(OE2)的已确认的故障。

Description

用于多路复用网络的主部件的从部件故障监控设备
技术领域
本发明涉及多路复用通信网络，其适合于在至少一个编程表中限定的时隙中在主部件和至少一个从部件之间传输数据帧，并且本发明更具体地涉及这样的网络的从部件的运行的监控。
背景技术
在如上限定的诸如称为LIN(“Local lnterconnect Network(局域互连网络)”)或FLEXRAY网络的多路复用通信网络中，主部件和至少一个从部件配置成在编程表(或“schedule table(调度表)”)中限定的时隙中交换数据帧。因此，该网络有时称为确定性网络。
更具体地，在如上限定的多路复用网络中，并且尤其是在称为LIN和FLEXRAY的网络中，主部件传输由报头(或“header(报头)”)和消息组成的所谓用于写入的数据帧(或“write frame(写入帧)”)，而每个从部件传输所谓用于读取的数据帧(或“read frames(读取帧)”)，读取数据帧由主部件在写入帧中发送的报头以及(响应)消息组成。该传输是在至少一个所谓的横向的编程表中预定的一个或多个时隙(或“slots(时间段)”)中进行的(实际上可以有多个横向编程表以响应特定的运行或功能阶段)。
如上限定的多路复用网络的标准没有限定一种允许指示从部件上的故障的机制，该故障表现为主部件没有接收到本应响应于主部件的写入帧而发送给该主部件的读取帧。换句话说，不存在一种允许诊断该多路复用网络的传输链路的机制，这使得很难甚至不可能在售后服务处定位与从部件有关的潜在故障。
发明内容
因此，本发明尤其旨在改善该情况。
为此目的，本发明特别提出了一种监控设备，该监控设备用于配备至多路复用的通信网络的主部件，通信网络适于在至少一个编程表中限定的时隙中在主部件和至少一个从部件之间传输数据帧。
该监控设备的特征在于，包括如下的分析装置：
-在从部件被表明物理地存在于网络时，分析装置将与该从部件关联的参数p(j)置于第一状态，
-每当主部件未接收到该从部件的(所请求的)读取帧，而与该从部件关联的参数p(j)处于其第一状态时，分析装置将与该从部件关联的计数器c(j)的当前值增加一，并且
-当与从部件关联的计数器c(j)在预定的第一时间间隔内达到最大值时，分析装置认为存在该从部件的已确认的故障。
该具有计数器c(j)的机制有利地允许监控所有从部件，并且更具体地允许确定具有故障的该一个/多个从部件。
根据本发明的监控设备可以包括可单独或组合采用的其他特征，并且特别是：
当与从部件关联的计数器c(j)从最小值开始之后在预定的第一时间间隔内达到最大值时，监控设备的分析装置可以认为存在该从部件的已确认的故障；
每当主部件接收到从部件的读取帧，而与该从部件关联的参数p(j)处于其第一状态时，监控设备的分析装置可以将与该从部件关联的计数器c(j)的当前值减去一，并且当与该从部件关联的计数器c(j)在预定的第二时间间隔内达到最小值时，监控设备的分析装置可以认为该从部件被确认不存在故障；
当与从部件关联的计数器c(j)从最大值开始之后在预定的第二时间间隔内达到最小值时，监控设备的分析装置可以认为该从部件被确认不存在故障；
预定的第二时间间隔可以等于预定的第一时间间隔；
当与从部件关联的参数p(j)处于代表未表明该从部件在网络上的物理存在的第二状态时，监控设备的分析装置可以不作用于与该从部件关联的计数器c(j)的当前值；
该监控设备可以包括存储装置，每当分析装置认为存在这样的已确认的故障时，该存储装置存储代表从部件的已确认的故障的值。
本发明还提出了一种主部件，一方面，该主部件用于组成多路复用通信网络的一部分，该通信网络适于在至少一个编程表中限定的时隙中在主部件和至少一个从部件之间传输数据帧，并且另一方面，该主部件包括上述类型的监控设备。
本发明还提出了一种车辆，该车辆可选地是机动车辆类型，并且一方面包括多路复用的通信网络，该通信网络包括至少一个从部件并适用于在至少一个编程表中限定的时隙中传输数据帧，并且另一方面，该车辆包括上述类型并连接至通信网络的主部件。
尽管是非限制性地，本发明特别适合于通信网络是LIN或FLEXRAY类型的情况。
附图说明
通过审阅以下的详细描述和附图，本发明的其他特征和优点将显现，在附图中，图1示意性且功能性地示出包括通信网络的车辆，该通信网络与主部件和三个从部件连接，主部件配备有根据本发明的监控设备。
具体实施方式
