CN117121445A - 信号由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子元件的发射 - Google Patents

信号由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子元件的发射 Download PDF

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CN117121445A CN202280023619.7A CN202280023619A CN117121445A CN 117121445 A CN117121445 A CN 117121445A CN 202280023619 A CN202280023619 A CN 202280023619A CN 117121445 A CN117121445 A CN 117121445A
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Abstract

用于由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子元件发射信号的发射方法和发射装置。本发明涉及一种用于由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子元件发射信号的发射方法，所述信号基于低等级网络协议的帧形成并且经由分组交换协议的收发器发射，所述方法包括以下步骤：‑在网络交换机的物理的输入端口上接收(41)所述信号；‑朝向所述网络交换机的输出端口重定向(42)从经接收的信号提取的帧，所述重定向在从所述帧提取的目的地址的基础上进行；‑向通过经提取的目的地址辨识的电子元件发射(43)基于所述帧生成的信号，所述发射经由所述网络交换机的与所述电子元件连接的输出端口进行。本发明还涉及一种网络交换机以及一种装载有该网络交换机的车辆。

Description

信号由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子 元件的发射
技术领域
本发明要求于2021年3月23日提交的法国申请2102855的优先权，该申请的内容(文本、附图和权利要求)通过引用并入本文。
本发明涉及用于由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子元件发射信号的发射方法和发射装置。特别地，本发明涉及在低等级协议与分组交换协议之间的交换。
背景技术
特别是在汽车领域中的，许多应用越来越需要在通信网络位置处的流量来传输例如图像、音频流又或视频流等。
在汽车领域中，经装载在车辆中的电子元件(例如UCE(“Unitéde CommandeElectronique”)计算机又或车载电脑)在彼此之间通过低等级网络协议(例如CAN(英文为“Controller Area Network”，法文为“réseau dede zone”)协议)的帧进行通信。该协议能够减少经使用用于基于多路复用的数据在所述车辆之中进行传输的电线的数量。尤其是为了增加流量，存在不同版本的协议。然而，CAN协议的不同演变并没有带来足够的流量。此外，用于发射/接收CAN类型协议帧的协议性步骤尤其是要求错误检测机制和错误报告机制，所述错误检测机制和所述错误报告机制是计算资源的消耗元，特别是对于负责低层的元件来说。
而且，其它协议(尤其是例如以太网类型的分组交换协议)的使用已在车辆中使用。然而，这些分组交换协议和更具体地经设计用于在电脑之间进行交换的以太网协议要求高等级处理(应用层)，所述高等级处理难以被实施在车辆的所有低等级计算机上。
因此需要能够管理大流量的协议，同时所述协议与所述车辆的各种电子元件兼容。
发明内容
本发明的目的在于经由分组交换协议的收发器在车辆的多个电子元件之间发射低等级网络的帧。
根据第一方面，本发明涉及一种用于由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子元件发射信号的发射方法，所述信号基于低等级网络协议的帧形成并且经由分组交换协议的收发器发射，所述方法包括以下步骤：
-在网络交换机的物理的输入端口上接收所述信号；
-朝向所述网络交换机的输出端口重定向从经接收的信号提取的帧，该重定向在从所述帧提取的目的地址的基础上进行；
