CN115396251A - 总线控制的照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明系统，包括布置在串行网络中的多个节点。照明系统包括：‑主节点(11)，‑一个或多个网关节点(12)，‑将一个或多个网关节点连接到主节点的第一通信总线(20)，‑多个从节点(13)，每个从节点(13)连接到照明源，并且被布置用于传达数据消息，‑一个或多个第二通信总线(21、22、23)，每个第二通信总线将网关节点中的一个与所述多个从节点中的一个或多个连接，主节点被布置成经由第一通信总线(20)向一个或多个网关节点传达唯一网络地址，并且一个或多个网关节点被布置成经由第二通信总线中的一个向多个从节点传达唯一网络地址。至少一个网关节点被布置用于存储用于照明连接到该网关节点的一个或多个从节点的照明计划。

Description

总线控制的照明系统

技术领域

本发明通常涉及形成串行网络的照明系统领域，该串行网络包括经由数据总线互连的多个节点。

背景技术

照亮系统，尤其是用于交通工具中的照明应用的照明系统(但不限于此)，通常使用LED技术。由于LED照明源的生产便宜并且LED照明源的能耗低，因此通常有利地使用LED技术。

在汽车应用中，照亮系统的控制应稳健且防故障。例如，它不应受到外部电磁场、电峰值或其他噪声源的影响。然而，汽车环境中是有电气噪声的。故障的数据传输或照亮系统的意外激活可能会导致危险情况，这应予以避免。

一些现有技术系统通过LIN总线系统在不同的LED灯节点及它们的控制器之间建立连接。局域互联网络(LIN)总线标准是众所周知的协议，该协议定义用于多个分布式模块之间的通信。LIN标准定义了成本相对较低的串行通信网络。LIN是对其他汽车多路复用网络(包括控制器局域网(CAN))的补充，但它的目标是需要网络的应用，该网络不需要过多带宽、性能或极端容错。

此类LIN通信标准通常指的是其中在公共总线上使用多个类似模块并且其中每个模块可能需要单独寻址的系统。LIN串行总线系统包括主节点，该主节点经由有线连接(例如通过形成公共信号导体的单个数据线)连接到一个或多个从节点。因此，通过数据线连接的主节点和(多个)从节点形成网络集群。集群中的每个节点可以具有唯一标识，该标识可以被编程为节点中的唯一标识符，或者通过本领域已知的自动寻址方法被分配给节点。此唯一标识使得主节点能够与所选择的从节点或从节点的组通信。基于LIN的解决方案的缺点是，可以控制的LED数量非常有限。

其他现有技术系统通过控制器局域网(CAN)系统提供不同LED及它们的控制器之间的连接。然而，直接在CAN中设置照亮系统很复杂，在故障或事故的情况下很难维修或更换，而且该实现很昂贵。

因此，还公开了其他总线系统(例如EP3478031中所示)，其中避免了LIN系统或CAN系统的所提到的缺点中的一些。EP3478031中公开的系统在实现上比CAN系统便宜，该系统提供高带宽，并且可以将大量从节点连接到主设备。然而，它仍然比简单的LIN总线更昂贵，因为它基于双线通信，而LIN总线只具有单线。

EP3258652中示出了LIN系统，该LIN系统克服了照亮系统中待寻址的从节点的数量有限的问题。然而，通信带宽仍然限于LIN总线的带宽。

新的照明或照亮系统需要集成在例如交通工具的现有架构平台中，其中在节点中使用现有接口，例如LIN主节点的LIN接口。此类系统需要能够处理具有对亮度和/或颜色的高适应率的照明或照亮场景，这要求总线具有足够的总线通信带宽。

这种系统可能很容易出现，因为交通工具制造商定期升级子网络，例如内部照明系统，但他们不会升级整个交通工具网络架构。这意味着，例如，由于遗留原因，以对亮度和/或颜色的高适应率为特征的动态灯光应用连接到主体控制器的慢速LIN主接口。主体控制器是电子控制单元(ECU)，该电子控制单元(ECU)提供多种控制功能，例如车外灯和车内灯、雨刮器、门锁、车窗升降器等。

上文提到的现有技术解决方案仍在例如具有带宽有限的主设备的LIN接口的系统如何与从设备合作以执行快速改变的照明场景的方面保持沉默。

US2013/249442A1公开了数字子网络接口单元，该数字子网络接口单元包括主数字照明接口端口，以耦合到主照明网络。主照明网络上的数字子网络接口单元的地址在数字子网络接口单元处手动设置。次级数字照明接口端口耦合到次级照明网络接口单元中的照明子网络处理器被配置为向次级照明设备分配地址，并从与数字子网络接口单元的地址相关的主数字照明控制器接收命令。

因此，存在适合于处理其中低带宽总线足够用的场景以及其中高带宽总线用于处理高适应率的场景的系统的需要。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种照明系统，该照明系统包括布置在串行网络中的多个节点，其中与现有技术解决方案相比，在不同照明场景之间切换时更新网络所需的时间减少。

上述目标通过根据本发明的解决方案来实现。

在第一方面，本发明涉及照明系统，该照明系统包括布置在串行网络中的多个节点。照明系统包括：

-主节点，

-一个或多个网关节点，

-第一通信总线，该第一通信总线将一个或多个网关节点连接到主节点，

-多个从节点，每个从节点连接到照明源，并被布置用于传达数据消息，

-一个或多个第二通信总线，每个第二通信总线将网关节点中的一个将网关节点连接到所述多个从节点中的一个或多个从节点，

并且特征为，主节点被布置用于经由第一通信总线向一个或多个网关节点传达唯一网络地址，并且一个或多个网关节点被布置用于经由第二通信总线中的一个第二通信总线向多个从节点传达唯一网络地址，并且其中，至少一个网关节点被布置用于存储用于照明连接到该网关节点的一个或多个从节点的照明计划。

