应用于操作模式有限状态机的控制方法以及计算机可读媒体

摘要

本发明公开了一种应用于一操作模式有限状态机的控制方法，其中该操作模式有限状态机系用来决定一装置的一第一端口的行为，该控制方法包含有：当该操作模式有限状态机的状态为一第一本地状态时，且一唤醒请求位为一第一逻辑值时，控制该操作模式有限状态机由该第一本地状态进入一第二本地状态，并且控制该第一端口传送具有一唤醒格式的讯号至该第一端口的一联机伙伴。

说明书

技术领域

本发明涉及有限状态机技术领域，本发明所揭露的实施例系相关于 有限状态机方法，尤指一种能够和车用以太网络标准的全局有限状态机 (Global Finite-State-Machine)兼容的操作模式有限状态机 (Operating-Mode Finite-State-Machine,OPFSM)方法以及相关计算机可 读媒体。

背景技术

现今的汽车产业已将以太网络视为新一代车用网络基础架构中的 主流方案。以太网络具有较高的带宽，能满足诸如新兴驾驶辅助和信息 娱乐系统等应用需求。

汽车产业在扩展弹性、低成本、低功耗和耐用性等方面，都有相对 较高的要求。例如，以往当车厂使用如控制器局域网络(Controller Area  Network,CAN)或车载网络通讯系统(FlexRay)等进行通讯传输时， 每一底层产品的物理层内会设置有一「操作模式有限状态机 (Operating-Mode Finite-State-Machine,OPFSM)」，可接受上层控制者 的访问控制、省电控制或其它异常状况的相对应控制，并明确定义并描 述底层产品与上层控制者在各种状况下之处理及对应行为。

然而，在车用以太网络标准(例如BR-PHY标准)中，仅有针对「全 局有限状态机(global FSM)」进行清楚的定义，因此无法有效率的实 现更进一步的操作，例如「选择性唤醒(selective wakeup)」、「快速 全局唤醒(global wakeup)」。有鉴于此，在车用以太网络标准中，需 要一种类似于以往的「操作模式有限状态机」，来提供车用以太网络标 准更多的操作功能及/或改善车用以太网络标准的功率消耗问题，进而简 化上层使用复杂度，同时又能够和既有的「全局有限状态机」兼容。

发明内容

本发明的目的之一系在于提出一种够和车用以太网络标准的全局 有限状态机兼容的操作模式有限状态机方法以及相关计算机可读媒体， 以对上述习知技术中所遭遇的技术问题做出回应。

依据本发明的一示范性实施例，揭露一种应用于一操作模式有限状 态机的控制方法，其中该操作模式有限状态机系用来决定一装置的一第 一端口的行为，该控制方法包含有：当该操作模式有限状态机的状态为 一第一本地状态时，且一唤醒请求位为一第一逻辑值时，控制该操作模 式有限状态机由该第一本地状态进入一第二本地状态，并且控制该第一 端口传送具有一唤醒格式的讯号至该第一端口的一联机伙伴。

依据本发明的另一示范性实施例，揭露一种计算机可读媒体，储存 一程序代码，当该程序代码被一处理器所执行时会执行以下步骤来控制 一操作模式有限状态机，其中该操作模式有限状态机系用来决定一装置 的一第一端口的行为，该计算机可读媒体所执行的步骤包含有：当该操 作模式有限状态机的状态为一第一本地状态时，且一唤醒请求位为一第 一逻辑值时，控制该操作模式有限状态机由该第一本地状态进入一第二 本地状态，并且控制该第一端口传送具有一唤醒格式的讯号至该第一端 口的一联机伙伴。

本发明的操作模式有限状态机可兼容于车用以太网络标准本身所 定义的「全局有限状态机」，且另外可执行若干更进一步的操作机制， 例如选择性唤醒、经由启动线的全局唤醒或是经由缆线的全局唤醒。大 幅增加了系统的弹性。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明的操作模式有 限状态机可兼容于车用以太网络标准本身所定义的「全局有限状态机」， 且另外可执行若干更进一步的操作机制，例如选择性唤醒、经由启动线 的全局唤醒或是经由缆线的全局唤醒。大幅增加了系统的弹性。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和 实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说 明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明操作模式有限状态机的实施例的示意图；

