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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf der am 11. Dezember 2017 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-236713 , deren Offenbarung hier durch Verweis aufgenommen wird.
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TECHNISCHER BEREICH
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine fahrzeuginterne Relaisvorrichtung, auch Relaisvorrichtung im Fahrzeug genannt.
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HINTERGRUND
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In Patentliteratur 1 wird eine Technik zur Verwendung einer Relaisvorrichtung in einem fahrzeuginternen Kommunikationsnetz offenbart. Die Relaisvorrichtung umfasst eine Vielzahl von Anschlüssen. Wenn einer der Vielzahl von Anschlüssen ein Signal eingibt, wird das Signal an einen anderen der Vielzahl von Anschlüssen übertragen, der mit derselben Relaisvorrichtung verbunden und durch ein im Signal enthaltenes Ziel bestimmt ist.
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STAND DER TECHNIK
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PATENTLITERATUR
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Patentliteratur 1:
JP 2016-141269 A -
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In einem fahrzeuginternen ECU mit einer Relaisfunktion wird jeweils eine physikalische Schicht und eine Datenverbindungsschicht im OSI-Referenzmodell von einem ASIC bereitgestellt, und Schichten, die höher liegen als die Datenverbindungsschicht, werden von einem Mikrocomputer bereitgestellt. Wenn die Relaisfunktion in einer Netzwerkschicht, d.h. der Schicht 3, ausgeführt wird, führt der Mikrocomputer die Relaisfunktion daher per Software aus.
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Das Relais auf der Netzwerkschicht erfordert jedoch ein Relais im gesamten Netzwerk und hat daher eine hohe Verarbeitungslast. Infolgedessen kann es selbst dann zu Kommunikationsverzögerungen kommen, wenn ein Hochleistungs-Mikrocomputer verwendet wird. Da die Verarbeitungslast hoch ist, kann außerdem die Wärmeentwicklung zunehmen.
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Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist es, eine fahrzeuginterne Relaisvorrichtung bereitzustellen, die weniger wahrscheinlich eine Kommunikationsverzögerung verursacht und auch die Wärmeentwicklung reduzieren kann.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine fahrzeuginterne Relaisvorrichtung eine Schicht 2 Relaiseinheit und eine Schicht 3 Relaiseinheit. Eine Hardwareschaltung führt Funktionen einer Schicht 1 bis Schicht 3 aus. Ein Mikrocomputer führt Funktionen einer Schicht 4 und höherer Schichten als die Schicht 4 aus.
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Im oben beschriebenen Fall führt die Hardwareschaltung die Funktionen der Schicht 1 bis Schicht 3 aus, so dass die Schicht 3 Relaiseinheit von einer Hardwareschaltung bereitgestellt wird. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit wird durch Bereitstellen der Schicht 3 Relaiseinheit als Hardwareschaltung erhöht. Eine Kommunikationsverzögerung wird daher weniger wahrscheinlich verursacht. Darüber hinaus kann die Wärmeentwicklung durch den Einsatz der Hardwareschaltung reduziert werden. Da der Mikrocomputer darüber hinaus die Verarbeitung der Schicht 4 und höher ausführt, ist es möglich, einen Mikrocomputer zu verwenden, der in seiner Funktion nicht so anspruchsvoll ist.
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Figurenliste
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Die oben genannten und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erstellt wurde, deutlicher hervortreten. In den Zeichnungen:
- 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines fahrzeuginternen Kommunikationssystems zeigt;
- 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Relaisvorrichtung zeigt; und
- 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Relaisvorrichtung zeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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(Ausführungsform)
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(Gesamte Konfiguration)
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei Nachfolgend werden die Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine beispielhafte Konfiguration eines fahrzeuginternen Kommunikationssystems 10. Das fahrzeuginterne Kommunikationssystem 10 ist nach dem fahrzeuginternen Ethernet-Standard konfiguriert. „Ethernet“ ist ein eingetragenes Warenzeichen. Das fahrzeuginterne Kommunikationssystem 10 ist auf einem Fahrzeug C montiert.
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Das in 1 gezeigte fahrzeuginterne Kommunikationssystem 10 umfasst sechs End-ECUs 20 und eine Relaisvorrichtung 100. Die Anzahl der End-ECUs 20 ist ein Beispiel, und es kann eine beliebige Anzahl der End-ECUs 20 bereitgestellt werden.
