專利名稱：中心總線監(jiān)護器及其操作方法
中心總線監(jiān)護器及其操作方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的實施例總體上涉及用于操作電子系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法，更具體地涉及中心 總線監(jiān)護器(Central Bus Guardian CBG)、配備CBG的車輛中網(wǎng)絡(luò)(IVN)、以及用于操作 CBG的方法。
背景技術(shù)：
CBG是能夠用于提高數(shù)據(jù)通信的魯棒性的通信集線器設(shè)備。為了提高數(shù)據(jù)通信的 魯棒性，CBG尋找連接至CBG的總線中的異常。傳統(tǒng)地，CBG通過阻止異常信號，對任何可 見異常作出反應(yīng)以反應(yīng)方式(reactive manner)進行工作，使得異常信號不會傳播到其他 總線。CBG可以連接汽車系統(tǒng)中的通信節(jié)點，以提高汽車系統(tǒng)的關(guān)鍵(critical)通信的魯 棒性。除了汽車系統(tǒng)中的通信節(jié)點以外，CBG可以連接至外部通信節(jié)點。然而，入侵者可以 針對惡意行為，使用CBG與外部通信節(jié)點之間的通信連接。例如，入侵者可以收聽汽車系統(tǒng) 中通信節(jié)點正在進行的網(wǎng)絡(luò)通信，以獲得對汽車系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)操作的認(rèn)識。此外，入侵者可以 向CGB發(fā)送錯誤數(shù)據(jù)，以擾亂汽車系中通信節(jié)點正在進行的通信，或者引起汽車系統(tǒng)中CGB 和/或通信節(jié)點的故障。入侵者所執(zhí)行的惡意行為可以不引起任何可見移除，并且在異常 可見時，破壞很可能已經(jīng)發(fā)生。發(fā)明內(nèi)容
描述了 CBG和用于操作CBG的方法。在一個實施例中，用于操作CBG的方法包括 在連接至CBG的總線之間執(zhí)行競賽仲裁(race arbitration),以針對時隙選擇獲勝方總 線；并且基于獲勝方總線還是目的地總線連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)絡(luò)，以及基于連 接至獲勝方總線的通信設(shè)備還是連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，在時隙中選 擇性地將在CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線。還描述了其他實施例。
在實施例中，一種CBG包括輸入/輸出(I/O)單元，連接至應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)中的總線；以 及處理單元，被配置為在連接至CBG的總線之間執(zhí)行競賽仲裁，以針對時隙選擇獲勝方總 線，處理單元還被配置為基于獲勝方總線還是目的地總線連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng) 絡(luò)，以及基于連接至獲勝方總線的通信設(shè)備還是連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功 能，在時隙中選擇性地將在CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線。
在實施例中，一種用于操作連接至應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)中的總線的FlexRay可兼容CBG的方 法包括在連接至FlexRay可兼容CBG的總線之間執(zhí)行競賽仲裁，以針對時隙選擇獲勝方總 線；并且基于獲勝方總線還是目的地總線連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)絡(luò)，以及基于連 接至獲勝方總線的通信設(shè)備還是連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，在時隙中選 擇性地將在FlexRay可兼容CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線。


結(jié)合通過本發(fā)明原理的示例描述的附圖，根據(jù)以下詳細描述本發(fā)明實施例的其他方面和優(yōu)點將變得顯而易見。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的通信網(wǎng)絡(luò)的示意框圖。
圖2示出了圖1中所示CBG的示例性訪問圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的包括多個應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的通信網(wǎng)絡(luò)的示意框圖。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于操作CBG的方法的過程流程圖。
貫穿附圖，相似的附圖標(biāo)記可以用于標(biāo)識相似的元件。
具體實施方式
容易理解，本文總體上描述且在附圖中示意的實施例的部件可以以各種不同配置 來布置和設(shè)計。因此，如在附圖中表示的以下詳細描述并不意在限制本公開的范圍，而是僅 代表不同實施例。盡管在附圖中提出了實施例的各個方面，但是附圖不必按比例示出，除非 特殊指示。
所描述到的實施例在所有方面應(yīng)認(rèn)為僅是示意性而并非限制性。因此本發(fā)明的范 圍由所附權(quán)利要求指示而不是由該詳細描述指示。落在權(quán)利要求等同物意義和范圍內(nèi)的所 有變化應(yīng)包含在它們的范圍內(nèi)。
貫穿本說明書對特征、優(yōu)點或類似語言的引用并不暗示著可以利用本發(fā)明實現(xiàn)的 所有特征和優(yōu)點應(yīng)當(dāng)在任何單個實施例中。相反，對特征和優(yōu)點的語言引用應(yīng)理解為暗示 著結(jié)合實施例描述的特定特征、優(yōu)點或特性包括在至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書 對特征和優(yōu)點以及類似語言的討論可以但不必指代相同實施例。
此外，所描述的本發(fā)明特征、優(yōu)點和特性可以以任何適合方式組合在一個或更多 個實施例中。相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文的描述應(yīng)認(rèn)識到，可以在不具有特定實施例的一 個或更多個特定特征或優(yōu)點的情況下實踐本發(fā)明。在其他情況下，可以在不存在于本發(fā)明 所有實施例中的特定實施例中認(rèn)識到附加特征和優(yōu)點。
貫穿本說明書對“一個實施例”、“實施例”或類似語言的引用意味著結(jié)合所示實施 例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書短語“在一 個實施例中”、“在實施例中”以及類似語言可以但不必均指代相同實施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的通信網(wǎng)絡(luò)100的示意框圖。通信網(wǎng)絡(luò)可以用于各種應(yīng) 用。在圖1中所示的實施例中，通信網(wǎng)絡(luò)100包括應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110、網(wǎng)關(guān)112和外部網(wǎng)絡(luò)114。
應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110被配置為有助于應(yīng)用系統(tǒng)中通信設(shè)備之間的通信。在實施例中,應(yīng) 用網(wǎng)絡(luò)Iio有助于應(yīng)用系統(tǒng)中通信設(shè)備之間的關(guān)鍵(critical)通信(例如安全關(guān)鍵通 信)。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110可以用于各種應(yīng)用，在實施例中，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110用于至少一個汽車應(yīng)用。 汽車應(yīng)用的示例包括但不限于交通動力學(xué)，例如制動、懸掛、轉(zhuǎn)向、駕駛員輔助、智能泊車助 理、自適應(yīng)巡航控制、燃料控制、跟蹤控制、智能助力轉(zhuǎn)向、車道偏離警告、電子助力轉(zhuǎn)向和 電子穩(wěn)定控制。例如，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110有助于車輛內(nèi)的汽車系統(tǒng)中通信設(shè)備(例如，電子控制 器節(jié)點)之間的通信。
在圖1中所示的實施例中，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110包括通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4 和CBG 104。盡管圖1中所示的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110包括四個通信設(shè)備，但是在一些其他實施例 中，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110包括多于四個通信設(shè)備或少于四個通信設(shè)備。此外，盡管圖1中所示的應(yīng) 用網(wǎng)絡(luò)110包括僅一個CBG 104，但是在一些其他實施例中，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110包括多個CBG。
