用于管理车辆内使用的以太网通信网络的系统和方法

摘要

公开了一种用于管理车辆以太网通信网络的系统和方法。更具体地，车辆以太网通信网络中的各单元被配置为当电力施加于车辆的各单元时，首先进入加电（PowerOn）模式以初始化操作程序。一旦加电，各单元进入正常模式，其中各单元的节点加入网络以请求该网络。随后，各单元进入睡眠指示（SleepInd）模式，其中即使该网络已被其它节点请求，也不请求其它节点。然后在各单元终止通信模式，并且各单元进入等待总线睡眠（WaitBusSleep）模式，其中连接于网络的所有节点不再通信并且等待转换至睡眠模式。最终，各单元被断电以阻止网络中的单元之间的通信。

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及用于车辆的内部通信网络技术，且更具体地 涉及一种用于管理车辆以太网通信网络的方法，以便当构建使用以太 网通信的车辆的内部通信网络时，克服包含在动态主机配置协议 （DHCP）中的IP设置持续时间的局限性。

背景技术

随着电子技术的发展，车辆及相关技术由于最先进科学技术的聚 集而迅速改变。随着基于电子控制和视频信息的各种附加功能开始安 装在车辆内，在内部通信网络上传送的数据量也在迅速改变。

结果，在使用具有大约500kbps的传输速率的常规控制局域网 （CAN）通信网络的情况下，从长远来看，各车辆的内部单元在适当 处理发送/接收数据量方面可能存在困难。因此，以太网通信正在受到 深入讨论并发展成为下一代车辆网络的稳定通信方案。

同时，在将以太网通信应用于车辆内部网络（以下称为车辆嵌入 式网络）的情况下，由于以太网通信具有大约100M~1G bps的数据传 输速率，因此可没有任何问题地稳定且可靠地实现网络，但是必须考 虑通信单元之间的互联网协议（IP）设定。每当在通信单元之间建立 IP时，用户必须启动和停止车辆的发动机。结果，用户可能难以分配/ 管理车辆内的IP。也就是说，如果使用了动态地址，那么增加了网络 的自由度，然而，也增加了启动时间。相反，如果使用静态地址，则 降低了网络灵活性，但是也减少了启动时间。

一旦启动键操作，安装在车辆中的所有构成组件便开始正常运行。 在使用动态地址的情况下，需要过长的网络启动时间（例如，大约10 秒）进行初始启动。一些常规企业也已考虑了静态地址分配，而不管 灵活性降低以及必须为车辆的每个构成组件独立管理地址的这些静态 地址分配问题。

然而，假设安装在车辆的前后左右侧的四个摄像机连接于以太网 通信网络，那么在静态地址分配的情况下，必须为四个摄像机中的每 一个分配IP。如果四个摄像机中的任一个出故障，那么用户必须搜索 地址分配给相应摄像机的构成组件，并且用另一个摄像机将其替换， 从而导致兼容性降低并且增加了用户的不便。

此外，网络服务器必须“预先识别”与连接于网络的节点有关的 全部信息。因而，仍然存在与CAN网络中的实际网络管理相关的许多 问题和限制。

发明内容

本发明的各种实施例旨在提供一种用于管理车辆用以太网通信网 络的系统和方法，其基本上避免了由于相关技术的局限性和缺点造成 的一个或多个问题。

本发明的实施例涉及一种使用以太网通信的车辆嵌入式通信网 络，且更具体地涉及一种用于管理车辆的以太网通信网络的方法，其 减少了基于动态主机配置协议（DHCP）的IP设置时间。

根据本发明的一个实施例，一种用于管理车辆以太网通信网络的 方法，在该通信网络中车辆的各内部单元的节点执行以太网通信，所 述方法包括：通过将例如来自车辆电池的电力施加于车辆的各内部单 元以初始化各操作，而执行加电（PowerOn）模式；执行正常模式，在 该模式中各单元的节点加入网络然后请求该网络；执行睡眠指示 （SleepInd）模式，在该模式中即使在其它节点请求该网络时也不请求 该其它节点；终止通信模式；执行等待总线睡眠（WaitBusSleep）模式， 在该模式中连接于该网络的所有节点不再停留在通信模式，然后等待 转换至睡眠模式；以及通过将各单元断电以使其无法与另一节点通信， 而执行断电模式。

睡眠指示（SleepInd）模式的基本操作可与正常模式的基本操作相 同，但是与正常模式不同的是，睡眠指示（SleepInd）模式不再唤醒网 络。该方法还可包括：当在等待总线睡眠（WaitBusSleep）模式中出现 通信消息时进入睡眠指示（SleepInd）模式，并且一旦等待总线睡眠 （WaitBusSleep）模式维持了预定时间，则进入睡眠模式。

