CN116171558A - 用于在机动车中传输数据的系统、机动车和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在机动车中传输数据的系统(10)。所述系统(10)包括：中央控制器(11)，在该中央控制器中构造有至少一个第一LIN主机(11a)和第二LIN主机(11b)；分区控制模块(12)，所述分区控制模块与中央控制器(11)借助于第一数据连接(13)耦联；和LIN总线(14)，所述LIN总线与所述分区控制模块(12)耦联。在此连接在LIN总线(14)上的第一LIN从机(15a)分配给第一LIN主机(11a)并且连接在LIN总线(14)上的第二LIN从机(15b)分配给第二LIN主机(11b)。本发明还涉及一种用于数据传输的方法(20)。

Description

用于在机动车中传输数据的系统、机动车和方法
技术领域
本发明实施例涉及一种用于在机动车中传输数据的系统。该系统包括中央控制器和至少一个另外的控制模块。所述系统构造用于经由旧式总线、尤其是LIN总线控制设备。其它实施例涉及一种机动车以及一种用于控制连接到LIN总线上的LIN从机的方法。
背景技术
在机动车中，经由数据连接或总线系统控制机动车的各种设备。在机动车中使用的已知的总线例如是LIN(局域互连网络)总线、CAN(控制器局域网)总线或FlexRay总线，此外，离散信号也可以在穿过整个车辆的线缆束中被传输。总线通常按功能设计，即映射或形成共同的功能的控制器一起连接在一个总线上。
LIN系统包括一个主机(LIN主机)和一个或多个从机(LIN从机)。主机例如构造为微控制器，其例如可以作为桥接器将LIN连接到CAN总线上。在LIN上，主机通过发送消息的开头、即所谓的消息头确定所有消息的(例如固定配置的)时间顺序。因此，一个或多个LIN从机与LIN主机经由LIN总线串行连接。传输协议规定从LIN主机向LIN从机发送消息头。在此应答的LIN从机响应于消息头在规定时隙内(例如在LIN总线上在5ms或10ms的时钟内)将响应发送回LIN主机。消息头和响应合并为一帧，该帧在规定时隙的持续时间内被发送。
在用于控制不同功能的多个设备或从机的控制器中，在使用LIN总线的情况下，在机动车中需要越来越多数量的LIN总线，这些总线作为传输线缆铺设在车辆的线缆束中。由于LIN总线众多，线缆束的周长或横截面可能较大，使得线缆束可能难以容纳在机动车的有限空间中。
发明内容
本公开的任务是提供用于例如在车辆中在具有旧式总线(Legacy-Bus)或离散数据线、尤其是具有LIN总线的本地网络中传输信号以控制控制器、尤其是从机的改进方案。
该任务根据独立权利要求的技术方案来解决。在从属权利要求、下述说明中以及结合附图描述了其它有利的实施方式。
相应地，提出一种用于在机动车中传输数据的系统。该系统包括中央控制器，在该中央控制器中构造有至少一个第一LIN主机和第二LIN主机。该系统还包括至少一个分区控制模块，所述分区控制模块与中央控制器借助于第一数据耦联。该系统还包括一个LIN总线(例如作为系统的第二数据连接)，所述LIN总线与所述分区控制模块耦联。规定：连接在LIN总线上的第一LIN从机分配给第一LIN主机并且连接在LIN总线上的第二LIN从机分配给第二LIN主机。
因此，系统允许至少两个分配给不同LIN主机的LIN从机可以使用一个共同的LIN总线。由此，与其它系统相比，可以省却至少一个LIN总线，由此例如可以节省LIN总线所需的线缆。例如也可以在中央控制器中设置多个LIN主机，这些主机可以控制共同的LIN总线上的多个分别分配给这些主机的LIN从机。与其它系统不同，例如不需要为每个单个LIN主机提供单独的LIN总线。
使用第一数据连接可以使得从中央控制器到分区控制模块的数据传输更有效率。例如LIN总线本身不必被铺设到中央控制器。取而代之，例如可以使用第一数据连接，通过该第一数据连接，除了LIN信息之外还传输其它信号或信息(例如概括而言车载网络连接；例如以太网连接或CAN连接)。经由第一数据连接的数据传输可以通过更高的效率(例如与LIN总线数据传输相比更高的数据传输速度)在车辆中整体减少线缆需求。
代替下面示例性显示的采用LIN总线技术的实施方式，替代或附加地，其它旧式总线(例如CAN总线和/或FlexRay总线)和/或离散数据线也可以连接在分区控制模块上。相应地，在中央控制器中代替LIN主机或除了LIN主机之外，例如也可以设置用于接收相应控制器的信号和用于将信号发送给相应控制器的模块。
以此方式可以实现将不同类型的总线系统在功能上集成到一个中央控制器中。分区控制模块可以例如用作旧式总线和第一数据连接(例如以太网连接)之间的网关，以实现不同技术之间的兼容性。尤其是所提出的系统可以允许任何旧式总线连接到分区控制模块上，以实现相应信号(例如根据CAN/FlexRay/LIN/等的信号)经由第一数据连接(例如以太网)的主干隧道传输并且因此可以实现灵活的例如分区化或者说区域化的系统。
根据一个方面规定，所述系统包括至少一个另外的分区控制模块，所述另外的分区控制模块经由第一数据连接与中央控制器耦联。此外，设置有至少一个另外的旧式总线、尤其是LIN总线，所述另外的旧式总线与所述另外的分区控制模块耦联。在此规定，至少一个分配给第一LIN主机的LIN从机和/或至少一个分配给第二LIN主机的LIN从机连接到所述另外的分区控制模块的所述另外的LIN总线上。
因此，所述系统例如可以分区地构造，例如构造有一个或多个区域，在所述区域中分布式地设置有系统的旧式总线、尤其是LIN总线(例如由不同LIN主机共用的LIN总线)。相应地，可以在系统中设置两个或更多分区控制模块。由多个分区控制模块共用第一数据连接可以进一步提高经由第一数据连接的数据传输的效率。例如代替多个LIN总线，第一数据连接足够用于在中央控制器和分区控制模块之间传输LIN信息(例如消息头信息和/或响应信息)。
在不同的LIN总线上，例如在每个LIN总线上可以分别连接有分配给一个特定LIN主机的从机。通过分区方案在此可以省却用于物理上非常长的LIN总线的高线缆需求。取而代之，LIN主机可以有利地在不同的本地LIN总线上控制其LIN从机。与LIN总线的在其它LIN系统中所需的物理总长度相比，本地或分区LIN总线之和的物理总长度在此例如可以基于第一数据连接的使用而减小。
例如可以规定，分区控制模块构造成分别仅滤出LIN主机的经由第一数据连接传输的消息头，所述消息头寻址到连接在分区控制模块的相应LIN总线上的LIN从机。例如可以经由第一数据连接传输用于系统的所有LIN从机的消息头或消息头信息。通过过滤器可以避免不是用于在特定分区控制模块的LIN总线上传输的消息头信息被该特定分区控制模块或特定分区控制模块内的信号分支接收。
还可以规定，分区控制模块(例如分区控制模块的过滤器)构造成也滤出双重消息、如冗余发送的消息头。由此，可以减少LIN总线的总线负载，因为可以避免冗余并且因此需要经由LIN总线发送的消息更少。由于共用LIN总线，可能在传输响应信息时出现延迟，以至于可能发送两次消息头信息。在具有由多个LIN主机共用的LIN总线的系统中，滤出冗余信息尤为有利，因为由于有多个主机，必须考虑LIN总线的传输能力。
例如可以规定，正好一个LIN总线耦联到所述分区控制模块上。与其它方案不同，通过共用这一个LIN总线例如无需为不同LIN主机的LIN从机分别提供单独的LIN总线。通过为每个分区控制模块使用正好一个LIN总线，例如可以减少系统一个区域中的用于LIN总线的线缆需求。
