專利名稱：用于時(shí)間觸發(fā)通信協(xié)議的智能星形耦合器以及使用時(shí)間觸發(fā)協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)之間進(jìn) ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種與使用基于時(shí)隙的時(shí)間觸發(fā)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中的多 個(gè)節(jié)點(diǎn)相連接的星形耦合器。本發(fā)明還涉及一種包括集群的網(wǎng)絡(luò)，其 中集群包括至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)。而且，本發(fā)明涉及一種使用時(shí)間觸發(fā)協(xié)議 來在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信的方法。
背景技術(shù)：
可靠的自動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)通常依賴于基于按照預(yù)定TDMA機(jī)制的傳 播方法的TTP/C或FlexRay之類的時(shí)間觸發(fā)通信協(xié)議。提出了時(shí)間 觸發(fā)協(xié)議來用于例如汽車工業(yè)中的分布式實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)。在SEA world congress 2001 中的"FlexRay — A Communication System for advanced automate Control Systems，，中描述了這種通信協(xié)議。
在這些系統(tǒng)中，媒體訪問協(xié)議基于時(shí)間觸發(fā)復(fù)用方法(time triggered multiplex method)，比如在系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間預(yù)先定義的具有 穩(wěn)定通信時(shí)間調(diào)度的TDMA (時(shí)分多址)。該通信調(diào)度對(duì)每個(gè)通信 節(jié)點(diǎn)定義了在一個(gè)通信周期內(nèi)可傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)。這種網(wǎng)絡(luò)可以包 括多個(gè)不同的通信集群。每個(gè)集群包括至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過各種拓?fù)?結(jié)構(gòu)將節(jié)點(diǎn)互連。對(duì)于本發(fā)明來說，涉及了包含有源星形耦合器的拓 撲結(jié)構(gòu)。
有源星形耦合器是連接了多個(gè)節(jié)點(diǎn)的器件。星形耦合器通常將 在它的一個(gè)輸入支路上接收到的信息傳送到其他全部連接節(jié)點(diǎn)或子 網(wǎng)。通常在存在多個(gè)，時(shí)輸入的數(shù)據(jù)流的情況下，服務(wù)最初到來的數(shù) 據(jù)流。這個(gè)概念可以與中央總線監(jiān)控器相結(jié)合。中央總線監(jiān)控器通常 包含用來獲得通信集群調(diào)度的功能減小的協(xié)議引擎。中央總線監(jiān)控器 執(zhí)行各種保護(hù)措施來防止發(fā)生干擾正常通信的故障。它通常只是在通信調(diào)度的每個(gè)時(shí)隙期間傳送預(yù)定支路的信息，從而保護(hù)信道免于發(fā)生 非法通信。總線監(jiān)控器具有獨(dú)立時(shí)間基準(zhǔn)并且配備有調(diào)度器，使得僅 在為通信節(jié)點(diǎn)保留的時(shí)隙(具有在這些時(shí)隙之前和之后的較短容限區(qū) 域)內(nèi)對(duì)媒體進(jìn)行正確訪問。如果總線包括中央總線監(jiān)控器，總線建 立嘗試在為其保留的時(shí)間段以外的時(shí)間來訪問數(shù)據(jù)總線的通信節(jié)點(diǎn)， 則中央總線監(jiān)控器將停止這種訪問、報(bào)告這種狀態(tài)并且永久阻止該通
信節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步訪問。因此，確保了通信節(jié)點(diǎn)的故障沉默(fail silent) 特性。通過使用中央總線監(jiān)控器，可以阻止經(jīng)常在其分配時(shí)隙以外的 時(shí)間進(jìn)行發(fā)送的單個(gè)故障節(jié)點(diǎn)(也被稱為"混串音"(babbling idiot))。
傳統(tǒng)星形耦合器概念被應(yīng)用于單個(gè)網(wǎng)絡(luò)集群中。星形耦合器在 物理層上傳送數(shù)據(jù)，由此全部連接的節(jié)點(diǎn)接收網(wǎng)絡(luò)的任何輸出支路上 的相同數(shù)據(jù)。從協(xié)議方面來看，總線或星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間沒有區(qū)別。 因此，在集群中可用的總帶寬被時(shí)間觸發(fā)協(xié)議所允許的帶寬限制。
然而，下一代高速協(xié)議允許更高的帶寬，但是需要在標(biāo)準(zhǔn)化、 研發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方面的額外努力。具有服務(wù)更多節(jié)點(diǎn)的高帶寬設(shè)備的 集群在很多情況下比服務(wù)較少節(jié)點(diǎn)的低帶寬設(shè)備的集群更有可能具 有由較高傳輸速度引起的故障，并且由于故障傳播，將更容易受到攻 擊。
對(duì)于這種帶寬需要的另一個(gè)看上去容易的方案是定義分別的集 群，并且通過使用網(wǎng)關(guān)將這些集群互連。然而，傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)還必須使用 復(fù)雜算法來對(duì)附接的時(shí)間觸發(fā)通信集群進(jìn)行同步，甚至必須接受通信 消息的顯著增加的傳播延遲。當(dāng)前，由于這些限制，安全相關(guān)應(yīng)用中 的時(shí)間關(guān)鍵(time-critical)通信不能通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)行。因此，在其中進(jìn) 行安全相關(guān)應(yīng)用操作的汽車網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)是不可行的。
已知的星形耦合器概念能斷開一個(gè)或多個(gè)連接支路與集群的余 下支路的連接，但是不支持單獨(dú)并聯(lián)支路的分離操作。
US 2005/0094674 Al描述了有源星形耦合器，其中多個(gè)通信節(jié) 點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)連接而相連。利用在星形耦合器中的分配單元把由通信 節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送到其他全部通信節(jié)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
