專利名稱：實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于實時處理的實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于車輛控制用的網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)用計算機(jī)等。
背景技術(shù)：
在搭載于車輛上的多個車載電子設(shè)備之間進(jìn)行通信的車載網(wǎng)絡(luò)，近年來，為了保障通信的實時性，使用時間同步通信的網(wǎng)絡(luò)。作為時間同步通信的方式，例如有FlexRay。在FlexRay中，將通信的1個周期稱為通信周期(Communication Cycle)。通信周期由多個時隙(slot)構(gòu)成，預(yù)先分配給網(wǎng)絡(luò)上的各控制器。各控制器，在分配的時隙之間，進(jìn)行幀的發(fā)送處理或者幀的接收處理。圖1是表示使用了時間同步通信的網(wǎng)絡(luò)的車載網(wǎng)絡(luò)和控制器的結(jié)構(gòu)的概要結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，連接到網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)絡(luò)總線)的各控制器1、2主要由處理器11、存儲器12和通信控制裝置13構(gòu)成。通信控制裝置13對通信周期計數(shù)，保持在通信周期計數(shù)器14中?？刂破?、控制器2的各通信控制裝置13進(jìn)行控制，在通信控制裝置之間交換通信周期1004， 使其總是為相同的值。時隙計數(shù)器18以通信周期的開始時刻作為0來遞增計數(shù)。在過濾條件17中，規(guī)定了進(jìn)行幀發(fā)送和幀接收時的通信周期和時隙值的條件。在幀發(fā)送中，通信控制裝置13基于過濾條件17，將通信周期和時隙值都一致(符合)的幀，從按每一幀分配的發(fā)送緩存15發(fā)送。此外，在幀接收中，通信控制裝置13，基于過濾條件17， 從網(wǎng)絡(luò)3接收通信周期和時隙值都一致的幀，保存到按每一幀靜態(tài)分配的接收緩存16中。圖14中，表示了從控制器1對控制器2周期性發(fā)送幀A和幀C的情況下的時隙分配的例子。通信周期的周期長度為IOmsec (通信周期計數(shù)器的長度)，各幀的通信的周期為 20msec (換算到通信周期計數(shù)器為2)。如圖14所示，當(dāng)將幀A的過濾條件17設(shè)定為“通信周期=2N(N為0到31的數(shù))”，將幀C的過濾條件17設(shè)定為“通信周期=2N+1 (N為0到 31的數(shù))”時，能夠使用同一個時隙發(fā)送接收幀A、C。這樣，在時間同步通信中，與通信周期和時隙同步地進(jìn)行幀發(fā)送、幀接收，因此不會發(fā)生網(wǎng)絡(luò)上的沖突，能夠有效使用網(wǎng)絡(luò)的帶寬?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特表2008-509584號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題在上述網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，前提是能夠在過濾條件17中設(shè)定與幀相同的通信的周期。在 FlexRay中，過濾條件17的通信周期限定為1以上64以下的2的冪，S卩，1、2、4、8、16、32、 64。從而，這些通信周期以外的幀發(fā)送接收，需要由保存在存儲器12中的軟件實現(xiàn)。例如，如圖16所示，存在接收側(cè)的控制器進(jìn)行周期控制的方式。在該示例中，幀B的通信的周期為30msec (換算成通信周期為3)，要進(jìn)行幀B通信的通信周期按照0、3、2、1、 0地循環(huán)。從而，在發(fā)送控制器和接收控制器之間，對于從上述循環(huán)中的哪一個通信周期開始通信無法取得同步，所以從發(fā)送側(cè)控制器無法得知接收側(cè)控制器接收幀B的通信周期。 因此，發(fā)送側(cè)控制器，使用靜態(tài)段的連續(xù)發(fā)送模式或者動態(tài)段，按每個通信周期發(fā)送幀B。此外，在接收側(cè)控制器，每當(dāng)通信周期計數(shù)器加3時接收幀B。該方式中，時隙1被幀B占用， 但是由于只能使用網(wǎng)絡(luò)帶寬的1/3，因此效率較差。作為其他現(xiàn)有例，如圖15所示，存在發(fā)送側(cè)控制器進(jìn)行周期控制的方式。在該方式中，從發(fā)送側(cè)控制器，使用靜態(tài)段的單脈沖模式或者動態(tài)段，按每3個通信周期發(fā)送幀B。 而接收側(cè)控制器按每1個通信周期接收幀B，因此讀取時隙1的接收緩存。如果接收緩存中沒有新的幀，則判定為不是要進(jìn)行接收的通信周期。在該方式中，同樣，時隙1被幀B占用，但是由于只能使用網(wǎng)絡(luò)帶寬的1/3，效率較差。此外，接收側(cè)控制器的處理器11必須按每一個通信周期讀取接收緩存，因此開銷較大。本發(fā)明的目的在于，提供即使在通信控制裝置的過濾條件中無法設(shè)定與幀相同的通信的周期的情況下，也能夠提高網(wǎng)絡(luò)使用效率，減少控制器的處理器的開銷的實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和使用它的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。解決課題的方法為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特征在于在時間同步的網(wǎng)絡(luò)上具有1個以上對基準(zhǔn)信號進(jìn)行廣播的基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器，所有控制器與基準(zhǔn)信號同步地開始發(fā)送處理或者接收處理。