例如可以规定，所述分区控制模块构造成根据通信行为(例如根据传输协议；例如根据用于数据传输的规则)来控制以什么时间顺序将在分区控制模块上接收的第一LIN主机和第二LIN主机的消息头从分区控制模块传输到LIN总线上。通过多个LIN主机的LIN信息的共同的数据传输例如需要提供用于经由第一数据连接和/或LIN总线的数据传输的适合的调度。通信行为例如可以同步地或异步地定义。
根据一种示例可以规定，通信行为规定同步传输，在同步传输中LIN主机不发送另外的消息头，只要其没有接收到与最后发送的消息头对应的响应，该响应由LIN从机经由LIN总线、分区控制模块和第一数据连接传输到LIN主机。例如第一LIN主机通过中央控制器和分区控制模块之间的第一数据连接发送第一消息头信息并且只有在中央控制器处经由第一数据连接接收到与第一消息头信息对应的响应信息之后，才发送随后的第二消息头信息。
例如这种同步通信行为可以设置用于向第一分区控制模块的LIN从机传输数据。例如在第一分区控制模块还没有接收到LIN从机的响应信息时，LIN主机已经可以向第二分区控制模块发送第一消息头信息。针对相应分区控制模块的同步数据传输可以避免相应分区控制模块上的LIN总线的过载。然而，如果消息头信息被发送到第二分区控制模块，则这与第一分区控制模块的LIN总线的总线负载无关。
作为替代方案例如可以规定，通信行为规定异步传输，在异步传输中LIN主机也发送另一消息头，即使它还没有接收到与最后发送的消息头对应的响应。在此可以规定，分区控制模块将该响应与相配的消息头(例如相配的消息头ID；例如消息头ID和/或受保护的标识符PID)一起经由第一数据连接传输给LIN主机，以便能够在LIN主机上实现响应与消息头的分配。
异步通信行为例如可以允许将消息头信息更灵活地传输给LIN从机。例如如果多个LIN主机同时向一个分区控制模块发送消息头信息，则在所有消息头信息经由共同的LIN总线传输之前可能需要持续一定时间(例如尚待处理的消息头信息可以缓存在分区控制模块的存储器中直到经由LIN总线传输，也参见下面的说明)。如果在该时间内一个LIN主机希望以更高的紧急性发送消息头信息，则该LIN主机根据同步传输行为必须等待直至其获得先前的响应信息。相反，异步传输行为例如可以实现消息头信息的优先化。例如LIN主机可以在接收到关于前一个(或多个先前的)消息头信息的响应信息之前向分区控制模块发送例如具有较高优先级的消息头信息。分区控制模块上的传输控制(例如调度)例如可以优先在LIN总线上传输具有较高优先级的消息头信息。因此，即使在总线负载较高的情况下，也可以在共用的LIN总线上优先传输紧急的消息头信息并且这种重要消息头信息的传输持续时间减少。
例如可以规定，所述系统包括中央控制器中的多个LIN主机以及包括多个具有各自LIN总线的分区控制模块。系统例如可以通过使用第一个数据连接而具有较高的设计灵活性。分区控制模块和/或LIN主机的数量因此可以分别根据所需的应用情况来选择。
尤其是可以规定，系统的分区控制模块上的LIN总线的数量大于系统的LIN主机的数量。由此，例如可以降低各个LIN总线的传输能力过载的风险。例如一个LIN主机的各LIN从机可以分布在不同的LIN总线上。由此，可以实现通过一个LIN主机在时间上分布式地使用各LIN总线，从而至少在统计手段上或者说统计平均值上存在各LIN总线也用于传输其它LIN主机的信息的可用性。由于LIN总线的数量与LIN主机相比更多，例如可以在LIN总线的传输能力方面提供缓冲，这例如在LIN主机没有均匀分布式地使用LIN总线时可能是必要的。
根据一种实施例可以规定，分区控制模块具有缓冲器(例如在调度模块中)，以便能够如此长时间地缓存从LIN主机接收的消息头，直至规定的LIN总线可供用于传输该消息头。如已经提到的，通过共用LIN总线可能导致LIN总线传输能力的临时过载。这可以通过缓冲器来避免。控制单元(例如调度器)可以确定以什么顺序将存储在缓冲器中的消息头信息传输到LIN总线上。如上所述，传输例如可以同步或异步地进行。控制单元也可以构造用于删除缓冲器中存在的冗余消息，从而例如不会因重复传输相同的消息而不必要地增加总线负载。
例如还可以规定，分区控制模块构造成将关于LIN总线和/或第一数据连接的故障信息发送给中央控制器的LIN主机。这使得在所提出的分区系统中也能够使用传统的LIN故障管理。由此，可以实现所提出的系统与其它LIN系统的兼容性。例如需要使从LIN从机发送的故障信息在所分配的LIN主机上可用。所提出的分区控制模块例如可以将相应的故障信息嵌入到第一数据连接的数据格式中，以便能够将故障信息进一步传输给LIN主机。
例如可以规定，在中央控制器和分区控制模块之间的第一数据连接的数据传输速度高于LIN总线的数据传输速度。
通过第一数据连接的与LIN总线相比更高的数据传输速度可以实现在中央控制器与分区控制模块之间更快地交换消息头信息(例如用于作为消息头经由LIN总线发送)和响应信息(例如作为经由LIN总线发送的响应)。这允许多个分区控制模块连接到一个中央控制器上。例如可以在LIN总线的预定义时隙(例如为LIN传输设置的5ms时隙或10ms时隙)期间经由第一数据连接发送多个消息头信息。例如如果多个LIN从机连接在分区控制模块的LIN总线上，则这可以是有利的，所述多个LIN从机由中央控制器的相应LIN主机控制。
因此，所提出的系统例如允许将应经由LIN总线传输的LIN主机的信息首先经由更快的连接发送给分区控制模块，从那里所述信息被进一步传输到较慢的LIN总线上。因此，与传统系统不同，规定，LIN主机不是直接设置在分区控制模块中，而是设置在单独的中央控制器中。
通过使用更快的第一数据连接，与传统系统不同，在中央控制器与分区控制模块之间例如可以省却多个LIN总线的多个传输线缆，因为多个LIN总线的消息头信息和响应信息例如可以经由第一数据连接的一个共同的传输线缆传输。这例如可以在经由第一数据连接传输时不引起时间延迟的情况下进行。例如通过使用第一数据连接可以有利地减小中央控制器和分区控制模块之间的线缆束(例如线缆束的更小的直径或更小的横截面)。
根据一种实施例规定，第一数据连接的数据传输速度至少相应于LIN总线数据传输速度的10倍(或20倍或50倍)。经由第一数据连接的这种更快的传输速度允许更多数量的LIN总线(例如相应数量的分区控制模块)借助于设置在中央控制器中的LIN主机来运行。例如还允许经由第一数据连接传输其它信息(例如附加的和/或不同于消息头信息和响应信息的信息)，而例如在经由第一数据连接传输时不会发生冲突或延迟。
例如第一数据连接可以根据以太网标准、CAN标准、FlexRay标准、基于无线电的传输标准(例如WLAN、4G、5G或蓝牙)、PCI Express标准或家用网络标准(例如HomeGrid-G.hn)来构造。使用这些标准可以实现所需的第一数据连接的数据传输速度。
根据一种实施例规定，LIN主机和/或LIN从机在为此使用的微控制器上硬件支持地构造。一般来说，可以借助于软件或在使用预定硬件块的情况下在微控制器上实现功能。软件解决方案可以具有如下优点：它们可以更灵活地改变或可以执行多个功能，与此相反，物理硬件块一旦实现，就只能用于相应规定的功能。为此，在硬件支持的实施方案中例如可以更精确地遵守所需的执行持续时间(例如更好地计划进程持续时间)，因为例如没有其它进程能使得执行延迟(例如在软件解决方案中那样)。