由于帶寬和延遲限制，本發(fā)明的目的在于提供一種星形耦合器， 其能夠增加帶寬并且能以低傳播延遲來傳送相關(guān)數(shù)據(jù)。 由獨(dú)立權(quán)利要求的特征解決了本發(fā)明的目的。
特別地， 一種星形耦合器解決了上述目的，該星形耦合器連接
了使用基于時(shí)隙的時(shí)間觸發(fā)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中星形耦合 器包括具有多個(gè)輸入支路和輸出支路的開關(guān)，其中開關(guān)控制器控制該
開關(guān)，該星形耦合器還包括用于導(dǎo)出協(xié)議定時(shí)的相關(guān)信息的裝置，該 信息被用于在特定時(shí)隙內(nèi)將數(shù)據(jù)選擇性地傳送到至少一個(gè)預(yù)定輸出
i山順。
本發(fā)明是基于上述想法而提供了一種所謂的開關(guān)式星形耦合器 或智能星形耦合器，能容易對(duì)這種星形耦合器進(jìn)行配置，使得它將在 任意端口處的輸入數(shù)據(jù)分配給其他全部端口。本發(fā)明的智能星形耦合 器包括傳統(tǒng)有源星形耦合器(例如，像同步節(jié)點(diǎn))的全部特征并使用 用于容錯(cuò)的多個(gè)冗余耦合器。
通過使用本發(fā)明的開關(guān)式智能星形耦合器，因?yàn)橥ㄐ帕鞯囊徊?分可以并行傳送而不會(huì)相互干擾，所以提供了較高的總可用帶寬。因 為通信流可以被分開并且輸入數(shù)據(jù)可以被選擇性地傳送出去，所以還 能提供防止故障傳播的更好的保護(hù)。
使用基于時(shí)隙的時(shí)間觸發(fā)協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信的 方法解決了上述目的，該方法包括步驟在星形耦合器的輸入支路處 接收輸入數(shù)據(jù)；對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)的通信元素進(jìn)行解碼并且從通信元素得到通 信集群調(diào)度；將通信集群調(diào)度提供給開關(guān)控制器并且根據(jù)時(shí)隙來控制 具有多個(gè)輸入支路和輸出支路的開關(guān)，其中根據(jù)開關(guān)控制器，開關(guān)可 以將每個(gè)輸入支路連接到一個(gè)或多個(gè)輸出支路，其中多個(gè)輸入支路在
相同時(shí)隙內(nèi)可以是激活的。
在各個(gè)從屬權(quán)利要求中論述了本發(fā)明的更多的有利的實(shí)現(xiàn)方式 和實(shí)施例。
本發(fā)明提供了一種能增加集群的可用帶寬而無需對(duì)其他包含的部件的硬件或軟件進(jìn)行修改的智能有源星形耦合器。因此，有可能向 單個(gè)通信集群分配更多的應(yīng)用而不必借助不同的通信域上的復(fù)雜的
方案，并且也不必將這些應(yīng)用與昂貴的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行互連。而且，通過不 使用任何網(wǎng)關(guān)減小了傳播延遲。
根據(jù)本發(fā)明，開關(guān)被添加到有源星形耦合器，該開關(guān)由開關(guān)控 制器控制。開關(guān)控制器從協(xié)議引擎和通信調(diào)度單元接收信息。該信息
包括哪些輸入支路在哪個(gè)時(shí)隙被連接到哪些輸出支路。因此，如果n 個(gè)支路附加到智能信息耦合器，則通信集群的數(shù)據(jù)通信量明顯地增加 了幾乎n倍。而且，本發(fā)明完全與通信集群向后兼容。還增大了對(duì)通 信媒體的保護(hù)，由此完全可用于安全相關(guān)應(yīng)用中。通過將不同集群邏 輯組合成單個(gè)集群，還進(jìn)一步解決了以簡(jiǎn)單而直觀的方式將多個(gè)時(shí)間 觸發(fā)集群彼此連接的難題。這對(duì)于FlexRay協(xié)議尤其適用。
智能星形耦合器幾乎包括了在中央總線監(jiān)控器中所包含的全部 功能。因此，本發(fā)明的星形耦合器可以集成到中央總線監(jiān)控器中。然 而，它優(yōu)選地可以單獨(dú)運(yùn)行，或者甚至可以替代中央總線監(jiān)控器。
本發(fā)明的星形耦合器的一個(gè)最重要部件在于星形耦合器包括用 于導(dǎo)出在通信調(diào)度中的位置的裝置。而且，在建立通信調(diào)度之前，應(yīng) 當(dāng)在廣播模式下運(yùn)行(先到先得)。具體地說，當(dāng)星形耦合器能比集 群中的其他節(jié)點(diǎn)更快地得到通信集群調(diào)度時(shí)是有利的，但是這并不是 必須的特征。
進(jìn)一步有利之處是根據(jù)時(shí)隙數(shù)目來切換開關(guān)。然而，有些協(xié)議 具有像周期數(shù)之類的附加標(biāo)識(shí)，周期數(shù)可用于在不同周期的相同時(shí)隙 內(nèi)將輸入支路與輸出支路進(jìn)行不同的連接。因此，連接的切換對(duì)于不 同的周期數(shù)可能是不同的。


以下將參考附加的示例圖來具體說明本發(fā)明，其中-
圖1示出了包括在本發(fā)明中使用的集群內(nèi)的多個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的智能星形耦合器體系結(jié)構(gòu)的實(shí)施例；圖4a到圖4c示出了開關(guān)的結(jié)構(gòu)調(diào)度的示例； 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段方案。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了本發(fā)明中使用的網(wǎng)絡(luò)。圖1所示的集群被分成多個(gè) 子網(wǎng)(A-D),它們中的每一個(gè)都得到在連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的無源總線 或有源星形耦合器的支持。這些子網(wǎng)通過針對(duì)內(nèi)部子網(wǎng)通信而提供的 智能星形耦合器11互連。幾個(gè)子網(wǎng)A-D連接到智能星形耦合器11。 子網(wǎng)A-D具有不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。具體地說，描繪了子網(wǎng)B包括無源 總線。子網(wǎng)C包括具有星形耦合器和無源總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的混合拓?fù)?結(jié)構(gòu)。子網(wǎng)D包括有源星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中子網(wǎng)A僅包括單個(gè)節(jié)點(diǎn)。 自然地，能夠連接任意數(shù)量的子網(wǎng)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中使用的協(xié)議，限制僅 有一個(gè)子網(wǎng)可以包含單個(gè)傳統(tǒng)有源星形耦合器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是有可能 的。
