CN113811864A - 机动车辆车载计算机对操作功能和数据通信总线之间的网关功能的联合管理 - Google Patents

Abstract

本发明涉及计算机中的帧的管理方法，所述计算机确保操作功能和用于从发射器向接收器传输消息的两个通信总线之间的网关功能，该方法包括以下步骤：a.经由第一总线从发射器接收（401）消息；b.存储（402）接收到的消息；c.触发（403）操作程序执行中断以使得处理所存储的消息，以便经由第二总线传输到接收器；d.在持续时间（D1）到期（404）之后并且在所述到期时正在处理的消息处理结束时，停用（405）中断以继续执行功能程序；以及e.在执行操作程序的具有持续时间（D2）的延迟结束（406）时触发（407）新的中断，以使得继续处理所存储的消息，以便经由第二总线传输到接收器。

Description

机动车辆车载计算机对操作功能和数据通信总线之间的网关 功能的联合管理

技术领域

本发明总体上涉及机动车辆中的车载系统之间的通信，并且更特别地涉及结合了专用操作功能和车载通信网络之间的网关功能的计算机。

本发明尤其适用于这样的车载计算机，其管理由相关联的数据通信网络服务的主要操作域、并且实现用于将该计算机与其他计算机和/或与中央网关单元（英语为“CentralGateway”，中央网关）互连的网关功能，所述其他计算机例如分别与所讨论的操作域的子网相关联的计算机，所述中央网关单元将数据通信网络与分别与其他主要操作域相关联的其他数据通信网络对接。

背景技术

所涉及的数据通信总线可以是相同类型的且彼此电隔离，或者可以是各自不同的类型的。在后一种情况下，由计算机实现的网关功能可以包括所讨论的总线中的每一个的各自的通信协议之间的协议转换。

随着传感器的增多以及越来越多的安全性和舒适性功能的出现，机动车辆中传送的数据量在过去几年中不断增长。趋势是数据通信的这种增势会持续，特别是由于多媒体应用在机动车辆上的登陆，尤其是在所谓的信息娱乐方面（以其英语词汇“infotainement（资讯娱乐）”更为熟知）。

在博世（BOSCH GmbH）公司于1985年首次提出CAN（“Controller Area Network”的首字母缩合词，控域网）总线后不久出现的多路复用数据通信网络（也称为多路复用数据总线系统）的使用使得能够应对传送数据量的这种增长。CAN总线的演变的出现带来了复杂的网络结构，其中多个通信网络或子网共存于车辆中，各自具有可能不同的规范。于是考虑其中常规CAN总线可以与具有灵活数据速率的CAN总线或CAN FD（英语为“FlexibleDatarate”）总线配合的应用，CAN FD总线被定义为125kbit/s的常规CAN总线的ISO标准11898-2的一个选项，其已整合到标准的ISO 11898-2 : 2015版本中。同样，一些架构集成了符合ISO标准11898-2（2003）的一个或多个高速CAN或HS CAN（英语为“High Speed CAN”）总线，该总线提供了能够高达1Mbit/s的速率（取决于总线的长度）；和/或集成了符合ISO标准11898-3（2006）的一个或多个低速CAN或LS CAN（英语为“Low Speed”）总线，该总线提供被限制为125kbit/s的速率，但它是故障容受总线；或者还集成了其他总线技术，如本地互连网络或LIN（英语为“Local Interconnect Network”）总线，其由ISO标准化为“道路车辆”类别下名称“本地互连网络”，并且标号为ISO 17987，或者更近期的FlexRay总线，其被标准化为ISO标准17458，或者MOST（英语为“Media Oriented Systems Transport”,面向媒体的系统传送）总线，它允许以21.2Mbits/s的速率进行光学数据传输，并针对机动车中的信息娱乐视频和音频应用进行了优化。

在具有各自的技术的两个数据通信网络之间或者在网络与子网之间的数据交换需要在所涉及的网络之间实现网关功能（英语为“Gateway”）。在电子组件市场上显然可以找到专门用于此网关功能的专用处理器。