建议的解决方案确实允许在适应照明场景时对网络的更快更新。通过将照明计划(其包括多个照明场景)放置在网关节点中的至少一个网关节点中，一旦这些网关节点在第一通信总线上接收到它们的唯一地址，这些网关节点就能够传输消息以通过相应的第二通信总线来并行更新连接到一个或多个网关节点的从节点。

在优选实施例中，第一通信总线和相应的第二通信总线被布置用于双向通信。

在一些实施例中，网关节点中的至少一个网关节点也是连接到照明源的从节点。

在有利的实施例中，照明源中的至少一个照明源包括一个或多个发光二极管LED。

优选地，一个或多个从节点连接到被布置用于存储照明计划的网关节点中的一个网关节点，该一个或多个从节点被布置成基于照明计划来控制照明源。有利地，利用唯一网络地址来控制照明源。

在优选实施例中，连接到至少一个网关节点的一个或多个从节点中的至少一个从节点包括一个或多个查找表。最优选地，连接到该至少一个网关节点的一个或多个从节点都包括一个或多个查找表。一个或多个从节点中的该至少一个从节点被配置为基于唯一网络地址计算照明强度值和/或颜色。优选地，基于唯一网络地址计算查找表的一个或多个索引。

在一个实施例中，所有网关节点包括照明计划。

在优选实施例中，第一通信总线和各种第二通信总线为相同类型。

有利地，第一通信总线和相应的第二通信总线中的至少一个是LIN通信总线。

在本发明的实施例中，从节点各自被实现为集成电路。该集成电路可以包括用于存储唯一网络地址和/或查找表的存储装置。

在一个实施例中，一个或多个网关节点各自被实现为集成电路。该集成电路包括用于存储唯一网络地址和/或照明计划和/或一个或多个查找表的存储器。

在一个方面，本发明涉及交通工具照明系统，该交通工具照明系统包括如先前所描述的照明系统。

出于对本发明以及相对于现有技术所实现的优点加以总结的目的，以上在本文中已描述了本发明的某些目的和优点。当然，应当理解，不必所有此类目的或优点都可根据本发明的任何特定实施例来实现。由此，例如，本领域技术人员将认识到，本发明能以实现或优化如本文中所教导的一个优点或一组优点的方式来具体化或执行，而不必实现如本文中可能教导或建议的其他目的或优点。

从本文以下描述的(诸)实施例，本发明的以上和其他方面将是显而易见的，并且参考本文以下描述的(诸)实施例对本发明的以上和其他方面进行阐明。

附图说明

现在将参考各个附图通过示例的方式来描述本发明，其中类似的附图标记指代各附图中的类似的要素。

图1示出了本发明中考虑的照明系统的架构。

图2示出了用于将网络地址分配给如图1所示的网络的方法的流程图。

图3示出了用于将地址和消息ID分配给如图1的网络中的网关节点的可能方法。

图4示出了用于将地址和消息ID分配给连接到相同网关节点的从节点的可能方法。

图5示出了其中照明计划存储在主节点中的现有技术解决方案。

图6示出了照明计划、数据缓冲区和调度器(对于例如LIN网络)之间的关系。

图7示出了根据本发明的解决方案，其中照明计划存储在至少一个网关节点中，在这种情况中存储在所有三个网关节点中。

图8示出了根据本发明的解决方案，其中应用了查找表。

具体实施方式

将参考具体实施例并且参考某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此而仅由权利要求书来限定。

此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二等等用于在类似的要素之间进行区分，并且不一定用于在时间上、空间上、以排名或以任何其他方式描述顺序。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的不同的顺序来进行操作。

要注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限定于其后列出的装置；它并不排除其他要素或步骤。因此，该术语应被解释为指定如所提到的所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件、或其群组的存在或添加。因此，表述包括装置“A和B的设备”的范围不应当限于仅由组件A和B构成的设备。它意味着对于本发明，该设备的仅有的相关组件是A和B。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例所描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”贯穿本说明书在各个地方的出现并不一定全部指代相同实施例，而是可以指代相同实施例。此外，在一个或多个实施例中，如通过本公开将对本领域普通技术人员显而易见的，特定的特征、结构或特性能以任何合适的方式进行组合。

类似地，应当领会，在本发明的示例性实施例的描述中，出于精简本公开和辅助对各个发明性方面中的一个或多个的理解的目的，本发明的各个特征有时一起被编组在单个实施例、附图或其描述中。然而，该公开方法不应被解释为反映要求保护的发明要求比每一项权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映，发明性方面存在于比单个前述公开的实施例的全部特征更少的特征中。因此，具体实施方式之后所附的权利要求由此被明确纳入本具体实现方式中，其中每一项权利要求本身代表本发明的单独实施例。

此外，尽管本文中所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但不包括其他实施例中所包括的其他特征，但是如本领域技术人员将理解的那样，不同实施例的特征的组合旨在落在本发明的范围内，并且形成不同实施例。例如，在所附的权利要求书中，所要求保护的实施例中的任何实施例均能以任何组合来使用。

应当注意，在描述本发明的某些特征或方面时使用特定术语不应被当作暗示该术语在本文中被重新定义成限于包括该术语与其相关联的本发明的特征或方面的任何特定特性。

在本文中所提供的描述中，阐述了众多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他实例中，公知的方法、结构和技术未被详细示出，以免混淆对本描述的理解。