參考圖2，具體描述在這種子網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)n。典型容錯(cuò)時(shí)間觸發(fā) 網(wǎng)絡(luò)是由兩個(gè)或多個(gè)連接到節(jié)點(diǎn)的通信信道組成。節(jié)點(diǎn)n中的每一個(gè) 都包括總線驅(qū)動(dòng)器17、通信控制器15和最終的用于每個(gè)總線驅(qū)動(dòng)器 的總線監(jiān)控裝置14以及應(yīng)用程序主機(jī)13。總線驅(qū)動(dòng)器17傳送通信 控制器15提供到其連接信道上的位和字節(jié)，并且反過來將其從信道 Channel A、 B接收到的信息提供給通信控制器15。通信控制器15 連接到兩個(gè)信道并且將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到應(yīng)用程序主機(jī)13并且從應(yīng)用 程序主機(jī)接收數(shù)據(jù)，即，反過來將幀進(jìn)行組合并傳送到總線驅(qū)動(dòng)器 17。子網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)方式對(duì)于本發(fā)明是不相關(guān)的。只是為了更好的 了解本發(fā)明的概要說明了這種節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明并不限于在上述節(jié)
點(diǎn)內(nèi)的部件的存在或不存在。通信控制器15包含所謂的協(xié)議引擎18， 該協(xié)議引擎18為節(jié)點(diǎn)n提供了用于第二層訪問協(xié)議的設(shè)備。與本發(fā) 明最相關(guān)的是用預(yù)定TDMA方案或通信調(diào)度來訪問媒體的設(shè)備。在 集群內(nèi)用于每個(gè)節(jié)點(diǎn)n的通信調(diào)度必須被配置成在網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù) 時(shí)在節(jié)點(diǎn)n之間沒有沖突?？偩€監(jiān)控器14是具有獨(dú)立配置數(shù)據(jù)集的 裝置，該裝置僅允許在由配置集所指定的那些時(shí)隙期間在總線上進(jìn)行傳輸。應(yīng)用程序主機(jī)13包含數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目的地，并且通常與協(xié)議 活動(dòng)無關(guān)。應(yīng)用程序主機(jī)13僅作出通信控制器15不能單獨(dú)作出的決 定。
在許多情況下，傳統(tǒng)有源星形耦合器與集群中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)n連 接。與節(jié)點(diǎn)n通過無源總線相連的情況相比，其目的在于改善在通信 線路上的信號(hào)品質(zhì)。傳統(tǒng)有源信息耦合器比無源總線允許在單個(gè)集群 中連接更多的節(jié)點(diǎn)n。它還提供了斷開故障節(jié)點(diǎn)與集群的連接從而限 制通過集群進(jìn)行錯(cuò)誤傳播的可能性。傳統(tǒng)星形耦合器工作在物理層， 將來自 一個(gè)所選輸入端口的數(shù)據(jù)一次傳送到全部輸出端口 。在協(xié)議 層，沒顯示出在總線和星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間的差別。
節(jié)點(diǎn)n之間的同步是使得基于時(shí)間觸發(fā)的TDMA訪問網(wǎng)絡(luò)的先 決條件。每個(gè)節(jié)點(diǎn)n有其自身時(shí)鐘，盡管這些時(shí)鐘最初希望是一樣的， 但是由于溫度、電壓波動(dòng)和生產(chǎn)公差導(dǎo)致該時(shí)間基準(zhǔn)可以不同于其他 節(jié)點(diǎn)n。
每個(gè)節(jié)點(diǎn)n中的通信控制器15包括同步機(jī)構(gòu)，其中節(jié)點(diǎn)n監(jiān)聽
它們附接的信道并且能適應(yīng)同步或者影響公共時(shí)鐘速率和偏移。
在單個(gè)集群中的網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)由所謂的冷啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)處理，其中一個(gè)
節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)集群中的通信周期并且其他節(jié)點(diǎn)應(yīng)答。該節(jié)點(diǎn)是通過結(jié)構(gòu)或 某種算法選擇的，該算法確定幾個(gè)潛在節(jié)點(diǎn)中的哪一個(gè)來執(zhí)行啟動(dòng)。 在不能檢測(cè)到現(xiàn)存調(diào)度時(shí)，該算法通常由在附加信道上的傳送幀或類 似的構(gòu)造組成。冷啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)的通信控制器15由此不得不監(jiān)聽全部附 接的信道并且不得不在全部附接的潛在冗余信道上同時(shí)傳送其啟動(dòng) 數(shù)據(jù)。對(duì)于全部附接的信道來說，通信控制器15內(nèi)只有一個(gè)用于啟 動(dòng)的單個(gè)控制邏輯18。集群內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都監(jiān)聽其附接的信道。如 果接收到指示啟動(dòng)的特定幀或類似構(gòu)造，則采用來自觀測(cè)到的通信的 定時(shí)方案并且將該定時(shí)方案并入到系統(tǒng)中。
可以將中央總線監(jiān)控器(未示出)添加到這樣的集群中。隨后 該集群被分成單個(gè)節(jié)點(diǎn)或子網(wǎng)，這些單個(gè)節(jié)點(diǎn)或子網(wǎng)依次連接到中央 總線監(jiān)控器。該中央總線監(jiān)控器預(yù)配置了有關(guān)其集群的通信調(diào)度的信 息，這些信息關(guān)于其支路中的哪一個(gè)在通信調(diào)度的哪個(gè)時(shí)隙期間可以些實(shí)現(xiàn)方式還允許中央監(jiān)控器在初始學(xué)習(xí) 階段得到其引腳中的哪一個(gè)被連接到哪個(gè)支路的相關(guān)信息，從而防止 在安裝期間的誤連接。中央總線監(jiān)控器還包含邏輯來根據(jù)從其支路接 收的信息判斷通信調(diào)度。這通常是一種在有些方面功能被減小而對(duì)于 防止不同類型的故障(例如，防止不能啟動(dòng)的支路非法啟動(dòng)嘗試，防 止進(jìn)行比任何可能合法時(shí)間更長(zhǎng)時(shí)間的傳輸?shù)?方面功能被增加的協(xié) 議引擎。