在传输LIN信息(例如帧；例如消息头和响应)时，根据LIN传输标准分别规定容差时间。在此实际所需的传输时间(例如最大消息头传输时间)可能比标称传输时间或者说额定传输时间长直至40％。因此，在经由LIN总线传输时，在规定使用固定时隙(例如5ms或10ms时隙)的情况下，如果起作用的传输机制不需要预留的容差时间，则在帧的时隙中产生空闲时间窗口。当使用硬件支持的微控制器来实现LIN主机和/或LIN从机时可以实现：遵守标称传输时间或者说额定传输时间或至少不需要整个预留的容差时间。因此，LIN总线时隙中的不需要的容差时间(例如时间窗口)可以在其它方面被充分利用。
通过硬件支持的微控制器能以更高的可靠性实现：不需要LIN总线上规定的时间窗口(容差时间)。在这个时间窗口中可以有利地经由第一数据连接从或向LIN主机传输消息头信息和/或响应信息，而例如不延迟LIN总线上的规定的时钟。当在具有LIN堆栈硬件支持的现代微控制器上实现LIN功能时，例如不需要或不完全需要计时中的40％的预留量或容差时间段。该时间例如可以用于(例如消息头信息和响应信息的经由第一数据连接的)隧道传输(Tunneln)。可用的空闲时间窗口具有例如时隙持续时间(即消息头和响应的标称传输时间乘以系数140％)减去消息头和响应的标称传输时间/额定传输时间(例如最大容差时间)的长度。然而，例如根据第一数据连接的数据传输速度，对于经由第一数据连接从或向LIN主机传输消息头信息和/或响应信息而言，更短的时间窗口(例如短于最大容差时间)可能也足够。
代替或附加于使用硬件支持的微控制器，例如也可以通过在高性能计算单元上使用软件解决方案或者专门为软件解决方案提供计算单元来更好地保证空闲时间窗口的可用性。
例如在使用所提出的系统的情况下能实现，在LIN总线的规定时隙内也经由第一数据连接(例如从或向分配给LIN总线的LIN主机)传输信息。
根据一种实施例规定，所述系统构造成在用于经由LIN总线对帧(即经由LIN总线传输的消息头和响应)进行数据传输的预定义的标称时隙/额定时隙的持续时间之内既经由LIN总线传输帧也经由第一数据连接传输与所述帧对应的消息头信息和响应信息。换言之，LIN传输标准定义的不需要的容差时间可以用于经由第一数据连接(其例如可以称为主干总线)传输(例如隧道传输)消息头信息和/或响应信息。这可以实现，在LIN总线上的时隙持续时间期间也可以从或向设置在中央控制器中的LIN主机传输相应的消息头信息和/或响应信息。
例如规定，在经由第一数据连接发送时将消息头信息嵌入到第一数据连接的标准的数据包中。第一数据连接例如可以是CAN总线并且消息头信息可以被嵌入到CAN帧中。相应地，响应信息也可以嵌入所使用的标准的相应数据包中。有利的是，在数据包长度可变的情况下，在经由第一数据连接传输时可以选择尽可能小的帧大小，在其中可以传输消息头信息和/或响应信息(例如第一数据连接的标准的最小可用帧大小)。
例如可以将以太网连接用作第一数据连接并且将消息头信息和/或响应信息在通过以太网连接传输时嵌入到64字节以太网帧中。优点可以在于：消息头信息和响应信息(例如在主机本身发送数据的情况下)可以分别完整地在64字节以太网帧中传输并且经由第一数据连接的传输时间可以非常短。例如可以使用具有最大10Mbit/s的以太网连接，因为这能够实现足够快的数据传输和/或能够实现第一数据连接的更经济的设计。
例如中央控制器中的不同LIN主机的多个消息头信息可以共同在一个消息中被传输。例如两个(或三个或更多)消息头可以在一个共同的数据包中经由第一数据连接传输。
本公开的另一方面涉及一种系统，在所述系统中在一个分区控制模块上除了一个LIN总线之外还连接有至少一个具有相应的控制器的另外的旧式总线和/或附加地连接有具有相应的控制器的离散信号线。替代或附加地，所述系统可以具有另一分区控制模块和具有相应的控制器的另一旧式总线和/或离散信号线。在此所述系统构造成将旧式总线和/或离散信号线的信息经由第一数据连接传输到中央控制器。
在汽车领域中，作为旧式总线通常是已经在车辆领域使用了较长时间的总线如CAN总线、LIN总线、FlexRay总线、具有离散信号的总线、I2C总线等。因此，例如可以规定，在分区控制模块上连接一个LIN总线和一个具有相应的CAN控制器的CAN总线。
旧式总线或离散信号线的相应信息可以打包在第一数据连接的数据包中被发送(例如嵌入到以太网帧中并且因此经由第一数据连接传输)。在此可以借助于分区控制模块为旧式总线上的相应控制器分配一个自身的(例如虚拟的)用于以太网通信协议的MAC地址。
因此，系统可以通过分区控制模块灵活地将不同的旧式总线耦联到主干总线、如以太网连接上，其中，分区控制模块能够实现旧式总线的控制器的信息的抽象化(Abstraktion)以用于经由第一数据连接(例如以太网)进行传输。由此能够以有利的方式将所提出的分区系统更灵活地用于集成不同的总线类型。使用第一数据连接例如也可以减少相应旧式总线的线缆需求。
一方面涉及一种具有根据上述或下述说明的系统的机动车。尤其是规定，系统的至少两个分区控制模块分别设置在机动车的不同区域中。
作为替代方案，机动车的系统也可以仅具有一个唯一的区域，在此情况下，例如分配给不同LIN主机的多个LIN从机可以连接到共同的LIN总线(或多个LIN总线)上，所述LIN总线连接到系统的所述分区控制模块上。通过例如在系统的不同区域中提供一个或多个共同的LIN总线和/或经由第一数据连接的隧道数据传输，与其它LIN总线系统相比，例如可以减少所需的线缆长度或所需的线缆需求。因此，可以简化系统的线缆在机动车中的铺设和/或降低系统的成本。
例如可以规定，第一数据连接和/或LIN总线的传输线缆引导穿过机动车的车柱。当第一数据连接的传输线缆(例如CAN总线或以太网线缆)穿过车柱时，例如可以省却车柱中的多个LIN总线线缆。例如所述系统可以实现，并非系统的所有LIN总线线缆都需要穿过车柱，而是可以限制车柱中的LIN总线线缆的数量。这例如可以有利地使线缆束更容易引导穿过车柱。
作为替代方案，所提出的系统例如也可以用于其它交通工具(如飞机或水船)以及一般的局域网络(如智能家居设备或家庭网络，如HomeGrid标准所定义的网络)。
一个方面涉及一种用于控制至少一个第一LIN从机和第二LIN从机的方法，所述第一和第二LIN从机连接到一个共同的LIN总线上。所述方法包括通过所述共同的LIN总线由第一LIN主机向第一LIN从机发送第一消息头信息并且通过所述共同的LIN总线由第二LIN主机向第二LIN从机发送第二消息头信息。
所述方法还包括在第一LIN主机上接收第一LIN从机的与第一消息头信息对应的响应信息以及在第二LIN主机上接收第二LIN从机的与第二消息头信息对应的响应信息。
该方法允许将一个共同的LIN总线用于两个或更多LIN主机。在用于在LIN总线上传输数据的其它方法中可以为每个LIN主机提供一个单独的LIN总线。因此，在其它方案中，大量LIN总线所需的线缆数量可能非常大。相反，所提出的方法能够节省线缆，因为不是每个LIN主机都需要单独的LIN总线。该方法可有利地用于分区系统，在所述分区系统中，一个LIN主机的LIN从机设置在不同的共同LIN总线上和/或部署在具有低总线负载的系统中，例如当LIN主机不连续地发送信息(例如消息头ID和/或数据部分)到所分配的LIN从机时。当该方法用于例如不使用LIN传输方法中规定的每个时隙进行数据传输的系统时，则可以执行该方法而不会造成LIN总线容量过载。