S卩，本發(fā)明的實時控制網(wǎng)絡(luò)中，多個控制器通過總線連接，各控制器具有指定時隙，按通信周期發(fā)送幀的發(fā)送處理部；和從指定的時隙接收幀的接收處理部，在上述控制器之間進(jìn)行幀的發(fā)送接收，其中，上述通信周期，在從0計數(shù)到最大值時再次從0開始計數(shù)，上述多個控制器包括至少1個基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器，具有接收上述通信周期，生成作為上述幀的開始發(fā)送或者開始接收的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號生成部，和發(fā)送上述基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號發(fā)送部；和具有接收上述基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號接收部的至少1個基準(zhǔn)信號接收控制器，各控制器還具有將多個控制器間的通信周期保持為相同的通信周期更新部；具有上述發(fā)送處理部開始發(fā)送時或者上述接收處理部開始接收時的通信周期和上述基準(zhǔn)信號的過濾條件表；和對上述基準(zhǔn)信號、上述通信周期和上述過濾條件表進(jìn)行比較，在上述通信周期和上述基準(zhǔn)信號與上述過濾條件表的條件一致時啟動上述發(fā)送處理部或者上述接收處理部的過濾處理部。此外，本發(fā)明的其他實時控制網(wǎng)絡(luò)中，多個控制器通過總線連接，各控制器具有 指定時隙，按通信周期發(fā)送幀的發(fā)送處理部；和從指定的時隙接收幀的接收處理部，在上述控制器之間進(jìn)行幀的發(fā)送接收，其中，上述通信周期，在從0計數(shù)到最大值時再次從0開始計數(shù)，各控制器包括將多個控制器間的通信周期保持為相同的通信周期更新部；接收上述通信周期，生成作為上述幀的開始發(fā)送或者開始接收的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號生成部；發(fā)送上述基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號發(fā)送部；接收上述基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號接收部；選擇上述基準(zhǔn)信號發(fā)送部的基準(zhǔn)信號與上述基準(zhǔn)信號接收部的基準(zhǔn)信號中的任一個的切換部；具有上述發(fā)送處理部開始發(fā)送或者接收處理部開始接收的通信周期和上述基準(zhǔn)信號的過濾條件表；和對從上述切換部接收的上述基準(zhǔn)信號、上述通信周期和過濾條件表進(jìn)行比較，在一致時啟動發(fā)送處理部或者接收處理部的過濾處理部。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，即使在通信控制裝置的過濾條件中無法設(shè)定與幀相同的通信的周期的情況下，也能夠與基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器的幀同步地，由基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器、基準(zhǔn)信號接收控制器來周期性發(fā)送幀。因此，能夠提高網(wǎng)絡(luò)的使用效率，減少控制器的處理器的開銷。此外，根據(jù)本發(fā)明，即使在基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器發(fā)生故障的情況下，由于其他的控制器將成為基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器，因此除了發(fā)生故障的控制器以外，能夠繼續(xù)進(jìn)行周期性發(fā)送。


圖1是表示本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的第1實施方式的硬件結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示第1實施方式的基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器的軟件結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是表示第1實施方式的基準(zhǔn)信號接收控制器的軟件結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是表示使用第1實施方式的輪次值作為基準(zhǔn)信號的網(wǎng)絡(luò)的幀的圖。圖5是表示第1實施方式的過濾條件表的圖。圖6是表示第2實施方式的基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器的軟件結(jié)構(gòu)的框圖。圖7是表示第2實施方式的基準(zhǔn)信號接收控制器的軟件結(jié)構(gòu)的框圖。圖8是表示使用第2實施方式的命令信號作為基準(zhǔn)信號的網(wǎng)絡(luò)的幀的圖。圖9是表示第2實施方式的過濾條件表的圖。圖10是表示命令信號條件表的圖。圖11是表示第3實施方式的基準(zhǔn)信號發(fā)送接收控制器的軟件結(jié)構(gòu)的框圖。圖12是表示優(yōu)先順序表的圖。圖13是表示第4實施方式的基準(zhǔn)信號發(fā)送接收控制器的軟件結(jié)構(gòu)的框圖。圖14是表示現(xiàn)有例的網(wǎng)絡(luò)上的幀的圖。圖15是表示現(xiàn)有方式的網(wǎng)絡(luò)上的幀(發(fā)送側(cè)控制器進(jìn)行周期控制)的圖。圖16是表示現(xiàn)有方式的網(wǎng)絡(luò)上的幀(接收側(cè)控制器進(jìn)行周期控制)的圖。
具體實施例方式以下，對于本發(fā)明的適宜的實施方式基于附圖進(jìn)行說明。[第1實施方式]圖1是表示第1實施方式的實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(以下，稱為“網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”)的硬件結(jié)構(gòu)的概要圖。如圖1所示，連接到網(wǎng)絡(luò)3的多個控制器(圖中為2個)1、2的硬件結(jié)構(gòu)， 基本而言與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的控制器相同，各控制器1、2分別由通過總線(內(nèi)部總線) 連接的處理器11、存儲器12、通信控制裝置13構(gòu)成。其中，圖中只記載了 2個控制器，但控制器的數(shù)量也可以為3個以上，控制器2也具有與控制器1相同的結(jié)構(gòu)。