根據(jù)圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的智能星形耦合器體系結(jié)構(gòu)。智能 星形耦合器包括具有多個(gè)輸入支路和多個(gè)輸出支路的開關(guān)22。開關(guān) 22連接到開關(guān)控制器23，該開關(guān)控制器控制開關(guān)22內(nèi)的輸入支路和 輸出支路的連接。而且，存在對(duì)通信元素進(jìn)行解碼的簡(jiǎn)化協(xié)議引擎 24，其中通信元素是在協(xié)議規(guī)范中定義的信號(hào)序列。對(duì)于FlexRay協(xié) 議來說，通信元素包括例如喚醒圖案、防沖突符號(hào)、同步和啟動(dòng)幀以 及數(shù)據(jù)幀。該集群具有預(yù)配置的由分成時(shí)隙的各種段組成的通信調(diào) 度。在FlexRay中，時(shí)隙可以只分配給單個(gè)節(jié)點(diǎn)，而開關(guān)22使得多 個(gè)節(jié)點(diǎn)能在時(shí)隙中進(jìn)行傳送。該通信調(diào)度必須被預(yù)配置到各種節(jié)點(diǎn)以 及智能星形耦合器ll中。在集群?jiǎn)?dòng)期間，節(jié)點(diǎn)與周期啟動(dòng)一致并 且由此基本上與時(shí)隙位置一致。智能星形耦合器具有對(duì)于給定時(shí)隙哪 個(gè)支路連接到其他哪個(gè)支路的先驗(yàn)信息，但是并不知道當(dāng)前時(shí)隙是哪 一個(gè)。這里，協(xié)議引擎24在圖中示出，其對(duì)通信元素進(jìn)行解碼，由 此導(dǎo)出在通信調(diào)度內(nèi)的當(dāng)前位置，并且將該信息提供給通信調(diào)度單元 25和開關(guān)控制器23，隨后開關(guān)控制器23可以相應(yīng)地配置開關(guān)22。
根據(jù)解碼后的通信元素，簡(jiǎn)化協(xié)議引擎24不斷地導(dǎo)出在通信調(diào) 度中的當(dāng)前位置(即，當(dāng)前是哪個(gè)時(shí)隙)。該信息被提供給通信調(diào)度 單元25，通信調(diào)度單元25包含每個(gè)時(shí)隙的定義輸入支路到一個(gè)或多 個(gè)輸出支路的所需連接的矩陣。通信調(diào)度單元25為開關(guān)控制器23 提供了該矩陣和適合的開關(guān)定時(shí)。該矩陣包括在預(yù)定時(shí)隙內(nèi)哪個(gè)輸入 端被連接到一個(gè)或多個(gè)輸出支路。另外，在輸入支路中，具有活動(dòng)檢 測(cè)單元26。這些活動(dòng)檢測(cè)單元26尤其用于沒有建立通信集群調(diào)度的 時(shí)間段內(nèi)。在該時(shí)間內(nèi)，活動(dòng)檢測(cè)單元26監(jiān)測(cè)輸入支路并且將活動(dòng)
12信息提供給用于控制開關(guān)22的開關(guān)控制器23。而且，在輸出支路中， 具有下面進(jìn)行描述的位整形單元27。
智能星形耦合器11基于傳統(tǒng)星形耦合器，包括用于導(dǎo)出協(xié)議定 時(shí)的相關(guān)信息并且由此能夠?qū)⒃谀硞€(gè)時(shí)隙發(fā)送的消息選擇性地傳送 到特定輸出支路的額外裝置24、 25。與傳統(tǒng)有源星形耦合器相比， 在單個(gè)時(shí)隙期間，多個(gè)輸入支路可以是激活的。該特征使得可用帶寬 倍增而不會(huì)減少由傳統(tǒng)有源星形耦合器提供的保護(hù)。
如圖3所示，數(shù)據(jù)流由粗箭頭加重。在星形耦合器ll的左側(cè)， 輸入線路通過箭頭連接到右側(cè)，用符號(hào)表示了到輸出支路的數(shù)據(jù)連 接?，F(xiàn)在具體描述開關(guān)22的各種部件。在智能星形耦合器11的輸入 側(cè)提供了活動(dòng)檢測(cè)單元26。在智能星形耦合器11還沒有與通信調(diào)度 同步時(shí)，活動(dòng)檢測(cè)單元26可以以"先來先服務(wù)"方式提供降級(jí)服務(wù)。 將總是首先被激活的輸入支路傳送到全部輸出支路。這些活動(dòng)檢測(cè)單 元26還可以在FlexRay動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段期間使用。然而，活動(dòng)檢測(cè) 單元26并不是必要特征，這是由于可以存在用于管理時(shí)間段的其他 裝置，在該時(shí)間段智能星形耦合器11還沒有與通信調(diào)度同步。
開關(guān)控制器23控制開關(guān)22并且由此確定在給定時(shí)隙期間開關(guān) 22的哪些輸入支路被連接到哪些輸出支路。開關(guān)控制器23從活動(dòng)檢 測(cè)單元26和通信調(diào)度單元25接收信息。如上所述，盡管還沒有建立 通信調(diào)度，但是開關(guān)控制器23使用單獨(dú)配置開關(guān)22的活動(dòng)檢測(cè)單元 26，同時(shí)通信調(diào)度一旦建立，它就不再理會(huì)活動(dòng)檢測(cè)單元26。
智能有源星形耦合器11的協(xié)議引擎24通常應(yīng)該接收由連接到 輸入支路的子網(wǎng)所交換的全部同步信息(即，同步/啟動(dòng)幀)，就像 子網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)n的其他全部通信控制器15應(yīng)該的一樣。因此，無論 何時(shí)在一個(gè)子網(wǎng)中傳送這種幀，該幀將會(huì)被傳送到除了其自身子網(wǎng)之 外的其他全部子網(wǎng)，這是由于一方面該幀已經(jīng)被初始節(jié)點(diǎn)傳送到其自 身子網(wǎng)，另一方面這種向自身子網(wǎng)的發(fā)送將引起干擾。協(xié)議引擎24 僅在這種實(shí)現(xiàn)形式中被附加到一個(gè)輸出支路，因此通過僅僅不將同步 幀發(fā)送到該輸出端，協(xié)議引擎24將會(huì)遺漏該幀。為了也使它接收到 該同步幀，已經(jīng)添加了額外的開關(guān)28從而能夠把同步幀傳送到協(xié)議引擎24，而防止了同步幀實(shí)際上被傳送到其所源自的子網(wǎng)。
該構(gòu)造的替代方案(未示出)將把額外輸出端添加給開關(guān)22， 由此將開關(guān)22從nXn增加為nX(n+l)開關(guān)。隨后該額外的輸出端在 使用或不使用額外的位整形單元的情況下被連接到簡(jiǎn)化的協(xié)議引擎 24。
開關(guān)22可以任意地將每個(gè)輸入支路連接到一個(gè)或多個(gè)輸出支 路。然而，開關(guān)22不必將多個(gè)輸入端連接到一個(gè)輸出線路。開關(guān)22 的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式是模擬縱橫開關(guān)?？蛇x地，可以使用不同的實(shí)現(xiàn)方式。 以下將說明這種不同的開關(guān)實(shí)現(xiàn)方式。然而，由不同開關(guān)結(jié)構(gòu)使用的 傳播延遲必須保持最小，這是由于在TDMA通信集群中的端對(duì)端傳 播延遲直接影響到有效使用帶寬。
位整形單元27使用適當(dāng)?shù)乃惴▉碓偕捎诘湫臀锢韺有?yīng)而失 真的通信元素。這些算法例如是通過對(duì)協(xié)議進(jìn)行正常解碼算法
(FlexRay的過采樣，多數(shù)表決和位選通)來對(duì)通信元素進(jìn)行編碼， 隨后對(duì)得到的比特流進(jìn)行編碼。實(shí)際上，信號(hào)被轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字形式并且 隨后被完全再生。影響比特流的典型物理層效應(yīng)例如是電磁輻射、在 收發(fā)器內(nèi)的LOW/HIGH和HIGH/LOW轉(zhuǎn)換中的非對(duì)稱性、反射等。 如果信號(hào)經(jīng)過多個(gè)星形耦合器，則這種位整形防止非對(duì)稱性累加的可 能性。位整形單元27是可選部件。因此，還可以在沒有位整形單元 27的情況下來運(yùn)行智能星形耦合器11。而且，位整形單元27還可以 位于通過開關(guān)22之前或者甚至位于活動(dòng)檢測(cè)單元26之前。特別地， 時(shí)鐘控制的開關(guān)實(shí)現(xiàn)方式將受益于位于開關(guān)之前的位整形單元。