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Die End-ECU 20 entspricht einem Knoten, der über ein Kabel 30 mit der Relaisvorrichtung 100 verbunden ist. Der Knoten kann anstelle der ECU ein Sensor oder ähnliches sein. Alternativ kann eine andere Relaisvorrichtung als Knoten angeschlossen werden. Jede End-ECU 20 kommuniziert direkt nur mit der Relaisvorrichtung 100. Wenn ein Signal an einen anderen Knoten übertragen wird, bewirkt die End-ECU 20, dass das Signal eine Adresse des Zielknotens enthält. Dieses Signal wird über das Kabel 30 an die Relaisvorrichtung 100 ausgegeben. Das Kabel 30 kann ein Twisted-Pair-Kabel sein.
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Die Relaisvorrichtung 100 teilt eine Vielzahl von Knoten, die mit der Relaisvorrichtung 100 verbunden sind, in zwei VLANs (Virtuelle LANs) 40, 50 auf. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der VLANs ein Beispiel ist und die Vielzahl der Knoten in drei oder mehr VLANs 40, 50 unterteilt werden kann. Die Relaisvorrichtung entspricht einer fahrzeuginternen Relaisvorrichtung.
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(Konfiguration der Relaisvorrichtung 100)
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Die Konfiguration der Relaisvorrichtung 100 ist in 2 dargestellt. Die Relaisvorrichtung 100 umfasst eine Stromversorgungsschaltung 110, einen PHY 120, ein FPGA (Field-Programmable Gate Array) 130 und einen Mikrocomputer 140.
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Die Stromversorgungsschaltung 110 versorgt den PHY 120, den FPGA 130 und den Mikrocomputer 140 mit Strom.
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Der PHY 120 verfügt über eine Vielzahl von Ports P. In 1 sind sechs Ports P1, P2, P3, P4, P5, P6 vorgesehen. Wenn jeder der sechs Ports P1, P2, P3, P4, P5, P6 nicht unterschieden wird, wird er als Port P bezeichnet.
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Ein Ende des Kabels 30 wird mit dem Anschluss P verbunden. Das andere Ende des Kabels 30 wird mit dem Ende ECU 20 verbunden.
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Der PHY 120 konvertiert das vom FPGA 130 gelieferte Signal in ein elektrisches Signal um, das auf das Kabel 30 übertragen werden kann. Der PHY 120 konvertiert auch das von der End ECU 20 über das Kabel 30 gelieferte Signal in ein Signal um, das vom FPGA 130 verarbeitet werden kann. Der PHY 120 entspricht einer physikalischen Schicht im OSI-Referenzmodell, d.h. einer Schicht 1 L1. Zusätzlich zu der oben beschriebenen Signalkonvertierung führt der PHY 120 auch Frame-Codierung, serielle / parallele Konvertierung, Signalwellenform-Konvertierung und ähnliches durch. Der PHY 120 wird von einem IC mit einer analogen Schaltung, d.h. einer Hardwareschaltung, bereitgestellt. In 2 enthält ein PHY 120 eine Vielzahl von Anschlüssen P. Alternativ kann der PHY 120 in eine Vielzahl von PHYs unterteilt werden, wie z.B. eine unabhängige Konfiguration für jeden Port P.
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Der FPGA 130 ist so programmiert, dass er die Funktionen einer Schicht 2 L2 und einer Schicht 3 L3 im OSI-Referenzmodell ausführt.
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Die Schicht 2 L2 ist eine Datenverbindungsschicht und führt die Kommunikation im gleichen VLAN 40, 50 durch. Die Schicht 2 L2 erkennt auch einen Fehler des Signals. Die Schicht 2 L2 fungiert als Schicht 2 Relaiseinheit 131. Die Schicht 2 Relaiseinheit 131 führt die Kommunikation im gleichen VLAN 40, 50 durch. Die Schicht 2 Relaiseinheit 131 bestimmt den Knoten, an den das Signal auf der Grundlage einer MAC-Adresse (Media Access Control) übertragen werden soll.
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Die Schicht 3 L3 ist eine Netzwerkschicht und dient der Kommunikation zwischen verschiedenen Netzwerken. Um die Kommunikation zwischen Netzwerken durchzuführen, fungiert die Schicht 3 L3 als Schicht 3 Relaiseinheit 132. Die Layer-3 Relaiseinheit 132 führt die Kommunikation in den verschiedenen VLAN 40, 50 durch. Die Schicht 3 Relaiseinheit 132 bestimmt den Knoten, an den das Signal auf der Grundlage einer IP (Internet Protocol)-Adresse übertragen werden soll.