图2为本发明操作模式有限状态机应用在选择性唤醒机制的实施例 的示意图；

图3为本发明操作模式有限状态机应用在经由启动线的全局唤醒机 制的实施例的示意图；

图4为本发明操作模式有限状态机应用在经由缆线的全局唤醒机制 的实施例的示意图；

图5A为本发明应用于一操作模式有限状态机的控制方法的一示范 性实施例的流程图；

图5B为图5A的接续流程图；

图6为本发明应用于一计算机系统的一实施例的示意图。

100                                 操作模式有限状态机

102                                 休眠/重置状态

104                                 待机状态

106                                 一般/安全状态

108                                 第一本地状态

110                                 第二本地状态

112                                 第三本地状态

201、203、205、207、209、211        联机

202、206、206、208、210、212、216   微处理器

214、218～234                       物理层

500                                 流程

502～516                            步骤

600                                 计算机系统

602                                 处理器

604                                 机器可读媒体

具体实施方式

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定 的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的 名词来称呼同样的组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的 差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的 准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的「包含」系为一开放 式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一词在此系 包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦 接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或 透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

图1为本发明操作模式有限状态机的实施例的示意图。在此实施例 中的一操作模式有限状态机100系应用于一兼容于车用以太网络标准 (例如BR-PHY标准)的产品中，且该产品具有5物理层(即5个埠)， 但本发明不以此限。也就是说，操作模式有限状态机100亦不排除于适 用其它相同或是相似领域中的相关类似标准/协议。在此实施例中，操作 模式有限状态机100系兼容于车用以太网络标准本身所定义的「全局有 限状态机」，具体来说，在第1图中同时显示了「全局有限状态机」的 三个状态：一第一全局状态(休眠/重置状态)Global_Sleep/Reset 102、 一第二全局状态(待机状态)Global_Standby 104以及一第三全局状态 (一般/安全状态)Global_Normal/Safety 106；以及操作模式有限状态机 100的三个状态，一第一本地状态Local_Reset 108、一第二本地状态 Local_Standby 110、一第三本地状态Local_Normal 112。应注意的是， 车用以太网络标准本身所定义的「全局有限状态机」并不限定于仅包含 上述的第一全局状态Global_Sleep/Reset 102、第二全局状态 Global_Standby 104以及第三全局状态Global_Normal/Safety 106。在此 仅绘示出至少和本发明有相关的部分状态。

由图1中可以了解，当操作模式有限状态机100系位于第一本地状 态Local_Reset 108时，其相对应的「全局有限状态机」的状态可以系第 一全局状态Global_Sleep/Reset 102或是第三全局状态 Global_Normal/Safety 106；当操作模式有限状态机100系位于第二本地 状态Local_Standby 110时，其相对应的「全局有限状态机」的状态可以 系第二全局状态Global_Standby 104或是第三全局状态 Global_Normal/Safety 106；当操作模式有限状态机100系位于第三本地 状态Local_Normal 112时，其相对应的「全局有限状态机」的状态仅可 以系第三全局状态Global_Normal/Safety 106。而「全局有限状态机」和 操作模式有限状态机100相比具有较高的优先权，也就是当「全局有限 状态机」被控制进入第一全局状态Global_Sleep/Reset 102时，操作模式 有限状态机100就一定会进入第一本地状态Local_Reset 108；当「全局 有限状态机」被控制进入第二全局状态Global_Standby 104时，操作模 式有限状态机100就一定会进入第二本地状态Local_Standby 110；当「全 局有限状态机」被控制进入第三全局状态Global_Normal/Safety 106时， 操作模式有限状态机100才可以自行在第一本地状态Local_Reset 108、 第二本地状态Local_Standby 110以及第三本地状态Local_Normal 112之 间决定状态，例如经由上层控制单元发出主机命令(host command)来 在第一本地状态Local_Reset 108、第二本地状态Local_Standby 110以及 第三本地状态Local_Normal 112之间切换。