然而，这样的组件及其工作环境的成本制约了其在机动车辆中的大量使用。

因此，在已知的实现中，车辆包括一些功能域，如动力总成、底盘和乘客室，它们与各自的通信网络相关联。这些网络通过中央网关单元互连，中央网关单元是专门用于该网关功能的专用计算机。此外，车辆包括一个或多个计算机，这些计算机一方面具有专用操作功能，另一方面在上述网络之一与不同于所述网络的其他车载通信网络和/或子网中的一个或多个之间模拟网关功能。通过使用还确保操作功能的计算机的部分计算资源和计算时间，这使得能够节约专用于网关单元功能的计算机。

这样，一些计算机将确定的操作功能的实现与在其通过各自对应的接口联接到的数据通信网络之间的网关功能的模拟相结合。操作功能可以是例如但不限于点火、内部照明或取暖/空调。其实现在于通过使用车载智能基于尤其是藉由一组传感器收集的信息来操控一组致动器。网关功能在于处理根据第一数据通信协议的规范的从第一通信总线接收到的帧，将其转换为根据与第二通信总线相关联的另一通信协议的规范的帧，然后在该第二数据通信总线上传输它们。

根据当前的现有技术，计算机包括帧管理器，帧管理器在计算机在网关功能的上下文中接收要转换和要转发的帧序列时生成中断，该中断中断CPU（“Central ProcessingUnit”，中央处理单元）在该计算机所管理的操作功能的上下文中正在进行的处理。CPU于是在同一个接收中断中一个接一个地处理所有接收到的帧。在实践中，接收到的帧存储在输入缓冲寄存器（“input buffer”，输入缓冲器）中，并由CPU在同一中断上根据帧的到达次序顺序地处理，直到缓冲器为空。

现有技术的这种解决方案可能意味着CPU用于网关功能的过长时间的独占，导致计算机用于其操作功能的实时性能的降级。如果被这样影响实时处理的操作功能是安全性功能，例如校正车辆的轨迹以保障其稳定性、紧急制动以避免碰撞、或在车祸的情况下自动解锁车门，则这可能尤其成问题。

换言之，由网关功能的已知实现引起的计算机管理的操作应用实时处理的偏差可能会危害对于高操作必要性而言必须遵守的临界时间的保护，所述高操作必要性如与车辆及其乘客的安全性有关的方面。

发明内容

本发明旨在消除或至少减轻现有技术的前述缺点中的部分或全部。

为此，本发明的第一方面提出了机动车辆车载计算机中的帧的管理方法，所述计算机的类型为其被适配成联合确保至少一个操作功能以及当其一方面联接到车辆的第一数据通信总线以经由第一总线接收和传输数据消息并且另一方面还联接到车辆的第二数据通信总线以经由所述第二总线接收和传输数据消息时在至少两个数据通信总线之间的网关功能，计算机被配置成实施网关功能，以便将经由第一总线从发射器接收到的消息传输给可经由第二总线访问的接收器。

该方法包括在计算机中实施的以下步骤：

- 经由第一总线接收来自发射器的一个或多个数据消息，所述消息的目的地是可经由第二总线访问的接收器；

- 将接收到的数据消息存储在计算机的缓冲存储器中，等候对其进行处理以便经由第二总线传输到接收器；

- 触发第一中断以中断计算机的处理器正在执行的操作程序的执行，并使所述处理器处理存储在缓冲存储器中的数据消息，以便将其经由第二总线传输到接收器；

- 在第一确定持续时间到期之后并且在处理器在所述到期时正在处理的消息处理结束时，停用中断以使得处理器能够继续执行功能程序，尽管缓冲存储器中可能存在其他消息等候处理器对其进行处理以便经由第二总线传输到接收器；以及

- 在停用第一中断之后的具有第二确定持续时间的延迟结束时触发第二中断，以再次中断处理器对操作程序的执行，并使所述处理器继续处理存储在缓冲存储器中的消息，以便将其经由第二总线传输到接收器。

藉由本发明，使与其网关功能相对应的计算机负载在时间上平滑，即该负载不会以不可接受的方式损害对与计算机的操作功能有关的其他计算机任务的处理、并且尤其是不会以不可接受的方式损害对可能具有高实时性约束的任务的实时处理。

在实施例中，与其网关功能相关联的计算机负载可以代表计算机负载的高达约30％，即其计算时间的高达约30％，使得仅其负载的约50％代表与其特定操作功能有关的任务（在这样的应用示例中：其中根据要遵守的细则，总的计算机负载被限制为约80％），但不会导致所涉及的应用的实时性能显著降级。

