网关模块、通信系统和在用户之间传输数据的方法。描述了用于连接至少两个子网的网关模块。在此所述至少两个子网的第一子网支持按照第一通信协议、尤其是CAN、FlexRay、LIN、MOST或以太网的数据传输并且至少两个子网的第二子网支持按照第二通信协议、尤其是CAN、FlexRay、LIN、MOST或以太网的数据传输。所述网关模块具有可配置的硬件电路，所述硬件电路被设立用于在考虑第一通信协议和第二通信协议的情况下对来自第一网络的数据进行加工并且转发给第二子网。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】。描述了用于连接至少两个子网的网关模块。在此所述至少两个子网的第一子网支持按照第一通信协议、尤其是CAN、FlexRay、LIN、MOST或以太网的数据传输并且至少两个子网的第二子网支持按照第二通信协议、尤其是CAN、FlexRay、LIN、MOST或以太网的数据传输。所述网关模块具有可配置的硬件电路，所述硬件电路被设立用于在考虑第一通信协议和第二通信协议的情况下对来自第一网络的数据进行加工并且转发给第二子网。【专利说明】
本专利技术涉及一种用于耦合通信网络的至少两个子网的网关模块、通过这种方式示出的通信网络以及一种用于在这样的通信网络的用户之间传输数据的方法。
技术介绍
用于在通信系统的用户站或者通信节点之间、例如在车辆的通信网络中的控制设备之间传输消息的不同总线系统是已知的。在所谓的CAN总线系统中，消息借助于CAN协议来传输，如在IS011898中的CAN规范中所述的。用于这种总线系统的其他示例是FlexRay、LIN、MOST或者以太网。在很多情况下，标准化通过受条约约束的联盟(协会、协作)运行。常用总线系统的概览例如可以从Werner Zimmermann和Ralf Schmidgall的以下书籍中得出:“Bussysteme in der Fahrzeugtechnik-Protokolle, Standards undSoftwarearchitektur”，Vieweg+Teubner,第 4 版，2010。此外，已知通信系统，其中消息借助于以太网标准来传输，所述以太网标准通过标准族IEEE 802来定义。AUT0SAR (汽车开放系统架构(AUTomotive Open System ARchitecture))表不由汽车分支的不同企业组成的开发协作，所述开发协作追求的目标是，简化和统一在车辆的控制设备之间的数据通信和软件交换。相应的描述和通过Autosar所使用的术语例如可以从公共可用的Autosar规范3.2和4.0中得出。在现代车辆中的生长的数据收益以及车辆在内部以及向外部日益增加的损伤使在车辆中需要新的通信技术和架构，以便胜任在安全性、舒适性和数据速率方面的要求并且同时保持车辆网络的复杂性可克制。通信系统的多个通信网络(也称为通信系统的子网)通过网关的耦合是常见的方案，以便克制数据收益。在此情况下，通常广泛地相互通信的通信节点被安置在共同的网络中并且网关使在不同网络中的确定的所选择的消息可用。大份额数据通过网关通常透明地、不经加工地被核算。国际专利申请W02009/156820 Al描述了一种用于在通信节点之间建立通信的方法，其中多个无线通信网络通过适当的网关被连接到称为骨干的连接网络上并且在网关之间通过骨干进行有线通信。通过这种方式，不同通信网络的通信节点可以相互通信。网关在此情况下具有进行消息或其有用数据的转发的任务并且为此介绍了各种可能性。德国专利申请DE 10 2006 055 513 Al描述了多处理器网关，通过所述多处理器网关可以相互连接多个通信网络，其中为此所设置的计算单元或网关单元借助于特意为此所维持的总线系统确保在所连接的通信控制器之间的通信。但是有问题的是，所述的网关技术通过其对已知计算机架构的使用而可能具有不充足的等待时间。另一方面只有当通过骨干在保持业务品质(服务质量-QoS)情况下能够无对处理器的太强负荷地、灵活地和透明地扩展子网的通信时，具有子网(此处指的是通信网络，所述通信网络的用户通过连续的介质和在使用共同的通信协议的情况下相互通信)和骨干(连接网络)的架构才能正确地展示其优点。
技术实现思路