此外，各控制器作為后述的發(fā)送基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器和接收基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號接收控制器中的某一個發(fā)揮作用，多個控制器由至少1個基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器和至少1個基準(zhǔn)信號接收控制器構(gòu)成。本實施方式中，將多個控制器中最先接通電源(啟動)的控制器作為基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器，將其他控制器作為基準(zhǔn)信號接收控制器。作為其他示例，也可以將多個控制器中輸出網(wǎng)絡(luò)的同步信號的控制器作為基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器。處理器11執(zhí)行存儲在存儲器12中的程序，并對存儲在存儲器12的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫。通信控制裝置13是進(jìn)行時間同步通信的硬件，與FlexRay的通信控制器具有相同的功能。通信控制裝置13具有通信周期計數(shù)器14、發(fā)送緩存15、接收緩存16、過濾器(過濾條件)17、時隙計數(shù)器18。通信控制裝置13對通信周期進(jìn)行計數(shù)，保持在通信周期計數(shù)器14中?？刂破? 的通信控制裝置13和控制器2的通信控制裝置進(jìn)行控制，在通信控制裝置之間交換通信周期1004，使其總是為相同的值。時隙計數(shù)器18以通信周期的開始時刻作為0來遞增計數(shù)。 過濾條件17規(guī)定了使用靜態(tài)段進(jìn)行幀發(fā)送和幀接收時的通信周期和時隙值的條件。在幀發(fā)送中，通信控制裝置13基于過濾條件17，將通信周期和時隙值都一致的幀，從按幀分配的發(fā)送緩存15發(fā)送。此外，在幀接收中，通信控制裝置13，基于過濾條件17，從網(wǎng)絡(luò)3接收通信周期和時隙值都一致的幀，保存在按幀靜態(tài)地分配的接收緩存16中。使用動態(tài)段進(jìn)行幀發(fā)送時，當(dāng)與過濾條件17 —致，并且從處理器11發(fā)出了發(fā)送請求時，通信控制裝置13將幀從發(fā)送緩存15發(fā)送。圖2是表示基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器的軟件結(jié)構(gòu)的概要框圖。圖2的軟件被保存在存儲器12中，由處理器11執(zhí)行。本實施方式中，基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器和基準(zhǔn)信號接收控制器可以由軟件實現(xiàn)，也可以作為硬件實現(xiàn)。如圖2所示，基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器的程序由過濾部1001、發(fā)送處理部1002、接收處理部1003、通信周期更新部1006、輪次計數(shù)部1007和基準(zhǔn)信號發(fā)送部1011構(gòu)成?；鶞?zhǔn)信號發(fā)送控制器的數(shù)據(jù)由通信周期1004、過濾條件表1005和輪次值1008構(gòu)成?；鶞?zhǔn)信號是作為幀的開始發(fā)送或者開始接收的基準(zhǔn)的信號，本實施方式中使用輪次值1008作為基準(zhǔn)信號。此外，由作為程序的輪次計數(shù)部1007和作為數(shù)據(jù)的輪次值構(gòu)成基準(zhǔn)信號生成部1021。通信周期更新部1006，是在通信周期的開頭將通信周期計數(shù)器14復(fù)制到通信周期，將所有控制器的通信周期1004保持為相同的程序。通信周期更新部1006，通過與通信控制裝置13的時鐘同步的全局計時器的中斷而啟動。全局計時器的中斷，設(shè)定在即使執(zhí)行輪次計數(shù)部1007和基準(zhǔn)信號發(fā)送部1011，到下一個基準(zhǔn)信號發(fā)送前也具有充足的時間的時刻——例如NlTfcetwork idle time網(wǎng)絡(luò)空閑時間)的開頭等。通信周期1004更新后， 調(diào)用輪次計數(shù)部1007。輪次計數(shù)部1007是對輪次值1008計數(shù)的程序。輪次計數(shù)部1007，在控制電源接通時使輪次值1008為0。之后，讀取通信周期1004，在每次通信周期1004到達(dá)最大值時，將輪次值1008增加1。此外，輪次計數(shù)部1007保持輪次值1008的最大值。若將輪次值1008 增加1后，出現(xiàn)“輪次值1008 >輪次值1008的最大值”，則將輪次值1008清0。在輪次值增加或者被清空時，調(diào)用基準(zhǔn)信號發(fā)送部1011。輪次的最大值優(yōu)選為所有幀的發(fā)送接收周期的最小公倍數(shù)。由此，對于所有的幀的發(fā)送接收時刻，能夠用輪次值1008和通信周期1004 的組合唯一確定。此外，輪次計數(shù)部1007由過濾處理部1001調(diào)用，交遞輪次值1008。此時， 僅在通信周期=0時，將從輪次值1008減去1的值作為輪次值交遞。這是因為通信周期= 0時，基準(zhǔn)信號接收控制器沒有接收最新的輪次值，需要使基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器中的輪次值與其一致?；鶞?zhǔn)信號發(fā)送部1011將輪次值1008，以靜態(tài)地確定的周期并且在預(yù)先分配的時隙發(fā)送。具體而言，在發(fā)送緩存16中寫入包括輪次值的基準(zhǔn)信號幀，在動態(tài)幀的情況下進(jìn)行發(fā)送啟動。輪次值1008的發(fā)送時刻，為輪次值增加(或者清空)時的通信周期或者每一個通信周期。過濾處理部1001是基于通信周期、輪次值和過濾條件表1005的條件來啟動發(fā)送處理部1002或者接收處理部1003的程序。過濾處理部1001，通過與通信控制裝置13的時鐘同步的全局計時器的中斷而啟動。全局計時器的中斷設(shè)定在具有充足時間來執(zhí)行發(fā)送處理部1002和接收處理部1003的時刻——例如NIT (network idle time網(wǎng)絡(luò)空閑時間)的開頭等。過濾處理部1001，在啟動后讀取通信周期1004和輪次值1008。之后，從過濾條件表1005，檢測與通信周期1004和輪次值1008的組合一致的條目。圖5 (a)和圖5(b)為本實施方式的過濾條件表1005。