應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4被配置為發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 通信設(shè)備發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)可以為任何適合的格式。在實施例中，發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)是數(shù) 據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀可以包括頭部段、用于傳送應(yīng)用數(shù)據(jù)的有效載荷段、以及尾部段。除了通信以 外，每個通信設(shè)備可以被配置為執(zhí)行附加功能。例如，每個通信設(shè)備可以用于執(zhí)行汽車應(yīng) 用。在實施例中，通信設(shè)備可以是汽車系統(tǒng)中的電子控制器節(jié)點。電子控制器節(jié)點包含可 以與傳感器和致動器相連的電子控制單元(Electronic Control Unit :EOJ)。典型地,EQJ 從傳感器收集數(shù)據(jù)，運行應(yīng)用軟件，控制致動器，并且經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)通信至其他電子控制器 節(jié)點。
在實施例中，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4中的至少一個 執(zhí)行應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵功能。應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵功能可以是與應(yīng)用系統(tǒng)的安全有關(guān)的功能。對 于汽車系統(tǒng)而言，關(guān)鍵功能可以是與車輛的安全有關(guān)的功能。車輛的關(guān)鍵功能示例包括與 車輛的安全有關(guān)的引擎控制、牽引控制、安全氣囊控制、線控制動、線控轉(zhuǎn)向等。在實施例 中，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4中的至少一個執(zhí)行應(yīng)用系統(tǒng)的非 關(guān)鍵功能。應(yīng)用系統(tǒng)的非關(guān)鍵功能可以是與應(yīng)用系統(tǒng)的安全無關(guān)的功能。對于汽車系統(tǒng)而 言，非關(guān)鍵功能可以是與車輛的安全無關(guān)的功能。車輛的非關(guān)鍵功能示例包括與娛樂有關(guān) 的多媒體和游戲；以及與舒適度有關(guān)的車窗控制和環(huán)境溫度控制。
應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的CBG 104被配置為選擇性地阻止并選擇性地轉(zhuǎn)發(fā)在通信網(wǎng)絡(luò)100 中連接至CBG 104的總線或分支上接收到的數(shù)據(jù)。在圖1中所示的實施例中，CBG 104連接 至應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110中的四個總線108-1，108-2，108-3，108-4。具體地，通信設(shè)備102-1，102-2 連接至總線108-1，通信設(shè)備102-3連接至總線108-2，網(wǎng)關(guān)112連接至總線108-3，通信設(shè) 備102-4連接至總線108-4。四個總線108-1，108-2，108-3，108-4是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110中的串 行通信總線。CBG 104可以是車輛中網(wǎng)絡(luò)(IVN)系統(tǒng)的一部分。盡管圖1中所示的CBG 104 連接至四個總線，但是在一些其他實施例中，CBG 104接至多于四個總線或少于四個總線。 在實施例中，通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4中的至少一個直接連接至應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110 中的總線。換言之，通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4中的至少一個連接至應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110 中的總線，而無需任何中間設(shè)備。
應(yīng)用系統(tǒng)(例如汽車系統(tǒng))的關(guān)鍵(例如，安全關(guān)鍵)通信的魯棒性可以通過將 應(yīng)用系統(tǒng)中的通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4連接至CBG 104來提高。例如，CBG 104 可以阻止汽車系統(tǒng)中的不期望通信，并且保護關(guān)鍵通信。在實施例中，根據(jù)FlexRay 協(xié)會 開發(fā)的FlexRay 通信系統(tǒng)規(guī)范，所有通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4是FlexRay 通 信系統(tǒng)的通信節(jié)點。FlexRay 通信系統(tǒng)是針對汽車應(yīng)用的魯棒、可縮放、確定性和容錯串 行總線系統(tǒng)。在本實施例中，CBG104連接至FlexRay 通信系統(tǒng)的信道，以實現(xiàn)信道上的 數(shù)據(jù)傳送，并且增加容錯。FlexRay 通信系統(tǒng)的信道是單個通信介質(zhì)，例如，一個網(wǎng)絡(luò)。例 如，F(xiàn)lexRay 通信系統(tǒng)規(guī)范在兩個單獨、并聯(lián)通信介質(zhì)(信道A和信道B)之間進行區(qū)分。 CBG 104可以是與FlexRay 協(xié)會開發(fā)的FlexRay 通信系統(tǒng)規(guī)范相兼容地或根據(jù)FlexRay 協(xié)會開發(fā)的FlexRay 通信系統(tǒng)規(guī)范而設(shè)計、開發(fā)、制造和/或配置的FlexRay可兼容CBG。 CBG 104可以是與FlexRay 協(xié)會開發(fā)的FlexRay 通信系統(tǒng)規(guī)范相兼容地或根據(jù)FlexRay 協(xié)會開發(fā)的FlexRay 通信系統(tǒng)規(guī)范而設(shè)計、開發(fā)、制造和/或配置的FlexRay可兼容通信 控制器。當(dāng)CBG 104用于保護FlexRay 通信系統(tǒng)的信道時，F(xiàn)lexRay 通信系統(tǒng)可以容忍一些致命故障(例如，短路總線或通信節(jié)點的錯誤行為)。CBG 104可以支持應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110 中給定數(shù)目(例如，16)的總線/分支。在實施例中，子總線或其它通信鏈路/設(shè)備連接至 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110中的總線，并且執(zhí)行非關(guān)鍵應(yīng)用的通信節(jié)點連接至子總線或其它通信鏈路/ 設(shè)備。例如，網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋可以用于將CBG 104連接至與外部通信設(shè)備相連的局域互連網(wǎng)絡(luò) (LIN)總線，控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)總線、或以太網(wǎng)總線。LIN總線是汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)內(nèi)使用 的車輛總線或計算機連網(wǎng)總線系統(tǒng)。CAN總線是被設(shè)計為允許微控制器和設(shè)備在車輛內(nèi)彼 此通信而無需主機。連接至子總線的節(jié)點數(shù)目不會受CBG 104的限制。CBG 104的架構(gòu)和 算法可以不依賴于連接至CBG 104總線/分支的數(shù)目。在實施例中，在FlexRay 通信系統(tǒng) 的一個信道上級聯(lián)多個CBG。例如，如果單個CBG不能連接至特定FlexRay 通信系統(tǒng)的足 夠數(shù)目的總線/分支，則多個CBG可以在FlexRay 通信系統(tǒng)的一個信道上級聯(lián)，使得提供 足夠數(shù)目的總線/分支。
在實施例中，CBG 104還被配置為存儲通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4的通 信調(diào)度(communications shedule)以及配置參數(shù)(configuration parameters)。通信調(diào) 度包含通過CBG 104的調(diào)度的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信息。CBG 104基于通信調(diào)度和/或配置參數(shù)來 選擇性地阻止和選擇性地轉(zhuǎn)發(fā)在連接至CBG 104的總線108-1，108-2，108-3，108-4上接收 到的通信數(shù)據(jù)。CBG 104至少存儲通過104信道數(shù)據(jù)通信的總線級通信調(diào)度。CBG 104可 以不存儲通信網(wǎng)絡(luò)100的完整通信調(diào)度。然而，CBG104還可以存儲可以或不可以通過CBG 104的數(shù)據(jù)通信的更多信息，例如節(jié)點級通信調(diào)度。在實施例中，CBG 104具有保護與關(guān)鍵 功能有關(guān)的數(shù)據(jù)(例如，一個數(shù)據(jù)幀或多個數(shù)據(jù)幀)并且啟動和保持通信的信息。在實施 例中，如果僅通信設(shè)備子集和消息用于完成關(guān)鍵功能，則僅通信設(shè)備子集和消息的調(diào)度存 儲在CBG 104中，并且僅保護通信設(shè)備子集和消息的時隙/總線組合。時隙可以是FlexRay 可兼容通信循環(huán)的靜態(tài)段中的時隙，或者FlexRay可兼容通信循環(huán)中動態(tài)段中的微時隙 (min1-slot)。因此，執(zhí)行非關(guān)鍵功能的通信設(shè)備的變化不會引起CBG104中存儲的通信調(diào) 度的變化。