根据本发明设计的照明系统100的架构如图1所示。主节点11经由通信总线20连接到一个或多个网关节点12。在图1的示例中，示出了三个网关节点。每个网关节点包括至少一个输入引脚和至少一个输出引脚。这些引脚用于提供允许执行地址配置的连接，通常在初始化阶段期间。用于设置地址配置的方法在本领域是众所周知的，一个示例在DE 102018 104 591B4中描述。

在本发明的照明系统的优选实施例中，通信总线20是LIN总线。在该情况下，(多个)网关节点可以例如具有如EP3258652中公开的网关设备的架构。在其他实施例中，通信总线可以是另一种类型，例如I2C、SPI、CAN或适合于执行照明控制的另一总线系统。

网关节点中的每一个提供另一接口，进一步的通信总线21、通信总线22和通信总线23(也称为子总线)连接到该接口。这些子总线进一步连接照明节点13，如图1所示。这些节点进一步被称为从节点。每个从节点连接到照明源14。照明源可以例如包括一个或多个发光二极管LED。通信子总线21、通信子总线22、通信子总线23各自将网关节点中的一个连接到照明系统中的多个从节点中的一个或多个从节点。

在优选实施例中，将(多个)网关节点连接到一个或多个从节点的(多个)通信子总线是(多个)LIN总线。在其他实施例中，它们是例如I2C、SPI、CAN或其他合适的总线系统。优选地，主节点和一个或多个网关节点之间的第一通信总线以及网关节点和从节点之间的一个或多个第二通信总线是相同类型的。然而，应当注意，这不是严格的要求。

在一个实施例中，网关节点12中的一个或多个还包括照明功能，就像从节点13一样。这意味着此类网关节点12满足两个功能：

-从主节点11看，它是从节点，向该从节点提供通信消息。这些消息用于控制网关节点12的照明功能，或者被使用以便将消息进一步传输到子总线21、子总线22、子总线23。

-从照明节点13来看，网关节点充当主设备。

在优选实施例中，从节点和从节点所连接到的网关节点之间的通信是双向的。此外，主节点和一个或多个网关节点之间的通信优选地是双向的。还应当注意，在LIN总线上，通信总是在主节点和一个或多个从节点之间进行，而不是在不涉及主节点的情况下在从节点之间进行。

在初始化循环中，执行各种网络节点的地址配置，由此每个网络节点接收唯一网络地址。在第一步骤中，一个或多个网关节点中的每一个经由将一个或多个网关节点连接到主节点的第一通信总线20从主节点接收网络地址。在第一通信总线上，每个网络地址都是唯一的。

在已经提到的专利文件DE 10 2018 104 591 B4中描述了在如图1所描绘的场景中分配网络地址的一种可能方法，其中存在多个网关节点，每个网关节点经由通信子总线与一个或多个从节点连接。

图2提供了可应用于如图1所示的网络设置中的另一种可能的地址设置方法的流程图。在第一主总线初始化步骤(101)中，网关节点12中的每一个经由通信总线20接收唯一网络地址NAD(步骤102)和消息ID(步骤103)。该通信总线可被视为主总线，因为所有网关节点都从主节点11连接到该总线。如果所有网关节点已经接收到它们的唯一网络地址NAD(步骤102)和消息(步骤103)，则执行第二子总线初始化步骤(201)，其中从节点13经由子总线21、子总线22、子总线23中的一个从这些子总线所连接到的网关节点12接收该从节点13的唯一网络地址NAD(步骤202)和消息ID(步骤203)。

在主总线和/或子总线是LIN总线的情况下，消息是LIN消息ID。例如，ISO标准17987-3(“道路交通工具-本地互联网络(LIN)”中给出了此类LIN消息ID的示例。

图3示出了将地址分配给节点的可能方式。显然，不同的网关节点以顺序方式接收它们的网络地址/消息ID。在该示例中，名为网关3的节点是第一个接收其唯一网络地址的节点，因为该节点是主总线上最后一个连接的节点。在地址节点分配步骤102中，接下来网关2并且随后网关1依次接收它们的唯一网络地址NAD。应当注意，该顺序仅为示例，并且也可使用任何其他顺序，例如从网关1开始到网关3。在步骤102之后，在步骤103中将消息ID分配给网关节点。这也是以顺序的方式发生的。为了检查节点地址和消息ID是否被正确分配，在某些实施例中，每个网关节点可以被布置成在消息ID已被设置之后发送响应。一旦所有网关节点已经接收到网络节点地址和消息ID，主总线初始化步骤(101)就完成了。

图4示出了接下来网关节点中的每一个如何经由通信子总线21、通信子总线22、通信子总线23向该网关节点所连接到的从节点提供对于相应通信子总线唯一的网络地址。网关节点中的每一个现在开始子总线初始化步骤201。这可以针对网关节点中的两个或更多个网关节点并行执行，因为这节省了初始化循环中的时间。这意味着，所有从节点13经由它们连接到的子总线21、子总线22、子总线23从也连接到该给定子总线的网关节点接收唯一网络地址NAD和消息ID。与上文所描述的网关节点类似，以下顺序应用于每个子总线的从节点：