如圖5(a)和圖5(b)所示，在各條目中存儲有輪次值、通信周期、接收幀ID和發(fā)送幀ID。過濾處理部1001在檢測出與條件一致的條目的情況下，將該條目的發(fā)送幀ID作為引數(shù)(argument)，調(diào)用發(fā)送處理部1002。此外，將檢測到的條目的接收幀ID作為引數(shù)，調(diào)用接收處理部1003。發(fā)送處理部1002，根據(jù)應(yīng)用程序生成的數(shù)據(jù)生成發(fā)送幀。此外，發(fā)送處理部1002 在由過濾部1001調(diào)用時，將發(fā)送幀ID的幀寫入發(fā)送緩存15。在發(fā)送緩存15的幀發(fā)送使用動態(tài)段的情況下，使通信控制裝置13啟動發(fā)送，向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送。在使用靜態(tài)段的情況下，發(fā)送緩存15通過通信控制裝置13，按過濾條件17自動地周期性發(fā)送，因此發(fā)送處理部1002 不需要明確地進(jìn)行發(fā)送啟動。本實施方式中，因為按每一個周期發(fā)送輪次，所以輪次用的時隙的過濾條件17為“通信周期=N”(N為1至63的數(shù))。接收處理部1003在由過濾處理部1001調(diào)用時，從接收緩存16讀出幀，保存接收幀。此外，從接收幀取出數(shù)據(jù)，交遞給應(yīng)用程序。在接收緩存16的幀接收使用動態(tài)段和使用靜態(tài)段這兩種情況下，均讀出接收緩存，確認(rèn)最新的幀是否到達(dá)。圖3是表示基準(zhǔn)信號接收控制器的軟件結(jié)構(gòu)的概要框圖。如圖3所示，基準(zhǔn)信號接收控制器的程序由過濾處理部1001、發(fā)送處理部1002、接收處理部1003、通信周期更新部 1006和基準(zhǔn)信號接收部1010構(gòu)成，基準(zhǔn)信號接收控制器的數(shù)據(jù)由通信周期值1004、過濾條件表1005和輪次值1008構(gòu)成。這些程序和數(shù)據(jù)中，過濾處理部1001、發(fā)送處理部1002、接收處理部1003、通信周期更新部1006、通信周期值1004、過濾條件表1005和輪次值1008， 與上述基準(zhǔn)信號控制器的相同，只有基準(zhǔn)信號接收部1010不同?；鶞?zhǔn)信號接收部1010，是接收基準(zhǔn)信號幀，將幀內(nèi)的輪次值復(fù)制到輪次值1008的程序。基準(zhǔn)信號接收部1010，根據(jù)與通信控制裝置13的時鐘同步的全局計時器的中斷、或者通信控制裝置13的接收中斷而啟動。圖4作為本實施方式的一例，表示了通信周期=4，將幀B按每3個周期發(fā)送接收的情況下的網(wǎng)絡(luò)上的幀。該示例中的過濾條件表如圖5(a)和圖5(b)所示。如圖4所示，幀B在時隙1發(fā)送接收，輪次值在時隙2發(fā)送接收。在最初的通信周期0中，輪次0被發(fā)送到所有控制器，所有控制器的輪次值1008為0。通信周期0結(jié)束時， 過濾處理部1001對過濾條件表1005進(jìn)行檢索，檢測出與輪次值1008和通信周期1004 —致的條目。具有圖5(a)所示的過濾條件表的控制器中，因為與輪次值=0、通信周期=1 一致，故發(fā)送幀B。此外，具有圖5(b)所示的過濾條件表的控制器中，接收幀B。在下一個通信周期1中，過濾處理部1004從過濾條件表1005中檢索輪次值=0、通信周期=2的條目。 因為圖5(a)和圖5(b)所示的發(fā)送側(cè)、接收側(cè)的兩個過濾條件表均不存在滿足輪次值=0、 通信周期=2的條目，因此各控制器均不進(jìn)行發(fā)送接收。這樣，通過按每一個周期，過濾處理部1001對過濾條件表1005進(jìn)行檢索并發(fā)送接收幀，即使在通信控制裝置13規(guī)定的過濾條件17下不支持的通信周期中，也能夠進(jìn)行發(fā)送接收。此外，接收側(cè)控制器的處理器1，在2的冪以外的周期發(fā)送接收中，也可以得知接收時刻，因此不需要按每個通信周期讀取接收緩存來確認(rèn)接收數(shù)據(jù)的有無。從而，根據(jù)本實施方式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠提高網(wǎng)絡(luò)的使用效率，減少控制器的處理器的開銷。[第2實施方式]接著，基于圖6 圖10說明本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的第2實施方式。本實施方式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，基本上與圖1的硬件結(jié)構(gòu)相同。并且，基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器和基準(zhǔn)信號接收控制器，與上一個實施方式同樣地由軟件構(gòu)成。上一個實施方式中，采用使用輪次值作為基準(zhǔn)信號的結(jié)構(gòu)，相對地，本實施方式中采用使用后述的命令信號作為基準(zhǔn)信號的結(jié)構(gòu)。圖6是表示基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器的軟件結(jié)構(gòu)的框圖。如圖6所示，本實施方式的基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器的程序，由過濾部1001、發(fā)送處理部1002、接收處理部1003、通信周期更新部1006、輪次計數(shù)部1007、基準(zhǔn)信號發(fā)送部1011和命令信號生成部1014構(gòu)成?；鶞?zhǔn)信號發(fā)送控制器的數(shù)據(jù)，由通信周期1004、過濾條件表1005、輪次值1008、命令信號1012和命令信號條件表1018構(gòu)成。這些程序和數(shù)據(jù)中，除命令信號生成部1014、命令信號1012、 基準(zhǔn)信號發(fā)送部1011、命令信號條件表1018、過濾處理部1001、過濾條件表1005以外，與圖2說明的基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器的相同，省略說明。此外，本實施方式中，由作為程序的輪次計數(shù)部1007和命令信號生成部1014，作為數(shù)據(jù)的輪次值1008、命令信號1012和命令信號條件表1018，來構(gòu)成基準(zhǔn)信號生成部1022。命令信號生成部1014是生成作為基準(zhǔn)信號的命令的程序。