CN112753199B - 用于数据流控制的高效线路驱动器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线路驱动器装置，该线路驱动器装置允许例如在用于控制执行单元的系统配置中，用于向前数据流的所选择的第一或第二通信路径具有低的技术复杂性。此外，所提出的线路驱动器装置特别地容错，并且尤其适合用于汽车中。本发明进一步涉及相应的系统配置以及用于操作或制造线路驱动器装置的方法。此外，提出了一种计算器程序产品，该计算器程序产品包括控制指令，该控制指令执行所提出的方法或生产或操作线路驱动器装置。

Description

用于数据流控制的高效线路驱动器装置

技术领域

本发明涉及一种线路驱动器装置，该线路驱动器装置允许例如在用于控制执行单元的系统配置中，用于向前数据流的所选择的第一或第二通信路径具有低的技术复杂性。此外，所提出的线路驱动器装置特别地容错，并且尤其适合用于汽车中。本发明进一步涉及相应的系统配置以及用于操作或制造线路驱动器装置的方法。此外，提出了一种计算器程序产品，该计算器程序产品包括控制指令，该控制指令执行所提出的方法或生产或操作线路驱动器装置。

背景技术

DE 10 2007 044 820 A1示出了一种总线系统，该总线系统具有多个串联连接的总线构件。

WO 2017/162323 A1公开了一种有效的控制配置和控制方法，其通过指令单元来致动顺序排列的执行单元。

WO 2018/103 880 A1公开了一种小型的LED配置，其可以被一般地使用，但是由于其小型的结构，尤其对于在车辆中使用是有利的。

WO 2017/153 026 A1公开了一种用于至少一个LED中的亮度补偿的方法。

在习知方法中，已知有多个用于寻址串联连接的控制单元的选项。有通用的方法，其在特定的应用场景中可能是不利的，还有高度专门化的方法，其不再可以通用使用。例如，CAN总线是已知的，该CAN总线是开发以用于电缆线束的，并且特别旨在实现控制装置的联网。

通常，CAN协议的复杂性远大于ISELED(注册商标)，因此更加昂贵。但是，CAN和LIN的最大缺点是，由于总线架构的原因，它们无法提供自然的(自动)寻址选项。在这些情况下，必须配置地址。对于ISELED(执行单元)以及分段的ISELED(线路驱动器单元和执行单元)，存在一个物理上预定的字符串，从而提供了一种自动分配地址的选项。

从现有技术中，已知用于操作多个执行单元的系统配置。这意味着必须通过控制指令来寻址相应的执行单元，或者必须从这些执行单元中读取数据。在菊花链中，执行单元串联连接，并通过个别的指令单元寻址。如果实际的指令单元发生失效，而不仅仅是执行单元发生失效，则可能导致更深远的失效发生。

另外，存在由于多个指令单元串联连接而导致整体的错误敏感性提高的问题。因此，一方案，在各个指令单元之间仅存在一个串联通信路径，另一方案，在多个执行单元之间仅存在一个串联通信路径。这导致对其他指令单元的数据流被切断。因此，整个系统的其余部分都处于停顿状态。

另外，在汽车的应用场景中，存在所安装的组件必须为失效安全的问题，但是同时只能提供较低的技术支出，这导致成本降低。因此有必要在失效安全性和技术复杂性之间找到平衡。然而，这在现有技术中是不利的，因为客户将不会接受失效安全性的降低，并且制造商也不会表现出对昂贵电路的任何倾向。结果，需要仍然是失效安全的具有成本效益的组件。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种线路驱动器单元，该线路驱动器单元有效地工作并且也是容错的。线路驱动器装置尤其应该是失效安全的，或者在发生故障时不会带来任何其他后果。此外，本发明的目的是提出一种系统配置，其有利地使用线路驱动器装置。此外，将提出一种生产或操作线路驱动器装置的方法。本发明的另一个目的是提供一种包括控制指令的计算器程序产品，该控制指令生产或操作线路驱动器装置并执行所提出的方法。