对于单一物理层(例如单一端口)的产品来说，操作模式有限状态 机100系用来控制该物理层的操作；而对于多个物理层(例如本实施例 的5端口车用以太网络标准产品)的产品来说，则每一物理层都需要各 自的操作模式有限状态机100来分别控制各自的操作。也就是说本发明 的操作模式有限状态机100可以兼容于单一/非单一物理层的产品。进一 步来看，第一本地状态Local_Reset 108系相容于第一全局状态 Global_Sleep/Reset 102的省电模式，而在上述多个物理层分别都有各自 的操作模式有限状态机100的情况下，便可以达到部分网络使用(partial  network)的机制，即在本实施例的5端口车用以太网络标准产品中，当 「全局有限状态机」的状态系第三全局状态Global_Normal/Safety 106 时，各物理层可以根据目前的状况来控制该产品，使部分端口位于第一 本地状态Local_Reset 108，以及其余的埠不位于第一本地状态 Local_Reset 108。

当本实施例的5端口车用以太网络标准产品的「全局有限状态机」 的状态系位于第三全局状态Global_Normal/Safety 106，且第x端口的操 作模式有限状态机100系位于第一本地状态Local_Reset 108时(x可以 系0～4，表示本实施例的5端口车用以太网络标准产品的每一端口的编 号)，此时若是第x埠从缆在线接收到「唤醒格式(wakeup pattern, WUP)」，即WUP_x＝1，或是第x端口的一唤醒请求位WUP/R_req_x从0 变成1，或是本实施例的5端口车用以太网络标准产品的一启动线讯号 Lwake被设定为1，且第x端口的一默认选项option＝1时，第x端口的 对应操作模式有限状态机100便会从第一本地状态Local_Reset 108进入 第二本地状态Local_Standby 110。请注意，理所当然地，上层的控制单 元可以藉由发出主机命令来命令第x端口的操作模式有限状态机100在 第一本地状态Local_Reset 108、第二本地状态Local_Standby 110以及第 三本地状态Local_Normal 112之间切换，但此并非本发明的重点，在此 以及后续段落中便不多作赘述。

举例来说，当本实施例的5端口车用以太网络标准产品的每一端口 的默认选项option都被设为1时，只要启动线讯号Lwake从0变成1， 便可直接唤醒本实施例的5端口车用以太网络标准产品的每一端口，因 此可以达到系统快速唤醒。又，上述的唤醒格式可以视所应用的不同标 准/规格而有不同的格式。例如在此系为车用以太网络标准所制订的唤醒 格式。另外，本发明的重点之一在于针对本实施例的5端口车用以太网 络标准产品的每一端口设计了唤醒请求位WUP/R_req_x，其功用系当唤 醒请求位WUP/R_req_x从0变成1时，所属的第x埠若是在第二本地状 态Local_Standby 110，便会对其联机伙伴(link partner)发出唤醒格式； 或是所属的第x埠若是在第三本地状态Local_Normal 112，便会于闲置 码中编码一「唤醒请求(wakeup request,WUR)」并发送给其联机伙伴， 其中第0～4埠所对应的唤醒请求位WUP/R_req_0～4可以分别使用以下的 方程式(1)～(5)来表示。

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{WUP}/{R\_\mathrm{rec}}_{14}=(\left(\begin{array}{c}\left({\mathrm{WUP}}_0\mathrm{or}{\mathrm{WUR}}_0\right)*{\mathrm{Selective}}_{04}\\ \mathrm{or}\\ \left({\mathrm{WUP}}_1\mathrm{or}{\mathrm{WUR}}_1\right)*{\mathrm{Selective}}_{14}\\ \mathrm{or}\\ \left({\mathrm{WUP}}_2\mathrm{or}{\mathrm{WUR}}_2\right)*{\mathrm{Selective}}_{24}\\ \mathrm{or}\\ \left({\mathrm{WUP}}_3\mathrm{or}{\mathrm{WUR}}_3\right)*{\mathrm{Selective}}_{34}\end{array}\right)\mathrm{oren}\_\mathrm{WUP}/\\ R_4\mathrm{or}{L}_{\mathrm{wake}}*{\mathrm{Lw}2\mathrm{Rw}}_4)*\mathrm{Gate}\_\mathrm{WUP}/R_4\end{array}\right)---\left(5\right)$