结合上面或下面描述的实施例提及其它细节和方面。尤其是机动车和方法可以具有已经结合所提出的系统描述的特征。所述的实施例可以包括已经一个或多个可选的附加特征，所述附加特征相应于结合所提出的方案或上面或下面(如图1-10)描述的一种或多种实施例提及的一个或多个方面。
附图说明
下面参照附图详细阐述实施例。附图如下：
图1示出具有中央控制器和分区控制模块的系统的示意性示例；
图2示出用于控制第一LIN从机和第二LIN从机的方法的流程图；
图3示出具有四个分区控制模块和三个LIN主机的分区系统的示意性示例；
图4示出具有连接有两个LIN总线的分区控制模块的系统的示意性示例；
图5a、b示出在具有同步运行的分区系统中的数据传输的示例；
图6示出在异步运行中的分区系统中的数据传输的示例；
图7示出具有多个LIN总线的传统系统的示例；
图8示出借助于经由作为主干总线的第一数据连接的隧道传输来传输消息头信息和响应信息的示例；
图9示出在使用时间偏移的情况下经由第一数据连接向多个LIN总线传输多个帧的示例；和
图10示出具有一个中央控制器和一个分区控制模块的系统的示意性示例，两个不同的旧式总线连接在所述分区控制模块上。
具体实施方式
现在参考附图更详细地描述各种实施例，在附图中示出一些实施例。在附图中，为清楚起见，线、层和/或区域的厚度尺寸可能被夸大地显示。在对仅示出几种示例性实施例的附图的下述说明中，相同的附图标记可以表示相同或相似的部件。
被称为与另一元件“连接”或“耦联”的元件可以与所述另一元件直接连接或耦联或者可以存在位于其间的元件。除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与实施例所属领域的普通技术人员赋予它们的相同含义。
图1示出用于例如在机动车中传输数据的系统10示意性示例。该系统10包括一个中央控制器11，在该中央控制器中构造有至少一个第一LIN主机11a和第二LIN主机11b。系统10还包括一个分区控制模块或者说区域控制模块12，该分区控制模块与中央控制器11借助于第一数据连接13耦联。系统10还包括一个LIN总线14，该LIN总线与分区控制模块12耦联。在此连接在LIN总线14上的第一LIN从机15a分配给第一LIN主机11a并且连接在LIN总线14上的第二LIN从机15b分配给第二LIN主机11b。系统10例如可以用于机动车中。
由于借助于所提出的系统10可以将不同主机11a、11b的从机15a、15b设置在一个共同的LIN总线14上，因此系统10可以减少用于LIN总线的线缆需求。例如使用第一数据连接13允许将系统10的LIN总线分区化，例如允许仅在所需的区域中分别设置一个LIN总线，该LIN总线分别与中央控制器(例如集成平台)经由第一数据连接13连接。因此，LIN主机的集中化可以与LIN系统的分散化或分区化同时实现。
通过提供比LIN总线14具有更高数据传输速度的第一数据连接13，例如可以将更多的LIN总线连接在分区控制模块12上，而无需将它们的传输线缆分别单独铺设到具有相配LIN主机11a、11b的中央控制器11。因此，系统10能够在使用多个LIN总线的情况下减少对线缆的需求。例如第一数据连接13可以用作中央数据连接(例如中央总线或主干总线；例如以太网连接或CAN总线)，以便将LIN信息、尤其是消息头信息和响应信息从相应的LIN总线隧道传输到中央控制器11中的相配的LIN主机。
作为替代方案，代替LIN总线，也可以提供具有比第一数据连接13低的数据传输速度的另一总线系统。
结合上面或下面描述的实施例提及其它细节和方面。图1中所示的实施例可以包括一个或多个可选的附加特征，所述附加特征相应于结合所提出的方案或上面或下面(例如图2-10)描述的一种或多种实施例提及的一个或多个方面。
图2示出用于控制第一LIN从机和第二LIN从机的方法20的流程图。方法20包括：由第一LIN主机通过共同的LIN总线向第一LIN从机发送21第一消息头信息以及由第二LIN主机通过共同的LIN总线向第二LIN从机发送22第二消息头信息。方法20还包括在第一LIN主机处接收23第一LIN从机的与第一消息头信息对应的响应信息并且在第二LIN主机处接收24第二LIN从机的与第二消息头信息对应的响应信息。
例如根据所提出的方案的方法概括而言可以规定，从LIN主机发送至LIN从机的信息包括消息头(如标识符)和/或内容(如数据部分)。根据该方法，因此例如也可以从LIN主机向LIN从机发送命令信息。
有利的是，根据该方法可以在唯一的总线、如LIN总线上运行多个从机，所述从机被分配给两个或更多不同的主机。以此方式，可以减少物理上所需的线缆长度，这在具有有限安装空间的车辆中尤为有利。
结合上面或下面描述的实施例提及其它细节和方面。图2中所示的实施例可以包括一个或多个可选的附加特征，所述附加特征相应于结合所提出的方案或上面(如图1)或下面(如图3-10)描述的一种或多种实施例提及的一个或多个方面。
图3示出具有四个分区控制模块ZM1至ZM4的分区系统30的示意性示例。各分区控制模块ZM1至ZM4借助于第一数据连接33、如以太网连接与系统30的中央控制器31耦联。在每个分区控制模块ZM1至ZM4上分别设置有一个LIN总线341至344(例如分区LIN总线)。在每个LIN总线341至344上可以连接多个LIN从机SLIN1至SLINx，所述LIN从机分配给不同的LIN主机MLIN1至MLINx。各LIN主机MLIN1至MLINx设置在中央控制器31中。在第一LIN总线341上例如连接有分配给第一LIN主机MLIN1的LIN从机SLIN1，还连接有例如分配给第二LIN主机MLIN2的第二LIN从机SLIN2以及连接有分配给另一、例如第三LIN主机MLINx的另一LIN从机SLINx。其它LIN总线上的从机也分配给这些主机。主机连同所分配的从机例如形成功能LIN总线，其中LIN从机物理上分布式地耦联到各分区LIN总线上。系统30的所有主机可以设置在中央控制器31中。
因此，分区LIN总线与功能LIN总线的区别例如在于：功能LIN总线仅具有一个唯一LIN主机的LIN从机，相反，系统的一个区域中的分区LIN总线连接不同LIN主机的LIN从机。例如在具有四个区域的系统31中可以存在正好三个LIN主机，因为由此可以产生四个LIN总线的总线负载方面的优势。
使用分区系统31例如可以使车辆中的线缆束构造得更细。在此各区域通过一个主干总线(如第一数据连接33)连接。总线如LIN、CAN和FlexRay与所谓的区域模块(例如分区控制模块ZM1至ZM4)对接。其它方案，例如在机动车线缆束中使用的LIN总线是按功能组织的并且其中每条总线本身穿过整个车辆。在其它方案中，线束可能会变得非常厚且重并引起高成本。根据其它方案，每个LIN总线本身穿过整个车辆。
在每一个分区控制模块ZM1至ZM4上可以连接正好一个LIN总线或替代地可以连接多个LIN总线。例如可以在前两个分区控制模块ZM1和ZM2上分别连接一个LIN总线，在另外两个分区控制模块ZM3和ZM4上各连接两个LIN总线。由此可以实现系统的更大的灵活性。例如如果应向有关区域的LIN从机发送更多数量的LIN信息，则可以在这样的分区控制模块上使用两个LIN总线。由此例如可以避免LIN总线过载。