簡(jiǎn)化協(xié)議引擎24是依賴協(xié)議的單元，其能對(duì)通信元素進(jìn)行解碼 并且從解碼的通信元素得到集群的同步。協(xié)議引擎24通?？梢允褂?標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議IP，但是還可以被減少功能來反映出其實(shí)際上不需要發(fā)送 數(shù)據(jù)并且僅被連接到單個(gè)信道的事實(shí)。協(xié)議引擎24為通信調(diào)度單元 25提供了有關(guān)協(xié)議當(dāng)前處于哪個(gè)時(shí)隙的必要信息。特別地，協(xié)議引 擎24僅被連接到一個(gè)輸出支路。然而，這就足夠了，這是由于在沒 有集群通信調(diào)度可用或者集群沒有被同步的時(shí)間內(nèi)開關(guān)工作在第一 接入的輸出支路被連接到全部輸出支路的方式。因此，同樣地，第一
14輸出支路將接收到在一個(gè)輸入支路上接收的數(shù)據(jù)。
通信調(diào)度單元25包含通信調(diào)度矩陣，該矩陣包括在哪個(gè)時(shí)隙中 哪個(gè)輸出支路必須被連接到哪個(gè)輸入支路。它甚至可以指示在某些時(shí) 隙期間，可再次使用活動(dòng)檢測(cè)。這使得能夠動(dòng)態(tài)使用在不需要被保護(hù)
的調(diào)度的專用數(shù)據(jù)段中的時(shí)隙。數(shù)據(jù)流可以在位整形單元27之前被
觀測(cè)或監(jiān)測(cè)。
在下文中將參考圖4a到圖4c來說明開關(guān)結(jié)構(gòu)。可以改變每個(gè) 通信時(shí)隙的交叉點(diǎn)矩陣的結(jié)構(gòu)。圖4a到圖4c示出了用于4X4智能 星形耦合器的配置調(diào)度的示例。在圖4a中，示出了根據(jù)傳統(tǒng)時(shí)隙用 法的矩陣，其中在特定時(shí)隙期間從子網(wǎng)A的輸入支路上接收到的全 部數(shù)據(jù)被傳送到子網(wǎng)B、 C和D的其他全部輸出支路。圖4a的示例 對(duì)于在集群內(nèi)達(dá)到同步之前的時(shí)間是有效的。
圖4b示出了如何將子網(wǎng)A連接到子網(wǎng)C以及并行地將子網(wǎng)D 連接到子網(wǎng)B。因此，在該時(shí)隙中的可用帶寬得到有效加倍。容易看 出在同一時(shí)隙內(nèi)兩個(gè)輸入支路是并行激活的。這種多于一個(gè)輸入支路 的并行激活對(duì)于傳統(tǒng)星形耦合器來說是不可能的。
圖4c所示的示例示出了在特定時(shí)隙期間子網(wǎng)是如何可以與另一 子網(wǎng)完全斷開連接的。根據(jù)圖4c所示的示例，子網(wǎng)A可以在內(nèi)部傳 送其他子網(wǎng)不感興趣的內(nèi)容，而子網(wǎng)B與子網(wǎng)C和D共享信息。因 此，在該時(shí)隙內(nèi)的可用帶寬得到有效加倍。
通過將信息提供給需要這些信息的那些子網(wǎng)，這種結(jié)構(gòu)能夠在 每個(gè)時(shí)隙內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳的帶寬使用率。在極端情況下，智能星形耦合器 11可以將全部子網(wǎng)彼此完全去耦，從而在具有n個(gè)附加的子網(wǎng)的情 況下得到正常帶寬的n倍的理論最大值。
至此的說明僅處理了單個(gè)通信信道。然而，本發(fā)明自然還可以 用于使用多信道的通信系統(tǒng)，本發(fā)明沒有在信道上強(qiáng)加任何要求。本 發(fā)明可以用于單信道系統(tǒng)或者多信道系統(tǒng)。如果使用了多信道系統(tǒng)， 智能星形耦合器可以僅用于可用信道的子集上或者全部信道上。這些 智能星形耦合器不需要彼此通信，并且不需要被修改來適應(yīng)多個(gè)信道 使用。然而，在多信道的情況下，只有開關(guān)22，以及或許活動(dòng)檢測(cè)單元26和位整形單元27被重復(fù)實(shí)現(xiàn)，這是由于這些重復(fù)部件可以僅由一個(gè)協(xié)議引擎24、 一個(gè)通信調(diào)度單元25以及一個(gè)開關(guān)控制器23來控制。具體地說，這三個(gè)部件24、 25和23可以結(jié)合在用于單個(gè)或多個(gè)信道的一個(gè)電路模塊中。
因此，本發(fā)明可以明顯地集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中并且不會(huì)引入額外的單個(gè)故障點(diǎn)。
如上所述，許多不同的開關(guān)實(shí)現(xiàn)方式可以用于智能星形耦合器，現(xiàn)在將以更具體的方式加以描述。優(yōu)選的方案是模擬縱橫開關(guān)，但是本發(fā)明還明確地包含不同的開關(guān)實(shí)現(xiàn)方式。
圖3所示的體系結(jié)構(gòu)示出了在輸出支路具有位整形的模擬縱橫開關(guān)。該體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了具有最小傳輸延遲的清楚再生的輸出信號(hào)，由此不會(huì)影響到通信集群精度。模擬縱橫開關(guān)自然還可以由更小的2X2開關(guān)組成。
可選地，可以使用數(shù)字縱橫開關(guān)。數(shù)字縱橫開關(guān)具有輸入時(shí)鐘，并且僅在時(shí)鐘邊沿處將其輸出值與輸入對(duì)齊。為了在輸出線路上實(shí)現(xiàn)良好的信號(hào)品質(zhì)，該時(shí)鐘應(yīng)該快于位時(shí)鐘。對(duì)于FlexRay協(xié)議來說具有8倍以上過采樣的時(shí)鐘是最小的(FlexRay采樣時(shí)鐘速度)。這樣的數(shù)字縱橫開關(guān)可能顯著地受益于在開關(guān)之前布置位整形單元。在開關(guān)之前生成位減小了通過開關(guān)饋送過采樣值的需要。用于生成的位值的小深度的小FIFO是足夠的，從而開關(guān)可以僅用位時(shí)鐘速度來進(jìn)行時(shí)鐘控制，由此減小實(shí)現(xiàn)成本。然而，這種方案可能會(huì)干擾正在討論的協(xié)議的時(shí)鐘校準(zhǔn)算法，由此使得精度變壞并且由此顯著地減小了可用帶寬。這種影響能被計(jì)算出來并且通過增加傳輸之間的安全間隔可以被配置到集群中，從而除了稍微減小了可用帶寬以外，不會(huì)發(fā)生功能降級(jí)。
而且，可以使用存儲(chǔ)器開關(guān)，其中用于數(shù)字縱橫開關(guān)的描述從原理上來說還可以適用于單個(gè)存儲(chǔ)器開關(guān)。所有采樣都被寫入中央存儲(chǔ)器，而不是縱橫開關(guān)和FIFO中。而且，通過在開關(guān)之前放置位整形單元，存儲(chǔ)器存取上的載荷可以被減小一個(gè)數(shù)量級(jí)，并且由此減小實(shí)現(xiàn)成本。本發(fā)明的星形耦合器尤其可以結(jié)合FlexRay協(xié)議使用。FlexRay協(xié)議使用用于非安全相關(guān)通信的動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段。在此，動(dòng)態(tài)判優(yōu)方案用于更有效地使用可用帶寬。無傳輸時(shí)隙被減小到最小，而傳輸時(shí)隙與傳輸幀緊密地配合。因此，對(duì)于全部時(shí)隙來說時(shí)隙長(zhǎng)度不相等。而且，事先并不知道時(shí)隙何時(shí)開始以及何時(shí)結(jié)束。