该目的通过独立权利要求的技术特征来达成。此外，在从属权利要求中提出优选实施例。

因此，提出一种用于在车辆中高效且容错的数据流控制的线路驱动器装置，其包括：第一接口单元，被设置用于与指令单元或者其他线路驱动器装置通信；第二接口单元，被设置用于与其他线路驱动器装置通信；第三接口单元，设置为与多个执行单元通信；第一通信路径，设置在第一接口单元和第二接口单元之间；第二通信路径，设置在第一接口单元、第二接口单元、以及第三接口单元之间；晶体管，设置在第一通信路径上，并且数据流借助晶体管致动通过第一通信路径或第二通信路径为可转向。

线路驱动器装置可以例如是以系统配置提供的装置，并且因此与其他线路驱动器装置通信。通常，与其他组件通信是有利的，线路驱动器装置是例如与多个执行单元通信的组件。执行单元是执行直接或间接源自线路驱动器装置的指令的组件。因此，执行装置或执行单元可以是致动LED的LED单元的形式。LED通常采用红色、绿色或蓝色LED的形式，也可以可选地提供白色LED。

线路驱动器装置因此与多个执行单元通信，并且其自身可以被设置为从另一单元(例如指令单元)接收指令。因此，指令单元可以采取微控制器的形式，并且线路驱动器装置也可以采取微控制器的形式或通常简单地采取具有用于数据流控制和额外地用于指令处理的装置的单元的形式。

通常，线路驱动器装置串联连接，并且多个这种类型的线路驱动器装置沿着数据线串联耦合。结果，通常存在连接到控制单元的多个线路驱动器装置。串联连接的第一线路驱动器装置直接耦合到指令单元，而其他线路驱动器装置间接耦合到指令单元。在现有技术中，存在以下问题：在串联耦合中，如果一个线路驱动器装置发生失效，则该串联中的所有其他线路驱动器装置发生失效。因此，在现有技术中，一个线路驱动器装置的失效或停用状态意味着多个其他组件发生失效。根据本发明，这是克服的，所提出的线路驱动器装置具有通信路径或数据路径，该通信路径或数据路径简单地以停用状态连接信号。

结果，即使单个线路驱动器装置发生失效，数据流也不会从其他串联连接的线路驱动器装置中排除，而是，如果线路驱动器处于非开启状态，则输入信号将再次在输出端以没有任何处理的状态输出。在下文中，这被描述为通过或穿过。

因此，总的来说，所提出的线路驱动器装置是容错的，并且这尤其在与其他线路驱动器装置的相互作用中生效。线路驱动器装置本身已经可以描述为系统配置，因此，线路驱动器装置的术语也可以更改，因此它本身已被称为系统配置。提出的线路驱动器装置通常基于仅安装在线路驱动器装置本身中的结构特征。关于外部组件，线路驱动器装置具有通信能力，因此未参考外部特征来描述所提出的线路驱动器。此外，线路驱动器装置适合于嵌入也具有其他部件的系统配置中。

此外，由于使用简单的技术手段来实现数据流控制，因此线路驱动器装置也是高效。在本发明的一方案中，仅需使用第一通信路径、其他通信路径、晶体管，以达成数据流控制。数据线或通信路径可以是单独的导电路径或简单的电气连接。结果，所提出的线路驱动器装置将被设置在单个电路板上或单件地被包装到壳体中。

为了与其他装置通信，线路驱动器装置至少具有三个接口单元。因此，第一接口单元充当用于与其他线路驱动器装置通信的接口。此接口也适合与指令单元通信。指令单元是比线路驱动器装置高阶的实例，并且可以向线路驱动器装置提供指令。指令单元因此可以充当线路驱动器装置的主控单元，然后线路驱动器装置充当从属单元或客户端单元。