-网络节点地址设置(步骤202)，

-消息ID设置(步骤203)，

-查询请求，这意味着被请求的每个从节点发送回信息，例如关于每个从节点连接到多少LED的信息。如之后所描述的，照明计划可能进一步需要此信息。

当该序列在每个子总线上顺序运行时，各种网关节点可以在各种子总线上并行地为它们相应的从节点执行该序列，这是非常时间高效的。

在初始化阶段期间执行网络地址设置所需的循环的数量等于总线的数量(第一通信总线和第二通信总线加在一起)。在图1的示例中，需要四个地址设置循环，因为存在一个主通信总线和三个子总线。如已经提到的，子总线的地址设置循环优选地并行运行。

在初始化阶段后，每个网络节点具有网络地址(NAD)，该网络地址(NAD)在该网络节点所连接到的通信总线上是唯一的，并且还表示该网络节点在网络中的物理位置。这也意味着，例如交通工具处的照明源的每个物理位置都可以经由该照明源所连接到的从节点的唯一网络地址进行映射。

在一些实施例中，一个或多个网关节点各自被实现作为集成电路。也可以在集成电路中实现从节点。照明源可以作为分立元件连接到集成电路。在另一实施例中，形成照明源的LED可以与集成电路在同一封装中。然后这可以视作照明模块。优选地，唯一网络地址NAD存储在例如非易失性可编程存储器中，例如集成电路(IC)的一次性可编程存储器(OTP)或多次可编程存储器(EEPROM或闪存)。

照明节点13(即，从节点)包括一个或多个照明源。照明源优选为LED照明源。然后，每个照明源进一步包括一个或多个LED。如已经提到的，在一些实施例中，网关节点12还包括照明源，因此网关节点12同时也可以被视为从节点。照明源的一个或多个LED可以是单一颜色的，也可以是不同颜色的(例如红色、绿色和蓝色)。在一些实施例中，LED中的一个或多个各自(分别地)在亮度和颜色方面是可控的，以便使得每个LED照明源能够显示给定的照明场景。该场景可以选自一组不同的照明场景，这些场景被收集在所称的照明计划中。

在本发明的实施例中，网关节点12、照明节点13和通信总线20、通信总线21、通信总线22、通信总线23之间的网络被布置成驱动照明计划的各种照明场景。

在一些情况下，应用的照明场景可能会以高速率改变，例如，在主通信总线和一个或多个子总线的整体上以每50ms的量级发生改变。如果通信总线是例如LIN总线，50ms仅允许以20k波特发送最多5个LIN帧消息，其中每个LIN帧消息10ms。通常一个LIN帧消息用于为单个节点提供颜色和强度信息。

在本领域已知的常规解决方案中，包含照明场景的集合的照明计划存储在主节点处。然后，场景包括由主节点传输的消息的序列。一个帧消息用于为单个节点提供必要的参数信息(除非使用广播消息)。在此类现有技术解决方案中，主节点控制提供给照明系统的所有节点的信息。这在图5中示出，其中以LIN网络为示例。如已经提到的，同样可以考虑其他类型的通信总线。在图5中照明计划由附图标记“主题”表示。在该图中，图1的网络被分成几个子网络：

-形成LIN子网络a的网关1、LIN从设备1a、LIN从设备2a、LIN从设备3a……LIN从设备Xa，

-形成LIN子网络b的网关2、LIN从设备1b、LIN从设备2b、LIN从设备3b……LIN从设备Xb，

该架构是开放的，并且可以继续到最后一个子网络Y：

-形成LIN子网络Y的网关Y、LIN从设备1Y、LIN从设备2Y、LIN从设备3Y……LIN从设备XY。

照明计划必须被转换为消息，在图5的示例中，在LIN主设备内生成或处理LIN帧消息。主节点中的处理装置(例如中央处理单元(CPU))从表示照明计划的表中获取例如完整场景，并将其复制到数据缓冲区中。该数据缓冲区由调度器(在该示例中使用LIN总线和LIN调度器)使用，以用于LIN通信，尤其是发送相应的LIN帧消息。LIN调度器在图5中被标记为“S-TAB”。LIN调度器“S-TAB”中的表由LIN主节点提供。

图6描绘了照明计划(“主题”)、数据缓冲区和LIN调度器(“S-TAB”)之间的关系。在标准LIN网络中，从主节点到从节点的信息中继可以在如图5所示的方案中如以下方式执行。假设LIN主节点想要更新例如在LIN子总线a、LIN从节点3a上的LED信息。为此，主节点将数据缓冲区从照明计划表复制到LIN调度器中，并经由LIN消息LIN MSG1将信息放到LIN总线上。正确的网络节点和LED照明源的地址编码在LIN消息中。所有LIN网关节点12都接收到消息LIN MSG1。网关节点对包括地址信息的所接收的消息进行解码。在此特定示例中，例如节点“网关1”在LIN消息中检测该节点的网络地址，因此，该节点知道它已被寻址。LIN MSG1被复制到本地LIN子总线调度表“S-TAB”中，并且节点经由LIN MSG 1a在LIN子总线“a”上转发消息。连接到子总线“a”的所有LIN从设备都会接收消息并对其进行解码，但只有LIN从设备3a在解码接收到的LIN消息后检测到其地址，并且利用LIN消息中传达的强度和颜色信息点亮所连接的(多个)LED。其他网关节点(网关2、网关3……网关Y)只接收LIN MSG1，但由于这些网关节点没有被寻址，因此它们只是丢弃消息。

例如，假设三个网关节点，其中这三个网关节点中的每一个都具有连接到每个网关节点的LIN子总线的10个LIN从设备。主设备必须传输33个LIN消息(3个网关*10个从设备)以更新整个网络。这会要求高达330ms的时间，其中每个LIN消息10ms。