系统31包括经由第一数据连接33隧道传输LIN信息以及LIN总线的分区化的方面。在分区化时，将LIN从机新分配给总线，使得多个LIN主机可以(在功能上)访问相同的物理(分区)LIN总线。LIN信息的隧道传输可以基于LIN协议中未利用的时间预留量(如容差时间)来进行，在适合的系统设计中不需要所述时间预留量。LIN信息尤其是可以在LIN帧内的LIN总线协议的帧间空间中经由第一数据连接33发送给LIN主机或从LIN主机发送。
如下面也在图4中所示的，也可以在图3的分区控制模块上分别连接两个或更多LIN总线。例如可以在两个分区控制模块上分别连接正好一个LIN总线(如图3所示)并且在另外两个分区控制模块上分别连接两个LIN总线(如图4所示)。
结合上面或下面描述的实施例提及其它细节和方面。图3中所示的实施例可以包括一个或多个可选的附加特征，所述附加特征相应于结合所提出的方案或上面(如图1-2)或下面(如图4-10)描述的一种或多种实施例提及的一个或多个方面。
图4示出具有一个分区控制模块ZM的系统40的示意性示例，在该分区控制模块ZM上连接有两个LIN总线44a、44b。在模块化的控制平台MCP(例如高度集成平台；例如中央控制器)中设置有两个或更多主机M1、M2。第一数据连接43连接模块化的控制平台MCP与分区模块ZM(例如分区集成模块；例如分区控制器)。
在第一LIN总线44a和第二LIN总线44b上分别连接有从机S1、S2，所述从机分配给模块化的控制平台MCP中的第一主机M1或第二主机M2。由于在分区控制模块ZM上接收用于第一或第二LIN总线44a、44b的LIN信息，因此在分区控制模块ZM中设置有调度器装置D，该调度器装置控制何时哪些LIN信息从分区控制模块ZM被传输到相应的LIN总线44a、44b上。例如在调度器装置D中可以为分区控制模块ZM的每个LIN总线44a、44b设置单独的调度器和/或可以设置其它元件(例如从第一数据连接到LIN总线的传输分支的元件，其例如也在图5a中示出；例如过滤器和/或等待队列和/或发送/接收模块)。根据所提出的具有划分区域的分区LIN总线的方案，例如解除了主机中的时间约束并且为分区LIN总线引入调度器，例如具有作为准动态调度表的等待队列。
结合上面或下面描述的实施例提及其它细节和方面。图4中所示的实施例可以包括一个或多个可选的附加特征，所述附加特征相应于结合所提出的方案或上面(如图1-3)或下面(如图5a-10)描述的一种或多种实施例提及的一个或多个方面。
图5a、b示出同步运行中的分区化系统50中的数据传输的示例。分区化系统50包括一个中央控制器51和一个分区控制模块52，它们通过第一数据连接53连接。在中央控制器51中构造有根据时间协议(例如LIN-调度表)发送LIN信息A(如消息头和数据信息)的第一LIN主机MA。相应地，构造有根据时间协议发送LIN信息B(如消息头和数据信息)的第二LIN主机MB以及根据时间协议发送LIN信息C(如消息头和数据信息)的第三LIN主机MC。LIN信息可以通过中央控制器51传输到第一数据连接53上。时间协议例如可以规定，在正常情况下LIN信息A、B、C以5ms或10ms时隙被发送。
所示的分区模块52示出用于分区LIN总线58的信号处理分支。该信号分支包括过滤器54、LIN总线调度模块55、调度器56以及发送/接收模块57(例如收发器，例如物理总线驱动器)，通过该信号分支可以在第一数据连接53和分区LIN总线58之间交换消息头信息。还示出其它信号分支的其它过滤器54a、54b，所述过滤器可以通向其它(在图5a中未示出的)分区LIN总线，所述分区LIN总线也可以连接在分区控制模块52上。
同步运行规定，只有当LIN主机MA、MB、MC对于之前发送的消息头信息从LIN从机获得对应的响应信息时，LIN主机MA、MB、MC才发送另一消息头信息。由此可以实现，在调度模块55中的等待队列中最多可以存在每个主机MA、MB、MC一个消息头(例如在等待循环(Warteschleife)中可以存在第一LIN主机MA的一个消息头信息A、第二LIN主机MB的一个消息头信息B和第三LIN主机MC的一个第三消息头信息C)。
例如如果三个LIN主机中只有一个主机发送消息头信息，则对应的响应信息在规定的时隙内可以不仅经由第一数据连接53发送到分区LIN总线58上的规定的LIN从机，而且对应的响应信息也可以经由第一数据连接53被再次发送回LIN主机。
调度模块55中的等待循环(如缓冲器)功能使得在所有三个LIN主机MA、MB、MC同时发送消息头信息A、B、C的情况下能够缓存这些消息头信息并且然后根据传输协议在LIN总线58可用时将这些消息头信息发送到LIN总线58上。
LIN主机的原始功能调度可以集中化(例如在集成平台上)运行并且例如并行地实施为软件实现。LIN主机可以经由第一数据连接53(如主干总线)隧道传输LIN消息头(Tx模式)，但可以停止调度，直到LIN主机获得对消息头的响应。不同LIN主机的LIN消息头可以按时间排序地存储在Rx缓冲器(如分区控制模块52的缓冲器)中。从缓冲器中例如可以借助于调度器56发送Rx缓冲器中最老的消息头(例如先进先出(FIFO)原则)。一旦消息头的响应完全且正确地被传输到物理LIN总线上，则该响应可以经由主干总线被发送给相应的主机。
图5b示出当所有三个主机MA、MB、MC同时分别将LIN信息A、B、C经由第一数据连接53发送给分区模块52时的示意性时间过程。如图所示，调度器56首先从等待队列中选择LIN信息C，以便将它传送到LIN总线58上。在LIN总线上连接的LIN从机15可以处理LIN信息(如消息头信息)C并将其发送回到LIN主机MC(作为响应信息)。为此可以规定持续时间t1，其可以相应于LIN协议的一个时隙(如10ms)。一旦LIN总线58空闲，调度器56可以将第二LIN信息B传输到LIN总线58上，例如在传输第一LIN信息A之后的时隙中。相应地，一旦LIN总线58空闲，调度器56可以将第三LIN信息A传输到LIN总线58上，例如在传输第二LIN信息B之后的时隙中。
因此，在该示例中示出同步传输的最坏情况，在其中消息头发生冲突。在此同时发送三个消息头。对于第一主机MA的消息头的响应在分区LIN总线58上延迟两个时隙。对于第二主机MB的消息头的响应在分区LIN总线上延迟一个时隙，而第三主机MC的消息头可以立即被送达。集成平台中的主机及其背后的功能因此相应地设计成可以应对响应中的偶发延迟。对于主机来说，例如也可以解除对原始LIN时隙(如5或10ms的时隙)的严格约束。等待队列可以在同步运行中设计成不长于主机的数量(例如相应小的缓冲器即可；例如缓冲器的容量可以构造成能够缓存最多与系统的LIN主机的数量相对应的消息头信息的数量；例如可以在缓冲器中设置储备，使得可以补偿调度器处的时间延迟)。
结合上面或下面描述的实施例提及其它细节和方面。图5a、5b中所示的实施例可以包括一个或多个可选的附加特征，所述附加特征相应于结合所提出的方案或上面(如图1-4)或下面(如图6-10)描述的一种或多种实施例提及的一个或多个方面。
图6示出在异步运行中的分区化系统50中的数据传输的示例。与同步运行相反地规定，LIN主机经由第一数据连接53(例如发送运行Tx中的主干总线)隧道传输LIN消息头，但不等待相应LIN从机的响应(Rx)，直到LIN主机发送另外的LIN信息。由于在此可能出现不可预见的顺序，因此为了将响应信息分配给消息头信息可以规定，将响应连同消息头ID经由主干总线发送回相应的主机。