-向通过经提取的目的地址辨识的电子元件发射基于所述帧生成的信号，该发射经由所述网络交换机的与所述电子元件连接的输出端口进行。
根据实施例，所述帧朝向输出端口重导向，所述输出端口的编号与同从所述帧提取的目的地址相同的目的地址关联地存储在寻址表格(table d’adressage)中。
根据变型，从所述帧提取的目的地址与所述输入端口的编号关联地存储在所述寻址表格中，当该关联尚未存储在所述寻址表格中时。
根据实施例，所述帧朝向输出端口重导向，所述输出端口的编号与所述分组交换协议的目的地址关联地存储在所述寻址表格中，所述分组交换协议的目的地址基于同从所述帧提取的目的地址相同的目的地址获得。
根据变型，所述分组交换协议的目的地址与所述输入端口的编号关联地存储在所述寻址表格中，当该关联尚未存储在所述寻址表格中时。
根据实施例，所述方法还包括以下步骤：从所述帧提取源地址，并且在寻址表格中与所述网络交换机的其上接收所述帧的输入端口的编号关联地存储所述源地址。
根据实施例，所述方法还包括以下步骤：从所述帧提取源地址，并且在寻址表格中与所述网络交换机的其上接收所述帧的输入端口的编号关联地存储基于经提取的所述源地址获得的分组交换协议的源地址。
根据实施例，所述帧是所述低等级协议的帧或所述分组交换协议的帧，信息经存储用于辨识所述网络交换机的输入端口是否接受所述低等级协议的帧或所述分组交换协议的帧。
根据第二方面，本发明涉及一种网络交换机，所述网络交换机包括与至少一个处理器相关联的存储器，所述至少一个处理器配置用于实施根据本发明第一方面的方法的步骤。
根据第三方面，本发明涉及一种车辆(例如机动类型的车辆)，所述车辆包括如上文描述的根据本发明第二方面的装置。
根据第四方面，本发明涉及一种电脑程序，所述电脑程序包括指令，所述指令适用于尤其是在所述电脑程序由至少一个处理器执行时执行根据本发明第一方面的方法的步骤。
这种电脑程序可使用任何编程语言，并且可呈现源代码、目标代码或在源代码和目标代码之间的中间代码的形式，例如具有经部分编译的形式或任何其它期望形式。
根据第五方面，本发明涉及一种由电脑可读的记录介质，所述记录介质上记录有电脑程序，所述电脑程序包括指令，所述指令用于执行根据本发明第一方面的方法的步骤。
一方面，所述记录介质可以是任何能够存储所述程序的实体或装置。例如，所述介质可包括存储部件(例如ROM存储器、CD-ROM或微电子电路类型的ROM存储器又或磁记录部件或硬盘)。
另一方面，所述记录介质还可以是可传输介质(例如电气信号或光学信号)，这种信号可经由电气线缆或光学线缆通过常规无线电或赫兹无线电或通过自导向激光束或通过其它方式导向。根据本发明的电脑程序可特别是通过因特网类型的网络进行下载。
可替代地，所述记录介质可以是集成电路，所述集成电路中并入有所述电脑程序，所述集成电路适用于执行所讨论的方法或者经使用在所讨论的方法的执行中。
附图说明
通过阅读本发明下文中的非限制性实施例的详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在所述附图中：
-图1示意性地示出了根据本发明非限制性实施例的用于由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子元件发射信号的发射系统；
-图2示意性地示出了CAN XL类型的低等级网络协议的帧；
-图3示意性地示出了以太网类型的网络协议的帧；以及
-图4示出了根据本发明特别实施例的用于由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子元件发射信号的发射方法的各步骤的流程图。
具体实施方式
现在在下文中将结合图1至图4描述用于由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子元件发射信号的发射方法和发射装置。在下文的整个描述中，相同的元件以相同的附图标记辨识。
根据本发明，由车辆的电子元件向该车辆的多个其它电子元件(其配置用于根据分组交换协议通过收发器交换信号)发射低等级网络的帧T，该发射使用网络交换机，所述网络交换机支持在该交换机的输入端口与输出端口之间的帧路由，所述帧路由建立在寻址表格的基础上。
图1示意性地示出了根据本发明非限制性实施例的用于由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子元件发射信号的发射系统。