显然，鉴于人眼能够以大约20Hz的速率(相当于50ms的持续时间，这比整个网络的更新速率短得多)识别单个图片，对于照明场景迅速改变的应用，如上文所描述的方法相对较慢。换句话说，具有330ms更新速率的照明场景将被识别为闪烁。因此，在上文的示例中，LIN总线的有限数据传输速度是阻塞因素。因此，对于动态照明应用，存在改进的需要，以便能够以适当的方式处理具有快速适应的场景，即使使用了相对较慢的通信总线(如LIN总线)也是如此。

因此，本发明提出了照明系统，其中网关节点中的至少一个节点并且优选地所有节点存储有包括各种照明场景的照明计划。在本发明的实施例中，照明计划可以采取包含所有可选择的照明场景的表的形式。它可以提供例如以下信息：

-场景索引->在不同从节点的条目属于彼此(即，它们遵循照明场景的相同序列)的情况下，不同从节点的条目可以具有相同的场景索引，

-颜色信息(例如，以RGB格式或经由查找表条目——参见下文)，

-强度信息(例如，以范围的百分比，或经由如下文详述的查找表条目)，

-渐淡(fading)信息，

-LED索引，该LED索引可指随后经由广播信息接收相同颜色和强度信息的单个LED、多个LED或所有LED，

-状态信息用于预加载值或立即更新值；从节点可能已经经由本文所描述的方法用RGB值和强度值更新它们所有的内部寄存器。但是，它们不会将其应用于照明源。只有当所有从设备都接收到它们的值时，它们才能在给定事件发生时应用该值。在某些实施例中，可以使用SigUpdateColor字段(参见下文)来实现这个。

然后可经由主节点触发存储在网关节点中的一个或多个网关节点上的指令(例如LIN消息)的专用序列。然后，主节点包括对可能的照明场景的概览，并且仅在其发送的通信中请求要从网关节点12运行和控制的照明场景。在这种情况下，主节点通过仅发送针对特定网关节点的单个消息，或在广播消息的情况下，仅发送针对所有网关节点的单个消息来发起整个序列，并且要应用的照明场景的所有处理都在从节点中本地执行。这减少了总线上所需的通信的量。现在还可以使用适用于较低带宽通信的总线，这是有利的。此外，由于较低的通信速率，EMC排放也可以减少。

表1示出了消息的示例，其中包含特定从节点或所有从节点的信息(关于颜色、强度和其他参数)。假设照明源为LED灯。表1中的消息具有LIN消息的格式。在使用另一种类型的通信总线的情况下，可以应用适合于该通信总线的格式，其中基本相似的信息部分(例如，关于颜色和强度以及关于查找表的可能使用)如果不相同，则被传达到网络节点。

表1

表1中示出的消息包含8个字节，每个字节有8个位。LED灯的状态{开|关}可以经由字节2中的标志“SigEnable_LED”直接设置。字节2中的两个一位信号“LUT强度”和“LUT颜色”的值指示(在字段SigIntensity中的)强度信息和(在字段SigColourR、SigColourG和SigColourB中的)颜色信息是在查找表索引中传输的还是显式地包含在消息中，例如，作为在一定范围内(例如，介于0％和100％之间)的强度值(在表1中为7位长度)，并作为8位RGB(红色、绿色、蓝色)值。在经由标志“SigEnableFading”启用颜色和强度的渐淡的情况下，可通过“SigFadingTime”调整渐淡时间。字节3中的LIN信号SigUpdateColor由两个位组成(因此，它可以表示四种不同的状态)，并且用于通知LIN从节点需要对LED相关的信息做什么：

1.来自此LIN消息的LED信息被直接传输到LED；

2.仅存储来自此LIN消息的LED信息；

3.存储的LED信息被传输到LED；

4.信息被丢弃。

要使用的各种照明场景可以在查找表中表示，这些查找表携带在不同场景中控制从节点上连接的照明源所需的照明信息参数。颜色和强度查找表的示例如表2所示。对于每个索引值，可以容易地读取相应的RGB值和强度值。显然，在使用单色照明源的情况下，只需要照明强度查找表。

表2

图7示出了根据一个可能的实施例的由网关节点控制的序列。图7中的网关节点各自包括照明计划(“主题”)。主节点包括照明计划的概览(“概览”)，因为主节点必须发起通信。主节点向节点“网关1”发送消息。收到该消息后，“网关1”检测到它是消息的目的地，并将使用特定照明场景的请求映射到本地存储的照明计划表中，并完全自主地将所有消息发送到子总线，如图7所示。换句话说，与图5中所示的先前描述的现有技术方法(其中主节点逐个更新所有从节点，以便显示给定的照明场景)相比，图7中所示的方法运行得更快，因为各种网关节点可以并行操作以向它们相应的从节点提供照明信息。

主节点通过发送包含相应网关节点地址和所请求的场景的消息来发起序列。如果所有网关节点都应该使用相同的消息寻址，则可以使用所谓的广播地址。该消息进一步包含一个特定从节点的地址，或者在使用广播地址的情况下，包含到所有从节点的地址，这些从节点应被告知所请求的场景。

