CN116018783A - 通信接口 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在车辆中在头部单元(12)与人机接口设备(14)之间的通信接口(10)，其是灵活，低时延的和相对轻质的，其特征在于，所述通信接口(10)中央地定义，使得所述通信接口针对所有的通信路段具有其有效性。

Description

通信接口

技术领域

本发明涉及在车辆中在头部单元与至少一个第一人机接口设备(HID)和第二人机接口设备(HID)之间的通信接口，其中，在所述头部单元与所述第一人机接口设备之间的数据交换经由第一通信路段进行，且其中所述头部单元与所述第二人机接口设备之间的数据交换经由第二通信路段进行。

背景技术

现代机动车中安装大量的传感器装置、控制器和控制计算机。这些元件通常经由车载网络相互连接，该车载网络常常实现为总线系统。数据可以经由总线系统在彼此之间进行交换。经由接口可附加地响应外部的上级系统。控制器、控制计算机和传感器设备，以下统称为控制器，被设计用来执行车辆中发生的各种监测和控制功能。属于此的尤其是对发动机和变速器控制装置的控制和/或监测亦或防抱死系统的控制和/或监测。在某种程度上，这些系统必须实时工作或以尽可能少的时间延迟工作，因为重要的过程(如例制动减速)必须被控制。

除此之外，不同的功能必须能够由车辆的驾驶员或用户来设定。这些设定通过输入器实现，所述输入器需要通信接口，以便例如能够与头部单元进行通信。

例如，US2012/0192119A1中显示一种用于实现与接口的USB通信的方法，其中测量用于防触摸的输入器的手指位置的至少一个姿势和角度。在这种情况下，由触觉传感器实时记录触觉图像信息以便获得相应的参数。这些信息被转换为UBS-HID消息，其被传递给主机设备。

从现有技术中已知的车辆中的通信接口有如下缺点，即它们有时有强烈时延和/或需要相对复杂的堆栈。

发明内容

因此本发明的任务在于，说明一种在车辆中的通信接口，其灵活、低时延且相对轻质。

该任务在本发明中通过专利权利要求1的特征部分的特征通过以下方式解决，即通信接口是中央地定义的，从而使得它针对所有的通信路段都具有其有效性。

人机接口设备是一种直接与人互动的计算机，大多数也接受人的输入，且必要时也将输出发还给人。术语HID经常常常与USB设备联系使用，然后与USB-HID连接使用。在本申请的范畴下，可理解作为人机接口设备的是例如键盘、鼠标、操纵杆、图形板，但也尤其是显示器或平板电脑。可以设想的是相应也集成在车辆中的按键，例如在方向盘处的按键，但也可以设想的是语音控制和/或手势控制的可行方案。

头部单元在信息娱乐系统的范畴中是该系统的主单元，信息娱乐系统在车辆中将汽车收音机、导航系统、免提装置、驾驶辅助系统和其他功能的结合联合在中央操作单元中。主单元包括一个或多个主板，它们配备有处理器等且构成信息娱乐系统的核心。

中央地定义的通信接口提供经定义的通用通信的优点，所述通用通信可用于不同应用。

本发明的另外的优选设计方案由其余的从属权利要求中提到的特征得到。

在根据本发明的通信接口的第一设计方案中设置有传输层，其使得能够对待传递的数据进行分割。传输层或者说传输层的发送节点可以独立地尝试发送消息。如果询问在例如1秒后不能成功实施，则输出超时信号。根据应用情况可以决定重新发送消息。例如，如果"按下按钮"以1秒的延迟发送，系统的延迟反应对用户来说是不可理解的。

在根据本发明的通信接口的另一设计方案中设置有应用层，其实现在所述头部单元与所述第一人机接口设备和/或所述第二人机接口设备之间的双向数据交换。由于人机接口设备是数据主干，它必须包含必要的值。

此外，在本发明的另一设计方案中设置成，第一人机接口设备和/或所述第二人机接口设备的当前状态是能通知的和/或能询问的。所有接入的人机接口设备都必须传送其当前状态或发送状态通知。状态讯息也可以经由特定的指令来请求。