在實施例中，CBG 104被配置為對數(shù)據(jù)(例如，一個數(shù)據(jù)幀或多個數(shù)據(jù)幀)進行解 碼。CBG 104還可以對接收到的數(shù)據(jù)幀進行濾波?？梢杂蒀BG 104執(zhí)行的濾波功能的示例 包括但不限于，語義(sematic)濾波和拜占庭(Byzantine) (SOS)濾波。通過對接收到的數(shù) 據(jù)幀進行濾波，CBG 104進行操作以確保一個總線上的特定錯誤不會傳播到其他總線。因為 CBG 104與通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4分開，因此通信設(shè)備中的錯誤不會損害CBG 104。使被CBG 104標(biāo)識為故障的數(shù)據(jù)(例如，數(shù)據(jù)幀)無效(overrule)，使得所有通信設(shè) 備將該數(shù)據(jù)檢測為故障。CBG 104可以通過不轉(zhuǎn)發(fā)或者使被標(biāo)識為故障的幀無效(例如， 利用錯誤幀ID或循環(huán)計數(shù))，在啟動和正常操作期間防止在一個信道上形成團(clique)。 CBG 104可以在存在故障的情況下保護FlexRay 通信系統(tǒng)的啟動。例如，CBG 104可以防 止重置主要冷啟動通信設(shè)備所引起的“不停啟動情況”此外，CBG 104可以在啟動期間明顯 地增強FlexRay 系統(tǒng)的容錯。例如，CBG 104可以限制被分配給連接至CBG 104的特定通 信設(shè)備或總線的帶寬。
除了應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110中的通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4以外，CBG 104經(jīng)由網(wǎng) 關(guān)112連接至一個或多個外部通信設(shè)備。網(wǎng)關(guān)被配置為在不同網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)通信。在 實施例中，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110中的通信設(shè)備被視為應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110中的內(nèi)部節(jié)點，而位于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110外部的通信設(shè)備被視為應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的外部節(jié)點。在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110是FlexRay 通信 系統(tǒng)的情況下，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110中的通信設(shè)備被視為FlexRay 通信系統(tǒng)的內(nèi)部節(jié)點，而位于 FlexRay 通信系統(tǒng)外部的通信設(shè)備被視為FlexRay 通信系統(tǒng)的外部節(jié)點。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110 的外部節(jié)點在物理上可以與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的內(nèi)部節(jié)點位于相同的裝置中，或者位于該裝置 的外部。例如，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的外部節(jié)點在物理上可以與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的內(nèi)部節(jié)點位于相 同的車輛中，或者可以位于車輛的外部。因為外部節(jié)點不是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的一部分，因此外 部節(jié)點與CBG 104不直接相連。在圖1中所示的實施例中，CBG 104經(jīng)由特征提取部102在 總線108-3處連接至外部網(wǎng)絡(luò)114。網(wǎng)關(guān)被配置為在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110與外部網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)換數(shù) 據(jù)通信。在圖1中所示的實施例中，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110和外部網(wǎng)絡(luò)使用不同協(xié)議進行通信。例 如，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110中的通信設(shè)備可以根據(jù)FlexRay 協(xié)會開發(fā)的FlexRay 通信系統(tǒng)規(guī)范進 行通信，并且外部網(wǎng)絡(luò)中的通信設(shè)備可以使用其他協(xié)議(例如CAN、LIN或以太網(wǎng))進行通 信。CBG 104不直接知道連接至CBG 104的特定總線鏈接至外部節(jié)點。然而，因為外部節(jié)點 可以僅經(jīng)由網(wǎng)關(guān)訪問應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110，因此連接至通向網(wǎng)關(guān)的CBG 104的總線是可以連接至 外部節(jié)點的總線。
在圖1中所示的實施例中，外部網(wǎng)絡(luò)114包括通信設(shè)備102-11，102-12,102_13。通 信設(shè)備102-11，102-12直接連接至網(wǎng)關(guān)112，而通信設(shè)備102-13經(jīng)由通信設(shè)備102-12(用 作網(wǎng)絡(luò)路由器)連接至網(wǎng)關(guān)。外部網(wǎng)絡(luò)的通信設(shè)備102-11，102-12，102-13被配置為同步和 /或異步地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。通信設(shè)備102-11，102-12，102-13發(fā)送和接收到的數(shù)據(jù)可以按 照任何適合的格式。在實施例中，發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)幀。除了通信以外，每個通信設(shè) 備可以被配置為執(zhí)行附加功能。例如，每個通信設(shè)備102-11，102-12，102-13可以用于執(zhí)行 汽車應(yīng)用。在實施例中，通信設(shè)備102-11，102-12，102-13可以是汽車系統(tǒng)中的電子控制器 節(jié)點。盡管圖1中所示的外部網(wǎng)絡(luò)包括三個通信設(shè)備102-11，102-12，102-13，但是在一些 其他實施例中，外部網(wǎng)絡(luò)包括多于三個通信設(shè)備或少于三個通信設(shè)備。此外，盡管圖1中所 示的外部網(wǎng)絡(luò)包括直接連接至網(wǎng)關(guān)的兩個通信設(shè)備以及間接連接至網(wǎng)關(guān)的一個通信設(shè)備， 但是在一些其他實施例中，外部網(wǎng)絡(luò)包括直接連接至網(wǎng)關(guān)的任何數(shù)目的通信設(shè)備以及間接 連接至網(wǎng)關(guān)的任何數(shù)目的通信設(shè)備。
CBG 104使用調(diào)度信息(例如，通信調(diào)度)來將數(shù)據(jù)從一個總線108_1，108-2, 108-3或108-4路由至另一總線或多個總線。針對不同通信實現(xiàn)的可用調(diào)度信息可以包含 不同級別的細節(jié)。例如，對于一些通信時隙而言，可以在通信調(diào)度中指定發(fā)送方總線(即， 發(fā)送方設(shè)備可以經(jīng)由其連接至CBG 104的總線)。然而，對于一些其他通信時隙而言，在通 信調(diào)度中不指定發(fā)送方總線。如果在通信調(diào)度中指定發(fā)送方總線，則CBG 104執(zhí)行嚴(yán)格仲 裁。因此，將來自指定的發(fā)送方總線的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)至一個或更多個指定的目的地總線。如 果在通信調(diào)度中指定發(fā)送方總線，則CBG 104在可用總線之間執(zhí)行競賽仲裁過程，并且可 以選擇首先在特定時隙期間發(fā)送數(shù)據(jù)(例如，數(shù)據(jù)幀)的總線，作為特定時隙的競賽仲裁 的獲勝方。例如，CBG 104可以選擇在特定時隙期間首先接收到數(shù)據(jù)(例如，數(shù)據(jù)幀)的總 線，作為特定時隙的競賽仲裁的獲勝方。當(dāng)檢測到獲勝方總線時，CBG 104在特定時隙中阻 止來自其他總線的數(shù)據(jù)傳輸。允許獲勝方總線使用完整時隙，并且通過CBG104將來自獲勝 方總線的數(shù)據(jù)(例如，一個數(shù)據(jù)幀或多個數(shù)據(jù)幀)轉(zhuǎn)發(fā)至其他總線。然而，黑客可以潛在 地在執(zhí)行競賽仲裁的時隙期間執(zhí)行不期望的通信。