为了将(多个)照明参数(例如颜色和/或强度)设置到正确的照明源，使用了两级寻址过程。如已经提到的，在一些实施例中，消息(例如LIN帧消息)本身可以是广播消息。相应的(多个)网关网络节点地址(例如，在LIN总线的情况下为LIN NAD)可被编码在“SigGroup3”地址字段内，该地址字段例如为4位长。该地址字段可以设置为0，这意味着同时对所有网关节点寻址，或者可以设置为1到15之间的唯一节点地址。在本示例中的4位字段的情况下，如果网络是LIN网络，则15是基于子总线20的LIN规范所允许的最大节点数量。消息可以在第一步由所有网关节点并行解码。然后，只有所寻址的网关节点才能将消息转发到其连接的子总线(21、22、23、a、b、c……Y)。在第二步骤中，完成进一步解码。在本示例中，两个地址字段“SigNAD_Group1”和“SigGroup2”一共16位长。每一位对应于某个LED的开启或关闭。第一位分配给网关节点的LED，前提是该LED还包含照明功能。其他位属于经由连接到网关节点的子总线控制的LED。它允许子总线上可以被寻址的多达15个附加LED(因此，在一个节点仅驱动一个LED并且网关节点也携带LED的情况下为还有15个从节点)。这对应于每个LIN子总线的LIN节点的最大允许数量。

在图7草绘的示例中，节点“网关1”从消息LIN MSG2中识别其地址，并从照明场景的表中识别所选择的照明场景(例如1号)。“网关1”将数据缓冲区从其本地存储的照明计划复制到本地LIN子总线调度表，即调度器“S-TAB”中。这正如图6中所示出的。然后，场景1在LIN子总线“a”上作为图7中的LIN消息“主题1a”传输到必须应用该场景的一个或多个从节点。该信息尤其包括与所选择的场景相对应的颜色和强度信息，如在表2的查找表中所找到的颜色和强度信息。

再次考虑具有三个网关节点的方案，三个网关节点中的每一个具有连接到其LIN子总线的10个LIN从设备。主节点必须向所寻址的LIN网关设备传输一个LIN消息，以触发该网关设备上的序列。注意，在广播消息的情况下，一个LIN消息足以寻址所有网关设备。之后，所寻址的LIN网关节点需要10个LIN消息来更新其LIN子总线上连接的所有从节点。在每个消息10ms的情况下，更新一个子总线花费110ms。对于网络的完整更新，LIN主设备需要单独地寻址和更新三个网关节点。然后，三个网关节点进一步更新它们所连接到的从节点。子总线上的这10个消息可以由LIN网关节点12并行发送。然后，更新整个网络花费多达130ms(来自主设备的3个LIN消息+来自网关节点的10个LIN消息，其中每个LIN消息10ms)。因此，与LIN主设备单独更新每个从节点的方法相比，反应时间已经减少了近3倍。然而，与人眼会看不到闪烁的50ms相比，130ms仍然太高。

当在通信子总线上运行照明场景时，主设备当然仍然可以发送消息。网关节点可以将这些消息用于同步目的。进一步，网关节点也可以在照明场景运行到从节点时发送进一步的消息。

尽管网关节点和从节点都有它们自己的振荡器，因此也有它们自己的时基，但可以使用这些消息来再次重新同步，尤其是在照明场景运行较长的的时间的情况下。每个从节点并且还有每个网关节点可以在这些同步消息上重新同步，并将这些同步消息用作一种“网络计时器”。

这些实施例仍然不足以在照明场景中序列快速改变的情况下使用例如LIN通信总线传输颜色和强度信息。已经提到的LIN总线的低带宽仍然是限制因素。这实在是太慢了。

因此，提出了其他优选实施例，其中，不传输所有照明信息，而是只传输查找表索引，所有节点立即经由相同的消息(例如LIN消息)从该查找表索引获得该节点的颜色和强度信息。该消息向各个从节点传达关于各个从节点应从查找表选择的索引(即，哪个场景)的信息。每个从节点都包含查找表的本地存储版本。

在一些实施例中，每个节点同时执行相同的照明场景。在一些实施例中，每个节点执行相同的照明场景，但只是在时间、亮度或颜色上稍微改变。在一些实施例中，每个节点执行不同的照明场景。

在一个实施例中，网关节点仅执行网关功能，以将信息从主节点传输到从节点(即，照明节点13)。在其他实施例中，如先前已经提到的，网关节点12执行网关功能和照明功能两者。在这种情况下，网关节点12还以与从节点13相同的方式处理照明场景，因为网关节点12还具有唯一网络地址(NAD)，该唯一网络地址(NAD)与网关节点12在网络中的物理位置相关。换言之，网关节点一方面是网关节点，但另一方面也是从节点，以与所有其他从节点相同的方式布置，并且也执行相同的功能。

重复的是，在优选实施例中，通信总线是LIN总线，但在其他实施例中，可以使用其他类型的通信总线，CAN、I2C、SPI只是一些示例。优选但不严格需要的是。第一通信总线和一个或多个第二通信总线(即子总线)为相同类型。在优选实施例中，主设备和网关之间以及网关和从设备之间的总线是双向的。

因此，不传输所有照明信息，而是只传输查找表索引，节点立即经由相同的消息从该查找表索引中获得该节点的颜色和强度信息。如已经解释的，这需要在表1所描绘的示例消息中设置适当的字段，以指示颜色和强度信息经由查找表传输。此外，当使用LIN消息以外的其他类型的消息时，也会传输这种类型的信息。以这种方式，单个消息就可以通知所有网络节点它们所必须应用的颜色和强度。图8描绘了其中可以应用索引的通信的方案。再次采取LIN通信总线作为示例。

在图8的示例中，主节点11再次包括照明计划的概览。主节点经由LIN MSGLUT1向网关节点提供查找表(LUT)索引。网关节点各自对消息进行解码。然而，仅所寻址的LIN网关节点“网关1”在其LIN子总线“a”上在消息LIN MSGLUT1a中重复该消息，使得正确的子总线“a”将被进一步寻址。