第二接口单元可以类似于第一接口单元来设计，并且至少适合于与其他线路驱动器单元或线路驱动器装置通信。因此，例如，第一接口单元被指定为线路驱动器装置的输入，第二接口被指定为输出。但是，线路驱动器装置也可以双向耦合到其他装置，例如，指令装置或其他线路驱动器装置，这意味着双向通信也是可能的，因此，第二接口单元作为输入，第一接口单元作为输出。结果，取决于通信方向，两个接口单元可以承担输出或输入的作用。

第三接口单元用于与执行单元通信，该执行单元例如可以串联连接。因此，第三通信接口或接口单元用于与其他外部组件通信，相对于这些其他组件，线路驱动器装置充当主控单元。藉由第三接口单元耦合的组件可以被指定为执行单元，其接收和执行指令。此外，可以将接口单元设置为从这些执行单元接收返回值。

在第一接口单元和第二接口单元之间设置第一通信路径。该通信路径连接两个接口，并用于传输信号。可以在该通信路径上设置其他部件，例如，一晶体管单元，该通信路径例如实现为数据线。结果，通信路径不需要从第一接口单元到第二接口单元连续地进行，而是可以将数据从第一接口单元间接地传送到第二接口单元，也可以安装中间部件。

第二通信路径设置在第一接口单元、第二接口单元和第三接口单元之间，并且同样可以直接或间接地连接接口单元。通常，以这样的方式配置通信路径是有利的：将第一接口单元连接到第三接口单元，然后将第三接口单元连接到第二接口单元。结果，第二通信路径被配置为类似于第一通信路径，但是第三接口单元也被设置在第二通信路径上。第二通信路径还可以包括其他组件，例如接收机模块或发射机模块。

就通信而言，将第一接口单元耦合至第三接口单元并且将第三接口单元耦合至第二接口单元的第二数据线或第二通信路径，仅是本发明的一方案。因此，接口单元之间的设置还可以基于为所提出的接口单元之间的逻辑通信的进行在结构上选择不同的构造。

此外，可以在第二通信路径上设置处理单元，该处理单元处理进入的信号然后再次输出它们。在这种情况下，本领域技术人员将认识到，对于技术实施方式，可以安装其他组件。

第一通信路径具有一晶体管。

晶体管用于设置通信路径，通常可以在第一和第二通信路径之间进行选择。如果在线路驱动器装置上存在电流，则接收数据信号，然后在内部逻辑单元中处理相应的信号并随后传输处理后的信号。这对应于第二通信路径。相反，如果没有电压，信号将以模拟方式通过，这对应于第一条通信路径。

这样，也可以处理失效情况，即，线路驱动器装置有失效或已停用的情况。在这种情况下，晶体管是断开的(自导通)晶体管，并且存在导电通路。因此，在线路驱动器装置的开启状态下，输入信号被处理然后再次输出。在停用状态下，信号仅被动地通过。在这种情况下，经由第二通信路径主动地通过会涉及数据处理，这对应于线路驱动器装置的开启状态。对于其他组件，当不存在电压时，线路驱动器装置不可见。结果，如果线路驱动器装置出现失效，它会切换为被动状态，并且仍然被动地传递信号，而不会因此而损害其他组件。如果线路驱动器装置未运作或已损坏，则电压将不存在，因此信号将被动地通过。

在本发明的另一方案，第三接口单元被设置用于与可串联连接的执行单元通信。这具有接口单元与各种执行单元通信的优点，并且在每种情况下，都不必直接地发生。而是，可以将多个执行单元串联连接，因此，线路驱动器装置优选地经由第三接口单元直接与单个执行单元通信，并且间接地与另外连接的执行单元通信。通常，第三接口单元可以将指令传送到其他执行单元并接收返回值。

在本发明的另一方案，可由施加电压或者电流的方式达成晶体管控制。这样做的优点是，晶体管控制作为电路且可选择第一通信路径或第二通信路径。这会导致用于选择通信路径的结构在技术上简单且高效。