单独采用或组合地采用的实施例还规定了：

- 第一确定持续时间是恒定的、固定的或可编程的持续时间；或者第一确定持续时间可根据计算机虑及的参数而变化；

- 数据消息是CAN帧，第一数据通信总线是CAN总线，并且缓冲存储器是与第一总线相关联的计算机的CAN单元的接收缓冲存储器；

- 第一通信总线和第二通信总线是属于下组的机动车通信总线类型当中的各自不同类型的总线：HS CAN/ISO 11898-2、CAN FD/ISO 11898-2 : 2015、LS CAN/ISO 11898-3、FlexRay/ISO 17458、LIN/ISO 17987、MOST、J1939/SAE J1939、J2284/SAE J2284；

- 延迟的持续时间的值被确定为适于计算机的操作系统的任务的变动的容差的百分比。

本发明的第二方面涉及用于机动车辆的计算机，所述计算机的类型为其被适配成联合确保至少一个操作功能以及当其一方面联接到车辆的第一数据通信总线以经由所述第一通信总线接收和传输数据消息并且另一方面还联接到车辆的第二数据通信总线以经由所述第二通信总线接收和传输数据消息时在至少两个数据通信总线之间的网关功能。计算机被配置成实施网关功能，以便将经由第一总线从发射器接收到的消息传输给可经由第二总线访问的接收器。计算机包括用于实施根据本发明的第一方面的方法的所有步骤的装置。

例如，该计算机可以是乘客室计算机。它也可以是引擎控制计算机、或底盘和安全性计算机、或车辆中车载的任何其他计算机。

在第三方面中，本发明的主题还有机动车辆中的数据通信架构，其至少包括第一数据通信总线和第二数据通信总线，并且包括根据上面的第二方面的计算机，计算机一方面联接到第一总线以经由所述第一总线接收和传输数据消息并且另一方面还联接到第二总线以经由所述第二总线接收和传输数据消息。

根据最后一个方面，本发明涉及计算机程序产品，其包括存储在包括处理器的机器可读的存储介质上的一个或多个指令序列，当该程序在存储介质中被读取并由处理器执行时，所述指令序列被适配成实行根据本发明的第一方面的方法的所有步骤。

附图说明

通过阅读接下来的描述，本发明的其他创新性优点和特征将愈发显现，该描述是作为示例而绝非限制而提供的，其参考附图，其中：

图1是机动车辆中的数据通信架构的示例的功能图；

图2示出了根据本发明实施例的车载计算机示例的功能示意图；

图3示出了根据本发明实施例的方法的实施示例；以及

图4是示出根据本发明的方法的实施例的步骤图。

具体实施方式

在接下来对实施例的描述中以及在附图的各图中，相同的元件或相似的元件在各图中具有相同的附图标记。

图1的示意图示出了可以应用本发明实施例的机动车辆中的数据通信架构的示例。该架构包括例如通过网关单元10互连的多个数据通信网络，如网络11、12和13。该网关单元是专用于该网关功能的计算机。网络11、12和13中的每一个服务于分别由主要功能计算机（分别为20、30和40）驱动的车辆的相应功能域。

在所示示例中，与计算机20相关联的域例如是“乘客室”域（英语为“Body”，车身），与计算机30相关联的域例如是“动力总成”域（英语为“Powertrain”），并且与计算机40相关联的域例如是所谓的“底盘和安全性”域（英语为“Chassis & Safety”）。这些计算机可以是瑞萨科技公司（RENESAS）™销售的RH850系列微控制器中的微控制器，其专用于机动车行业。于是，例如：负责乘客室域的计算机20（或BCM，英语“Body Control Module”，车身控制模块）可以是RH850/F1x型微控制器，例如RH850/F1K微控制器；负责底盘和安全性域的计算机30（或CCM，英语“Chassis Control Module”，底盘控制模块）可以是RH850/P1x型微控制器；并且专用于动力总成域的计算机40（或PCM，英语“Powertrain Control Module”，动力总成控制模块）可以是RH850/E1x型微控制器。

当然，这些仅是示例，并且根据每个应用自己的特异性，许多其他微控制器或基于微处理器的电子电路板可以实现计算机20、30和40。例如，计算机可以是MPC56x系列的专用于机动车中的应用的组件，其可从NXP公司™获得。