本发明尤其旨在提出一种控制设备DS，其用于配备至适于联接至多路复用的通信网络RC的主部件OM，通信网络RC适于在至少一个所谓的横向的编程表中限定的时隙中在该主部件OM和至少一个从部件OEj之间传输数据帧。
在下文中，作为非限制性示例，认为主部件OM和从部件OEj用于连接至LIN(“Locallnterconnect Network(局部互连网络)”)类型的多路复用的通信网络RC。然而本发明不限于该类型的多路复用的通信网络。通常，本发明涉及适于在至少一个编程表中限定的时隙中在主部件和至少一个从部件之间传输数据帧的任意的多路复用通信网络。因此，该多路复用的通信网络RC例如可以是FLEXRAY类型的。
此外，在下文中，作为非限制性示例，认为通信网络用于安装在例如为汽车的机动车辆V中。然而本发明不限于该应用。实际上，本发明涉及可包括至少一个多路复用通信网络的任意系统、设施或设备，该多路复用通信网络适于在至少一个横向编程表中限定的时隙中在主部件和至少一个从部件之间传输数据帧，因此，本发明尤其涉及陆地、海上(或河上)或空中类型的载具、人造卫星、可选地是工业类型的设施、以及建筑物。
在图1中示意性地示出了包括(通信)网络RC的非限制性示例的车辆。在该示例中，(LIN类型的)网络RC包括总线，主部件(或节点)OM和三个从部件(或节点)OE1至OE3(j＝1至3)连接至该主线。然而，从部件OEj的数量可以采用大于或等于一(1)的任意值。
只要在数据的采集或使用中涉及到主部件OM和从部件OEj，该主部件OM和该从部件OEj可以是任意类型。例如，在汽车的情况下，主部件OM和从部件OEj可以是多媒体计算机、传感器、致动器或屏幕(可选地是触摸屏)。
在连接至网络RC时，主部件OM和从部件OEj在至少一个横向编程表中预定的时隙(或“slots(时间段)”)中传递数据帧，该编程表仅对主元件OM已知。
如图1所示，主部件OM特别地包括适合于连接至网络RC的总线的线路接口IL，以及连接至线路接口IL的微控制器MC。
应了解到，在本发明所涉及的多路复用网络中，尤其是在所谓LIN和FLEXRAYLVDS的多路复用网络中，主部件OM传输所谓用于写入的数据帧(或“write frame(写入帧)”)，写入数据帧由报头(header(报头))和消息组成，而每个从部件OEj传输所谓用于读取的数据帧(或“read frames(读取帧)”)，读取数据帧由主部件OM在写入帧中发送的报头和(响应)消息组成。该传输是在至少一个横向编程表中预定的时隙(或“slots(时间段)”)中进行的(实际上可以有多个横向编程表，以响应特定的运行阶段或功能阶段)。
如上所述，本发明提出为主部件OM配备监控设备DS，监控设备DS用于监控应当与主部件OM交换数据帧的每个从部件OEj的运行。
根据本发明的监控设备DS至少包括分析装置MA。如非限制性所示，分析装置MA例如是微控制器MC的一部分。然而，该分析装置MA也可以连接至该微控制器MC。
每当从部件OEj被表明物理地存在于网络RC时，分析装置MA设置成将与从部件OEj关联的参数p(j)置于第一状态。当主部件OM向从部件OEj传输(在写入帧中)请求读取帧的报头时，从部件OEj被表明为物理地存在于网络RC。应理解到，每个从部件OEj具有与其关联的参数p(j)。因此，在所示的示例中，分析装置MA使用分别与从部件OE1至OE3关联的三个参数p(1)至p(3)(j＝1至3)。
作为示例，参数p(j)的第一状态是等于一(1)的值。然而，第一状态也可以是例如等于零(0)的值。
另外，分析装置MA设置成：每当主部件OM没有接收到从部件OEj的(所请求的)读取帧，而与该从部件(OEj)关联的参数p(j)处于其第一状态时，将与该从部件OEj关联的计数器c(j)的当前值增加一(“+1”)。应理解到，每个从部件OEj除了其参数p(j)之外还具有与该从部件OEj关联的计数器c(j)。因此，在所示的示例中，分析装置MA维护三个分别与从部件OE1至OE3关联的计数器c(1)至c(3)(j＝1至3)。
最后，分析装置MA设置成：当与从部件OEj关联的计数器c(j)在预定的第一时间间隔it1内达到最大值Cmax时，认为存在从部件OEj的已确认的故障。例如，触发该第一时间间隔it1的开始的事实是，在预定的时隙中，主部件OM未接收到从部件OEj响应于主部件OM的写入帧的读取帧。