通常，第一通信路径和第二通信路径可以不彼此独立地实现，而是通信路径可以部分重叠。因此，可以仅提供一条结构上的通信线路，而使用设置晶体管开闭以选择第一逻辑路径还是第二逻辑路径。

在本发明的另一方案，逻辑单元从第三接口单元上游连接。这样做的优点是，可以使用第二通信路径将输入的通信信号或指令传递通过逻辑单元，从而可以对其进行处理。因此，在第二通信路径上存在处理信号的逻辑单元。因此，可以使用第三接口单元将处理后的信号输出到执行单元，或者施加到输出，即，第二接口单元。

在本发明的另一方案，逻辑单元控制第二接口单元和/或第三接口单元。这样做的优点是，可以将相应的指令或已处理的信号应用于一个或两个其他单元。因此，逻辑单元可以输出被传送到多个执行单元的指令。

在本发明的另一方案，开关为场效晶体管的形式。这样做的优点是，已存在的模块可以以新的方式被使用且电路可以简单地被实施。此外，提出一种已知开关的优异替换。

在本发明的另一方案，该晶体管为常开场效应晶体管的形式。这样做的优点是，提出了一种仅包括少量组件的配置，因此是高效且抗错的。

在本发明的另一方面，当线路驱动器装置处于非开启状态时，第一通信路径被设置为使得存在于第一接口单元上的信号在不被处理的情况下被输出至第二接口单元。这样做的优点是，如果线路驱动器设备发生失效，则线路驱动器设备将被停用，而不会中断进一步的通信流程。

在本发明的另一方案，终端电压最多对应于电源电压。这样做的优点是所施加的电压是有限的，并且仅施加实际需要的终止电压即可。同样在这种情况下，再次提供用于数据流控制的简单而高效的结构。

在本发明的另一方案，第一通信路径采取无源通信路径的形式。这样做的优点是，如果线路驱动器装置停用，则通信路径仅使信号被动地通过，因此有缺陷的线路驱动器装置不会对其他组件产生影响。特别地，被停用或有缺陷的线路驱动器装置不会损害其他通信流程，而是信号会通过无源通信路径传递。

在本发明的另一方案，第二通信路径采取主动通信路径的形式。这样做的优点是，在正常情况下，换句话说，当操作线路驱动器装置时，将通信路径设置为开启，然后使用第二通信路径来处理信号。为此可以优选地提供逻辑单元。

在本发明的另一方案，线路驱动器装置形成为单件。这样做的优点是，线路驱动器装置可以特别容易地安装在系统配置中，并且例如可以设置在单独的电路板上或者可以安装在单独的壳体中。因此，可以单独提供线路驱动器装置，然后将其安装在其他处理步骤中。

该目的还通过一种包括如上所述的线路驱动器装置的系统配置来实现。

该目的还通过一种用于在车辆中高效且容错的数据流控制的方法来实现，该方法包括：提供第一接口单元，被设置用于与指令单元或另一线路驱动器单元通信；提供第二接口单元，被设置用于与另一线路驱动器单元通信；提供第三接口单元，被设置用于与多个执行单元通信；在第一接口单元和第二接口单元之间设置第一通信路径；在第一接口单元、第二接口单元、第三接口单元之间设置第二通信路径；在第一通信路径上设置晶体管；以及数据流借助于晶体管致动通过第一通信路径或第二通信路径为可转向。

在这种情况下，本领域技术人员将认识到，各个方法步骤可以重复地和/或以不同的顺序执行。特别地，各个方法步骤可以具有子步骤。

该目的还通过一种包括控制指令的计算器程序产品来实现，该控制指令操作所提出的方法或操作或生产所提出的线路驱动器装置。

根据本发明，特别有利的是，该方法提供方法步骤，该方法步骤也可以通过线路驱动器装置的结构特征在功能上被模仿。线路驱动器装置和系统配置提供适合于执行该方法的结构特征。