在一个示例中，数据通信网络11、12和13例如是遵循CAN协议（ISO标准11898）的多路复用总线，并且更特别地，在本说明书的引言部分中介绍的CAN FD型网络，这是常规CAN的扩展，其被设计为改善应用的实时性能。CAN FD总线的特异性是提供可高达常规CAN的八倍的二进制速率，从而使得能够每帧传输多达64字节的数据，而非对于常规CAN而言的8字节数据。

每个网络通常包括多个子网，尽管这绝不是必需的。例如，与动力总成域相关联的网络13可以包括与引擎控制相关联的子网41、以及与传动装置（即，从引擎向车辆的牵引轮传递机械能的装置）相关联的子网42。这两个子网包含传感器和致动器，对于每个子网，这些传感器和致动器分别由特定的计算机来驱动，在这种情况下由引擎控制计算机（或ECU，英语“Engine Control Unit”，引擎控制单元）和传动装置计算机（或TCU，英语“Transmission Control Unit”，传动装置控制单元）来驱动。同样，与底盘和安全性域相关联的网络12可以包括与（由ABS计算机管理的）制动控制相关联的子网31和与（由ESP计算机管理的）轨迹控制相关联的子网22等等。

在下文中，仍然参考图1的示意图，将更特定地详述网络11的子网。

实际上，负责管理乘客室域的计算机20连接到一个或多个子网，在图1所示的示例中即子网21和子网22。第一子网21将计算机20连接到分别负责例如车辆开启部件（ouvrant）的锁定/解锁功能、电动车窗玻璃的管理、座椅调节和加热控制等的计算机。第二子网22将计算机20连接到分别负责例如车辆的内部照明、车辆的外部照明和信号装置、雨刷控制等的计算机。

在所示示例中，该示例仅是例证性的而绝非是限制性的，网络21和22例如是CANHS总线，即“高速”CAN数据总线，其物理层实现ISO标准11898-2规范，如引言中已阐述的。其交换数据速率可达到1Mbits/s，与总线长度成反比。

在所示示例中，负责车辆的外部照明和信号装置的计算机220通过子网50连接到致动器和传感器。子网50可以例如是LIN总线。致动器尤其可以包括用于信号灯、近光灯、公路行车灯等的灯51，诸如例如用于调节前灯高度的致动器52之类的减速电机、以及任何其他构件或附件，如例如中央闪烁灯、用于灯的泄压电压转换器等等。传感器可以包括车身高度传感器，如例如用于检测车辆负载影响的传感器53，以便校正前灯高度调整，用于提供信息以使得能够自动激活两个位置和/或近光灯的亮度传感器54，等等。

应当注意，车辆的一些构件，致动器或传感器，可以由多个网络共享，即，可以使之从/向管理与之物理联接的网络或子网的计算机之外的计算机收发信息。于是例如，在图1所示的架构中，计算机220用来管理外部照明和信号功能的车身高度传感器53可以与ESP计算机通信，ESP计算机管理与底盘和安全性域相关联的网络12的子网32。

为了使得能够实现该数据通信（其可以是单向或双向的），一些计算机除了确保操作功能（这些计算机就是以这些操作功能作为首要目的而被提供的）之外，还实现网关功能。由同一个计算机确保的这种功能多样性旨在并且使得能够避免在必须交换数据的车辆的各个网络和子网之间大量使用网关单元。这些网关单元是专用组件，其主要缺点是增加了车辆车载架构的成本。

参考图2的示意图，现在将在功能上描述参与实施根据本发明实施例的方法的图1的计算机20的硬件装置100和软件装置200。

硬件装置100首先包括用于CAN的收发器模块101，在这里考虑的示例中，更特别地，用于HS CAN的收发器模块101。该模块在物理级上实现接口，以便在构成图1的网络22的CAN总线的高线路和低线路（分别由CANH和CANL表示）上以差分模式发射和接收数据。实际上，如本领域技术人员不会忽视的，在机动车领域中，CAN总线是串行双向半双工且具有差分线路的数据总线，所述差分线路在总线的每一端以120欧姆的阻抗来闭合（refermer）。