在方程式(1)～(5)中，WUP_x＝1或是WUR_x＝1表示第x埠从缆 在线接收到联机伙伴所发出的「唤醒格式」或是「唤醒请求」；而一选 择性参数Selective_xy＝1则表示第x埠收到「唤醒格式」或是「唤醒请求」 时，应要传播给第y埠，使第y埠也对其联机伙伴发出「唤醒格式」或 是「唤醒请求」，而一上层设定唤醒请求en_WUP/R_x则系上层控制单元 以指令所设定；一启动线致能参数Lw2Rw_x＝1时表示若启动线(activation  line)讯号Lwake＝1时，第x埠会对其联机伙伴发出「唤醒格式」或是 「唤醒请求」。而上述的方程式(1)～(5)分别都会受到一总开关 Gate_WUP/R_x的控制。其中x＝0～4，y＝0～4。

当本实施例的5端口车用以太网络标准产品的「全局有限状态机」 的状态系位于第三全局状态Global_Normal/Safety 106，且第x端口的操 作模式有限状态机100系位于第二本地状态Local_Standby 110时(x可 以系0～4，表示本实施例的5端口车用以太网络标准产品的每一端口的 编号)，此时第x埠尚未和联机伙伴完成联机，但若是第x端口的一唤 醒请求位WUP/R_req_x＝1，则第x埠会即刻发出唤醒格式WUP_x给联机 伙伴，达到快速传递(fast broadcast)的功效。在第二本地状态 Local_Standby 110时，若是第x埠的一搭接接脚(strap pin)被设定为 自动模式，则第x端口便会在发出唤醒格式WUP_x之后，自动从第二本 地状态Local_Standby 110进入第三本地状态Local_Normal 112；若是第 x埠的搭接接脚被设定为非自动，第x埠便会在发出唤醒格式WUP_x之 后，依据主机命令来决定是否从第二本地状态Local_Standby 110进入第 三本地状态Local_Normal 112。

当本实施例的5端口车用以太网络标准产品的「全局有限状态机」 的状态系位于第三全局状态Global_Normal/Safety 106，且第x端口的操 作模式有限状态机100系位于第三本地状态Local_Normal 112时(x可 以系0～4，表示本实施例的5端口车用以太网络标准产品的每一端口的 编号)，表示和联机伙伴的联机正常，可以进行标准的传收操作。此时 若是第x端口的一唤醒请求位WUP/R_req_x＝1，则第x埠会发出唤醒请 求WUR_x给联机伙伴。此时的联机伙伴同样是位于标准传收模式，第x 端口所发出唤醒请求WUR_x可以用来要求联机伙伴更进一步的此唤醒请 求从其它埠传递出去。因此，本发明的唤醒的发起与车用以太网络标准 的主(Master)/从(Slave)无关。