该方法还可包括，在睡眠模式或睡眠指示（SleepInd）模式中，当 相应节点接收到预定唤醒信号时，进入正常模式。预定唤醒信号可被 实现为由各单元的自身操作引起的局部唤醒信号和由以太网通信引起 的远程唤醒信号。

该方法还可包括，在加电（PowerOn）模式或正常模式中，为构成 该网络的各节点的以太网通信执行地址分配。当完成地址分配时，执 行正常模式。

当电池与车辆分离时或者当所有单元或CPU/MCU断电时，可激 活断电（PowerOff）模式。当电池连接于车辆时，顺序地执行加电 （PowerOn）模式、正常模式、睡眠指示（SleepInd）模式和睡眠模式， 从而完成网络初始设置。

当包含在网络中的所有单元进入睡眠指示（SleepInd）模式时，可 执行等待总线睡眠（WaitBusSleep）模式。

根据本发明的另一实施例，一种用于管理车辆网络的系统，在该 网络中包含在车辆中的各单元的节点执行以太网通信，其中至少一个 单元包括动态主机配置协议（DHCP）服务器。更具体地，该网络的各 单元包括：第一操作程序存储单元，配置为存储包括以太网通信协议 的操作程序；第一控制器，配置为基于存储在第一操作程序存储单元 中的程序提供装置的全面控制；第一以太网通信单元，配置为与另一 单元或DHCP服务器通信；以及第一自身地址信息存储单元，配置为 存储通过与DHCP服务器的通信而分配的自身地址信息。更具体地， 包括DHCP服务器的单元包括：第二操作程序存储单元，配置为存储 包括以太网通信协议的操作程序；第二控制器，配置为基于存储在第 二操作程序存储单元中的程序提供装置的全面控制；第二以太网通信 单元，配置为与另一单元通信；第二自身地址信息存储单元，配置为 存储自身地址信息；至少一个单元，配置为存储各单元的地址信息， 以便存储构成网络的各单元的地址信息；以及模式存储单元，配置为 将表示网络的操作状态的操作模式存储为数据。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的连接于车辆以太网 通信网络的车辆内部组件的图。

图2是示出图1中所示的车辆以太网通信网络系统的主要组件的 框图。

图3是示出图2中所示的车辆以太网通信网络系统的操作的流程 图。

图4是根据本发明的第一示例性实施例的车辆以太网通信网络的 状态图。

附图中各元件的附图标记：

27：第一自身地址信息存储单元        24：第一操作程序存储单元

25：第一控制器                      26：第一以太网通信单元

21：用户输入单元                    22：视频输出单元

23：音频输出单元                    40：DVD播放器

36：第二以太网通信单元              35：第二控制器

37：第二自身地址信息存储单元        34：第二操作程序存储单元

38：各单元的地址信息的存储单元      39：模式存储单元

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各实施例，其实例在附图中示出。只要 可能，贯穿附图将使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。

图1是示出根据本发明的第一实施例的连接于车辆以太网通信网 络的车辆内部组件的图。应当注意的是，图1中示出的第一实施例仅 为了说明的目的而公开，本发明的范围或精神并不局限于此。也就是 说，为便于说明和更好地理解本发明，在图1中仅公开了包含在网络 系统中的一些单元，但是根据需要其它实例也可应用于本发明的第一 实施例。参照图1，电子控制单元（ECU）嵌入单个电子组件（例如， 摄像机1-14、娱乐主机单元（head unit）20等）中。电子组件包括安 装/设置在车辆内的摄像机10a-10d，娱乐主机单元20，驾驶者辅助单 元30，DVD播放器40，放大器50，后座显示单元60a、60b，卫星收 音机70，蓝牙80，GPS 90，并且根据本发明的以太网通信程序嵌入各 ECU中。

可在任何包括ECU或者由ECU操作的、车辆网络的电子组成元 件内实施根据本发明的DHCP服务器。因而，制造公司可在车辆设计 和制造过程中根据策略需要或实用调查结果，辨别安装DHCP服务器 的最佳位置。为便于说明和更好地理解本发明，假定根据本发明的第 一实施例，在驾驶者辅助单元（DAU）30中实现DHCP服务器。

图2是示出图1中所示的车辆以太网通信网络系统的主要组件的 框图。参照图2，附图标记20是嵌入车辆中的娱乐主机单元。娱乐主 机单元20包括用户输入单元21、视频输出单元22、音频输出单元23、 用于存储操作程序的第一操作程序存储单元24、用于基于存储在第一 操作程序存储单元24中的程序提供装置的全面控制的第一控制器25、 与另一单元或DHCP服务器通信的第一以太网通信单元26，以及用于 存储通过与DHCP服务器通信而分配的自身地址信息的第一自身地址 信息存储单元27。