硬件装置100还包括CAN控制器102。控制器102的功能是在收发器101和计算机20的处理装置之间实现硬件接口。为此，控制器102尤其包括接收缓冲存储器103和发射缓冲存储器105。这些缓冲存储器（英语为“buffer”，缓冲器）103和105分别具有存储计算机20经由总线22接收到以等候计算机对其进行处理的CAN帧的功能、或者存储计算机20产生以等候在总线22上发射它们的CAN帧的功能。

当然，本领域技术人员将领会到，尽管图2的功能示意图仅示出了与外部数据通信总线的单个接口，但是计算机包括用于与另一总线交换数据的至少一个其他接口。于是，在图1所示的计算机20的情况下，计算机20还包括与数据通信网络11的CAN FD总线的另一接口。该接口未在图2中示出，以免不必要地使该图内容过多。计算机20的网关功能在于实现网络11和22之间的链接，特别是不同类型的网络，但还实现网络11和21之间的链接、以及还有网络21和22（在此处考虑的示例中为相同类型的）之间的链接。于是，在该网关功能中，计算机20执行帧从一个网络到另一网络的路由。它还可以执行在各自不同类型的网络21和22之间的协议转换。不管所涉及的数据通信总线的各自的类型如何，计算机20都还可以对其传输的帧执行更高级的处理，例如以便执行服务质量、为了确保一些数据交换的安全性的加密/解密、等等。

软件装置200包括帧驱动器201（或CAN驱动器，其英语名称为“CAN Driver”）、帧管理器202（或英语为“Frame Manager”）和多个（N个）软件组件C1、C2、…、Cn，其中N是整数。所有软件模块都在计算机20的处理器上执行。为了实现计算机的网关功能，在组件C1-Cn当中，存在一个或多个组件负责在上文提到的协议转换的上下文中对数据进行解封装/封装（当计算机确保这样的转换时），其他组件可以负责与上述段落中提到的安全性有关的处理，等等。每个帧包括8个字节的数据（对于标准CAN HS总线）或8至64个字节的数据（按8的倍数）（对于CAN FD总线）。

所有这些处理都需要时间。机动车应用中的车载系统供应商应遵守的细则目前要求能够在250µs或更短的时间内（低至200µs）将一条完整的消息从一条总线传递到另一条总线（这意味着每秒传递4000至5000条消息）。当这些消息是CAN帧时，按照大约每100µs或每150µs一帧连续地接收它们。因此，计算机可以以比其能够处理CAN帧更高的节律接收CAN帧。这就是从总线22连续到达的CAN帧被临时存储在接收缓冲存储器103中以等候计算机20对其进行处理的原因。

然而，计算机20一接收到具有目的地地址的CAN帧，具有目的地地址意味着必须将其中继给不同类型的另一网络或子网（因此诉诸于计算机20的网关功能），该帧就存储在CAN控制器102的接收缓冲存储器103中，并且CAN控制器102生成硬件中断INT，其在图2中具有附图标记300。例如，可以通过将通常为1的比特改为0来实现此硬件中断，其中0和1表示与各自的电压水平相关联的二进制逻辑值。该中断的功能是暂停与计算机的操作功能相关联的任务的正在进行的执行，以便网关功能接管计算机以转换和传输接收到的帧。

原则上，即在不实施本发明的情况下，直到存储在缓冲存储器103中的所有帧的处理结束为止才解除中断INT。然而，由于这可能花费不可忽视的时间并且为了防止其影响计算机的实时性能，因此本发明的实施例提供了这样的布置：其使得能够将操作还给操作应用以便恢复其执行，从而不会阻碍这些应用以至于损害其服务质量。

现在将参考图3的时序图和图4的步骤图来描述本发明提出的机制的实施例。在下文中，将交替地参考这两个图，而不一定每次都以特定的方式明确指出图。实际上，在图3的时序图上可以看到图4的图示示出的方法的步骤的效果。

图3(a)的时序图示出了图2的接收缓冲存储器102的内容随时间t（从左至右）的演变。在针对此例示考虑的示例中，与该存储器相对应的数据结构是堆栈，该堆栈基于“先进先出”而从顶部填充并从底部清空，计算机接收到的帧输入并存储在存储器中，直到它们从存储器输出以传递给帧驱动器，以便计算机处理器对其进行处理。更特别地，该数据堆栈的寄存器由一个布置在另一个之上的矩形表示。