除此之外在另一设计方案中设置成，可以询问第一人机接口设备和/或第二人机接口设备的当前状态的变化。在此可以设置成，接入的人机接口设备的每个状态变化都由人机接口设备传送到头部单元。状态讯息应被理解为数据操作讯息。其尤其包含HID指令。

在根据本发明的通信接口的另一个有利的设计方案中设置成，由第一人机接口设备和/或第二人机接口设备实施的操作可以与在命令目录中定义的命令相关联。指令及其数据结构可以被存储在取决于应用情况的命令目录中。在此可以设想的是，可以经由指令或请求来请求对相应的人机接口设备支持的所有命令。

示例性地(但不应该理解为穷举的)以下指令是可行的。

GET询问触发针对所支持的指令的要求。通过发送FetchALL/Reset.GET询问，人机接口设备将用所有相应的状态消息进行答复，以便提供HID的当前状态，而无须单独询问每个属性。

一般来说，STATUS讯息表明人机接口设备的状态已经改变。作为STATUS讯息，HID可以表明它的启动，例如，如果HID比相应的配对件启动得晚。其也可以发出HID复位的信号。在FetchAll/Reset.STATUS消息后，配对件要求针对所有指令的当前状态，因为缓存中的值可能已经失效。

命令支持询问可以引起在命令目录内定义、由人机接口设备支持的命令的动态通信。

在本发明的特别优选的设计方案中设置成，中央地定义的通信接口使用ISOTP标准。为了将不同信息的交换分隔，HID指令被用作ISOTP数据帧(Datenrahmen)中的第一参数。然后，指令及其数据结构相应在取决于应用情况的命令目录中定义。ISOTP数据帧中的第一字节包含HID指令。在消息内使用大端字节顺序，只要其有利地未被命令相反地规定。例如这可能是这种情况，如果经由指令或请求来请求对相应的人机接口设备支持的所有命令。只允许用字节的倍数作为对于指令的数据类型。如果值不刚好以一个或多个字节匹配，未使用的位和字节将用零来填充。

为了设计成相对简单的通信，在根据本发明的通信接口的另一设计方案中，设置至少一个车辆数据总线，尤其是CAN总线，以用于信号传递。车辆数据总线具有如下优点，即通常多个平等的控制器可以相互连接。例如，CAN网络按照线结构工作。存根线路在此在有限的范围内是允许的，星形总线也是如此。然而星形总线具有如下缺点，即它大多由中央计算机控制，因为所有信息都必须经过中央计算机。因此，在中央计算机发生故障时，整个系统功能失效。此外在存根线且还在星形架构的情况下，线路特性阻抗可稍微更耗费地确定。

根据本发明的通信接口的另一实施例设置成，视频信号可以从头部单元传递到第一人机接口设备和/或第二人机接口设备。在此可以设置成，两个显示器需要通信接口作为人机接口设备，例如用于接通/切断显示器照明。两个显示器都实现具有单独通信路段的共同命令目录。在头部单元中可以动用实现内容。两个显示器中的一个需要用于触摸输入的接口，其不被另一显示器支持。触摸显示器可以实现另一命令目录，而不会对第一显示器产生副作用。另外的触摸设备那么又可以动用已经实现的命令目录。

相应地，在本发明的另一个实施例中，设置至少一个第三人机接口设备，其中第一人机接口设备经由第一车辆数据总线与头部单元连接，且其中第二人机接口设备和第三人机接口设备经由第二车辆数据总线与头部单元连接。通过数据总线结构和通用通信接口可容易实现的是，不同的设备至少部分地共享同一通信路段。