將本發(fā)明的星形耦合器用于動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段通常使得開關(guān)22的切換變得復(fù)雜，這是由于時(shí)隙的長(zhǎng)度是任意的。使事情變得更糟的是，節(jié)點(diǎn)中計(jì)數(shù)的時(shí)隙是基于以下假設(shè)全部節(jié)點(diǎn)都看到附接信號(hào)線路上的相同信息。如果子網(wǎng)被去耦，那么它們的時(shí)隙將很快擺脫同步，從而防止了互相通信。因此，這種動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段必須以與通信周期的靜態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段不同的方式來處理，所以這里還要實(shí)現(xiàn)智能星形耦合器的改進(jìn)的功能。為了解決在動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段中也使用本發(fā)明的星形耦合器的問題，給出了動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段問題的三種不同的方案。每種方案都給智能星形耦合器添加了更多的功能。
首先，在使用本發(fā)明的智能星形耦合器11時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證仍然能夠在動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段中進(jìn)行通信。因此，最容易的是僅針對(duì)該動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段來復(fù)制傳統(tǒng)有源星形耦合器的特性。這意味著對(duì)于動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段來說智能星形耦合器將起到傳統(tǒng)星形耦合器的作用。無論哪個(gè)子網(wǎng)首先啟動(dòng)，傳輸都被傳送到其他子網(wǎng)。利用活動(dòng)檢測(cè)單元26，這將被容易地實(shí)現(xiàn)。如上所述，本方案具有與傳統(tǒng)有源星形耦合器相同的特性，并且因此對(duì)于動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段來說沒有優(yōu)勢(shì)。
第二，由于智能星形耦合器包含簡(jiǎn)化協(xié)議引擎24，所以它可以加強(qiáng)一定程度的保護(hù)。它像集群內(nèi)的其他全部節(jié)點(diǎn)一樣能從觀測(cè)到的流量中得到當(dāng)前時(shí)隙，因此協(xié)議引擎24可能在該時(shí)隙內(nèi)僅允許某些子網(wǎng)傳輸。然而，這種傳輸必須還要被傳送到其他全部子網(wǎng)。如果子網(wǎng)試圖在沒有得到允許的時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行傳輸，則其傳輸將被包含在該子網(wǎng)中。該子網(wǎng)隨后可能由于包含該故障而與其他子網(wǎng)去同步。因此，針對(duì)該動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段的剩余部分，該子網(wǎng)能夠可選擇地被省略和阻止。在下一個(gè)通信周期中，根據(jù)已知的不同算法(例如，錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器等)，可允許或者不允許該子網(wǎng)再次傳輸。
17為了同樣在動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段中提供改進(jìn)的帶寬，提出了開關(guān)的一定程度的并行使用，并且由此可以實(shí)現(xiàn)有效的帶寬增加。智能星形耦合器首先如在先前兩種方案中的一種中所述的那樣來運(yùn)行。其簡(jiǎn)化
協(xié)議引擎24與集群對(duì)準(zhǔn)(align)，并且知曉集群當(dāng)前處于哪個(gè)時(shí)隙。在定義的時(shí)隙邊界處，星形耦合器11隨后可以將某些子網(wǎng)去耦，由此建立同步的子集群。這些去耦的子集群隨后保持不變直到動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段的末端為止。附接到智能星形耦合器的簡(jiǎn)化協(xié)議引擎24的子集群可以在后續(xù)的時(shí)隙邊界被進(jìn)一步細(xì)分。在子集群內(nèi)，首先發(fā)送的子網(wǎng)被傳送到該子集群的其他全部子網(wǎng)。如果子集群僅由單個(gè)子網(wǎng)組成，則不需要向其他子網(wǎng)進(jìn)行傳送。該子網(wǎng)隨后可以將動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段的剩余部分有效地用于子網(wǎng)內(nèi)的內(nèi)部通信。附接到智能星形耦合器的簡(jiǎn)化協(xié)議引擎的子集群可以提供如上所述的額外保護(hù)(阻止節(jié)點(diǎn)、保持同步)。
將參考圖5更具體地描述同樣針對(duì)動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段使用本發(fā)明的星形耦合器的這種方案。圖5示出了動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)段帶寬增加示例。用編號(hào)示出了智能星形耦合器11所知曉的時(shí)隙。對(duì)子集群的傳送包括在顏色加重的圖框中。帶保護(hù)的時(shí)隙帶有陰影。在這些時(shí)隙中，只有帶陰影的子網(wǎng)可以進(jìn)行發(fā)送。圖5提供了具有5個(gè)子網(wǎng)A-E的智能星形耦合器11的示例。智能星形耦合器11的簡(jiǎn)化協(xié)議引擎24附接到子網(wǎng)A。在動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段的前4個(gè)時(shí)隙內(nèi)，智能星形耦合器11僅允許子網(wǎng)D來發(fā)送幀(子網(wǎng)D的時(shí)隙帶有陰影)。這保護(hù)了這些時(shí)隙不受來自其他子網(wǎng)的錯(cuò)誤傳輸?shù)挠绊?。來自子網(wǎng)D的輸入被傳送到其他全部子網(wǎng)。從第5個(gè)時(shí)隙開始，子網(wǎng)D和E與其他子網(wǎng)A-C去耦并且耦合在一起。對(duì)動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段的剩余部分，子網(wǎng)D和E的任何傳輸按照先到先服務(wù)的方式被傳送到其他子網(wǎng)。因此，開關(guān)22被開關(guān)控制器23分成兩部分。上部分處理子網(wǎng)A-C，而下部分處理子網(wǎng)D和E。下部分起到傳統(tǒng)開關(guān)的作用，而上部分操作如下。從第5個(gè)時(shí)隙到第7個(gè)時(shí)隙開始，僅有子網(wǎng)A可以向子網(wǎng)B和C進(jìn)行傳送，而從第8個(gè)時(shí)隙到第IO個(gè)時(shí)隙開始，只有子網(wǎng)C被允許向子網(wǎng)A和B傳送幀。