图2为本发明操作模式有限状态机应用在选择性唤醒(selective wakeup)机制的实施例的示意图。在此实施例中，上述操作模式有限状 态机100系应用于一兼容于车用以太网络标准(例如BR-PHY标准)的 系统中，其中包含9个单一端口的车用以太网络标准产品、3个4端口 的车用以太网络标准交换器(switch)以及1个3端口的车用以太网络 标准交换器。在选择性唤醒机制下，车用以太网络标准系统中每一有限 状态机100的选择性参数Selective都会被预设为0，以及每一搭接接脚 都会被默认为非自动模式，另外，以及每一物理层的操作模式有限状态 机的默认选项option都会被默认为0且总开关Gate_WUP/R都会被预设 为1。当一微处理器(micro controller,μC)202感测到一特定状况，并 且决定唤醒微处理器204、206、208、210以及212时，会要求一物理 层222唤醒另一物理层214，并建立一联机201之后，微处理器202和 另一微处理器208便会进行交握(handshake)程序以决定微处理器208 接下来要控制那个埠向联机伙伴发出唤醒要求。经过交握程序后，微处 理器208会透过设定物理层230、232以及234各自的唤醒请求参数 en_WUP/R来唤醒物理层224、226以及228，并建立联机203、205以 及207；之后，相似地，微处理器208和另一微处理器216又经过交握 程序，并决定唤醒另一物理层218并建立另一联机209；之后，微处理 器216和另一微处理器210又经过交握程序，并决定唤醒另一物理层220 并建立另一联机211。

图3为本发明操作模式有限状态机应用在经由启动线的全局唤醒 (global wakeup via activation line)机制的实施例的示意图。在此实施例 中，上述操作模式有限状态机100系应用于一兼容于车用以太网络标准 (例如BR-PHY标准)的系统中，其中包含9个单一端口的车用以太网 络标准产品、3个4端口的车用以太网络标准交换器(switch)以及1 个3端口的车用以太网络标准交换器。在经由启动线的全局唤醒机制下， 车用以太网络标准系统中每一有限状态机100的选择性参数Selective都 会被预设为0，以及每一搭接接脚都会被默认为自动模式，另外，每一 物理层的操作模式有限状态机的默认选项option以及总开关 Gate_WUP/R都会被预设为1。当任一微处理器感测到一特定状况，并 且决定唤醒其它的特定微处理器时，可以直接将启动线讯号Lwake设定 为1，便可一次全部唤醒整个系统而不用另外发送唤醒格式或是唤醒请 求。

图4为本发明操作模式有限状态机应用在经由缆线的全局唤醒 (global wakeup via Ethernet cable)机制的实施例的示意图。在此实施例 中，上述操作模式有限状态机100系应用于一兼容于车用以太网络标准 (例如BR-PHY标准)的系统中，其中包含9个单一端口的车用以太网 络标准产品、3个4端口的车用以太网络标准交换器(switch)以及1 个3端口的车用以太网络标准交换器。在经由缆线的全局唤醒机制下， 车用以太网络标准系统中每一有限状态机100的选择性参数Selective以 及总开关Gate_WUP/R都会被预设为1，以及每一物理层的操作模式有 限状态机的默认选项option都会被默认为0。当一微处理器(micro  controller,μC)202感测到一特定状况，并且决定唤醒微处理器204、206、 208、210以及212时，会要求一物理层222唤醒另一物理层214，不待 建立联机，物理层230、232以及234的唤醒请求位WUP/R_req便会从 0变成1，因此物理层230、232以及234便可以马上发出唤醒格式或是 唤醒请求。并以此方式快速的将整个系统唤醒。

图5A和图5B为本发明应用于一操作模式有限状态机的控制方法的 一示范性实施例的流程图。倘若大体上可达到相同的结果，并不一定需 要遵照第5A～5B图中所示流程的步骤顺序来进行，且第5A～5B图所 示之步骤不一定要连续进行，亦即其他步骤亦可插入其中，此外，第5A～ 5B图中的某些步骤亦可根据不同实施例或设计需求更动或省略之。应用 于一操作模式有限状态机的控制方法500的步骤如下：

S502：当一车用以太网络标准装置的一全局有限状态机进入一休眠 /重置(sleep/reset)状态时，控制该操作模式有限状态机进入一第一本 地状态；

S504：当该全局有限状态机进入一待机(standby)状态时，控制该 操作模式有限状态机进入一第二本地状态；

S506：当该全局有限状态机的状态为一一般/安全(normal/safety) 状态，以及该操作模式有限状态机的状态为该第一本地状态，且一唤醒 请求位为一第一逻辑值时，控制该操作模式有限状态机进入该第二本地 状态，并且控制一第一端口传送具有一唤醒格式的讯号至该第一端口的 一联机伙伴；