入侵者可以使用CBG 104與外部網(wǎng)絡(luò)114的通信節(jié)點102-11，102-12，102-13之間的通信連接，用于針對應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的通信設(shè) 備102-1，102-2，102-3，102-4的惡意行為。例如，入侵者可以收聽?wèi)?yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的通信設(shè) 備102-1，102-2，102-3，102-4的正在進行的網(wǎng)絡(luò)通信，以獲得對應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110中網(wǎng)絡(luò)操作 的知識。此外，入侵者可以在錯誤時刻發(fā)送數(shù)據(jù)，以擾亂應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的通信設(shè)備102-1， 102-2，102-3，102-4的正在進行的通信。此外，入侵者可以發(fā)送惡意數(shù)據(jù)，引起CBG104和應(yīng) 用網(wǎng)絡(luò)110的通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4的故障。例如，當(dāng)外部網(wǎng)絡(luò)中的通信設(shè)備 102-11，102-12，102-13之一連接至互聯(lián)網(wǎng)時，黑客可以潛在地經(jīng)由外部網(wǎng)絡(luò)訪問應(yīng)用網(wǎng)絡(luò) 110的通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4。黑客所執(zhí)行的惡意行為引起應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的 安全風(fēng)險。例如，黑客可以向控制車輛的氣囊的電子控制器發(fā)送命令，以在車輛在高速公路 上行駛時使氣囊充氣，這潛在地引起事故。
在圖1中所示的實施例中，CBG 104通過選擇性地轉(zhuǎn)發(fā)和阻止至/自外部節(jié)點或 節(jié)點的數(shù)據(jù)巾貞，采取預(yù)先主動的(pro-active)動作來防止應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110中的內(nèi)部節(jié)點以 不期望的方式暴露于外部網(wǎng)絡(luò)中的外部節(jié)點下，如下詳細所述。因此，CBG 104防止應(yīng)用網(wǎng) 絡(luò)110中的內(nèi)部節(jié)點受到來自外部網(wǎng)絡(luò)中的外部節(jié)點的可能惡意行為，并且提高應(yīng)用網(wǎng)絡(luò) 110 (例如，可以是FlexRay 系統(tǒng))的安全性。
CBG 104使用濾波機制來限制向/來自具有外部連接的總線的轉(zhuǎn)發(fā)和接收行為。 該濾波機制可以產(chǎn)生附加輸入和輸出掩蔽，以實現(xiàn)出列用于實現(xiàn)常規(guī)數(shù)據(jù)通信行為的輸入 和輸出掩蔽以外的附加轉(zhuǎn)發(fā)和阻止規(guī)則?？梢詫崿F(xiàn)附加轉(zhuǎn)發(fā)和阻止規(guī)則來提高網(wǎng)絡(luò)安全 性。例如，附加轉(zhuǎn)發(fā)和阻止規(guī)則可以使得網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對于可以在競賽仲裁過程期間發(fā)生的可 能惡意行為更魯棒和安全。
在圖1中所示的實施例中，CBG 104采取預(yù)先主動的動作來限制總線108-3的網(wǎng)絡(luò) 訪問，總線108-3連接至外部網(wǎng)絡(luò)114。CBG 104可以防止外部節(jié)點對應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的正在 進行網(wǎng)絡(luò)通信的不期望收聽，使得應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的網(wǎng)絡(luò)操作不暴露于外部世界。此外，CBG 104可以防止外部節(jié)點利用惡意數(shù)據(jù)的非調(diào)度幀傳輸，使得應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的網(wǎng)絡(luò)操作不被 擾亂，并且CBG 104和/或應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110不會響應(yīng)于惡意數(shù)據(jù)出現(xiàn)故障。
在圖1中所示的實施例中，CBG 104被配置為限制向連接至外部網(wǎng)絡(luò)114的總線 108-3數(shù)據(jù)傳遞。CBG 104的轉(zhuǎn)發(fā)和組織行為由可用于CBG 104的調(diào)度信息來確定。針對 不同通信時隙的可用調(diào)度信息可以包含以下描述的兩個不同級別的細節(jié)。
當(dāng)在CBG通信調(diào)度中針對特定時隙指定發(fā)送方總線時，CBG 104執(zhí)行嚴(yán)格的仲裁， 并且實現(xiàn)為特定時隙所指定的CBG 104的通信調(diào)度中的數(shù)據(jù)路由行為。CBG 104將調(diào)度的 數(shù)據(jù)(例如，一個調(diào)度的數(shù)據(jù)幀或多個調(diào)度的數(shù)據(jù)幀)從連接至CBG 104的總線108-1， 108-2，108-3，108-4轉(zhuǎn)發(fā)至連接至CBG 104的另一總線或多個總線。換言之，CBG 104將 調(diào)度的數(shù)據(jù)從發(fā)送方總線轉(zhuǎn)發(fā)至至少一個目的地總線，其中在CBG104的通信調(diào)度中指定 發(fā)送方總線和/或至少一個目的地總線。通信調(diào)度可以指定發(fā)送方總線、一個目的地總線 或多個目的地總線、或一個發(fā)送方總線和一個目的地總線或多個目的地總線。CBG 104的 通信調(diào)度中指定的發(fā)送方總線或目的地總線可以經(jīng)由網(wǎng)關(guān)設(shè)備或網(wǎng)橋設(shè)備連接至外部世 界。由于調(diào)度的數(shù)據(jù)被調(diào)度為轉(zhuǎn)發(fā)至外部世界，因此CBG104可以轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度的數(shù)目而不會引 起任何不必要的風(fēng)險。在圖1中所示的實施例中，在通信調(diào)度中指定的發(fā)送方總線或目的 地總線可以是經(jīng)由網(wǎng)關(guān)112連接至外部世界的總線108-3。在這種情況下，根據(jù)通信調(diào)度，CBG 104將調(diào)度的數(shù)據(jù)從發(fā)送方總線108-1，108-2，或108-4轉(zhuǎn)發(fā)至總線108-3，或者從總線 108-3轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線108-1，108-2或108-4。例如，CBG 104的通信調(diào)度可以指定針對 特定時隙的“108-3- > 108-1”，這意味著允許連接至總線108-3的外部網(wǎng)絡(luò)114的至少一 個通信設(shè)備102-10，102-11，或102-12在特定時隙中經(jīng)由CBG 104向總線108-1發(fā)送數(shù)據(jù)。 在另一示例中，CBG 104的通信調(diào)度可以指定針對特定時隙的“108-3- > 108-1和108-2”， 這意味著允許連接至總線108-3的外部網(wǎng)絡(luò)114的至少一個通信設(shè)備102-10，102-11，或 102-12在特定時隙中經(jīng)由CBG 104向總線108-1和108-2發(fā)送數(shù)據(jù)。在另一示例中，CBG 104的通信調(diào)度可以指定針對特定時隙的“108-3- > 108-1，108-2，和108-4”，這意味著允 許連接至總線108-3的外部網(wǎng)絡(luò)114的至少一個通信設(shè)備102-10，102-11，或102-12在特 定時隙中經(jīng)由CBG 104向總線108-1、108-2和108-4發(fā)送數(shù)據(jù)。在另一示例中，CBG 104的 通信調(diào)度可以指定針對特定時隙的“108-1- > 108-2 :108-3- > 108-4”，這意味著允許連 接至總線108-3的外部網(wǎng)絡(luò)114的至少一個通信設(shè)備102-10，102-11，或102-12在特定時 隙中經(jīng)由CBG 104向總線108-4發(fā)送數(shù)據(jù)，并且允許至少一個通信設(shè)備102-10，或102-12 在特定時隙中經(jīng)由CBG 104向總線108-2發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)不指定發(fā)送方總線時，或者當(dāng)在CBG 通信調(diào)度中針對特定時隙指定多個發(fā)送方總線時，CBG 104分別在可用總線和指定的總線 之間執(zhí)行競賽仲裁過程，并且可以選擇在特定時隙期間首先開始發(fā)送數(shù)據(jù)(例如，數(shù)據(jù)幀) 的總線作為特定時隙的競賽仲裁的獲勝方。例如，CBG 104的通信調(diào)度可以針對特定時隙 指定 “108-1，108-2，108-3，108-4”，這意味著允許來自 108-1，108-2，108-3，108-4 的競賽 仲裁獲勝方在特定時隙中經(jīng)由CBG 104向另一總線或其它總線發(fā)送數(shù)據(jù)。不將接收到的數(shù) 據(jù)幀從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至所有其它總線，CBG 104根據(jù)贏得競賽仲裁的總線類型以及可以 接收接收到的數(shù)據(jù)幀的總線類型，施加更嚴(yán)格的轉(zhuǎn)發(fā)和阻止策略。可以根據(jù)連接至總線的 通信設(shè)備的類型，將連接至CBG 104的總線分成三個類型，包括“安全關(guān)鍵總線”、“具有外部 節(jié)點的總線”以及“非安全關(guān)鍵總線”。安全關(guān)鍵總線是包含或通向執(zhí)行安全關(guān)鍵操作的至 少一個通信設(shè)備的總線。安全關(guān)鍵總線不通向任何外部通信設(shè)備。具有外部節(jié)點的總線是 通向至外部世界的至少一個連接的總線。非安全關(guān)鍵總線是包含或通向非安全關(guān)鍵通信設(shè) 備并且不通向任何外部通信設(shè)備的總線。在表I中總結(jié)了 CBG 104在競賽仲裁過程期間采 取的預(yù)先主動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和阻止策略。