图3(b)的时序图示出了在沿时间轴t的相应的确定时刻的帧T1、T2、T3等的接收。

图3(c)的时序图示出了图2的帧驱动器201随时间t的活动。在该图中，帧驱动器的活动时段由矩形表示。该活动所涉及的帧在时序图中也由上述矩形上方的矩形表示，并带有“TiCj”型指示，其中Ti表示存储在接收缓冲存储器中的帧序列中索引为i的帧，并且其中Cj表示N个软件组件C1至Cn的集合中索引为j的软件组件。于是，例如，矩形中的指示T2C3的意思是该矩形表示由第三组件C3处理第二帧T2的事实。

最后，图3(d)的时序图示出了图2的中断INT随时间t的激活和停用。

在此处考虑的本发明的实施例的上下文中，中断是事件，并且更特别地是硬件事件，例如将存储在计算机寄存器中的比特改为0，该比特通常为1，即默认为1。在一个示例中，考虑比特INT初始为1，这意味着该中断未被激活。计算机处理器可自由地执行与计算机的操作应用有关的进程。

中断的激活（即比特INT从1改为0）的作用是使主计算机中正在执行的进程的顺序执行停止，以将该进程置于等候模式。在中断期间，处理器将其全部或部分内部状态（称为“上下文”）保存在例如系统堆栈中。接下来，处理器执行与所涉及的中断相关联的中断例程，该中断例程在此对应于对在计算机的网关功能实施的上下文中接收到的CAN帧的处理。该例程即另一个程序，即也称为“中断服务”的子程序，该例程的调用是遵循例如中断表的指令执行的，中断表对于计算机可接收到的每种类型的中断指示要执行的子程序。

只要中断被激活，即只要在此处考虑的示例中所讨论的比特保持为0，与操作程序相对应的进程就保持处于该等候模式。一旦中断被停用，即在该示例中当该比特恢复1时，该程序的执行就从其被停止处重新开始。为此，处理器的状态恢复为中断发生时保存的状态，并且处理器从中断处重新开始执行该操作程序。

本领域技术人员将领会到，上面指示的用于触发中断的事件仅是示例。可以用其他硬件或软件事件来代替它而不会歪曲本发明，这尤其取决于所涉及到的计算机的类型和/或帧管理器的实施方式。例如，中断的激活可以是将确定的复数值写入确定的寄存器中。

最后，应注意，弯曲的虚线箭头表示贯穿图3(a)至3(d)的时序图示出或可见的各种事件之间的逻辑牵连。

现在将描述根据本发明的实施例的方法的过程，并且更特别地，图4所示的方法的步骤401至408。假设接收缓冲存储器初始为空，并且中断比特INT为1。

在401中，计算机经由图1和图2的总线22接收来自发射器的一个或多个数据帧。这些帧的目的地是可经由另一总线（例如，图1的总线11）访问的接收器。CAN控制器基于包含在CAN帧中的目的地地址来检测接收器。在这种情况下，在402中将这样接收到的帧存储在接收缓冲存储器中，等候对其进行处理，以便经由所述另一总线将其传输到接收器。如可以在图3(a)的时序图的左端可见的接收缓冲存储器的数据结构的第一表示中看到的，第一帧T1存储在接收缓冲存储器中。

另外，在403中，接收并存储在接收缓冲存储器中的帧序列中的第一帧T1的接收导致中断INT的激活，即，在此处考虑的示例中对应的比特从1改为0，如图3(d)所示。

中断INT的该触发403的作用是中断计算机处理器正在执行的操作程序的执行。另外，它还具有使所述处理器处理接收到的帧以便经由第二总线将它们传输到接收器的作用。如图3(c)的时序图所示，该处理由帧驱动器来驱动，因此帧驱动器此时变为活动。在所示示例中，帧驱动器与帧管理器一起使帧T1由软件组件C1和软件组件C2连续进行处理。然后开始由软件组件C1对在帧T1之后接收的帧T2进行处理，并将它们临时存储在接收缓冲存储器中。