S508：当该操作模式有限状态机的状态为该第二本地状态，且该唤 醒请求位从一第二逻辑值改变为该第一逻辑值时，控制该第一端口传送 具有该唤醒格式的讯号至该第一端口的该联机伙伴；

S510：当该操作模式有限状态机的状态为一第三本地状态，且该唤 醒请求位从该第二逻辑值改变为该第一逻辑值时，控制该第一端口传送 具有一唤醒请求的讯号至该第一端口的该联机伙伴；

S512：当该车用以太网络标准装置的一第二端口接收到具有该唤醒 格式的另一讯号或是收到具有该唤醒请求的讯号，且该第一端口针对该 第二端口的一选择性参数被设定为一预定值时，将该唤醒请求位设定为 该第一逻辑值；

S514：当该车用以太网络标准装置的一上层处理器将该第一端口的 一上层设定唤醒请求设定为一预定值时，将该唤醒请求位设定为该第一 逻辑值；以及

S516：当该车用以太网络标准装置的一启动线讯号为一预定值，且 该第一端口的一启动线致能参数为一预定参数值时，将该唤醒请求位设 定为该第一逻辑值。

图6为一计算机系统600的一实施例的示意图。计算机系统600包 含有一处理器602以及一机器可读媒体604，举例来说，计算机系统600 可以是一个人计算机，而计算机可读媒体604可以是个人计算机中任何 具有数据储存功能的储存装置，例如挥发性内存、非挥发性内存、硬盘、 光盘等等。本实施例中，计算机可读媒体604中储存一程序代码PROG， 因此，当程序代码PROG被处理器602所加载并执行时，程序代码PROG 会致使处理器602执行第5图所示的步骤S502～S516来控制一操作模 式有限状态机，其中该操作模式有限状态机系用来决定一车用以太网络 标准装置的一第一端口的行为。由于熟习此领域者于阅读过以上段落的 内容之后应可轻易了解处理器602执行程序代码PROG所进行的操作， 故在此省略更进一步的说明以求简洁。

上述关于本发明的观念可以藉由半导体实现在任何集成电路中。例 如可以将本发明实现在单独的半导体设计中，或是实现在特定应用集成 电路及/或任何其它子系统中。

本发明可利用任何适当的形式来实现，包含硬件、软件、韧体或是 以上的任意组合。至少部分本发明可选择性地被实现为运行在一个或多 个数据处理器及/或数字信号处理器或可配置的模块组件(例如FPGA) 上的计算机软件。因此，本发明的实施例的组件和组件在物理上、功能 上和逻辑上以任何合适的方式来实现。实际上，本发明的功能可以实现 在单一单元、复数个单元或作为其他功能单元的一部分。

虽然本发明已经结合一些实施例进行了说明，但本发明并不限定于 此说明书中的特定形式阐述。相反地，本发明的范围仅受到所附的权利 要求限定。此外，虽然发明特征可能系结合特定实施例来描述，但本领 域的技术人员应当理解所描述的实施例的各种特征可以根据本发明进 行组合。在权利要求中，术语“包含”不排除其他组件或步骤的存在。

此外，尽管复数个手段、组件或方法系被单独列出，但应可利用例 如单一单元、处理器或是控制器来实现。另外，尽管各个特征可以被包 含在不同的权利要求中，但应可被有利地组合，且包含在不同权利要求 中并不意味着特征的组合是不可行的及/或有利的。另外，在一类权利要 求中所包含的特征不意味着限于该类别，而是表示该特征同样适用于其 它权利要求类别。

此外，特征在权利要求中的顺序并不意味着必须执行的任何特定顺 序，且方法权利要求中各个步骤的顺序并不意味着这些步骤必须按照该 顺序来执行。相反地，可以以任何合适的顺序来执行这些步骤。此外， 单数引用不排除多个。因此，「一」、「第一」、「第二」等用语并不排除 多个。