驾驶者辅助单元（DAU）30包括DHCP服务器。DHCP服务器30 包括：存储包括车辆以太网通信协议的操作程序的第二操作程序存储 单元34，基于存储在第二操作程序存储单元34中的程序提供装置的全 面控制的第二控制器35，与网络中的其它单元通信的第二以太网通信 单元36，存储自身地址信息的第二自身地址信息存储单元37，存储各 单元的地址信息的单元38，以及将网络操作状态（即，网络操作模式） 存储为数据的模式存储单元39。

图3是示出图2中所示的车辆以太网通信网络系统的操作的流程 图。以下将参照图3说明根据本发明的用于管理车辆以太网通信网络 的方法。参照图3，用于操作/管理车辆以太网通信网络的方法包括6 种操作模式，即，加电模式、正常模式、睡眠指示（SleepInd）模式、 等待总线睡眠模式、睡眠模式和断电模式。

图4是根据本发明的第一实施例的车辆以太网通信网络的状态图。 更详细地，图4是示出上述六种操作模式的相互操作关系的状态图。 参照图4，加电模式用于例如车辆制造过程中的电池连接。也就是，在 加电模式期间，电池电力施加于车辆的各个单元，使得通过各操作程 序执行操作初始化。在正常模式期间，各单元的ECU加入网络并请求 网络连接。

在睡眠指示（SleepInd）模式期间，网络已被另一单元请求并且在 该模式期间不请求其它节点。更详细地，尽管睡眠指示模式的基本操 作基本上与正常模式的基本操作相同，然而与正常模式不同的是，在 睡眠指示模式中网络不被唤醒。然而，一旦ECU接收到信号，则睡眠 指示模式可转换至正常模式。睡眠模式停止与其它方的通信。在等待 总线睡眠模式的情况下，连接于网络的所有节点（或单元）不与其它 节点（或单元）通信，而是准备进入睡眠模式。如果在等待总线睡眠 模式中出现通信消息，那么睡眠指示模式开始操作。

在断电模式期间，车辆电池分离或者所有单元或CPU/MCU断电， 使得包含在车辆以太网通信网络系统中的相应单元无法彼此通信。

参照图3，在车辆的各种电子组件已在车辆制造过程中完全组装 后，一旦在步骤ST10中电池电力施加于车辆的各单元，则在步骤ST11 中各单元的控制器25或35进入加电模式，加载存储在操作程序存储 单元24或34中的程序，并基于加载的程序执行初始化。

在上述初始化之后，在步骤ST12中，控制器25或35进入正常模 式，并且广播远程唤醒（RemoteWakeup）信号以唤醒整个网络。随后， 在步骤ST13中，包括DHCP服务器的驾驶者辅助单元（DAU）30的 第二控制器35确认各单元在网络结构中的存在，并且为各单元分配以 太网地址。一旦在步骤ST14中通过上述处理完成了地址分配，则在步 骤ST15中DAU确定网络并进入睡眠指示（SleepInd）模式。

如果在步骤ST16中所有单元均通过上述处理转换成睡眠指示模 式，那么在步骤ST17中，网络的操作模式进入等待总线睡眠模式并且 转换至待机模式。如果在步骤ST18中等待总线睡眠模式维持了预定时 间（例如，大约500ms），那么在步骤ST19中，网络操作模式转换至 睡眠模式。

睡眠模式表示系统在被加电后停止通信的通信终止状态。在睡眠 模式期间，例如如果车辆关闭，那么网络进入睡眠模式。也就是，在 睡眠模式期间，不将网络转换至断电模式，而是将网络保持在睡眠模 式（步骤ST20-ST21）。

当通过上述过程完成地址分配时，车辆被交付给购买者（驾驶者）。 因此，当车辆驾驶者打开任何一个车门或操作车辆嵌入式音频系统时， 通过一系列被操作传感器的激活发生局部唤醒信号，使得网络操作模 式立即从睡眠模式转换至睡眠指示模式，并且基于以太网通信由唤醒 信号激活远程唤醒功能。结果，睡眠模式被转换至睡眠指示模式，使 得可以正常操作安装于车辆的各个电子组件。也就是，当构建使用以 太网通信的车辆嵌入式通信网络时，根据上述实施例的车辆以太网通 信网络管理系统和方法，可以解决由DHCP导致的过度IP分配和IP 设置时间的局限性。

通过以上说明显然可见，根据本发明的实施例的使用以太网通信 的车辆嵌入式通信网络可以克服由DHCP导致的过度IP分配和IP设 置时间的局限性。特别地，其可确保与动态地址分配相同的网络灵活 性，并且可以与静态地址分配中相同的方式迅速建立网络注册。结果， 车辆的电子构成组件被迅速启动，并且车辆更加迅速地开始正常操作， 使得可以稳定地操作车辆嵌入式网络。

尽管已为了说明的目的公开了本发明的优选实施例，然而本领域 技术人员将会理解，在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围和 精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。