在一些实施例中，子总线“a”上的从节点使用广播地址寻址。子总线“a”上的LIN从节点并行接收消息LIN MSGLUT1a，并解码LIN帧消息。每个从节点都包含查找表的本地版本，也如图8所示。

在优选实施例中，所有网络节点(即，网关节点和从节点)使用相同查找表(LUT)。在这样的优选实施例中，由主节点11消息在LIN MSGLUT1中和由网关节点12在LINMSGLUT1a中传输的查找表(LUT)索引也总是相同的。在并非所有节点都使用相同LUT的实施例中，每个从节点的表是不同的，但操作方式仍基本上相同。

主节点将来自照明计划表的信息提供给所有网关节点。这可以经由分开的消息来实现，或者在所有网关节点同时寻址的情况下，经由广播消息来实现。网关节点向其子总线重复该消息。信息尤其包括先前提到的对于颜色和强度信息的查找表。

由节点13并且可能由网关节点12(如果它们被布置为也执行照明功能)进一步使用所传输的查找表(LUT)索引，以便基于它们的唯一物理地址(如已经说过的，这代表它们在网络中的物理位置)计算它们在查找表中的条目。换言之，每个照明节点的唯一网络地址用于选择照明场景。下文将对此进一步详述。

考虑基于LUT的使用的消息的示例。再次采取LIN网络的示例。表1可以重复使用。再次假设照明源为LED灯。在该示例中，字段“SigColour{R|G|B}”(在字节5、字节6和字节7中)包含查找表索引，而不是RGB值，因为字段“LUT强度”和“LUT颜色”现在指示查找表索引值将用于颜色和强度。

假设主节点发送针对例如节点“网关1”及其连接的根据图1的子总线21或根据图8的子总线“a”的查找表索引。对于消息(见表1)中的各种字段，假设以下值：

SigColourB…0SigColourG…0SigColourR…0

SigIntensity…0

LUT强度…1

LUT颜色…1

SigGroup3…1SigNAD_Group1…0xFF SigGroup2…0xFF

网络节点地址为NAD 1的网关节点接受该消息。进一步假设该网关节点还具有照明功能，并且因此例如连接了单个RGB LED。如已经提到的，信号LUT强度＝1并且LUT颜色＝1，SigNAD_Group1＝0xFF表明网关节点LED是应经由查找表索引点亮的LED中的一个。SigColourB＝0，SigColourG＝0，SigColourR＝0指示应使用RGB查找表索引0。SigIntensity＝0指示应使用强度查找表索引0。

在所连接的子总线21上传达相同的消息，因为存在经由“SIGNAD_Group1”和“SigGroup2”通过这些字段的值0xFF而选择的多个LED。在一个实施例中，对LIN子总线进行寻址，使得最低NAD获得值1，并且NAD增加最多多达15。也可以充当从节点的网关节点可以获得NAD值0。这些地址对于该子总线来说是唯一的，如先前所描述的，这些地址已在初始化循环期间被分配。

每个节点例如通过以下方式计算其查找表索引：

红色_查找_表_索引＝SigColourR+NAD-1

绿色_查找_表_索引＝SigColourG+NAD-1

蓝色_查找_表_索引＝SigColourB+NAD-1

强度_查找_表_索引＝SigIntensity+NAD-1

例如，LIN子总线(21、a)上具有NAD 2的节点将查找表索引1作为其RGB值和强度值。使用该索引值，可以从查找表中读取RGB和强度值。可以很容易地看出，连接到给定网络节点的LED发出的照明强度和颜色取决于该网络节点的网络节点地址(NAD)。如先前所描述的，该唯一地址还表示该节点在网络中的物理位置。

例如，在使用广播地址同时寻址所有从节点并且连接到该子总线的所有从节点应当应用相同的场景(即相同的颜色和强度值)的情况下，每个从节点需要使用超过一个查找表，因为在这种情况下，上一段中的计算不起效。然后可能需要准备循环，其中主节点(例如通过经典的LIN方法)通知每个从节点该从节点将应用哪个查找表。

提出的带有索引的方法允许使整个网络的更新循环快得多。再次假设三个网关节点，三个网关节点中的每一个网关节点在其通信子总线上有10个从节点。主节点仅需要传输三个消息(每个要寻址的网关节点一个消息)加上用于寻址最后一个网关节点的从节点的一个消息，最后一个网关节点接收其地址以用于更新整个LIN网络(即，例如在LIN网络中，当考虑每个消息10ms时，为40ms)。这40ms比50ms的人眼的识别时间快得多。

由于LIN主设备向整个网络提供LED信息的事实，消息也会自动处理同步。在长渐淡序列的情况下，主节点可以出于同步目的连续发送进一步的消息。尽管网关节点以及从节点都具有它们自己的振荡器，因此也有它们自己的时基，但这些消息可用于重新同步。每个从节点并且还有每个网关节点可以基于这些同步消息重新同步，并将它们用作一种“网络计时器”。

虽然在示例中使用了LIN网络来解释本发明，但应理解，在任何其他网络上也可以采用相同的方法。在任何情况下，所显示的颜色信息都不会经由网络本身传输。这些消息包含例如查找表索引。由网络节点进一步使用这些查找表索引，以导出反映应由所连接的照明源显示的照明场景的照明信息。