本专利技术以根据独立权利要求所述的网关模块和用于传输数据的方法为出发点。网关模块适用于连接通信系统的两个子网，所述子网分别支持通信协议(CAN、FlexRay、LIN、MOST或者以太网)，优选地支持不同的通信协议。网关承担在子网之间的数据传输的功能并且为此具有可配置的硬件电路，所述硬件电路承担数据的转发和必要时在无对网关模块的处理器单元或上级网关单元加负荷的情况下向硬件的协议转换。这样的网关架构在设计通信协议、尤其是车辆的控制设备联网时能够实现尽可能的自由度。经由这样的网关的相应的数据传输拥有对于连续的和结束的通信业务的非常好的抖动特性(尤其是非常低的系统特有的抖动)，拥有对于连续的通信业务的非常高的吞吐量、低的功率消耗(因为对于协议处理的计算被减小到需要的最小值)和确定性系统行为。用户站的有利其他扩展方案在从属权利要求中得到。网关模块可以在灵活的设计中包括其他单元，诸如安全单元、中央处理单元、信号处理单元和反馈单元。于是数据不仅可以经由硬件电路被加工，而且可以被输送给用于加工的其他单元。由此以硬件实现的网关功能性的优点可以通过硬件电路来补充有在其他单元中的灵活的数据加工。将这些单元中的一个或多个与硬件电路和必要时通信控制器共同地集成在一个器件上，在此特别成本有利的和节省空间的。网关模块可以在无处理器参与的情况下以硬件方式将有用数据从消息中解包(对应于去除消息的协议信息)并且相应地将有用数据封包在消息中(对应于去除消息的协议信息)并且这用于不同的通信协议。因此，提供在无处理器参与的情况下完成基础网关功能性和从而节省计算时间和效率。在一种特别的扩展方案中，硬件电路允许经由具有另外的协议的通信网络(例如具有以太网协议的IP网络)对协议(例如CAN、LIN或FlexRay)的消息进行隧穿。因此，消息从一些效率高的通信系统中经由效率更高的网络(以太网)被隧穿。由此，可以表示通信系统，其中网关单元经由该效率更高的网络在广阔的路段上(例如在车辆中的不同的域之间)相互逻辑连接并且能够彼此间(和从而例如在车辆的域之间)交换来自子网的消息。如果硬件电路可以通过中央处理单元(CPU)配置，尤其是通过由CPU利用配置数据写硬件电路的存储单元，可以特别灵活地使用硬件电路。硬件电路优选地同样以硬件提供数据分类功能。根据消息的标志，确定应该如何加工所述消息。也就是说，通过硬件电路的加工和转发类型，而还有通过网关单元的其余处理单元的加工和转发类型在硬件电路中被确定。【专利附图】【附图说明】下面参照附图和根据实施例更详细地描述本专利技术。图1示意性地示出本专利技术网关单元的优选变型的架构。图2示意性示出本专利技术网关单元的优选扩展方案中的可能数据流。图3示意性示出针对借助于SDU网关功能性传输的、本专利技术网关单元的优选扩展方案中的数据流。图4示意性示出针对借助于信号网关功能性传输的、本专利技术网关单元的优选扩展方案中的数据流。图5示意性示出针对借助于隧道网关功能性传输的、本专利技术网关单元的优选扩展方案中的数据流。图5(a)在此示出附加协议转化的情况，图5(b)示出纯隧道网关功能性。图6示意性示出针对通过处理单元特定于应用地加工数据的情况并且接着经由网关功能性传输的、本专利技术网关单元的优选扩展方案中的数据流。图7示例性地示出车辆架构，其中四个网关单元通过点对点连接彼此连接成所谓的菊链。图8示例性地示出全网格化的网络架构。图9示出车辆架构，其中两个网关单元连接到中央网关单元上。图10示出较复杂的车辆架构，具有多个网关单元，所述网关单元部分地以菊链架构或环架构布置并且部分地分层地以树结本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于连接至少两个子网（107,108）的网关模块，其中所述至少两个子网（107，108）的第一子网（107）支持按照第一通信协议、尤其是CAN、FlexRay、LIN、MOST或以太网的数据传输并且所述至少两个子网（107,108）的第二子网（108）支持按照第二通信协议、尤其是CAN、FlexRay、LIN、MOST或以太网的数据传输，其特征在于，所述网关模块具有可配置的硬件电路（101），所述硬件电路被设立用于在考虑第一通信协议和第二通信协议的情况下对来自第一子网（107）的数据进行加工并且转发给第二子网（108）。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：B特里斯，M沙费尔特，T霍根米勒，H吕维尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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