表1:預(yù)先主動轉(zhuǎn)發(fā)和阻止策略
非安全關(guān)鍵總線贏得競賽 仲裁轉(zhuǎn)發(fā)策略向所有總線轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)阻止策略不阻止去向任何總線的數(shù)據(jù)(不阻 止)安全關(guān)鍵總線贏得競賽仲 裁轉(zhuǎn)發(fā)策略向所有總線轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，除了具有外 部節(jié)點的一個或多個總線以外阻止策略阻止去向具有外部節(jié)點的一個或多 個總線的數(shù)據(jù)具有外部通信設(shè)備的總線 贏得競賽仲裁轉(zhuǎn)發(fā)策略向所有總線轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，除了一個或 多個安全關(guān)鍵總線以外阻止策略阻止去向一個或更多個安全關(guān)鍵總 線的數(shù)據(jù)
如以上表所示，如果非安全關(guān)鍵總線贏得針對特定時隙的競賽仲裁，則CBG 104 將接收到的數(shù)據(jù)從該非安全關(guān)鍵總線轉(zhuǎn)發(fā)至連接至CBG 104的所有其他總線，并且不會在 特定時隙期間阻止從該非安全關(guān)鍵總線到任何其他總線的數(shù)據(jù)。如果安全關(guān)鍵總線贏得針 對特定實現(xiàn)的競賽仲裁，則CBG 104將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至所有總線，除了具有外部節(jié)點 的一個或更多個總線，并且在特定時隙期間阻止到具有外部節(jié)點的一個或更多個總線的接 收到的數(shù)據(jù)。如果具有外部通信設(shè)備的總線贏得針對特定時隙的競賽仲裁，則CBG 104將 接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至所有總線，除了一個或多個安全關(guān)鍵總線，并且在特定時隙期間阻止 到一個或多個安全關(guān)鍵總線的接收到的數(shù)據(jù)。
在圖1中所示的實施例中，CBG 104被配置為，在連接至競賽仲裁獲勝方的總線的 每個通信設(shè)備僅執(zhí)行非關(guān)鍵(例如，非安全關(guān)鍵)功能的情況下，將數(shù)據(jù)(例如，一個數(shù)據(jù) 幀或多個數(shù)據(jù)幀)從競賽仲裁的獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至與CBG 104相連的總線108-3。例如， 如果總線108-1是競賽仲裁的獲勝方，則在每個通信設(shè)備102-1、102-2僅執(zhí)行非關(guān)鍵功能 并且不執(zhí)行任何關(guān)鍵(例如，安全關(guān)鍵)功能的情況下，CBG104將數(shù)據(jù)從連接至總線108-1 至總線108-3的通信設(shè)備102-1或102-2轉(zhuǎn)發(fā)至總線108-3。在實施例中，CBG 104被配置 為，在連接至競賽仲裁的獲勝方的總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵(例如，安全關(guān)鍵)功能的情況 下，阻止從競賽仲裁的獲勝方的總線到連接至CBG 104的總線108-3的數(shù)據(jù)(例如，一個數(shù) 據(jù)幀或多個數(shù)據(jù)幀)。因為不將數(shù)據(jù)從連接至執(zhí)行關(guān)鍵功能的通信設(shè)備的總線轉(zhuǎn)發(fā)至連接 至外部網(wǎng)絡(luò)114的總線，因此防止關(guān)鍵信息暴露于外部世界。例如，如果總線108-1是競賽 仲裁的獲勝方，則在至少一個通信設(shè)備102-1、102-2執(zhí)行關(guān)鍵功能的情況下，CBG104阻止 從通信設(shè)備102-1、102-2到總線108-3的數(shù)據(jù)。
在圖1中所示的實施例中，CBG 104被配置為限制來自總線108_3的數(shù)據(jù)接收，該 總線108-3連接至外部網(wǎng)絡(luò)114。在實施例中，CBG 104被配置為將調(diào)度的數(shù)據(jù)(例如，一 個調(diào)度數(shù)據(jù)幀或多個調(diào)度數(shù)據(jù)幀)從連接至CBG 104的總線108-3轉(zhuǎn)發(fā)至CBG 104的指定 目的地總線。在實施例中，如果總線108-3是競賽仲裁的獲勝方，則CBG 104被配置為在連 接至接收總線的每個通信設(shè)備僅執(zhí)行非關(guān)鍵(例如，非安全關(guān)鍵)功能的情況下，將數(shù)據(jù)從 總線108-3轉(zhuǎn)發(fā)至連接至CBG 104的總線。在實施例中。例如，如果總線108-3是競賽仲 裁的獲勝方并且總線108-1是接收總線，則在至少一個通信設(shè)備102-1、102-2僅執(zhí)行關(guān)鍵功能并且不執(zhí)行任何關(guān)鍵(例如，安全關(guān)鍵)功能的情況下，CBG 104將數(shù)據(jù)從總線108-3 轉(zhuǎn)發(fā)至與接收總線108-1相連的通信設(shè)備102-1、102-2。在實施例中，如果總線108-3是競 賽仲裁的獲勝方，則CBG 104被配置為在連接至接收總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵(例如，安全 關(guān)鍵)功能的情況下，阻止從總線108-3到連接至CBG 104的總線的塊數(shù)據(jù)(例如，一個數(shù) 據(jù)幀或多個數(shù)據(jù)幀)。因為阻止從總線108-3到連接至執(zhí)行關(guān)鍵(例如，安全關(guān)鍵)功能的 通信設(shè)備的總線的數(shù)據(jù)，因此可以防止數(shù)據(jù)或命令傳播到連接至CBG 104的總線，CBG 104 連接至執(zhí)行關(guān)鍵(例如，安全關(guān)鍵)功能的通信設(shè)備。例如，如果總線108-3是競賽仲裁的 獲勝方并且總線108-1是接收總線，則在至少一個通信設(shè)備102-1、102-2執(zhí)行關(guān)鍵功能的 情況下，CBG 104阻擋從總線108-3到連接至接收總線108-1的通信設(shè)備102-1或102-2的 數(shù)據(jù)。
在圖1中所示的實施例中，CBG 104不必知道連接至CBG 104的哪個總線108-1， 108-2，108-4與執(zhí)行關(guān)鍵(例如，安全關(guān)鍵)功能的通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，或102-4 相連。在實施例中，例如，通過與實現(xiàn)方式相關(guān)的配置數(shù)據(jù)，使得與連接至CBG 104的哪個 總線連接至執(zhí)行關(guān)鍵功能的通信設(shè)備有關(guān)的信息經(jīng)由配置參數(shù)可用于CBG。在另一實施例 中，CBG 104不需要與連接至CBG 104的哪個總線連接至執(zhí)行關(guān)鍵功能的通信設(shè)備有關(guān)的 信息。例如，CBG 104假定總線108-1，108-2，108-4均連接至執(zhí)行關(guān)鍵功能的通信設(shè)備。
CBG 104被配置為在診斷模式下進行操作，在診斷模式下，CBG104具有對通信網(wǎng) 絡(luò)100的完全訪問權(quán)利。在實施例中，以上關(guān)于連接至外部網(wǎng)絡(luò)114的總線108-3描述的 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和接收行為是CBG 104的缺省行為。在診斷操作模式下，CBG 104可以不考慮上 述相對于總線108-3的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和接收行為。
圖2示出了圖1的CBG 104的實施例。在圖2中所示的實施例中，CBG 204包括 輸入/輸出(I/O)陣列210、比特整形(reshaping)單元212、時鐘同步單元214、總線監(jiān)護 (BG)分支控制(BGBC)單元216、總線監(jiān)護(BG)協(xié)議操作控制(BG P0C)單元218、調(diào)度和配 置數(shù)據(jù)單元220和BG接口 222。此外，CBG 204還與連接至I/O陣列210的至少四個總線 108-1，108-2，108-3，108-4 相連。CBG 204 可以是與 FlexRay 協(xié)會開發(fā)的 FlexRay 通信 系統(tǒng)規(guī)范相兼容地或根據(jù)FlexRay 協(xié)會開發(fā)的FlexRay 通信系統(tǒng)規(guī)范而設(shè)計、開發(fā)、制造 和/或配置的FlexRay可兼容CBG。CBG 204是與FlexRay 協(xié)會開發(fā)的FlexRay 通信系 統(tǒng)規(guī)范相兼容地或根據(jù)FlexRay 協(xié)會開發(fā)的FlexRay 通信系統(tǒng)規(guī)范的CBG 104的可能實 現(xiàn)方式之一。然而，CBG 104可以以與圖2中所示的CBG 204不同的方式來實現(xiàn)。本發(fā)明 不限于圖2中所示CBG 204的特定實現(xiàn)方式。