附图说明

参照附图更详细地描述其他有利的构造，其中：

图1示出了根据现有技术的示意性设置，其包括指令单元和多个串联连接的执行单元；

图2是根据本发明一态样的包括用于高效、容错的数据流控制的线路驱动器装置的框图；以及

图3是根据本发明另一态样的用于高效，容错的数据流控制的方法的示意性流程图。

具体实施方式

图1的左侧示出了微控制器，其例如用作指令单元。此外，在这种情况下被实现为LED控制器的多个执行单元被设置为具有双向通信。这由参考符号MLED CTRL指示。对于某些应用场合，现有技术的缺点在于，如果控制器发生失效，则由于抑制了通信，因此串联连接的所有其他控制器也将发生失效。

图1示出了根据现有技术的系统或通信装置的可能配置。因此，在这种情况下，可以在左侧看到连接到三个控制单元的指令单元BE。由于三个控制单元串联连接，因此指令单元直接连接到控制单元，并间接连接到其他控制单元。控制单元可以是多LED控制器。这在图1中表示为MLED CTRL。统一的参考符号旨在特别地示出控制单元通常被相同地配置。从这里可以看到，LED是RGB(红色、绿色、蓝色)LED。通过各个LED单元的混合比例，将它们设置为设置特定的颜色值。此外，在该图中可以看出，将根据需要提供其他组件。例如，可能需要提供电源。然而，在这种情况下，也可以在外部提供这些组件，例如电源，且仅将它们连接。

在这种情况下，数据线为多个数据线段的形式，其表示为双向箭头SIO1、SIO2。控制单元也可以称为执行单元。

图2示出了根据本发明的线路驱动器装置LTV。如其中所示，提供了三个接口单元，特别是，第一接口单元A、第二接口单元B、和第三接口单元C。另外，逻辑单元LE连接在第三接口单元C的上游。第三接口单元C被设置为与多个另外的执行单元AE通信。此外，可能还需要安装其他组件，例如接收机RX和发射机TX。在此，R代表接收机，T代表发射机。

第一通信路径通过短划线示出，并且将第一接口单元A连接到第二接口单元B。这间接发生，晶体管设置在它们之间。第二数据线用点线示出，并且通过第三接口单元C在第一接口单元A和第二接口单元B之间延伸。同样位于第二数据在线的逻辑单元LE是连接在第三接口单元的上游。

第一数据线为短划数据线，第二数据线为点线数据线，可以以至少第一子部分被联合实现的方式配置。然后，第一通信路径和第二通信路径都耦合到该数据线中。物理上，可以整体上存在单个线路系统，将该晶体管设置以选择第一逻辑通信路径还是第二逻辑通信路径。因此，相应的信号可以从第一接口单元A通过晶体管水平地流过或者切换到第二接口单元B，也或者可以选择第二数据线，在这种情况下它通过第三接口单元C行进。

可以在左侧和/或右侧设置另外的线路驱动器装置LTV，并且因此可以藉助于接口单元A或B通信，或者也可以将多个串联连接的执行单元AE设置在图2的上侧。因此，根据本发明提出的系统配置不仅可以包括一个线路驱动器装置LTV，而且可以包括多个串联连接的线路驱动器装置以及同样串联连接的多个执行单元AE。另外，可以提供指令单元，其例如通过接口A与线路驱动器装置LTV通信。这种类型的指令单元可以被实现为微控制器。

图3是用于在车辆中高效、容错的数据流控制的所提出的方法的示意性流程图，包括：步骤100，提供第一接口单元A，该第一接口单元A被设置用于与指令单元BE或另一线路驱动器单元LTV通信；步骤101，提供第二接口单元B，第二接口单元B被设置用于与另一线路驱动器装置LTV通信；步骤102，提供第三接口单元C，第三接口单元C被设置用于与多个执行单元AE通信；步骤103，设置第一通信路径，第一通信路径位在第一接口单元A和第二接口单元之间；步骤104，设置第二通信路径，第二通信路径位在第一接口单元A、第二接口单元B和第三接口单元C之间；步骤105，在第一通信路径上设置晶体管；以及步骤106，数据流借助于晶体管致动通过第一通信路径或第二通信路径为可转向。