18在第10個(gè)時(shí)隙之后，開關(guān)的矩陣被進(jìn)一步劃分。具體地說，子
網(wǎng)C被去耦。從第ll個(gè)時(shí)隙開始，從子網(wǎng)c的傳輸被包含在子網(wǎng)c中。為了節(jié)省存儲(chǔ)量，從第ll個(gè)時(shí)隙開始，在由子網(wǎng)A和B組成的子集群中沒有提供進(jìn)一步的保護(hù)。然而，在第20個(gè)時(shí)隙處，這些子網(wǎng)A和B也被去耦。作為這種方式的擴(kuò)展，多于一個(gè)的簡(jiǎn)化協(xié)議引擎可被添加到智能星形稱合器中。這將會(huì)使得多于一個(gè)的子集群在動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段處理中被進(jìn)一步細(xì)分和保護(hù)。
請(qǐng)注意FlexRay允許有源星形耦合器在傳輸進(jìn)行的同時(shí)去除傳輸?shù)拈_始部分。至少如果在信道中僅有另外一個(gè)有源星形耦合器，那么對(duì)于智能星形耦合器來說這仍是成立的。
因此，本發(fā)明提供了一種能在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)激活多于一個(gè)輸入支路的智能星形耦合器。因此，并行傳輸是可行的。這將增大帶寬。
權(quán)利要求
1. 一種星形耦合器(11)，其與使用基于時(shí)隙的時(shí)間觸發(fā)協(xié)議的汽車網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)(n)連接，其中該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的信息流基于預(yù)定通信調(diào)度，該通信調(diào)度確定哪個(gè)節(jié)點(diǎn)(n)在預(yù)定時(shí)隙中進(jìn)行發(fā)送，其中星形耦合器(11)包括具有多個(gè)輸入支路和輸出支路的開關(guān)(22)，其中支路連接到至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)(n)，開關(guān)控制器(23)被提供來控制開關(guān)(22)；該星形耦合器(11)還包括用于導(dǎo)出協(xié)議定時(shí)的相關(guān)信息的裝置(24，25)，該信息用于在特定時(shí)隙中將輸入的數(shù)據(jù)選擇性地傳送到至少一個(gè)預(yù)定輸出支路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的星形耦合器，其中在單個(gè)時(shí)隙內(nèi)，開 關(guān)(22)將星形耦合器(11)的兩個(gè)或多個(gè)輸入支路并行切換到兩個(gè) 或多個(gè)輸出支路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的星形耦合器，其中開關(guān)(22)根 據(jù)通信調(diào)度將每個(gè)輸入支路切換到該開關(guān)(22)的一個(gè)或多個(gè)輸出支 路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的星形耦合器，其中星形耦合器 (11)包括協(xié)議引擎(24)，該協(xié)議引擎用于對(duì)通信數(shù)據(jù)中的通信元素進(jìn)行解碼并且導(dǎo)出在集群通信調(diào)度中的位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的星形耦合器，其中協(xié)議引擎 (24)被耦合到一個(gè)輸出支路，其中在將數(shù)據(jù)輸出到同一支路的情況下，開關(guān)裝置(28)禁用各個(gè)輸出支路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的星形耦合器，其中協(xié)議引擎 (24)被耦合到具有nX(n+l)矩陣的開關(guān)(22)的附加輸出支路，從而能夠?qū)⒚總€(gè)輸出支路與協(xié)議引擎(24)連接起來。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的星形耦合器，其中星形耦合器 (ll)包括位于輸入支路上的用于檢測(cè)某個(gè)輸入支路上的數(shù)據(jù)流量的活動(dòng)檢測(cè)單元(26)，其中活動(dòng)檢測(cè)單元(26)耦合到開關(guān)控制器(23), 用于提供用于控制開關(guān)(22)的活動(dòng)信息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的星形耦合器，其中只要沒有建立通信 調(diào)度，活動(dòng)信息就被用來控制開關(guān)(22)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的星形耦合器，其中星形耦合器 (11)包括至少一個(gè)位整形單元(27)，該位整形單元(27)被布置在活動(dòng)檢測(cè)單元(26)之前或之后的輸入支路處或者輸出支路處，用 于再生通信元素。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l-9之一所述的星形耦合器，其中星形耦合器 (11)包括通信調(diào)度單元(25)，該通信調(diào)度單元(25)包括在預(yù)定時(shí)隙期間哪個(gè)輸入支路需要連接到哪個(gè)輸出支路的信息和/或活動(dòng)檢 測(cè)單元(26)將要被用在哪些時(shí)隙中的信息。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l-10之一所述的星形耦合器，其中開關(guān)(22) 被實(shí)現(xiàn)為模擬縱橫開關(guān)或使用時(shí)鐘的數(shù)字縱橫開關(guān)，其中數(shù)字縱橫開 關(guān)與FIFO單元相結(jié)合來使用，其中位整形單元(27)被布置在開關(guān)(22)之前。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1-10之一所述的星形耦合器，其中使用了包 括存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器開關(guān)，該存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)全部輸入數(shù)據(jù)并且讀取輸 出數(shù)據(jù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l-12之一所述的星形耦合器，其中開關(guān)(22) 被分配到單個(gè)通信信道，其中在網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)信道的情況下，每個(gè)信道連接到一個(gè)開關(guān)(22)，其中協(xié)議引擎(24)、通信調(diào)度單元(25) 和開關(guān)控制器(23)與多個(gè)開關(guān)(22)耦合以對(duì)多個(gè)開關(guān)(22)進(jìn)行 控制。