CBG 204的I/O陣列210被配置為連接至與CBG 204相連的所有總線108-1， 108-2，108-3，108-4。在實施例中，將I/O陣列從連接至CBG的一個總線接收到的輸入數(shù)據(jù) (例如，輸入數(shù)據(jù)幀)轉(zhuǎn)發(fā)至比特整形單元212，之后向連接至CGB 204的其他總線轉(zhuǎn)發(fā)輸 入數(shù)據(jù)。如果CBG204允許在來自一個總線的第一輸入數(shù)據(jù)幀的發(fā)送期間將第一輸入幀傳 遞至所有其他總線的競賽仲裁，則I/O陣列210接收不到來自另一總線的數(shù)據(jù)幀。
CBG 204的比特整形單元212進行操作，以確保輸出信號針對所有接收設(shè)備與輸 入信號質(zhì)量無關(guān)地傳遞相同解碼結(jié)果。如果解碼數(shù)據(jù)(例如，解碼數(shù)據(jù)幀)正確，則所有非 故障通信設(shè)備接收正確數(shù)據(jù)。如果解碼數(shù)據(jù)不正確，則所有非故障通信設(shè)備接收不正確數(shù) 據(jù)。在實施例中，比特整形單元具備是被標(biāo)識為故障或幾乎故障的數(shù)據(jù)(例如，一個數(shù)據(jù)幀或多個數(shù)據(jù)幀)無效的能力。使用CBG 204的時鐘產(chǎn)生比特整形單元的輸出流。
在圖2中所示的實施例中，比特整形單元212包括解碼單元224、先進先出(FIFO) 緩沖器226和編碼單元228。比特整形單元212的解碼單元224被配置為解碼從I/O陣列 210接收到的數(shù)據(jù)(例如，接收到的數(shù)據(jù)幀)，并且向時鐘同步單元214和BG POC單元218 傳遞數(shù)據(jù)和相關(guān)定時以及狀態(tài)信息。狀態(tài)信息包含與是否接收數(shù)據(jù)、接收啟動還是同步數(shù) 據(jù)幀有關(guān)的信息以及錯誤信息。在實施例中，解碼單元驗證輸入比特流是否符合通信元件 的編碼規(guī)則和一般規(guī)則。如果解碼單元找到輸入比特流的錯誤，則CGB 204的BG POC單元 或其他部件可以停止當(dāng)前中繼過程，并且改變比特流(例如，截短或擴大)，以使比特流無 效。
比特整形單元212的FIFO緩沖器226被配置為存儲從解碼單元224傳送至編碼 單元228的數(shù)據(jù)(例如，數(shù)據(jù)比特)。由于數(shù)據(jù)發(fā)送方的時鐘和CBG 204的時鐘以略微不同 的速度運行，因此FIFO緩沖器內(nèi)存儲的比特數(shù)目可以在數(shù)據(jù)傳輸(例如，數(shù)據(jù)幀的傳輸) 期間增加或減少。典型地，F(xiàn)IFO緩沖器的尺寸必須是比特整形單元的標(biāo)稱(nominal)延時 所需尺寸二倍，這是由于在數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)期間能夠增加或減少存儲的比特。
比特整形單元212的編碼單元228被配置為編碼從BG POC單元218接收到的數(shù) 目并且將編碼數(shù)據(jù)(例如，比特流或符號)傳遞至1/0陣列210。在實施例中，BG POC單元 宣布數(shù)據(jù)無效(overrule)，并且迫使編碼單元輸出無效的通信元素?？梢曰贑BG 204的 本地采樣時鐘來重新產(chǎn)生比特流。編碼單元不知道幀結(jié)構(gòu)或編碼規(guī)則。相反，編碼單元可 以逐比特地僅產(chǎn)生FIFO緩沖器226向編碼單元給出的比特流。由于數(shù)據(jù)發(fā)送方與CBG 204 之間的可能時鐘偏移，因此比特整形單元根據(jù)最大幀長度和最大相對時鐘偏離引入附加傳 播延時。可以通過允許編碼單元例如通過略微改變數(shù)據(jù)幀的字節(jié)開始序列中高比特的長度 來補償時鐘速度差，從而減小傳播延時并且最小化FIFO緩沖器。
CBG 204的時鐘同步單元214被配置為將CBG與全局時間同步。可以從時鐘同步 單元向BG POC單元218信號通知時鐘同步過程的誤差。在實施例中，時鐘同步單元基本上 等同于通信設(shè)備102-1，102-2，102-3，102-4之一中的時鐘同步單元。
CBG 204的BGBC單元216被配置為通過打開連接至CBG以在正確時間進行傳輸?shù)?正確總線，來施加正確的傳輸調(diào)度。在實施例中，BGBC單元進行操作，使得CBG 204起到非 活動設(shè)備的作用，其中所有總線用于輸入，并且沒有總線用于輸出。在另一實施例中，BGBC 單元操作以向所有其他總線轉(zhuǎn)發(fā)從總線之一接收到的數(shù)據(jù)。在實施例中，BGBC單元使用濾 波機制來限制向/來自連接至具有上述外部連接的CBG 104或204的總線的轉(zhuǎn)發(fā)和接收行 為。
CBG 204的BG POC單元218被配置為處理CBG 204的不同狀態(tài)(例如，啟動和正 常操作等)以及不同狀態(tài)之間的過渡。此外，BG POC單元還被配置為通過向BGBC單元216 發(fā)送適當(dāng)命令來施加調(diào)度。所有檢測到的錯誤由BG POX單元存儲，并且使得通過BG接口 222可用于外部設(shè)備。BG POC單元可以具有濾波能力。例如，如果解碼單元224找到輸入 比特流中的錯誤，則BG POC單元還可以停止當(dāng)前中繼過程，并且截短(或擴大)通信元素 (communications element),以使通信兀素?zé)o效。盡管在圖2中不出了 BGBC單兀216和BG POC單元218，但是在一些其他實施例中，CBG 204還包括被配置為執(zhí)行BGBC單元和BG POC 單元的功能的處理單元。
CBG 204的調(diào)度和配置數(shù)據(jù)單元220被配置為接收通信配置數(shù)據(jù)，通信配置數(shù)據(jù) 可以包括CBG 204的通信調(diào)度和/或CBG 204的配置參數(shù)。調(diào)度和配置數(shù)據(jù)單元存儲通 信調(diào)度(或者至少需要保護的部分)以及所有必要的配置數(shù)據(jù)，并且使得存儲信息對于BG POC單元218可用(或者至少需要保護的部分)以及所有必要的配置數(shù)據(jù)，并且使得存儲信 息對于BG POC單元218可用。通信調(diào)度和配置數(shù)據(jù)的完整性可以受到被周期性檢查的檢 錯碼(例如，CRC)的保護。數(shù)據(jù)與簽名之間的失配使CBG 204過渡到不轉(zhuǎn)發(fā)通信元素或轉(zhuǎn) 發(fā)所有通信元素的狀態(tài)。
CBG 204的BG接口 222是允許外部計算單元(例如，中央處理單元(CPU))執(zhí)行涉 及CBG 204的特定操作的連接設(shè)備。在實施例中，BG接口連接至BG接口鏈路，并且提供外 部設(shè)備更新CBG 204的通信調(diào)度和配置數(shù)據(jù)的可能性。BG接口還允許從CBG 204中讀取錯 誤消息、狀態(tài)信息和配置數(shù)據(jù)。
在圖2中所示的CBG 204的示例性操作中，CBG 204的數(shù)據(jù)單元(可以是調(diào)度和 配置數(shù)據(jù)單元220)接收通信配置數(shù)據(jù)。CBG 104的處理單元(可以包括BGBC單元216和 /或BG POC單元218)執(zhí)行與CBG104的轉(zhuǎn)發(fā)和阻止功能相似或相同的功能。
盡管圖1中所示的通信網(wǎng)絡(luò)100包括一個應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110，但是在一些其他實施例 中，通信網(wǎng)絡(luò)包括多個應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的包括多個應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110、310 的通信網(wǎng)絡(luò)的示意框圖。在圖3中所示的實施例中，通信網(wǎng)絡(luò)300包括應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110，310、 網(wǎng)關(guān)112和外部網(wǎng)絡(luò)114。
應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)310執(zhí)行與圖1中所示應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110相似或相同的功能。在圖3中所示 的實施例中，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)310包括通信設(shè)備102-3，102-5，102-6和CBG 304。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)310與 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110共享通信設(shè)備102-3。盡管圖3中所示的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)310包括三個通信設(shè)備，但 是在一些其他實施例中，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)310包括多于三個通信設(shè)備或少于三個通信設(shè)備。盡管 圖3中所示的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)310包括僅一個CBG 304，但是在一些其他實施例中，310x包括多個 CBG。