本发明的在本申请中提到的各种实施形式，只要在单独情况下未另外实施，可以有利地相互组合。

附图说明

下面依据附图以实施例解释本发明。其中：

图1示出通信接口的一个实施例的规格结构，

图2示出针对通信接口的一个实施例的输入和输出设备的系统配置的示意图，

图3示出通信接口的通信通道，

图4示出针对通信接口的数据帧的一个实施例，

图5示出通信接口的字节内的位的显著性(Signifikanz)，

图6示出对通信接口的不恰当的位用零来填充，

图7示出通信接口的的通信的可能方向，

图8示出经由通信接口发送新数据的示意过程，

图9示出经由通信接口请求当前数据的示意过程，

图10示出针对经由通信接口改变数据的示意过程，

图11示出针对启动或重置人机接口设备的示意图，以及

图12示出针对经由通信接口检索所有数据的示意图。

具体实施方式

图1示出，对于通信接口10的专门功能102存在数据确定104，其在图1中用106标记为HID命令，它描述了具体的实现内容。普遍有效的通信接口10在此使用ISOTP标准108。

图2示出了车辆中在头部单元12和多个人机接口设备14之间的通信接口10。为了连结采用一种通用方法，其中通信接口10中央地定义，且对所有使用该通信接口10的通信路段都具有其有效性。视频信号16从头部单元12独立传递到多个人机接口设备14。在此，通过单独的CAN总线20连接实现通信路段。在该实施例中，通信接口10使用具有唤醒能力的2Mbit/sec高速CAN连接。

图3示出，在应用层面为每个连接建立双向的通信通道30。对于一个方向，将单独的CAN-ID用于数据传递和用于ISOTP分段控制。

要求消息将数据从LCUA32传递到LCUB34。答复消息36只用于ISOTP流量控制帧。这样做是为了防止在两个设备想同时发送分段的TP消息时发生碰撞。为了将数据从LCUB32传递到LCUA34，必须使用带有询问和答复消息的二级通信通道。对于每个指令目录应使用单独的通信通道。

图4示出按照ISOTP标准的数据帧38。为了将不同信息的交换分隔，HID指令40被用作ISOTP数据帧中的第一参数。指令及其数据结构在取决于应用情况的HID命令目录中定义。ISOTP数据帧的第一个字节包含HID指令。在消息内应使用大端字节顺序，只要这不是以特定命令的方式由于应用上的优点而相反地规定。这可能是这种情况，如果经由指令或请求来请求对相应的人机接口设备支持的所有命令。

图5示出了字节42中的位的显著性的将在实施例中使用的分配。

图6示出，只允许用42字节的倍数作为针对指令的数据类型，其在图6中的图示中在其相关性方面从上到下递减。如果值不恰好以一个或多个字节匹配，未使用的位和字节将用零来填充。图6中显示了针对三字节长的消息内的10位值的示例。

图7中显示，可行的是发送作为状态变化的结果的数据，请求当前状态或要求状态更新。人机接口设备14是数据主干，且将变化和行动作为STATUS消息44传递给头部单元12。头部单元12可以通过发送GET消息46要求数据且通过发送SETGET消息48要求数据变化。

图8示出，所有的人机接口设备14通过发送STATUS消息44来提供它们的当前状态。人机接口设备14的每个内部状态变化应通过发送带有通过取代值(TakeOverValue)50登记的新的有效信息的STATUS消息44报告给头部单元12。STATUS消息44是数据操作消息，且包含HID指令作为第一参数。下面的字节包含如其在命令目录中定义的那样的数据。

图9示出，可以通过从头部单元12发送GET消息46来要求STATUS消息44。GET消息46包含HID指令作为第一参数。

图10示出，可行的是改变人机接口设备14中的各种数据。例如，系统执行器52可以借助于头部单元14改变属性。头部单元14能够发送针对指定指令的SETGET消息48，以便要求改变属性。SETGET消息48是数据操作消息，且包含HID指令作为第一参数。下面的字节包含如其在HID指令目录中定义的数据。SETGET消息48必须通过发送带有新设定值的STATUS消息44来回答。如果通过人机接口设备14不能处理SETGET消息48，例如因为所要求的改变已经超出针对该指令的值范围，则STATUS消息44可能包含最后的有效值。