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Der Mikrocomputer 140 ist ein Computer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM, einem I / O und einer Busleitung zur Verbindung dieser Komponenten. Im ROM ist ein Programm gespeichert, mit dem ein Allzweckcomputer als Mikrocomputer 140 betrieben werden kann. Der Mikrocomputer 140 funktioniert als eine Schicht 4 L4, eine Schicht 5 L5, eine Schicht 6 L6 und eine Schicht 7 L7, indem er das im ROM gespeicherte Programm ausführt, während er die temporäre Speicherfunktion des RAM nutzt. Das heißt, die Schicht 4 L4, die Schicht 5 L5, die Schicht 6 L6 und die Schicht 7 L7 werden durch die Softwareverarbeitung realisiert. Es ist zu beachten, dass ein Speichermedium zur Speicherung des von der CPU ausgeführten Programms nicht auf das ROM beschränkt ist. Das Programm kann in einem nicht flüchtigen, greifbaren Speichermedium gespeichert werden.
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Die Schicht 4 L4 ist eine Transportschicht und führt die Kommunikation zwischen Programmen, die Gewährleistung der Datenübertragung und ähnliches aus. Die Schicht 5 L5 ist eine Sitzungsschicht, die Schicht 6 L6 ist eine Präsentationsschicht und die Schicht 7 L7 ist eine Anwendungsschicht. Die Schicht 5 L5, die Schicht 6 L6 und die Schicht 7 L7 führen Benutzerauthentifizierung, Datenkodierung und -dekodierung, eine Benutzerschnittstellenfunktion und ähnliches aus. Die Relaisvorrichtung 100 mit diesen Funktionen kann auch als Schaltzentralen-ECU bezeichnet werden. Die Funktionen der Schicht 2 Relaiseinheit 131 und der Schicht 3 Relaiseinheit 132 können als Schalter bezeichnet werden.
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(Zusammenfassung der Ausführungsform)
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In der Relaiseinheit 100 der vorliegenden Ausführungsform werden die Schicht 2 L2 und die Schicht 3 L3 vom FPGA 130 bereitgestellt, der eine Hardwareschaltung ist, so dass die Relaiseinheit 132 der Schicht 3 von der Hardwareschaltung bereitgestellt wird. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit wird erhöht, indem die Schicht 3 Relaiseinheit 132 als Hardwareschaltung bereitgestellt wird. Eine Kommunikationsverzögerung wird daher weniger wahrscheinlich verursacht. Darüber hinaus kann die Wärmeentwicklung durch die Verwendung der Hardwareschaltung reduziert werden.
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Da der Mikrocomputer 140 außerdem die Verarbeitung der Schicht 4 L4 und höher ausführt, ist es möglich, den funktional nicht so anspruchsvollen Mikrocomputer 140 einzusetzen.
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Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oben beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene modifizierte Beispiele, die unten beschrieben werden, sind ebenfalls in den technischen Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung einbezogen. Darüber hinaus können verschiedene andere Modifikationen als die folgenden vorgenommen werden, ohne vom Wesentlichen abzuweichen. In der folgenden Beschreibung sind Elemente, die die gleichen Bezugszeichen wie die bisher verwendeten haben, die gleichen wie Elemente, die die gleichen Bezugszeichen in den früheren Ausführungsformen haben, außer wenn dies ausdrücklich erwähnt wird. Wenn nur ein Teil der Konfiguration beschrieben wird, kann die oben beschriebene Ausführungsform auf andere Teile der Konfiguration angewandt werden.
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(Erste Modifikation)
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Im Relaisbaustein 100 der Ausführungsform werden die Schicht 2 L2 und die Schicht 3 L3 durch den FPGA 130 bereitgestellt. Wie in 3 dargestellt, kann jedoch anstelle des FPGA 130 auch ein Relaisbaustein 200 mit einem ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 230 verwendet werden.
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(Zweite Modifikation)
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Der PHY 120 muss nicht unbedingt getrennt vom FPGA 130 oder dem ASIC 230 bereitgestellt werden, und der FPGA 130 oder der ASIC 230 kann als PHY 120 fungieren.
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(Dritte Modifikation)
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Eine Hardwareschaltung mit den Funktionen der Schicht 1 L1 und der Schicht 2 L2 und eine Hardwareschaltung mit der Funktion der Schicht 3 L3 können getrennt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017236713 [0001]
- JP 2016141269 A [0004]