重要的是注意到，第一时间间隔it1的时间段不一定是固定值。更优选的是考虑第一时间间隔it1包含在值范围[tm1,tm2]中的所有情况。换句话说，分析装置MA将观察计数器c(j)在时刻tm1和时刻tm2之间是否达到计数器c(j)的最大值cmax，该时刻tm1和tm2是相对于当前的第一时间间隔it1的开始来标记的。例如，可以选择tm1等于1.6秒，并且tm2等于2.4秒。
由于该具有计数器c(j)的机制，现在可以监控所有从部件OEj，并且更具体地可以确定有故障的该一个/多个从部件。
通过使用相对较大的计数器c(j)的最大值cmax，故障是永久性的而不是临时性的概率很高。例如，该最大值cmax可以包括在200至255之间。
优选地，当与从部件OEj关联的计数器c(j)从最小值cmin开始之后在预定的第一时间间隔it1中达到最大值cmax时，分析装置MA认为该从部件OEj存在已确认的故障。这种限制性更强的选项允许确保故障是永久的而不是暂时的。
例如，该最小值cmin可以等于零(0)。然而这不是必须的。
应注意的是，分析装置MA还可以设置成：每当主部件OM接收到该从部件OEj的读取帧，而与该从部件OEj关联的参数p(j)处于其第一状态时，使与该从部件OEj关联的计数器c(j)的当前值减去一(“-1”)。在这种情况下，当与从部件OEj关联的计数器c(j)在预定的第二时间间隔it2内达到最小值cmin时，分析装置MA认为该从部件OEj被确认不存在故障。
因此，现在可以至少暂时地确定不再有故障的每个从部件OEj。实际上，应理解到，如果可以减小计数器c(j)，是因为计数器c(j)已经预先被增加，并且因此是因为从部件OEj至少暂时地出现了故障，但不一定被确认。
重要的是注意到，第二时间间隔it2的持续时间不一定是固定值。更优选的是考虑第二时间间隔it2包含在值范围[tm3,tm4]中的任意情况。换句话说，分析装置MA将观察计数器c(j)在时刻tm3和时刻tm4之间是否达到计数器c(j)的最小值cmin，该时刻tm3和tm4是相对于当前的第二时间间隔it2的开始来标记的。
还应注意到，预定的第二时间间隔it2可以例如等于预定的第一时间间隔it1。但这不是必须的。
优选地，当与从部件OEj关联的计数器c(j)从最大值cmax开始之后在预定的第二时间间隔it2中达到最小值cmin时，分析装置MA认为从部件OEj被确认不存在故障。该限制性更强的选项允许确保出现过确定的故障的从部件OEj不再出现故障。
还应注意到，分析装置MA还可以设置成：当与从部件(OEj)关联的计数器c(j)处于代表未表明该从部件OEj在网络RC上的物理存在的第二状态时，不作用于与该从部件OEj关联的计数器c(j)的当前值。实际上，在这种情况下，问题在于主部件OM(其未传输其读取帧)一方，并且因此，在编程表中预定的在主部件OM的时隙(或“slots(时间段)”)中，主部件OM没有用于等待来自从部件OEj的读取帧，更何况该从部件OEj未收到主部件OM的读取帧。
作为示例，参数p(j)的第二状态是等于零(0)的值。然而，第二状态也可以是例如等于一(1)的值。无论如何，该值与第一状态的值不同。
还应注意到，如图1非限制性地所示，监控设备DS还可以包括存储装置MS，每当分析装置MA认为存在已确认的故障时，存储装置MS负责存储代表从部件OEj的已确认的故障的值。实际上，这允许保留从部件OEj的每个已确认的故障的轨迹，并且因此在售后服务处通过分析(或诊断)设备对存储装置MS的内容的读取而容易地辨别经历已确认的故障的每个从部件OEj。
该存储装置MS可以例如是可选地软件类型的存储器的形式。
还应注意到，每当分析装置MA认为(或确定)从部件OEj被确认不存在故障时，存储装置MS还可以适于存储代表已确认的故障的结束的值。因此，通过分析(或诊断)设备对存储装置MS的内容的读取可以允许引起对具有可疑行为的从部件OEj的注意。
还应注意到，分析装置MA可以例如以存储在例如微控制器MC的主部件OM的存储器中的软件模块(或信息模块或“software(软件)”)的形式来实现。然而，在该变型中，存储装置MA可以以电子电路(或“hardware(硬件)”)和软件模块组合的形式来实现，这例如是FPGA类型(“Field Programmable Gate Array(现场可编程门阵列)”)或ASIC(专用电路)的集成电路的情况。