图11示出，在启动过程期间，人机接口设备14或配对件可以更快地启动。每个LCU必须能够在600ms内建立通信。如果人机接口设备14更快-图11中通过A显示-FetchAll/Reset.STATUS54消息就不关键。配对件必须在其一准备好就要求所有属性。如果人机接口设备14启动较晚-图11中通过B显示-它必须表明它的启动，以便用信号表示新数据的可用性，因为FetchAll/Reset.GET消息56不被回答。为了该目的，人机接口设备14必须发送FetchAll/Reset.STATUS消息54。

按照FetchAll/Reset.STATUS消息54，配对件应请求针对所有指令的当前状态-由D显示-如其在常规启动中同样会实施的那样，因为缓存中的值可能已经失效。头部单元12可以执行FetchAll/Reset.GET消息56的重复-用C显示-以便监测人机接口设备14的启动。如果在特定功能的命令目录中没有进行定义，则头部单元12以1秒(按照所报告的标准-超时)执行重复试验。所有数据的传输在图11中通过E说明。

图12示出，可行的是一次获得针对所有支持的指令58的STATUS信息44，以便避免为每个指令单独检索当前状态。向人机接口设备14发送FetchAll/Reset.GET消息58必须由设备用所有支持的STATUS消息44回答。FetchAll.GET消息像每个GET消息44一样包含HID指令作为第一参数。后续的字节不被使用。

附图标记列表：

10通信接口

12头部单元

14人机交互设备

16视频信号

28CAN总线

30双向的通信通道

32LCUA

34LCUB

36答复消息

38数据帧

40HID-指令

42字节

44STATUS消息

46GET消息

48SETGET消息

50取代值

52系统执行器

54FetchAll/Reset.STATUS消息

56FetchAll/Reset.GET消息

58支持的指令

102专门功能

104数据确定

106HID-命令

108ISOTP-标准

Claims (9)

1.一种在车辆中在头部单元(12)与至少一个第一人机接口设备(HID)(14)和第二人机接口设备(HID)(14)之间的通信接口(10)，其中，在所述头部单元(12)与所述第一人机接口设备(14)之间的数据交换经由第一通信路段进行，且其中所述头部单元(12)与所述第二人机接口设备(14)之间的数据交换经由第二通信路段进行，其特征在于，所述通信接口(10)中央地定义，从而使得所述通信接口针对所有的通信路段具有其有效性，其特征在于，设置有至少一个第三人机接口设备(14)，所述第一人机接口设备(14)经由第一车辆数据总线与所述头部单元(12)相连接，并且所述第二人机接口设备和所述第三人机接口设备(14)经由第二车辆数据总线与所述头部单元(12)相连接。

2.根据权利要求1所述的通信接口(10)，其特征在于，设置有传输层，所述传输层使得能够对待传递的数据进行分割。

3.根据权利要求1或2所述的通信接口(10)，其特征在于，设置有应用层，所述应用层实现在所述头部单元(12)与所述第一人机接口设备(14)和/或所述第二人机接口设备(14)之间的双向数据交换。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的通信接口(10)，其特征在于，所述第一人机接口设备(14)和/或所述第二人机接口设备(14)的当前状态是能通知的和/或能询问的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的通信接口(10)，其特征在于，能够询问所述第一人机接口设备(14)和/或所述第二人机接口设备(14)的当前状态的改变。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的通信接口(10)，其特征在于，由所述第一人机接口设备(14)和/或由所述第二人机接口设备(14)实施的操作能够与给在命令目录中定义的命令相关联。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的通信接口(10)，其特征在于，中央地定义的所述通信接口(10)采用ISO TP标准。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的通信接口(10)，其特征在于，设置至少一个车辆数据总线、尤其是CAN总线(18)用于信号传递。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的通信接口(10)，其特征在于，视频信号(16)能够从所述头部单元(12)传递到所述第一人机接口设备(14)和/或所述第二人机接口设备(14)。

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