在这种情况下，本领域技术人员将认识到，各个方法步骤可以重复和/或以不同的顺序执行，并且可以具有子步骤。

Claims (13)

1.一种用于在车辆中高效且容错的数据流控制的线路驱动器装置(LTV)，包括：

一第一接口单元(A)，被设置用于与一指令单元或一第一另一线路驱动器装置(LTV)通信；

一第二接口单元(B)，被设置用于与一第二另一线路驱动器装置(LTV)通信；

一第三接口单元(C)，被设置与多个执行单元(AE)通信，

其特征在于，在所述第一接口单元(A)和所述第二接口单元(B)之间设置有一第一通信路径，

在所述第一接口单元(A)、所述第二接口单元(B)和所述第三接口单元(C)之间设置一第二通信路径，

一晶体管(T)被设置在所述第一通信路径上，以及

所述数据流借助于一晶体管致动为可转向，当所述晶体管(T)导通时，通过所述第一通信路径或，当所述晶体管(T)截止时，通过所述第二通信路径；

所述线路驱动器装置(LTV)形成为单件并且被包装到壳体中。

2.如权利要求1所述的线路驱动器装置(LTV)，其特征在于，所述第三接口单元(C)被设置用于与可串联连接的执行单元(AE)通信。

3.如权利要求1或2所述的线路驱动器装置(LTV)，其特征在于，所述晶体管致动使用一施加电压或一电流来执行。

4.如权利要求1或2所述的线路驱动器装置(LTV)，其特征在于，位于所述第二通信路径上的一逻辑单元(LE)连接在所述第三接口单元(C)的上游。

5.如权利要求4所述的线路驱动器装置(LTV)，其特征在于，所述逻辑单元(LE)致动所述第二接口单元(B)和/或所述第三接口单元(C)。

6.如权利要求1或2所述的线路驱动器装置(LTV)，其特征在于，所述晶体管(T)为一场效晶体管。

7.如权利要求6所述的线路驱动器装置(LTV)，其特征在于，所述晶体管(T)为一自导通场效晶体管。

8.如权利要求1或2所述的线路驱动器装置(LTV)，其特征在于，当所述线路驱动器装置(LTV)为非开启时，所述第一通信路径以以下方式设置：位于所述第一接口单元(A)不被处理的信号被输出至所述第二接口单元(B)。

9.如权利要求1或2所述的线路驱动器装置(LTV)，其特征在于，所述第二通信路径采取一主动通信路径的形式。

10.一种系统配置，包括如权利要求1至9任一项所述的线路驱动器装置(LTV)。

11.一种车辆，包括如权利要求10所述的系统配置。

12.一种用于在车辆中的系统配置的高效且容错的数据流控制的方法，包括：

步骤100，提供一第一接口单元(A)，所述第一接口单元(A)被设置用于与一指令单元或一第一另一线路驱动器单元(LTV)通信；

步骤101，提供一第二接口单元(B)，所述第二接口单元(B)被设置用于与一第二另一线路驱动器装置(LTV)通信；

步骤102，提供一第三接口单元(C)，所述第三接口单元(C)被设置用于与多个执行单元(AE)通信，

其特征在于，

步骤103，在所述第一接口单元(A)和所述第二接口单元(B)之间设置一第一通信路径；

步骤104，在所述第一接口单元(A)、所述第二接口单元(B)和所述第三接口单元(C)之间设置一第二通信路径；

步骤105，在所述第一通信路径上设置一晶体管(T)；以及

步骤106，所述数据流借助于一晶体管致动为可转向，当所述晶体管(T)导通时，通过所述第一通信路径或，当所述晶体管(T)截止时，通过所述第二通信路径；

所述线路驱动器装置(LTV)形成为单件并且被包装到壳体中。

13.一种计算器程序产品，包括多个控制指令，当所述控制指令在一计算器上执行时，执行如权利要求12所述的方法。

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