在异步运行中，等待队列(例如在调度模块55中)也可以大于参与者的数量(例如可以缓存多个LIN信息A(如两个、三个或更多)和多个LIN信息B、C)。系统50例如可以设计成平均不超过分区LIN总线的允许总线负载。对于允许总线负载可以确定小于100％(例如小于90％、小于80％或小于70％)的极限值。
分区LIN总线的总线负载可能影响系统。在正常负载(例如总线负载＜95％)下，可以实现等待队列不溢出，平均循环时间约为功能主调度的循环时间，系统不需要同步。在需要时，例如可以在调度模块中加入等待时间，以使LIN总线暂时不过载。由此，例如可以遵守具有较小波动的平均循环时间。在高负载下(例如总线负载>95％)，可以规定使用算法，以便例如从等待队列中删除双重消息并防止溢出。可以这样构造该系统，使得在物理LIN总线(如分区LIN总线58)上产生短的死区时间。这可以使得系统不需要同步；例如循环时间经受更大的波动。
同步Tx/Rx运行(也参见图5a、b)可以被称为具有弹性的运行。在此设置分区LIN节点装置，在所述分区LIN节点装置中例如在分区LIN总线系统中不允许双重占用的PID。调度可以彼此协调，以防止总线上的死区时间和暂时过载。例如可以使用自同步。相反，在异步Tx/Rx运行中可以规定新的功能计时。在分区LIN节点装置中，例如在分区LIN总线系统中可以不允许双重占用的PID并且总线负载例如对遵守计时要求有很大影响。
结合上面或下面描述的实施例提及其它细节和方面。图5a、5b中所示的实施例可以包括一个或多个可选的附加特征，所述附加特征相应于结合所提出的方案或上面(如图1-5b)或下面(如图7-10)描述的一种或多种实施例提及的一个或多个方面。
图7示出根据现有技术的具有多个LIN总线140、140b、140n的传统系统的示例。所有LIN总线140、140b、140n直接与控制器110连接，在该控制器中设置有相应的分配给各总线的LIN主机110a、110b、110n。与所提出的具有第一数据连接13的分区化系统10相比，通过每个附加的LIN总线增加了对传输线缆的需求，因为没有共同的传输线缆可以用于多个LIN总线。此外，根据现有技术，必须为每个LIN主机使用一个单独的LIN总线。
图8示出经由第一数据连接13(例如CAN总线或以太网连接；参见图8的上半部分)和LIN总线14传输消息头信息H和响应信息R的示例。使用时隙80，以便经由LIN总线14(参见图8的下半部分)传输包括消息头(消息头信息H)和响应或从机响应(响应信息R)的帧。时隙80的所示长度是纯示例性的并且代替所示的10ms例如也可以是5ms或其它持续时间。
可以看出，时隙80的第一部分足够用于经由LIN总线14传输消息头信息H和响应信息R，因此在下一个时隙开始之前存在空闲时间窗口81并且该空闲时间窗口例如可以被利用。例如时间窗口81的持续时间约为时隙80持续时间的33％(例如最多为时隙80持续时间的40％和/或至少为20％)。当LIN传输标准中定义的容差时间不需要用于传输LIN帧时，可以提供空闲时间窗口81。
空闲时间窗口81——在其中不经由LIN总线14传输信息——可以用于经由第一数据连接13将响应信息R传输回中央控制器中的LIN主机(例如隧道传输响应信息R)。此外，用于在下一个时隙经由LIN总线14传输消息头的另一个消息头信息Hn+1可以经由第一数据连接13从LIN主机发送到分区控制模块。用于所显示的时隙80的LIN帧的消息头信息R已经相应地在前一个时隙的空闲时间窗口中被传输(参见在时间上时隙80开始之间在第一数据连接13上的消息头信息H)。因此，从经由第一数据连接13发送消息头信息H开始直至经由第一数据连接13接收相配的响应信息R的持续时间可以在比时隙80持续时间短的持续时间内进行。
例如为了经由LIN总线传输消息头信息和响应信息(例如LIN帧)可以使用预定的时隙(例如根据LIN传输规定的5ms或10ms时隙)。此外规定，在时隙中预留的时间窗口内经由第一数据连接发送响应信息和/或另一消息头信息。时间窗口的可用性可以通过以下方式实现，即在根据LIN标准的时隙中预留的容差时间不需要用于LIN总线上的传输。如上所述，这例如可以通过在实现LIN主机和/或LIN从机时使用基于硬件的微控制器来实现。
例如可以规定，在时隙开始时在LIN总线上传输消息头。因此，可以在时隙的末端提供空闲时间窗口。在时间上到达时隙内的时间窗口之前，可以经由LIN总线在分区控制模块处接收响应，从而可以在空闲时间窗口中将对应的响应信息经由第一数据连接发送给LIN主机。为了在随后的时隙中可以经由LIN总线发送相应的下一个消息头，例如在时间窗口内也经由第一数据连接将用于随后的时隙的消息头信息发送给分区控制模块，如图8中所示。因此，总体而言，帧(如LIN总线帧)的消息头信息和响应信息可以经由第一数据连接在时隙的规定持续时间内(例如推移至LIN总线上的实际时隙)由LIN主机发送并且再次在LIN主机处接收。由此，在使用第一数据连接的情况下也可以避免在控制LIN从机时的时间延迟。
根据一种实施例规定，预留的时间窗口具有至少0.2ms(或至少0.5ms、至少1ms、至少1.5ms或至少2ms)和/或最高5ms(或最高4ms或最高3.5ms)的持续时间。在该时间内，例如可以经由中央控制器与分区控制模块之间的第一数据连接传输消息头信息和/或响应信息。
结合上面或下面描述的实施例提及其它细节和方面。图8中所示的实施例可以包括一个或多个可选的附加特征，所述附加特征相应于结合所提出的方案或上面(如图1-7)或下面(如图9-10)描述的一种或多种实施例提及的一个或多个方面。
图9示出在使用时间偏移toff的情况下经由第一数据连接13向多个LIN总线14、44a、44b传输多个帧f1、f2、f3的示例。时间偏移toff例如可以描述在第一消息头信息H开始和下一个消息头信息H2开始之间的持续时间。例如消息头信息经由第一数据连接13的传输可以持续50至60μs并且时间偏移toff可以是100μs。例如时间偏移toff可定义在消息头信息H传输结束和消息头信息H2传输开始之间的持续时间并且例如大于10μs和/或小于50μs。
消息头信息H、H2、H3从不同的LIN主机相继经由第一数据连接13发送给不同的、分别分配给LIN主机的LIN总线14、44a、44b。例如消息头信息H、H2、H3也可以从一个唯一的LIN主机分别发送给不同的分区控制模块或一个分区控制模块(例如在所述分区控制模块上可以连接多个LIN总线和/或分配给该LIN主机的LIN从机；例如消息头信息H、H2、H3可以缓存在所述分区控制模块的缓冲器中，直到经由LIN总线传输)。可以看出，帧f1、f2、f3经由LIN总线14、44a、44b的较慢的数据传输比消息头信息和响应信息经由第一数据连接13的数据传输需要更长时间。因此，可以在从第一LIN主机发送第一消息头信息H之后经由第一数据连接13从其它LIN主机发送其它消息头信息H2、H3等，例如在帧f1经由LIN总线14传输时。例如可以经由共同的数据连接13发送的消息头信息H、H2、H3等的最大可能数量可以取决于数据传输速度和/或时间偏移toff的长度和/或帧的持续时间f1。例如可以这样选择时间偏移toff，使得在发送两个相继的消息头信息之间可以经由第一数据连接13传输一个响应信息，以便例如实现经由第一数据连接13持续交替传输消息头信息和响应信息。