然而，在帧T2的上述处理期间，在404中发生第一确定持续时间D1的到期，该持续时间D1从中断INT的触发开始向下计数。因此，在405中，中断INT被停用，以便将操作还给处理器以继续执行功能程序。这有利地仅在软件组件C1在所述到期时正在处理的帧T2的处理之后且在其结束时才发生。实际上，不希望在帧处理完成之前中断帧处理，这尤其是因为这可能会在计算机寄存器中留下瞬态值，瞬态值可能会导致后续处理出错。应注意，尽管缓冲存储器中可能存在其他接收到的帧等候计算机对其进行处理以便将其传输到接收器，中断INT仍被解除。于是，在图3所示的示例中，在持续时间D1终止时计算机接收到第三帧T3，并将其存储在接收缓冲存储器中，它仍位于其中，就像帧T2一样，对帧T2的处理应在持续时间D1到期之后、更特别地在组件C1对帧T1的处理结束时由软件组件C2和C3继续进行。无论如何，中断INT的解除将操作还给计算机处理器以重新开始由计算机在其操作功能的上下文中执行的应用程序的一个或多个进程的执行。于是，藉由本发明，由这些应用程序提供的服务质量、特别是其实时性方面不会因计算机的网关功能的优先级（其源自根据现有技术的实施方式）而降级。

在一个实施例中，持续时间D1是恒定持续时间。持续时间D1的值可以基于适于车载操作系统的任务的变动（英语称为“jitter”，抖动）的容差来确定。在一个示例中，持续时间D1可以在大约50微秒至大约100微秒（ms）之间。持续时间D1可以是固定的（即不可变的）。作为变型，持续时间D1可以是可编程的。

在其他实施例中，持续时间D1也可以根据计算机虑及的参数而变化，以便例如使计算机的实时性能适应特定情况。这些参数可以是例如计算机测得的参数。

新中断的触发407发生在停用中断之后的具有确定持续时间D2的第二延迟结束406时，即，在例如延迟电路（英语为“Timer”，定时器）对持续时间D2的向下计数结束时。该第二中断即图3(d)中可见的比特INT从1再一次改为0，其具有再次中断处理器对操作程序的执行并使所述处理器继续处理接收到的帧的作用，所述接收到的帧存储在缓冲存储器中，以便经由第二总线传输到接收器。于是，如图3(c)所示，可以由软件组件C2和C3连续地处理帧T2，并且由软件组件C1处理帧T3。

在图3(a)-3(d)所示的示例中，在新中断INT之后的新持续时间D1到期之前，完成了图2的接收缓冲存储器102中剩余的所有帧的处理，使得该方法在软件组件C1对帧T3的处理结束时停止。否则，本领域技术人员将领会到，上述机制将重复执行，即解除中断INT，以使得能够在新的持续时间D2期间重新开始其执行被中断的操作程序的处理，并且对新的延迟D2向下计数，然后生成新的中断以重新开始对仍存储在计算机的接收缓冲存储器102中的帧的处理。

延迟的持续时间D2的值取决于特定于每个应用的约束。在一个实施例中，延迟D2的持续时间的值可以被确定为适于由计算机的操作系统管理的任务的变动的容差的百分比。于是，延迟D2的持续时间的值可以在该容差的5％到15％之间。D2的典型值约为几微秒（µs）、或者十（或几十）微秒。

已在可能的实施形式中在本详细描述和附图的各图中描述和示出了本发明。然而，本发明不限于所呈现的实施形式。本领域技术人员可以通过阅读本描述和附图得出并实施其他变型和实施例。

特别地，车辆的架构可以比图1所示的架构更简单或更复杂，被划分为更少的功能域、或者相反地可以包括由其他各个主要通信网络服务的一个或多个其他功能域，例如信息娱乐域（英语为“Infotainment”）。同样，所有或部分的主要数据通信网络可以遵循除CAN协议或其衍生协议之一以外的协议，如引言中已经提到的FlexRay协议。

同样，为了简单起见，在本描述中设想了作为单处理器计算机的车载计算机，但是该方法可以推广至多处理器计算机、或者具有多个处理器核的（一个或多个）处理器，其能够彼此并行地各自执行相应的进程。

此外，采用在HS CAN型总线的第一总线22和CAN FD型总线的第二总线11之间的网关功能作为示例，但这绝不是限制性的。实际上，第一和第二通信总线是各自不同类型的总线，尤其可以选自属于下组的机动车通信总线类型：