命令信號生成部1014， 在每一個周期的結(jié)束時，根據(jù)通信控制裝置13的全局計時器的中斷而執(zhí)行，以使命令信號生成在下一個通信周期開始之前完成。命令信號生成部1014，讀取輪次值1008和通信周期 1004，計算下一個通信周期的輪次值和通信周期。計算輪次值和通信周期后，從命令信號條件表1018中檢索與計算結(jié)果一致的條目。圖10是表示命令信號條件表1018的結(jié)構(gòu)的圖。如圖10所示，在命令信號條件表 1018的各條目中，記錄了輪次、通信周期、命令信號。命令信號表示了幀的通信的周期和自輪次0開頭的偏移量。例如，在圖4所示的時刻發(fā)送接收的幀B，從輪次0、通信周期1起按每3個通信周期發(fā)送接收，因此為周期3、偏移量1。該時刻，在命令信號條件表1018中，記入“周期3偏移量1通信命令”。圖10的命令信號中，記入了 1個周期的命令，但也可以記入多個周期的發(fā)送接收命令。此外，還可以按周期具有不同的命令信號條件表的條目。當(dāng)存在輪次值和通信周期與命令信號條件表一致的條目的情況下，將該條目的命令信號寫入命令信號1012，將其作為引數(shù)，調(diào)用基準(zhǔn)信號發(fā)送部1011。在沒有一致的條目的情況下，清空命令信號1012。
基準(zhǔn)信號發(fā)送部1011在由命令信號生成部1014調(diào)用時，將命令信號1012用預(yù)先分配的時隙發(fā)送。具體而言，在發(fā)送緩存16中寫入包括命令信號的基準(zhǔn)信號幀，在動態(tài)幀的情況下進(jìn)行發(fā)送啟動。過濾處理部1001是基于命令信號1012和過濾條件表1005，啟動發(fā)送處理部1002 或者接收處理部1003的程序。過濾處理部1001通過與通信控制裝置13的時鐘同步的全局計時器的中斷而啟動。全局計時器的中斷，設(shè)定在具有充足的時間執(zhí)行發(fā)送處理部1002 和接收處理部1003的時刻，例如NIT(network idle time網(wǎng)絡(luò)空閑時間)的開頭等。過濾處理部1001在啟動后讀取命令信號1012。之后，從過濾條件表1005檢測出命令信號一致的條目。圖9(a)和圖9(b)為本實施方式的過濾條件表1005。如圖9(a)和圖9 (b)所示，在各條目中存儲有命令信號、接收幀ID和發(fā)送幀ID。過濾處理部1005檢測到與條件一致的條目的情況下，將檢測到的條目的發(fā)送幀ID作為引數(shù)，調(diào)用發(fā)送處理部 1002。此外，將檢測到的條目的接收幀ID作為引數(shù)，調(diào)用接收處理部1003。圖7表示基準(zhǔn)信號接收控制器的軟件結(jié)構(gòu)。如圖7所示，基準(zhǔn)信號接收控制器的程序，由過濾部1001、發(fā)送處理部1002、接收處理部1003、通信周期更新部1006和基準(zhǔn)信號接收部1010構(gòu)成，基準(zhǔn)信號接收控制器的數(shù)據(jù)，由通信周期值1004、過濾條件表1005和命令信號1012構(gòu)成。上述程序和數(shù)據(jù)中，基準(zhǔn)信號接收部1010以外，與上述的基準(zhǔn)信號控制器的相同?；鶞?zhǔn)信號接收部1010是接收基準(zhǔn)信號幀，將幀內(nèi)的命令信號復(fù)制到命令信號 1012的程序?；鶞?zhǔn)信號接收部1010，根據(jù)與通信控制裝置13的時鐘同步的全局計時器的中斷，在每一個通信周期啟動。如果沒有接收到命令信號，將命令信號1012清空。圖8作為本實施方式的一例，表示通信周期=4，將幀B按每3個循環(huán)周期發(fā)送接收的情況下的網(wǎng)絡(luò)上的幀。該示例中的過濾條件表1005如圖9(a)和圖9(b)表示。如圖8所示，在時隙1發(fā)送接收幀B，在時隙2發(fā)送接收命令信號。在最初的通信周期0中，對所有控制器發(fā)送命令信號“周期3偏移量1”，所有控制器的命令信號1012變?yōu)?。通信周期0結(jié)束時，過濾處理部1001對過濾條件表1005進(jìn)行檢索，檢測與命令信號 1012—致的條目。在具有圖9(a)所示的過濾條件表的基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器中，發(fā)送幀B。 此外，在具有圖9(b)所示的過濾條件表的基準(zhǔn)信號接收控制器中，接收幀B。在下一個通信周期1中，由于未發(fā)送命令信號，故將命令信號1012清空。從而，過濾處理部1004不進(jìn)行條目的檢索，各控制器均不進(jìn)行發(fā)送接收。這樣，通過在每次接收命令信號時，過濾處理部1001對過濾條件表1005進(jìn)行檢索，發(fā)送接收幀，即使在過濾條件17無法支持的周期，也能夠進(jìn)行發(fā)送接收。從而，本實施方式與上一個實施方式相同，能夠提高網(wǎng)絡(luò)的使用效率，減少控制器的處理器的開銷。[第3實施方式]接著，基于圖11、圖12說明本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的第3實施方式。本實施方式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，基本上與圖1的硬件結(jié)構(gòu)相同。本實施方式的控制器與上述實施方式同樣地由軟件構(gòu)成。并且，基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器和基準(zhǔn)信號接收控制器，與上述實施方式同樣地由軟件構(gòu)成。但是，在第1實施方式中，存在基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器發(fā)生故障時，所有的幀發(fā)送接收都會停止的問題。為了解決該問題，使用在基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器發(fā)生故障時，其他控制器(基準(zhǔn)信號接收控制器)成為基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器的結(jié)構(gòu)。圖11表示控制器(基準(zhǔn)信號發(fā)送接收控制器)的軟件結(jié)構(gòu)?？刂破魍ㄟ^進(jìn)行切換而具有基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器和基準(zhǔn)信號接收控制器兩種功能。如圖11所示，控制器中的過濾處理部1023、輪次計數(shù)部IOM與圖2所示的基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器和圖3所示的基準(zhǔn)信號接收控制器不同，并且還添加了切換部1015、優(yōu)先順序表1016、錯誤檢測部1017和控制器種類1019。