具有偏移toff的LIN主机的同步例如可以在主干总线(例如第一数据连接13)上实现无冲突的调度。例如LIN总线14、44a、44b的时隙分别错开时间偏移地设置。使用同步或时间偏移使得多个LIN主机可以连续地经由第一数据连接13为相配LIN总线14、44a、44b发送后续LIN帧的其它消息头，而不会在第一数据连接13上发生冲突。
根据一种实施例规定，该方法还包括中央控制器的第二LIN主机经由第一数据连接发送第二消息头信息。在此两个消息头信息的发送例如时移地以根据第一数据连接的数据传输速度选择的时间偏移进行。
第一消息头信息例如在第一LIN总线上被发送给一个LIN从机并且第二时移的消息头信息在相同的第一LIN总线上或替代地在第二LIN总线(例如耦联至相同或不同分区控制模块)上被发送给一个LIN从机。由于第一数据连接的数据传输速度大于LIN总线的数据传输速度，因此两个消息头信息可以在共同的数据线上传输。通过使用时间偏移可以避免第一数据连接上的消息头信息的冲突。
例如在经由第一数据连接传输两个消息头信息之间可以选择持续时间为至少20μs(或至少50μs或至少100μs)的时间偏移。例如也可以这样选择时间偏移，使得相应的响应信息可以经由第一数据连接传输回相应的LIN主机，而不会与第一数据连接上的后续消息头信息冲突。由此例如可以避免基于冲突的时延。
因此，概括而言，示例涉及一种用于经由主干总线(如第一数据连接13，如CAN总线或以太网连接)隧道连接LIN总线14的方案。为了能够更细、更便宜和/或更好地自动制造出线缆束，引入一个或多个主干总线(如第一个数据连接)，总线如LIN、CAN、FlexRay和离散信号线可以经由所述主干总线隧道连接。
在此尤其是可以充分利用LIN规范中存在的容差。在具有硬件LIN逻辑(如硬件支持)的现代可用微控制器(μCs)中，例如在LIN总线上不再需要这些容差(如空闲时间窗口51)。应当共同被隧道连接的LIN总线的LIN主机可以利用时间偏移来同步。例如为LIN总线的隧道连接提供时间缓冲(例如时间窗口51)。在同一主干总线上隧道连接多个LIN总线的情况下，可以借助所提出的方案避免冲突。例如多个LIN总线可以从中央控制器铺设到尾部控制器和/或车顶控制器。
结合上面或下面描述的实施例提及其它细节和方面。图9中所示的实施例可以包括一个或多个可选的附加特征，所述附加特征相应于结合所提出的方案或上面(如图1-8)或下面(如图10)描述的一种或多种实施例提及的一个或多个方面。
图10示出系统90的一种示意性示例，其具有一个中央控制器91和一个分区控制模块92，在该分区控制模块上连接有多个不同的旧式总线。分区控制模块92为了高效的数据连接(例如比通过旧式总线更快的数据传输)经由第一数据连接93与中央控制器91连接。
第一旧式总线94a和第二旧式总线92b(或替代地离散信号线92b)连接到分区控制模块92上。第一旧式总线92a例如可以是LIN总线并且第二旧式总线92b例如可以是CAN总线。第一数据连接93使得旧式总线94a、94b的控制器可以分别向中央控制器91发送信息并且从该中央控制器接收信息(例如中央控制器91中的LIN主机与LIN总线94a上的LIN从机之间的通信)。
例如在具有两个分区控制模块的系统90中，在两个分区控制模块上可以分别连接有多个总线，例如在第一分区控制模块上连接有一个LIN总线、一个CAN总线和一个FlexRay总线，并且在第二分区控制模块上连接有一个LIN总线、一个CAN总线和一个分区以太网连接。通过将所有功能集成在中央控制器91中，在那里可以实现高级功能(例如面向服务的架构SOA)。通过中央控制器91，系统90例如可以高效地连接(例如无线地)到后端，从而一个共同的后端连接可以满足分区控制模块总线上的各个控制器的所有功能。
通过分区控制模块与第一数据连接(例如主干总线)的组合能够将目前的旧式功能连同其旧式控制器(例如LIN或CAN控制器)以相对少的耗费转换为分区物理车载网络架构。由于线缆束例如可以自动化制造，因此可以获得成本优势。系统可以实现高度的可扩展性和灵活性。例如混合模式和离散信号总线可以共同连接到分区控制模块上。换言之，“全IP”和“面向服务的架构”软件世界与旧式世界(基于信号)的中央对接点可以通过主干总线实现，使得车辆领域的较老技术可以与现代技术关联。
图10中提出的系统90例如可以用于机动车中具有旧式抽象和主干总线的分区车载网络。以此方式，例如大量不同的电气/电子部件可以集成到现代车载网络中(例如通过以太网连接)。在所示系统90中，分区控制模块92例如可以被称为旧式抽象交换机(例如用于各种旧式总线的通用网关)。一个优点在于可以使用可配置的分区控制模块92，其可以根据实际使用的旧式总线94a、94b相应地编程(例如通过相应的软件设置实现作为用于相应旧式总线94b、94a的网关的运行)。这种通用分区控制模块92可以具有在不同的配置中使用的优点，由此例如可以节省成本。
结合上面或下面描述的实施例提及其它细节和方面。图10中所示的实施例可以包括一个或多个可选的附加特征，所述附加特征相应于结合所提出的方案或上面(如图1-9)或下面描述的一种或多种实施例提及的一个或多个方面。
关于所介绍的系统和方法中的故障诊断——其可以遵循根据LIN规范的故障诊断的原则——可以规定：也经由第一数据连接传输故障信息。每个LIN节点例如独立地执行诊断，以识别(分区)LIN总线上的故障。故障评估集中地通过主机来执行。主机例如在总线上一起读取并且评估总线上的所有通信。从机例如在总线上一起读取并且评估所有自己发送和接收的消息；从机允许在无条件帧的错误位内传输有效载荷(响应)中的故障状态。主机例如评估从机的错误位。故障识别在从机处例如与分区无关地通过从机响应中的有效载荷进行。用于主机的故障识别例如在分区的情况下由调度器承担并且通过单独的状态消息发送到中央LIN主机。系统可以构造用于故障诊断，使得可以向集成平台(例如中央控制器)上的LIN主机通知主干通信(例如经由第一数据连接的通信)的状态/状况。
所提出的方面涉及机动车中的功能LIN总线架构的分区化。与其它LIN系统相反，可以规定：不同LIN主机的LIN从机共享分区LIN总线，从而例如可以在对LIN总线的线缆需求较低的情况下实现具有分布式LIN从机的系统。在此，例如车辆中的大量通信总线从根据其它方案的控制器的功能连接转换为控制器的分区连接，这能够减少线缆束和/或提高灵活性。尤其是提出一种用于连接LIN总线的方案。

Claims (19)

1.用于在机动车中传输数据的系统(10)，所述系统(10)包括：
中央控制器(11)，在该中央控制器中构造有至少一个第一LIN主机(11a)和第二LIN主机(11b)；
一个分区控制模块(12、ZM1)，所述分区控制模块与中央控制器(11)借助于第一数据连接(13)耦联；和
一个LIN总线(14、341)，所述LIN总线与所述分区控制模块(12、ZM1)耦联，
连接在LIN总线(14、341)上的第一LIN从机(15a)分配给第一LIN主机(11a)并且连接在LIN总线(14、341)上的第二LIN从机(15b)分配给第二LIN主机(11b)。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，所述系统还包括：
至少一个另外的分区控制模块(ZM2)，所述另外的分区控制模块经由第一数据连接(13、33)与中央控制器(11、31)耦联；和