系统1包括第一电子元件110、至少一个第二电子元件111至11M和网络交换机12。
网络交换机12包括输入端口1211至121N、输出端口1231至123M、寻址表格122、用于管控低等级协议的帧1221至122N及1241至124M的管控器、一个(甚至是多个)处理器或微处理器125以及存储器126。
网络交换机12的输入端口1211至121N和输出端口1231至123M与分组交换协议的收发器(未示出)相关联，以能够接收/发射符合该分组交换协议的物理层的信号。此外，每个输入端口1211至121N与管控器1221至122N相关联，并且，每个输出端口1231至123M与管控器1241至124M相关联，所述管控器基于低等级协议的帧生成信号，以使得该帧可经由输出端口1231至123M中的一个的接发器发射。
每个电子元件11m(m＝1至M)包括与所述分组交换协议的接发器(未示出)相关联的端口112m以及用于管控所述低等级协议的帧的管控器111m。每个电子元件11m(m＝1至M)与网络交换机12的输出端口1231至123M连接。
管控器111m(m＝1至M)经设计用于基于经由端口112m(m＝1至M)的收发器接收的信号取得帧T。
电子元件110包括端口1120和管控器1110，所述管控器经设计用于基于所述低等级协议的帧T生成信号，以使得该帧T可经由端口1120的接发器发射。
帧路由机制由处理器125、存储器126和寻址表格122实施。该机制与由分组交换协议的网络交换机实施的机制类似。
在该类型的分组交换类型的网络交换机中，该机制使用寻址表格，所述寻址表格存储所述分组交换协议的源地址(通常称作MAC源地址)和所述分组交换协议的目的地址(通常称作MAC目的地址)，所述源地址和所述目的地址与所述网络交换机的输入端口和输出端口的编号相关联。由此，在在输入端口上接收所述分组交换协议的帧之后，MAC目的地址从经接收的帧的帧头提取。该MAC目的地址与所述寻址表格的MAC目的地址进行比较，所述寻址表格由此可使该MAC目的地址与所述输出端口中的一个、甚至是多个相关联。经接收的帧由此朝向该或这些输出端口重导向。当没有任何MAC目的地址从经接收的帧的帧头提取时，则经接收的帧朝向全部输出端口重导向。当经提取的MAC目的地址未存储在所述寻址表格中时，则所述MAC目的地址与输出端口的编号关联地存储在所述寻址表格中，通过该MAC目的地址辨识的目的地电子元件连接在所述输出端口上。MAC源地址也从经接收的帧的帧头提取，并且与其上接收所述帧的输入端口的编号关联地存储在所述寻址表格中(当与该输入端口相关联的该MAC源地址尚未存储在所述寻址表格中时)。由此，所述寻址表格可存储(作为所述分组交换协议的帧的发射源的且连接至输入端口的)发射源电子元件的MAC源地址以及(作为所述分组交换协议的帧的目的地的且连接在输出端口上的)目的地电子元件的MAC目的地址，以使得由所述网络交换机接收的帧朝向所述目的地电子元件重导向。
然而，所述低等级协议的帧T不是分组交换协议的帧，并且，所述网络交换机的运行需经适配用于使得所述低等级协议的帧T朝向该网络交换机的输出端口重导向。
在第一操作中，信号由用于管控电子元件110的管控器1110基于所述低等级协议的帧T生成。所述信号由此经由端口1120的接发器发射，并且经由输入端口(例如网络交换机12的端口1211)的接发器接收。
在第二操作中，帧T由此由管控器1221基于经接收的信号取得，该帧T朝向至少一个管控器124m和相关联的输出端口123m重导向，该重导向在从该帧T提取的至少一个目的地址的基础上进行。
在第三操作中，信号由与输出端口123m相关联的管控器124m基于帧T生成。所述信号由此向通过经提取的目的地址辨识的目的地电子元件发射，(该发射经由网络交换机12的与该电子元件连接的输出端口进行)，并且在输入端口(例如目的地电子元件(在该情况下，电子元件111)的端口1121)上接收(该接收经由与这些端口相关联的收发器进行)。
根据该第一操作的实施例，帧T朝向输出端口重导向，所述输出端口的编号与同从所述帧T提取的目的地址相同的目的地址关联地存储在寻址表格122中。
根据变型，从帧T提取的目的地址与所述输入端口的编号关联地存储在寻址表格122中，当该关联尚未存储在寻址表格122中时。
根据该实施例，所述寻址表格存储所述低等级协议的地址，由此能够在所述低等级协议的地址的基础上实施帧路由机制。