省略圖2或圖3的相同程序和數(shù)據(jù)的說明?？刂破鞣N類1019是表示控制器為“基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器”還是“基準(zhǔn)信號接收控制器”的數(shù)據(jù)?？刂破鞣N類1019的設(shè)定，由切換部1015進(jìn)行。輪次計數(shù)部IOM是對輪次值1008計數(shù)的程序，除了以下說明的要點外，與上述輪次計數(shù)部1007相同。在上述輪次計數(shù)部1007中，在對輪次值計數(shù)之后調(diào)用基準(zhǔn)信號發(fā)送部 1011，而相對地，在本實施方式中，輪次計數(shù)部IOM對輪次值計數(shù)之后，調(diào)用切換部1015。 如果控制器類別1019為“基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器”，則切換部1015調(diào)用基準(zhǔn)信號發(fā)送部1011。過濾處理部1023，是在通信周期值1004和輪次值1008、1009與過濾條件表1005 的條件一致時啟動發(fā)送處理部1002或者接收處理部1003的程序，除了以下說明的要點，與上述過濾處理部1001相同。上述過濾處理部1001直接讀取輪次值1008，而相對地，本實施方式中，過濾處理部1023調(diào)用切換部1015。如果控制器種類1019為“基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器”，則切換部1015返回輪次值1008。如果控制器種類1019為“基準(zhǔn)信號接收控制器”，返回輪次值1009。錯誤檢測部1017是檢測來自基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器的基準(zhǔn)信號幀的接收超時的程序。錯誤檢測部1017，當(dāng)控制器種類為“基準(zhǔn)信號接收控制器”的情況下，設(shè)定基準(zhǔn)信號幀的發(fā)送周期以上的計時器。在發(fā)生超時之前，如果基準(zhǔn)信號接收部1010接收到正確的基準(zhǔn)信號幀，則重新設(shè)定計時器。如果發(fā)生超時，則調(diào)用切換部1015。之后的處理，記述在切換部1015的處理中。切換部1015是用于確定控制器是作為基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器作用還是作為基準(zhǔn)信號接收控制器作用，切換輪次計數(shù)部1007和過濾處理部1001的處理的程序。切換部1015在控制器啟動時或者控制器啟動結(jié)束后錯誤檢測部1017檢測錯誤時調(diào)用。切換部1015對優(yōu)先順序表1016進(jìn)行檢索，讀出優(yōu)先順序最高的控制器ID?？刂破髟诳刂破髯陨砭哂械目刂破鱅D與讀出的控制器ID —致的情況下，使控制器種類為“基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器”。在控制器自身具有的控制器ID與讀出的控制器ID不一致的情況下，使控制器種類為“基準(zhǔn)信號接收控制器”。圖12是表示優(yōu)先順序表1016的圖。如圖12所示，優(yōu)先順序表1016組合地具有優(yōu)先順序和控制器ID。本實施方式中，在控制器啟動時，控制器ID = 2的控制器成為基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器。當(dāng)控制器ID = 2的控制器發(fā)生故障，在一定時間內(nèi)無法正確發(fā)送基準(zhǔn)信號幀的情況下，在其他的作為基準(zhǔn)信號接收控制器啟動的控制器中，切換部1015被錯誤檢測部1017調(diào)用，進(jìn)行優(yōu)先順序表1016的檢索。根據(jù)該檢索，控制器ID = 10的控制器被確定為新的基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器。本實施方式中，新的基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器使用上一個基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器所用的時隙發(fā)送基準(zhǔn)信號幀。在新的基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器使用獨自的時隙發(fā)送基準(zhǔn)信號幀的情況下，將預(yù)先確定的時隙記入優(yōu)先順序表，基準(zhǔn)信號接收控制器的基準(zhǔn)信號接收部1010切換為接收該時隙即可。
在本實施方式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，能夠提高網(wǎng)絡(luò)的使用效率，減少控制器的處理器的開銷，并且，即使在基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器發(fā)生故障的情況下，因為其他控制器成為基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器，所以故障控制器以外能夠繼續(xù)進(jìn)行周期性發(fā)送。[第4實施方式]接著，基于圖13說明本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的第4實施方式。本實施方式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，基本上與圖1的硬件結(jié)構(gòu)相同。本實施方式的控制器，與上述實施方式同樣地由軟件構(gòu)成。此外，基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器和基準(zhǔn)信號接收控制器，與上述實施方式同樣由軟件構(gòu)成。但是，第2實施方式中，存在基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器發(fā)生故障時，所有幀發(fā)送接收停止的問題。為了解決該問題，本實施方式中，采用了當(dāng)基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器發(fā)生故障時，其他控制器(基準(zhǔn)信號接收控制器)成為基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器的結(jié)構(gòu)。