應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的通信設(shè)備102-3，102-5,102-6被配置為發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。除了通 信以外，每個通信設(shè)備可以被配置為執(zhí)行附加功能。例如，每個通信設(shè)備可以用于執(zhí)行汽車 應(yīng)用。通信設(shè)備發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)可以按照任何適合格式。在實施例中，發(fā)送和接收的數(shù) 據(jù)是數(shù)據(jù)幀。在實施例中，通信設(shè)備是汽車系統(tǒng)中的電子控制器節(jié)點。
應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)310的CBG 304執(zhí)行與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)110的CBG 104相同或相似的功能。具 體地，CBG 304被配置為選擇性地阻止并選擇性地轉(zhuǎn)發(fā)在連接至CBG 304的總線上接收到 的數(shù)據(jù)。在圖3中所示的實施例中，CBG 304連接至通信網(wǎng)絡(luò)310中的四個總線308-1， 308-2，308-3，308-4。四個總線308-1，308-2，308-3，308-4是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)310中的總線。在實 施例中，四個總線308-1，308-2，308-3，308-4是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)310中的串行通信總線。具體地， 通信設(shè)備102-5連接至總線308-1，通信設(shè)備102-6連接至總線308-2，網(wǎng)關(guān)112連接至總線 308-3，通信設(shè)備102-3連接至總線308-4。通信設(shè)備102-3還連接至與CBG 104相連的總 線108-2。盡管圖3中所示的CBG 304連接至四個總線，但是在一些其他實施例中，CBG304 連接至多于四個總線或少于四個總線。在實施例中，通信設(shè)備102-3，102-5，102-6中的至 少一個直接連接至與CBG 104相連的總線。換言之，通信設(shè)備102-3，102-5，102-6中的至 少一個連接至與CBG 304相連的總線，而無需任何中間設(shè)備。
在實施例中，根據(jù)FlexRay 協(xié)會開發(fā)的FlexRay 通信系統(tǒng)規(guī)范，每個應(yīng)用網(wǎng)絡(luò) 110,310 中的所有通信設(shè)備 102-1，102-2，102-3，102-4，102-5，102-6 是 FlexRay 通信系 統(tǒng)的通信節(jié)點。在實施例中，CBG 104連接至FlexRay 通信系統(tǒng)的第一信道，以實現(xiàn)第一 信道上的數(shù)據(jù)傳送，并且增加了第一信道的容錯，并且CBG 304連接至FlexRay 通信系統(tǒng) 的第二信道，以實現(xiàn)第二信道上的數(shù)據(jù)傳送，并且增加了第二信道的容錯。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于操作CBG的方法的過程流程圖。CBG可以與 圖1，2和3中所示的CBG 104、204、304相似或相同。CBG連接至應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)中的總線。對于 一些通信時隙，可以在通信調(diào)度中指定發(fā)送方總線(即，發(fā)送方設(shè)備可以經(jīng)由其連接至CBG 104的總線)。然而，對于一些其他通信時隙而言，在通信調(diào)度中不指定發(fā)送方總線。如果 在通信調(diào)度中指定發(fā)送方總線，則CBG執(zhí)行嚴(yán)格仲裁，使得將來自指定的發(fā)送方總線的數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至一個或更多個指定的目的地總線。如果在通信調(diào)度中指定發(fā)送方總線，則CBG在 可用總線之間執(zhí)行競賽仲裁過程，并且可以選擇首先開始發(fā)送數(shù)據(jù)的總線作為特定時隙的 競賽仲裁的獲勝方。在方框402處，在連接至CBG的總線之間執(zhí)行競賽仲裁，以選擇針對時 隙的獲勝方總線。在方框404處，基于獲勝方總線還是目的地總線連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò) 的外部網(wǎng)絡(luò)，以及基于連接至獲勝方總線的通信設(shè)備還是連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí) 行關(guān)鍵功能，在時隙中選擇性地將在CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線 或阻擋該數(shù)據(jù)。
已經(jīng)描述或示出的實施例的各個部件或單元(例如，CBG104，204，304、通信設(shè)備 102-1，102-2，102-3，102-4，102-5，102-6，102-11，102-12，102-13)可以以硬件、非暫時計 算機可讀介質(zhì)中存儲的軟件或者硬件和非暫時計算機可讀介質(zhì)中存儲的軟件的組合來實 現(xiàn)。非暫時計算機可讀介質(zhì)可以是電子、磁、光、電磁、紅外、或半導(dǎo)體系統(tǒng)(或裝置或器 件)、或傳播介質(zhì)。非暫時計算機可讀介質(zhì)的示例包括半導(dǎo)體或固態(tài)存儲器、磁帶、可拆卸 計算機磁盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、硬磁盤、和光盤。當(dāng)前的光盤示例 包括具有只讀存儲器的壓縮盤(CD-ROM)、具有讀/寫功能的壓縮盤(CD-R/W)、數(shù)字視頻盤 (DVD)、和藍光盤。此外，已經(jīng)描述或示出的所述的各個部件或單元(例如，CBG 104，204， 304、通信設(shè)備 102-1，102-2，102-3，102-4，102-5，102-6，102-11，102-12，102-13)可以在 處理器中實現(xiàn)，處理器包括多功能處理器和/或?qū)Ｓ锰幚砥鳌?br> 盡管關(guān)于CBG描述了本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明的實施例不限于CBG。例如，本 發(fā)明的實施例可以用于通信控制器，例如交換機。
盡管按照特定順序示出了描述了本文方法的操作，但是方法的操作順序可以改 變，使得可以按照相反順序執(zhí)行特定操作，或者使得可以至少部分地與其他操作并發(fā)地執(zhí) 行特定操作。在另一實施例中，不同從中的指令或子操作可以以間歇和/或交替方式來實 現(xiàn)。
此外，盡管已經(jīng)描述或示出的本發(fā)明特定實施例包括本文描述或示出的若干部 件，但是本發(fā)明的其他實施例可以包括更少或更多部件來實現(xiàn)更少或更多特征。
此外，盡管已經(jīng)描述和示出了本發(fā)明的特定實施例，但是本發(fā)明不限于如此描述 和示出的部件的特定形式或布置。本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)有所附權(quán)利要求及其等同物來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于操作中心總線監(jiān)護器(CBG)的方法，該CBG連接至應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)中的總線，所述方法包括在連接至CBG的總線之間執(zhí)行競賽仲裁，以針對時隙選擇獲勝方總線；以及基于獲勝方總線還是目的地總線連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)絡(luò)，以及基于連接至獲勝方總線的通信設(shè)備還是連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，在時隙中選擇性地將在CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在時隙中選擇性地將在CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線包括如果連接至獲勝方總線的每個通信設(shè)備僅執(zhí)行非關(guān)鍵功能，則在時隙中將數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在時隙中選擇性地將在CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線包括如果連接至獲勝方總線的每個通信設(shè)備僅執(zhí)行非關(guān)鍵功能，則在時隙中將數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線，而與目的地總線是否連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在時隙中選擇性地將在CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線包括如果目的地總線不連接至外部網(wǎng)絡(luò)并且如果連接至獲勝方總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，則在時隙中將數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在時隙中選擇性地將在CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線包括如果目的地總線連接至外部網(wǎng)絡(luò)并且如果連接至獲勝方總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，則在時隙中阻止從獲勝方總線到目的地總線的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在時隙中選擇性地將在CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線包括如果獲勝方總線連接至外部網(wǎng)絡(luò)并且如果連接至目的地總線的每個通信設(shè)備僅執(zhí)行非關(guān)鍵功能，則在時隙中將數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在時隙中選擇性地將在CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線包括如果獲勝方總線連接至外部網(wǎng)絡(luò)并且如果連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，則在時隙中阻止從獲勝方總線到目的地總線的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在診斷操作模式下操作CBG ;并且在診斷操作模式下，在時隙中將CBG從獲勝方總線接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線與以下無關(guān)獲勝方總線還是目的地總線連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)絡(luò)，和/或連接至獲勝方總線的通信設(shè)備還是連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能。