根据该第一操作的实施例，帧T朝向输出端口重导向，所述输出端口的编号与所述分组交换协议的MAC目的地址关联地存储在寻址表格122中，所述MAC目的地址基于同从帧T提取的目的地址相同的目的地址获得。
根据变型，所述MAC目的地址与所述输入端口的编号关联地存储在寻址表格12中，当该关联尚未存储在寻址表格122中时。
根据该实施例，所述寻址表格存储所述分组交换协议的地址，由此使得能够在所述分组交换协议的地址的基础上实施帧路由机制。
在(可选的)第四操作中，所述低等级协议的源地址从帧T提取。
根据变型，经提取的源地址与所述输入端口的编号关联地存储在寻址表格122中，当该关联尚未存储在寻址表格122中时。
根据变型，MAC源地址基于该经提取的源地址获得。
根据变型，所述MAC源地址与所述输入端口的编号关联地存储在寻址表格122中，当该关联尚未存储在寻址表格122中时。
由此，寻址表格122可使所述低等级协议的或所述分组交换协议的源地址和/或目的地址与所述网络交换机的输入端口和输出端口中的每个相关联，以使与这些端口连接的电子元件可交换所述低等级协议的帧T。
根据本发明的实施例，所述低等级协议是符合规范CiA 610-1及CiA610-3的CANXL类型的，所述分组交换协议是以太网类型的(802标准)，也就是说是用100Base-T1以太网收发器运行的协议。
CAN XL类型的网络协议的帧T包括七个字段，如图2所示：
-帧的开头或SOF(英文为“Start Of Frame”)，其由1个主导比特位具象；
-由12个或32个比特位组成的评判字段(标识符)；
-由6个比特位组成的控制(或管控)字段，其包括DLC(“Data Length Code”，法文为“code de longueur de donnée”)，并且表明数据(payload)长度)；
-由0个至64个比特位(从0个到8个八位字节)组成的数据字段；
-由16个比特位组成的CRC字段；
-由2个比特位组成的ACK履行字段；
-帧的末尾或EOF(英文为“End of Frame”)，其由7个隐性比特位具象。
图3示出了以太网帧的主要字段。
在这些字段之中，所述源地址和所述目的地址以6个八位字节表达。
根据该实施例，以太网类型的MAC地址以6个八位字节表达，并且，Can XL协议的帧T的源地址或目的地址以2个八位字节表达。
在寻址表格122存储MAC地址的情况下，经存储的每个MAC地址由此基于从帧T提取的地址的2个八位字节(其由用于填充的2个八位字节补充)查询。
网络交换机12可由此作为以太网类型的网络交换机运行，以在以太网类型的MAC地址的基础上实施所述低等级协议的帧T的重定向机制。
在MAC地址的基础上或在所述低等级协议的地址的基础上运行的网络交换机12也可实施通常经使用在以太网类型的输入帧上的其它功用。例如，这些功用中的一个是对于VLAN(英文为“Virtual Local Area Network”，法文为“réseau local virtuel”)的管理，所述管理建立在以太网协议的VID字段(其以12个比特位表达)的基础上。
在(可选的)第五操作中，为了使得网络交换机12可实施对于所述VLAN的该管理，所述VID字段的前八个比特位通过从所述低等级协议的帧T提取的字段VCID查询并且由四个填充比特位补充。
在(可选的)第六操作中，一些帧或VLAN可通过防火墙类型的功用的实施来阻止。
根据变型，由于帧T是所述低等级协议的帧或所述分组交换协议的帧，信息INF经存储用于辨识输入端口121n或输出端口123m是否接受所述低等级协议的帧或所述分组交换协议的帧。
选择使用用于存储所述低等级协议的地址或MAC地址的寻址表格，该选择可取决于在所述输入端口和/或所述输出端口上接收的帧的类型。
网络交换机12的元件可单个地或组合地集成在单个集成电路中、多个集成电路中和/或分散的元件中。
网络交换机12可实施成电子电路或软件(或计算机)模块的形式又或电子电路和软件模块的组合的形式。
管控器122n(n＝1至N)和/或一个或多个处理器125配置用于执行指令以实施图1的操作和/或图4的方法的步骤。管控器122n和/或处理器125可包括经集成存储器、输入/输出接口以及本领域技术人员所已知的各种电路。存储器126例如对应于易失性存储器和/或非易失性存储器并且/或者包括可包括易失性存储器和/或非易失性存储器的存储器存储装置，例如EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、闪存、磁盘或光盘。