圖13表示控制器(基準(zhǔn)信號發(fā)送接收控制器)的軟件結(jié)構(gòu)?？刂破魍ㄟ^進(jìn)行切換而具有基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器和基準(zhǔn)信號接收控制器兩種功能。如圖13所示，控制器的過濾處理部1023、命令信號生成部1025與圖6所示的基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器和圖7所示的基準(zhǔn)信號接收控制器不同，并且還添加了切換部1015、優(yōu)先順序表1016、錯誤檢測部1017和控制器種類1019。省略圖6或者圖7的相同程序和數(shù)據(jù)的說明。此外，切換部1015、錯誤檢測部1017、優(yōu)先順序表1016和控制器種類1019與第3實施方式說明的相同，因此省略其說明。命令信號生成部1025是生成作為基準(zhǔn)信號的命令的程序，除了以下說明的要點， 與上述命令信號生成部1014相同。在上述命令信號生成部1014中，將命令信號1012作為引數(shù)，調(diào)用基準(zhǔn)信號發(fā)送部1011，而相對地，本實施方式中，命令信號生成部1025將命令信號1012作為引數(shù)，調(diào)用切換部1015。過濾處理部1023是在過濾條件表1005的條件一致時啟動發(fā)送處理部1002或者接收處理部1003的程序，除了以下說明的要點，與第2實施方式的過濾處理部1001相同。 第2實施方式的過濾處理部1023直接讀取命令信號1013，而相對地，本實施方式的過濾處理部1023調(diào)用切換部1015。本實施方式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，與第3實施方式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相同，能夠提高網(wǎng)絡(luò)的使用效率，減少控制器的處理器的開銷，并且即使在基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器發(fā)生故障的情況下， 因為其他控制器會成為基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器，所以故障控制器以外能夠繼續(xù)進(jìn)行周期性發(fā)送。此外，本發(fā)明不限于上述實施方式，還能夠設(shè)定其他各種情況。在第1、第2實施方式中，各控制器的結(jié)構(gòu)說明了為基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器和基準(zhǔn)信號接收控制器中某一方的示例，但還可以采用1個控制器具有基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器和基準(zhǔn)信號接收控制器雙方的功能，將兩個功能切換使用的結(jié)構(gòu)。具體而言，第1實施方式的情況下，采用在第3實施方式說明的圖11所示的結(jié)構(gòu)中除去優(yōu)先順序表和錯誤檢測部的結(jié)構(gòu)，第2實施方式的情況下， 采用在第4實施方式說明的圖13所示的結(jié)構(gòu)中除去優(yōu)先順序表和錯誤檢測部的結(jié)構(gòu)。第3、第4實施方式中，說明了基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器發(fā)生故障的情況，而基準(zhǔn)信號接收控制器發(fā)生故障的情況下也是相同的。附圖標(biāo)記說明
1、2控制器
3網(wǎng)絡(luò)
13通信控制裝置
14通信周期計數(shù)器
17過濾條件
1001、1023過濾處理部
1002發(fā)送處理部
1003接收處理部
1004通信周期
1005過濾條件表
1006通信周期更新部
1007、1024輪次計數(shù)部
1008、1009輪次值
1010基準(zhǔn)信號接收部
1011基準(zhǔn)信號發(fā)送部
1012、1013命令信號
1014、1025命令信號生成部
1015切換部
1016優(yōu)先順序表
1017錯誤檢測部
1018命令信號條件表
1021、1022基準(zhǔn)信號生成部
權(quán)利要求
1.一種實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于多個控制器通過總線連接，各控制器具有指定時隙，按通信周期發(fā)送幀的發(fā)送處理部；和從指定的時隙接收幀的接收處理部，在所述控制器之間進(jìn)行幀的發(fā)送接收，其中，所述通信周期，在從0計數(shù)到最大值時再次從0開始計數(shù)，所述多個控制器包括至少1個基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器，具有接收所述通信周期，生成作為所述幀的開始發(fā)送或者開始接收的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號生成部，和發(fā)送所述基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號發(fā)送部；和具有接收所述基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號接收部的至少1個基準(zhǔn)信號接收控制器， 各控制器還具有將多個控制器間的通信周期保持為相同的通信周期更新部；具有所述發(fā)送處理部開始發(fā)送時或者所述接收處理部開始接收時的通信周期和所述基準(zhǔn)信號的過濾條件表；和對所述基準(zhǔn)信號、所述通信周期和所述過濾條件表進(jìn)行比較，在所述通信周期和所述基準(zhǔn)信號與所述過濾條件表的條件一致時啟動所述發(fā)送處理部或者所述接收處理部的過濾處理部。
2.如權(quán)利要求1所述的實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于 所述控制器，具有對所述通信周期的反復(fù)次數(shù)計數(shù)的輪次值，所述基準(zhǔn)信號生成部，具有當(dāng)所述通信周期達(dá)到最大值時更新所述輪次值的輪次計數(shù)部，并且，使用所述輪次值作為所述基準(zhǔn)信號。