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-13之一所述的星形耦合器，其中FlexRay 協(xié)議被用于在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的星形耦合器，其中FkxRay協(xié)議包 括靜態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段和動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段，其中在FlexRay協(xié)議的動(dòng)態(tài)協(xié) 議數(shù)據(jù)段期間，星形耦合器(11)被作為有源星形耦合器來控制，而 不需要使用輸入支路到輸出支路的多重分配，其中首先服務(wù)連接到星 形耦合器(11)的啟動(dòng)傳輸?shù)淖泳W(wǎng)(A-D)，并且最初進(jìn)行傳輸?shù)淖?網(wǎng)(A-D)的輸入支路被連接到其他全部子網(wǎng)輸出支路。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的星形耦合器，其中FlexRay協(xié) 議包括靜態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段和動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段，其中在FlexRay協(xié)議的動(dòng) 態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段期間，星形耦合器(11)的協(xié)議引擎(24)觀測(cè)接收到 的通信量以識(shí)別出在通信調(diào)度中的位置，其中根據(jù)該觀測(cè)以及預(yù)定通 信調(diào)度，只允許在當(dāng)前時(shí)隙中確定的輸入支路進(jìn)行發(fā)送。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的星形耦合器，其中FlexRay協(xié) 議包括靜態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段和動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段，其中在FlexRay協(xié)議的動(dòng) 態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段期間，星形耦合器(11)的協(xié)議引擎(24)觀測(cè)接收到 的通信量以識(shí)別出在通信調(diào)度中的位置，其中當(dāng)輸入支路(A-D)在 與預(yù)定通信調(diào)度相反地發(fā)送時(shí)，在當(dāng)前周期中的剩余動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)段內(nèi)， 協(xié)議引擎(24)將該輸入支路(A-D)阻止。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的星形耦合器，其中FlexRay協(xié)議包 括靜態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段和動(dòng)態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)段，其中在FlexRay協(xié)議的動(dòng)態(tài)協(xié) 議數(shù)據(jù)段期間，星形耦合器(11)的協(xié)議引擎(24)確定在通信調(diào)度中的位置，其中根據(jù)輸入支路(A-D)之間的通信需要，控制開關(guān)(22) 來對(duì)輸入支路(A-D)中的一個(gè)或一部分進(jìn)行去耦，使所述輸入支路 (A-D)中的一個(gè)或一部分與剩余輸入支路不同步，從而在動(dòng)態(tài)協(xié)議 數(shù)據(jù)段期間允許在連接到一個(gè)去耦的輸入支路的子網(wǎng)中或者在連接 的節(jié)點(diǎn)之間或者去耦的輸入支路(A-D)的子網(wǎng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的直接 傳送。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1-18之一所述的星形耦合器，其中根據(jù)時(shí)隙 數(shù)和/或周期數(shù)來執(zhí)行開關(guān)(22)的切換。
20. —種網(wǎng)絡(luò)，包括具有至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)(n)的集群，該網(wǎng)絡(luò)基 于利用時(shí)隙的時(shí)間觸發(fā)來運(yùn)行，其中集群內(nèi)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)(n)被耦合 到如權(quán)利要求l-19之一所述的星形耦合器(11)。
21. —種使用基于時(shí)隙的時(shí)間觸發(fā)協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)(n)之 間進(jìn)行通信的方法，其中節(jié)點(diǎn)(n)被耦合到星形耦合器(11)，該 方法包括步驟在星形耦合器(11)的輸入支路處接收輸入數(shù)據(jù)； 對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)的通信元素進(jìn)行解碼并且從通信元素導(dǎo)出在通信調(diào)度 內(nèi)的位置；將通信調(diào)度提供給開關(guān)控制器(23);基于時(shí)隙來控制具有多個(gè)輸入支路和輸出支路的開關(guān)(22)， 其中開關(guān)(22)根據(jù)開關(guān)控制器(23)將每個(gè)輸入支路連接到一個(gè)或 多個(gè)輸出支路，其中多個(gè)輸入支路可以在同一時(shí)隙內(nèi)激活。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連接到使用基于時(shí)隙的時(shí)間觸發(fā)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的星形耦合器。本發(fā)明還涉及一種包括具有至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)的集群的網(wǎng)絡(luò)。而且，本發(fā)明涉及一種使用時(shí)間觸發(fā)協(xié)議來在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信的方法。為了提供一種能增加帶寬并且能以低傳輸延遲來進(jìn)行通信的星形耦合器，提出一種星形耦合器(11)，其包括開關(guān)(22)，該開關(guān)具有多個(gè)輸入支路和輸出支路，其中，提供了用于控制開關(guān)(22)的開關(guān)控制器；該耦合器還包括用于導(dǎo)出協(xié)議定時(shí)的相關(guān)信息的裝置(14，15)，該信息用于在某個(gè)時(shí)隙將數(shù)據(jù)選擇性地傳送到至少一個(gè)預(yù)定輸出端。
文檔編號(hào)H04L12/417GK101512986SQ200780032888
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月6日
發(fā)明者安德烈斯·范瓦格寧根, 弗朗茨·翁格曼 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司