在一些实施例中，网络节点可以实现为集成电路(IC)。IC可以包括如本领域所知的用于所连接的照明源的网络接口、存储器、中央处理单元(CPU)、控制元件。

包含各种场景和/或查找表的照明计划被本地存储在连接有照明源的每个网络节点中。

在一些实施例中，这些照明场景和/或查找表可以在一个初始制造步骤期间提供，其中每个网络节点的内部非易失性存储器被编程。此类存储器例如可以是ROM(只读存储器)，其在集成电路(IC)的制造步骤期间被编程。替代地，它可以是非易失性可编程存储器，例如一次性可编程存储器(OTP)或多次可编程存储器(EEPROM或闪存)。在要与网络连接的照明模块的制造步骤期间，可以使用照明主题和/或查找表对此类存储器进行编程。

在本发明的一个实施例中，照明场景和/或查找表也可以随时经由网络编程，因为每个网络成员具有唯一的网络地址(NAD)。此类编程步骤可以随时执行。可能需要这样的实现，因为由于网络节点的有限存储器大小，要使用查找表索引来寻址的网络节点的存储器中存储的场景/查找表的数量是有限的。

主节点中可以存储更大数量的场景/查找表，例如，交通工具的主体控制器具有更大的存储器。这允许了对于实现不同的照明场景/查找表的成本优化的解决方案。

如果所有网关节点和从节点包含相同的照明场景和查找表，这当然是有利的。在它们需要更新的情况下，可以通过广播地址的方式进行更新，以便网络节点可以同时使用所提供的数据，并且更新照明场景和/或查找表。类似地，如先前对于地址初始化设置所描述的，更新过程可能需要以循环执行。在第一循环期间，需要更新网关节点。所有网关节点的更新都是并行执行的。在第二循环期间，所有网关节点更新它们所连接到的从节点。这也可以并行执行。优点是，这允许短的编程时间。尤其是如果照明场景/查找表是在交通工具中空中(over the air；OTA)编程的，这意味着更新是经由云服务经由交通工具的无线通信接口提供的，短的更新时间是有利的。

尽管已经在附图和前面的描述中详细地说明并描述了本发明，但是此类说明和描述被认为是说明性或示例性的，而非限制性的。前述描述详细说明了本发明的某些实施例。然而，将会领会，不论前述描述在文本中显得如何详细，本发明都能以许多方式来实施。本发明不限于所公开的实施例。

通过研究附图、本公开和所附权利要求，本领域技术人员可在实践要求保护的发明时理解和实施所公开的实施例的其他变体。在权利要求中，单词“包括”不排除其他要素或步骤，并且不定冠词一(“a”或“an”)不排除复数。”单个处理器或其他单元可完成权利要求中所记载的若干项目的功能。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可被存储/分布在合适的介质(诸如，与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分而被供应的光学存储介质或固态介质)上，但也能以其他形式(诸如，经由因特网或者其他有线或无线电信系统)来分布。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种照明系统，包括布置在串行网络中的多个节点，所述照明系统包括：

主节点，

一个或多个网关节点，

第一通信总线，所述第一通信总线将所述一个或多个网关节点连接到所述主节点，

多个从节点，每个从节点连接到照明源，并且被布置用于传达数据消息，

一个或多个第二通信总线，每个第二通信总线将所述网关节点中的一个网关节点与所述多个从节点中的一个或多个从节点连接，

其中，所述一个或多个网关节点被布置用于经由所述第一通信总线接收唯一网络地址，并且所述多个从节点被布置用于经由所述第二通信总线中的一个第二通信总线接收唯一网络地址，并且

其中，至少一个网关节点被配置用于存储包括多个照明场景的照明计划并且用于使用所述一个或多个从节点的所述唯一网络地址将照明场景从所述多个从节点传达到连接到该网关节点的一个或多个从节点。

2.如权利要求1所述的照明系统，其中，所述第一通信总线和相应的第二通信总线被布置用于双向通信。

3.如权利要求1所述的照明系统，其中，所述网关节点中的至少一个网关节点也是连接到照明源的从节点。

4.如权利要求1所述的照明系统，其中，所述照明源包括一个或多个发光二极管LED。

5.如权利要求1所述的照明系统，其中，一个或多个从节点连接到所述一个或多个网关节点中的一个网关节点，所述一个或多个网关节点被配置用于存储所述照明计划，所述一个或多个从节点被布置成基于所述照明计划控制所述照明源。

6.如权利要求5所述的照明系统，其中，连接到所述至少一个网关节点的所述一个或多个从节点中的至少一个从节点包括一个或多个查找表。

7.如权利要求5所述的照明系统，其中，所述一个或多个从节点中的所述至少一个从节点被配置成基于所述唯一网络地址计算照明强度值和/或颜色。

8.如权利要求6所述的照明系统，其中。所述一个或多个从节点中的所述至少一个从节点被配置成基于所述唯一网络地址计算所述查找表的一个或多个索引。

9.如权利要求8所述的照明系统，其中，连接到所述至少一个网关节点的所述一个或多个从节点全部包括所述一个或多个查找表。

10.如权利要求1所述的照明系统，其中，所有网关节点包括所述照明计划。

11.如权利要求1所述的照明系统，其中，所述第一通信总线和相应的第二通信总线为相同类型。

12.如权利要求1所述的照明系统，其中，所述第一通信总线和相应的第二通信总线中的至少一个是LIN通信总线。

13.如权利要求1所述的照明系统，其中，所述一个或多个从节点各自实现为集成电路，和/或，其中，所述一个或多个网关节点各自实现为集成电路。

14.如权利要求13所述的照明系统，其中，所述集成电路包括存储器，所述存储器用于存储所述唯一网络地址和/或照明计划和/或一个或多个查找表。

15.一种交通工具照明系统，包括如权利要求1所述的照明系统。

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