3.如權(quán)利要求1所述的實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于 所述控制器，具有對所述通信周期的反復(fù)次數(shù)計數(shù)的輪次值， 所述基準(zhǔn)信號生成部，具有當(dāng)所述通信周期達(dá)到最大值時更新所述輪次值的輪次計數(shù)部； 至少具有所述發(fā)送處理部開始發(fā)送或者所述接收處理部開始接收時的通信周期和所述輪次值的命令信號條件表；和對所述輪次值、所述通信周期和過濾條件表進(jìn)行比較，在條件一致時生成表示所述幀的通信的周期和自輪次0的偏移量的命令信號的命令信號生成部，并且， 使用所述命令信號作為所述基準(zhǔn)信號。
4.如權(quán)利要求2或3所述的實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于所述基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器是所述多個控制器中最先接通電源的控制器。
5.如權(quán)利要求2或3所述的實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于所述基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器是所述控制器中輸出網(wǎng)絡(luò)的同步信號的控制器。
6.一種實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于多個控制器通過總線連接，各控制器具有指定時隙，按通信周期發(fā)送幀的發(fā)送處理部；和從指定的時隙接收幀的接收處理部，在所述控制器之間進(jìn)行幀的發(fā)送接收，其中，所述通信周期，在從0計數(shù)到最大值時再次從0開始計數(shù)， 各控制器包括將多個控制器間的通信周期保持為相同的通信周期更新部；接收所述通信周期，生成作為所述幀的開始發(fā)送或者開始接收的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號生成部；發(fā)送所述基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號發(fā)送部； 接收所述基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號接收部；選擇所述基準(zhǔn)信號發(fā)送部的基準(zhǔn)信號與所述基準(zhǔn)信號接收部的基準(zhǔn)信號中的任一個的切換部；具有所述發(fā)送處理部開始發(fā)送或者接收處理部開始接收的通信周期和所述基準(zhǔn)信號的過濾條件表；和對從所述切換部接收的所述基準(zhǔn)信號、所述通信周期和過濾條件表進(jìn)行比較，在一致時啟動發(fā)送處理部或者接收處理部的過濾處理部。
7.如權(quán)利要求6所述的實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于從多個控制器中確定基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器或者基準(zhǔn)信號接收控制器的優(yōu)先順序表；和檢測所述基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器的發(fā)送錯誤的錯誤檢測部， 所述切換部基于所述優(yōu)先順序表的優(yōu)先順序選擇基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器。
8.如權(quán)利要求6或7所述的實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于 所述控制器，具有對所述通信周期的反復(fù)次數(shù)計數(shù)的輪次值，所述基準(zhǔn)信號生成部，具有當(dāng)所述通信周期達(dá)到最大值時更新所述輪次值的輪次計數(shù)部，并且，使用所述輪次值作為所述基準(zhǔn)信號。
9.如權(quán)利要求6或7所述的實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于 所述控制器，具有對所述通信周期的反復(fù)次數(shù)計數(shù)的輪次值； 所述基準(zhǔn)信號生成部，具有當(dāng)所述通信周期達(dá)到最大值時更新所述輪次值的輪次計數(shù)部； 至少具有所述發(fā)送處理部開始發(fā)送或者所述接收處理部開始接收時的通信周期和所述輪次值的命令信號條件表；對所述輪次值、所述通信周期和過濾條件表進(jìn)行比較，在條件一致時生成表示所述幀的通信的周期和自輪次0的偏移量的命令信號的命令信號生成部，并且， 使用所述命令信號作為所述基準(zhǔn)信號。
10.如權(quán)利要求2 5、8、9中任一項所述的實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于 所述輪次值的最大值是各幀的發(fā)送接收周期的最小公倍數(shù)。
11.一種在搭載于車輛上的多個車載電子設(shè)備間進(jìn)行時間同步通信的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 其特征在于使用權(quán)利要求1 10中任一項所述的實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供實時控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。即使無法在通信控制裝置的過濾條件中設(shè)定與幀相同的通信的周期的情況下，也能夠提高網(wǎng)絡(luò)使用效率，減少控制器的處理器的開銷的車載網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，設(shè)置按照通信周期生成基準(zhǔn)信號并進(jìn)行發(fā)送的基準(zhǔn)信號發(fā)送控制器，基準(zhǔn)信號接收控制器接收基準(zhǔn)信號，與預(yù)先確定的過濾條件表進(jìn)行比較，當(dāng)一致時進(jìn)行數(shù)據(jù)接收處理、數(shù)據(jù)發(fā)送處理。
文檔編號H04J3/17GK102232280SQ20098014831
公開日2011年11月2日 申請日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者恒富邦彥, 黑澤憲一 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社