至少一个另外的LIN总线(342)，所述另外的LIN总线与所述另外的分区控制模块(ZM2)耦联，
至少一个分配给第一LIN主机(11a)的LIN从机(15a)和/或分配给第二LIN主机(11b)的LIN从机(15b)连接到所述另外的分区控制模块(ZM2)的所述另外的LIN总线(342)上。
3.根据权利要求2所述的系统(10)，其中，所述分区控制模块(12、ZM1、ZM2)构造成分别仅滤出LIN主机(11a、11b)的经由第一数据连接(13)传输的消息头，所述消息头寻址到连接在分区控制模块(12、ZM1、ZM2)的相应LIN总线(14、341、342)上的LIN从机(15a、15b)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其中，正好一个LIN总线(14)耦联到所述分区控制模块(12)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其中，所述分区控制模块(12)构造成，根据通信行为来控制以什么时间顺序将在分区控制模块(12)上接收的第一LIN主机(11a)和第二LIN主机(11b)的消息头从分区控制模块(12)传输到LIN总线(14)上。
6.根据权利要求5所述的系统(10)，其中，所述通信行为规定同步传输，在所述同步传输中，如果LIN主机没有接收到与最后发送的消息头对应的响应，则该LIN主机(11a、11b)不发送另外的消息头，所述响应由LIN从机(15a、15b)经由LIN总线(14)、分区控制模块(12)和第一数据连接(13)传输到LIN主机(11a、11b)。
7.根据权利要求5所述的系统(10)，其中，所述通信行为规定异步传输，在所述异步传输中，即使LIN主机还没有接收到与最后发送的消息头对应的响应，该LIN主机(11a、11b)也发送另外的消息头，所述分区控制模块(12)将该响应与相配的消息头或相配的消息头ID一起经由第一数据连接(13)传输给LIN主机(11a、11b)，以便能够在LIN主机(11a、11b)上实现响应关于消息头的分配。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10、30、40)，其中，所述系统(10、30、40)包括中央控制器(11)中的多个LIN主机(11a、11b、MLINx)和多个具有各自的LIN总线(341、342、343、344)的分区控制模块(ZM1、ZM2、ZM3、ZM4)。
9.根据权利要求8所述的系统(10)，其中，所述系统(10)的LIN总线(341、342、343、344)的数量大于系统(10)的LIN主机(MLIN1、MLIN2、MLINx)的数量。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其中，所述分区控制模块(12)具有缓冲器(55)，以便能够如此长时间地缓存从LIN主机(11a、11b)接收的消息头，直至LIN总线(14)可供用于传输该消息头。
11.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其中，所述分区控制模块(12)构造成将关于LIN总线(14)和/或第一数据连接(13)的故障信息发送给中央控制器(11)的LIN主机(11a、11b)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其中，所述中央控制器(11)和分区控制模块之间的第一数据连接(13)的数据传输速度高于LIN总线(14)的数据传输速度。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其中，所述第一数据连接(13)根据以太网标准、CAN标准、FlexRay标准、基于无线电的传输标准、PCIExpress标准或家用网络标准来构造。
14.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其中，所述LIN主机(11a、11b)和/或LIN从机(15a、15b)在为此使用的微控制器上硬件支持地构造。
15.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其中，所述系统(10)构造成在用于经由LIN总线(14)对帧进行数据传输的预定义的时隙(80)的持续时间之内既经由LIN总线传输帧又经由第一数据连接传输与所述帧对应的消息头信息和响应信息。
16.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其中，所述系统构造成经由第一数据连接(13)在共同的数据包中发送至少两个LIN主机(11a、11b)的消息头信息。
17.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其中，在所述分区控制模块(12)上还连接有具有相应的控制器的旧式总线和/或离散信号线，和/或所述系统(10)具有另一分区控制模块和具有相应的控制器的旧式总线和/或离散信号线，所述系统构造成将旧式总线的信息经由第一数据连接(13)传输到中央控制器(11)。
18.具有根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)的机动车，其中，所述系统(10)的至少两个分区控制模块(ZM1、ZM2)分别设置在机动车的不同区域中。
19.一种用于控制至少一个第一LIN从机(15a)和第二LIN从机(15b)的方法(20)，所述第一LIN从机和第二LIN从机连接到一个共同的LIN总线(14)上，所述方法(20)包括：
通过所述共同的LIN总线(14)由第一LIN主机(11a)向第一LIN从机(15a)发送(21)第一消息头信息；
通过所述共同的LIN总线(14)由第二LIN主机(11b)向第二LIN从机(15b)发送(22)第二消息头信息；
在第一LIN主机(11a)上接收(23)第一LIN从机(15a)的与第一消息头信息对应的响应信息；以及
在第二LIN主机(11b)上接收(24)第二LIN从机(15b)的与第二消息头信息对应的响应信息。
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JP5252374B2 (ja) 2008-12-08 2013-07-31 株式会社デンソー 車載通信ネットワークシステム
JP5099156B2 (ja) * 2010-03-15 2012-12-12 株式会社デンソー 通信ネットワークシステム、中継端末、マイクロコンピュータ、送受信装置
EP3258652B1 (en) * 2016-06-14 2019-11-27 Melexis Technologies NV Local interconnect network bus architecture
JP2018120422A (ja) 2017-01-25 2018-08-02 ルネサスエレクトロニクス株式会社 車載通信システム、ドメインマスタ、及びファームウェア更新方法

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