还应注意到，当主部件OM运行(或被供电)时，优选的是：分析装置MA将与从部件OEj关联的计数器c(j)的每个值重置为值cmin，其中对于该从部件OEj来说，在主部件OM的上一次运行结束(即在停止给主部件OM供电之前)时存在已确认的故障的缺失；或者，分析装置MA将与从部件OEj关联的计数器c(j)的每个值重置为值cmax，其中对于该从部件OEj来说，在主部件OM的上一次运行结束时存在已确认的故障。如果代表该已确认故障的值已在主部件OM的上一次运行结束之前存储，则该选项旨在避免在运行时立即确认故障。
通过本发明，对从部件的监控独立于包括通信网络的系统(例如车辆)的配置。这导致只关注物理地存在的从部件(即响应于主部件在其写入帧中向从部件传输的报头的从部件)的事实。因此，这允许限制主部件中的软件多样性。另外，本发明不会导致额外的材料成本。

Claims (10)

1.一种监控设备(DS)，其用于多路复用的通信网络(RC)的主部件(OM)，所述通信网络适于在至少一个编程表中限定的时隙中在所述主部件(OM)和至少一个从部件(OEj)之间传输数据帧，其特征在于，所述监控设备包括分析装置(MA)，i)在从部件(OEj)被表明物理地存在于所述网络(RC)时，所述分析装置将与该从部件(OEj)关联的参数p(j)置于第一状态，ii)每当所述主部件(OM)未接收到从部件(OEj)的读取帧，而与该从部件(OEj)关联的所述参数p(j)处于其第一状态时，所述分析装置将与该从部件(OEj)关联的计数器c(j)的当前值增加一，并且iii)当与从部件(OEj)关联的所述计数器c(j)在预定的第一时间间隔内达到最大值时，所述分析装置认为存在该从部件(OEj)的已确认的故障，其中与该从部件(OEj)关联的所述参数p(j)指示该从部件(OEj)是否物理存在于所述网络(RC)上。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，当与从部件(OEj)关联的所述计数器c(j)从最小值开始之后在所述预定的第一时间间隔内达到所述最大值时，所述分析装置(MA)认为存在该从部件(OEj)的已确认的故障。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，每当所述主部件(OM)接收到从部件(OEj)的读取帧，而与该从部件(OEj)关联的所述参数p(j)处于其第一状态时，所述分析装置(MA)将与该从部件(OEj)关联的计数器c(j)的所述当前值减去一，并且当与从部件(OEj)关联的所述计数器c(j)在预定的第二时间间隔内达到最小值时，所述分析装置认为该从部件(OEj)被确认不存在故障。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，当与从部件(OEj)关联的所述计数器c(j)从所述最大值开始之后在所述预定的第二时间间隔内达到所述最小值时，所述分析装置(MA)认为该从部件(OEj)被确认不存在故障。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述预定的第二时间间隔等于所述预定的第一时间间隔。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，当与从部件(OEj)关联的所述参数p(j)处于代表不表明该从部件(OEj)在所述网络(RC)上的物理存在的第二状态时，所述分析装置(MA)不作用于与该从部件(OEj)关联的计数器c(j)的当前值。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，包括存储装置(MS)，每当所述分析装置(MA)认为存在这样的已确认的故障时，所述存储装置存储代表从部件(OEj)的已确认的故障的值。
8.一种适于组成多路复用的通信网络(RC)的一部分的主部件(OM)，所述通信网络适于在至少一个编程表中限定的时隙中在所述主部件(OM)和至少一个从部件(OEj)之间传输数据帧，其特征在于，所述主部件包括根据前述权利要求中任一项所述的监控设备(DS)。
9.一种车辆(V)，其包括多路复用的通信网络(RC)，所述通信网络包括至少一个从部件(OEj)，并且适于在至少一个编程表中限定的时隙中传输数据帧，其特征在于，所述车辆包括连接至所述通信网络(RC)的根据前项权利要求所述的主部件(OM)。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述通信网络(RC)是LIN或FLEXRAY类型。
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