9.一種中心總線監(jiān)護器(CBG)，包括輸入/輸出(I/O)單元，連接至應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)中的總線；以及處理單元，被配置為在連接至CBG的總線之間執(zhí)行競賽仲裁，以針對時隙選擇獲勝方總線，處理單元還被配置為基于獲勝方總線還是目的地總線連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)絡(luò)，以及基于連接至獲勝方總線的通信設(shè)備還是連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，在時隙中選擇性地將在CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的CBG，其中，處理單元還被配置為如果連接至獲勝方總線的每個通信設(shè)備僅執(zhí)行非關(guān)鍵功能，則在時隙中將數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線，而與目的地總線是否連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的CBG，其中，處理單元還被配置為如果目的地總線不連接至外部網(wǎng)絡(luò)并且如果連接至獲勝方總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，或者如果目的地總線連接至外部網(wǎng)絡(luò)并且如果連接至獲勝方總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功倉泛，在時隙中將數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線；如果目的地總線連接至外部網(wǎng)絡(luò)并且如果連接至獲勝方總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，或者 如果獲勝方總線連接至外部網(wǎng)絡(luò)并且如果連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功倉泛，則在時隙中阻止從獲勝方總線到目的地總線的數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的CBG，其中處理單元還被配置為在診斷操作模式下操作CBG ;并且在診斷操作模式下，在時隙中將CBG從獲勝方總線接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線與以下無關(guān)獲勝方總線還是目的地總線連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)絡(luò)，和/或連接至獲勝方總線的通信設(shè)備還是連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能。
13.一種用于操作FlexRay可兼容中心總線監(jiān)護器(CBG)的方法，F(xiàn)lexRay可兼容CBG 連接至應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)中的總線，所述方法包括在連接至FlexRay可兼容CBG的總線之間執(zhí)行競賽仲裁，以針對時隙選擇獲勝方總線；并且基于獲勝方總線還是目的地總線連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)絡(luò)，以及基于連接至獲勝方總線的通信設(shè)備還是連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，在時隙中選擇性地將在FlexRay可兼容CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在時隙中選擇性地將在FlexRay可兼容CBG 處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線或者阻止該數(shù)據(jù)包括如果連接至獲勝方總線的每個通信設(shè)備僅執(zhí)行非關(guān)鍵功能，則在時隙中將數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在時隙中選擇性地將在FlexRay可兼容CBG 處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線或者阻止該數(shù)據(jù)包括如果連接至獲勝方總線的每個通信設(shè)備僅執(zhí)行非關(guān)鍵功能，則在時隙中將數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線，而與目的地總線是否連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在時隙中選擇性地將在FlexRay可兼容CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線或阻止該數(shù)據(jù)包括如果目的地總線不連接至外部網(wǎng)絡(luò)并且如果連接至獲勝方總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，則在時隙中將數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在時隙中選擇性地將在FlexRay可兼容CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線或者阻止該數(shù)據(jù)包括如果目的地總線連接至外部網(wǎng)絡(luò)并且如果連接至獲勝方總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，則在時隙中阻止從獲勝方總線到目的地總線的數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在時隙中選擇性地將在FlexRay可兼容CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線或者阻止該數(shù)據(jù)包括如果獲勝方總線連接至外部網(wǎng)絡(luò)并且如果連接至目的地總線的每個通信設(shè)備僅執(zhí)行非關(guān)鍵功能，則在時隙中將數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在時隙中選擇性地將在FlexRay可兼容CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線或者阻止該數(shù)據(jù)包括如果獲勝方總線連接至外部網(wǎng)絡(luò)并且如果連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，則在時隙中阻止從獲勝方總線到目的地總線的數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在診斷操作模式下操作FlexRay可兼容CBG ;并且在診斷操作模式下，在時隙中將FlexRay可兼容CBG從獲勝方總線接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線與以下無關(guān)獲勝方總線還是目的地總線連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)絡(luò)，和/或連接至獲勝方總線的通信設(shè)備還是連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功倉泛。
全文摘要
本發(fā)明描述了中心總線監(jiān)護器(CBG)和用于操作CBG的方法。在一個實施例中，一種用于操作CBG的方法包括在連接至CBG的總線之間執(zhí)行競賽仲裁，以針對時隙選擇獲勝方總線；并且基于獲勝方總線還是目的地總線連接至相對于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)絡(luò)，以及基于連接至獲勝方總線的通信設(shè)備還是連接至目的地總線的通信設(shè)備執(zhí)行關(guān)鍵功能，在時隙中選擇性地將在CBG處接收到的數(shù)據(jù)從獲勝方總線轉(zhuǎn)發(fā)至目的地總線。還描述了其他實施例。
文檔編號G05B19/418GK103019167SQ201210350370
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者阿比吉特·德布, 胡伯特斯·杰拉德斯·亨德里克斯·維梅倫, 蘇簡·潘迪 申請人:Nxp股份有限公司