包括图4的方法的指令的计算机编码(其待由管控器122n和/或处理器122加载和执行)例如存储在存储器126上。
图4示出了根据本发明特别实施例的用于由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子元件发射信号的发射方法的各步骤的流程图。
在第一步骤41中，信号基于所述低等级协议的帧T生成，并且在网络交换机12的物理的输入端口上接收。
在第二步骤42中，从经接收的信号提取的帧T朝向网络交换机12的输出端口重导向，该重导向在从所述帧T提取的至少一个目的地址的基础上进行。
在第三步骤43中，信号基于所述帧T生成，并且向通过经提取的目的地址辨识的电子元件发射(该发射经由网络交换机12的与该电子元件连接的输出端口进行)。
在(可选的)第四步骤44中，源地址从帧T提取，并且与所述网络交换机的其上接收所述帧T的输入端口的编号关联地存储在寻址表格122中，当该关联尚未存储在寻址表格122中时。
在(可选的)第五步骤45中，帧T适用于通过CAN XL协议的帧的VCID字段的8个八位字节(其由用于填充的4个比特位补充)查询以太网协议的VID字段。
在(可选的)第六步骤46中，一些帧或VLAN可通过防火墙类型的功用的实施来阻止。
根据实施变型，与图1有关的经描述操作的变型和示例适用于图4的方法的步骤。
当然，本发明并不限于上文描述的实施例，而是扩展到一种用于由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子元件发射信号的发射方法，所述发射方法包括次级步骤，而不脱离本发明的范围。本发明同样可扩展到一种配置用于实施这种方法的装置。
本发明还涉及一种车辆(例如机动车辆)，所述车辆包括根据图1的系统。

Claims (10)

1.一种用于由车辆的第一电子元件向所述车辆的至少一个第二电子元件发射信号的发射方法，所述信号基于低等级网络协议的帧形成并且经由分组交换协议的收发器发射，所述发射方法包括以下步骤：
-在网络交换机的物理的输入端口上接收(41)所述信号；
-朝向所述网络交换机的输出端口重定向(42)从经接收的信号提取的低等级网络协议的帧，所述重定向在从所述低等级网络协议的帧提取的目的地址的基础上进行；
-向通过经提取的目的地址辨识的电子元件发射(43)基于所述低等级网络协议的帧生成的信号，所述发射经由所述网络交换机的与所述电子元件连接的输出端口进行。
2.根据权利要求1所述的发射方法，其中，所述低等级网络协议的帧朝向输出端口重导向，所述输出端口的编号与同从所述低等级网络协议的帧提取的目的地址相同的目的地址关联地存储在寻址表格中。
3.根据权利要求2所述的发射方法，其中，从所述低等级网络协议的帧提取的目的地址与所述输入端口的编号关联地存储在所述寻址表格中，当所述关联尚未存储在所述寻址表格中时。
4.根据权利要求1所述的发射方法，其中，所述低等级网络协议的帧朝向输出端口重导向，所述输出端口的编号与所述分组交换协议的目的地址关联地存储在所述寻址表格中，所述分组交换协议的目的地址基于同从所述低等级网络协议的帧提取的目的地址相同的目的地址获得。
5.根据权利要求4所述的发射方法，其中，所述分组交换协议的目的地址与所述输入端口的编号关联地存储在所述寻址表格中，当所述关联尚未存储在所述寻址表格中时。
6.根据上述权利要求中任一项所述的发射方法，所述发射方法还包括以下步骤：从所述低等级网络协议的帧提取源地址，并且在寻址表格中与所述网络交换机的其上接收所述低等级网络协议的帧的输入端口的编号关联地存储所述源地址。
7.根据上述权利要求中任一项所述的发射方法，所述发射方法还包括以下步骤：从所述低等级网络协议的帧提取源地址，并且在寻址表格中与所述网络交换机的其上接收所述低等级网络协议的帧的输入端口的编号关联地存储基于经提取的所述源地址获得的分组交换协议的源地址。
8.根据上述权利要求中任一项所述的发射方法，其中，信息经存储用于辨识所述网络交换机的输入端口是否接受所述低等级网络协议的帧或所述分组交换协议的帧。
9.一种网络交换机(12)，所述网络交换机包括与至少一个处理器相关联的存储器，所述至少一个处理器配置用于实施根据权利要求1至8中任一项所述的发射方法的步骤。
10.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求9所述的装置。
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