- HS CAN/ISO 11898-2，

- CAN FD/ISO 11898-2 : 2015，

- LS CAN/ISO 11898-3，

- FlexRay/ISO 17458，

- LIN/ISO 17987，

- MOST，

- J1939/SAE J1939，

- J2284/SAE J2284，等等。

在权利要求书中，术语“包括”或“包含”不排除其他元件或其他步骤。可以使用单个处理器或若干其他单元来实施本发明。所呈现和/或要求保护的各种特征可以有利地组合。它们在说明书中或在不同的从属权利要求中的存在不排除这种可能性。附图标记不应被理解为限制本发明的范围。

Claims (10)

1.机动车辆车载计算机（20）中的帧的管理方法，所述计算机的类型为其被适配成联合确保至少一个操作功能以及当其一方面联接到车辆的第一数据通信总线（11）以经由第一总线接收和传输数据消息（T1、T2、T3）并且另一方面还联接到车辆的第二数据通信总线（21）以经由所述第二总线接收和传输数据消息时在至少两个通信总线之间的网关功能，计算机被配置成实施网关功能，以便将经由第一总线从发射器接收到的消息传输给可经由第二总线访问的接收器，该方法包括在计算机中实施的以下步骤：

a. 经由第一总线接收（401）来自发射器的一个或多个数据消息，所述消息的目的地是可经由第二总线访问的接收器；

b. 将接收到的数据消息存储（402）在计算机的缓冲存储器中，等候对其进行处理以便经由第二总线传输到接收器；

c. 触发（403）第一中断以中断计算机的处理器正在执行的操作程序的执行，并使所述处理器处理存储在缓冲存储器中的数据消息，以便将其经由第二总线传输到接收器；

d. 在第一确定持续时间（D1）到期（404）之后并且在处理器在所述到期时正在处理的消息处理结束时，停用（405）中断以使得处理器能够继续执行功能程序，尽管缓冲存储器中可能存在其他消息等候处理器对其进行处理以便经由第二总线传输到接收器；以及

e. 在停用第一中断之后的具有第二确定持续时间（D2）的延迟结束（406）时触发（407）第二中断，以再次中断处理器对操作程序的执行，并使所述处理器继续处理存储在缓冲存储器中的消息，以便将其经由第二总线传输到接收器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一确定持续时间（D1）是恒定的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，第一确定持续时间（D1）是可编程的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，第一确定持续时间（D1）可根据计算机虑及的参数而变化。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，数据消息是CAN帧，第一数据通信总线是CAN总线，并且缓冲存储器是与第一总线相关联的计算机的CAN单元的接收缓冲存储器。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，第一通信总线和第二通信总线是属于下组的机动车通信总线类型当中的各自不同类型的总线：HS CAN/ISO 11898-2、CANFD/ISO 11898-2 : 2015、LS CAN/ISO 11898-3、FlexRay/ISO 17458、LIN/ISO 17987、MOST、J1939/SAE J1939、J2284/SAE J2284。

7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其中，延迟的持续时间（D2）的值被确定为适于计算机的操作系统的任务的变动的容差的百分比。

8.用于机动车辆的计算机，所述计算机的类型为其被适配成联合确保至少一个操作功能以及当其一方面联接到车辆的第一数据通信总线（11）以经由所述第一通信总线接收和传输数据消息（T1、T2、T3）并且另一方面还联接到车辆的第二数据通信总线（21）以经由所述第二通信总线接收和传输数据消息时在至少两个数据通信总线之间的网关功能，计算机被配置成实施网关功能，以便将经由第一总线从发射器接收到的消息传输给可经由第二总线访问的接收器，计算机包括用于实施根据权利要求1至7中的任一项所述的方法的所有步骤的装置。

9.机动车辆中的数据通信架构，其至少包括第一数据通信总线（11）和第二数据通信总线（21），并且包括根据权利要求8所述的计算机，计算机一方面联接到第一总线以经由所述第一总线接收和传输数据消息（T1、T2、T3）并且另一方面还联接到第二总线以经由所述第二总线接收和传输数据消息。

10.计算机程序产品，其包括存储在包括处理器的机器可读的存储介质上的一个或多个指令序列，当该程序在存储介质中被读取并由处理器执行时，所述指令序列被适配成实行根据权利要求1至7中的任一项所述的方法的所有步骤。

Images