DE102022131563A1

DE102022131563A1 - Prozessoreinheit für ein Zonensteuergerät, Zonensteuergerät und Verfahren zum Betreiben eines Zonensteuergerätes

Info

Publication number: DE102022131563A1
Application number: DE102022131563.0A
Authority: DE
Inventors: Mena Nagiub Takwa Hanna
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2022-11-29
Filing date: 2022-11-29
Publication date: 2024-05-29
Also published as: WO2024115364A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prozessoreinheit (21) für ein Zonensteuergerät (20), das dazu ausgebildet ist, über verschiedene Bussysteme (26, 28, 30, 41, 42, 43, 44, 45) mit Geräten eines Fahrzeugs kommunikativ verbunden zu werden, wobei die Prozessoreinheit (21) eine Kommunikationseinheit umfasst, die Schnittstellenmodule (46) für eine Kommunikation über die mehreren verschiedenen Bussysteme (26, 28, 30, 41, 42, 43, 44, 45) bereitstellt. Die Prozessoreinheit (21) ist als eigenständige Kommunikationsprozessoreinheit (21) ausgebildet, die zur Verbindung mit einem Systemprozessor (22) des Zonensteuergeräts (20) ausgebildet ist, wobei die Kommunikationsprozessoreinheit (21) eine Systemprozessor-Schnittstelleneinheit (53) aufweist, die zu einer Kommunikation mit dem Systemprozessor (22) des Zonensteuergeräts (20) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prozessoreinheit für ein Zonensteuergerät, das dazu ausgelegt ist, über verschiedene Bussysteme mit Geräten eines Fahrzeugs kommunikativ verbunden zu werden, wobei die Prozessoreinheit eine Kommunikationseinheit umfasst, die Schnittstellenmodule für eine Kommunikation über die verschiedenen Bussysteme bereitstellt. Die Erfindung betrifft ferner ein Zonensteuergerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Zonensteuergeräts.
Ein Zonensteuergerät steuert typischerweise verschiedene Geräte eines Fahrzeugs, z. B. in einem bestimmten Bereich des Fahrzeugs, wie z. B. Geräte, die sich in einem vorderen linken Bereich des Fahrzeugs oder in einem vorderen rechten Bereich des Fahrzeugs befinden, und so weiter. Diese Geräte können über verschiedene Bussysteme mit dem Zonensteuergerät verbunden sein. Ein Bussystem kann als ein Netzwerk mit einem bestimmten Kommunikationsprotokoll oder als das Kommunikationsprotokoll für ein solches Netzwerk definiert sein. Beispiele für solche unterschiedlichen Bussysteme sind CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), Flexray und Ethernet. Um die Möglichkeit bereitzustellen, mit verschiedenen Geräten, die über verschiedene Bussysteme angeschlossen sind, zu kommunizieren und diese Geräte zu steuern, ist eine große Anzahl von Schnittstellen, wie CAN-Schnittstellen, LIN-Schnittstellen, Flexray-Schnittstellen und Ethernet-Schnittstellen, erforderlich, was die Auswahl des Systemprozessors erschwert, da ein Systemprozessor erforderlich ist, der mit allen erforderlichen Schnittstellen kommunizieren kann, was folglich einen größeren Systemprozessor erfordert. Um eine Kommunikation über diese verschiedenen Bussysteme zu ermöglichen, muss der Prozessor des Zonensteuergeräts auch Gatewaying-Funktionen bereitstellen. Dies erhöht die CPU-Last des Systemprozessors. Darüber hinaus macht es der Platzbedarf der verwendeten Transceiver, Switches und anderer ICs (integrierten Schaltkreise) zusätzlich zum Prozessor schwer, eine kostenoptimierte Leiterplatte (PCB) zu haben. Außerdem benötigt das Zonensteuergerät in der Regel auch ein Wake-up-System. Dies verkompliziert den Entwurfsprozess der Leiterplatte zusätzlich und erhöht ihre Kosten. Folglich weist die derzeitige Architektur eines solchen Zonensteuergeräts mehrere Limitierungen auf, was es schwierig macht, eine wettbewerbsfähige technische und finanzielle Lösung bereitzustellen.
US 5,164,985 A beschreibt ein Kommunikationssystem mit einer Basisstation, die als Controller bezeichnet wird, und einer oder mehreren Fern- oder Satellitenstationen, die jeweils als Kommunikator bezeichnet werden. Der Controller vermittelt, steuert und kommuniziert mit den Kommunikatoren, die sich in Reichweite befinden, um seine Übertragungen zu empfangen. Die Kommunikation wird drahtlos durchgeführt. Das Kommunikationssystem kann als Mautsystem oder in einem mobilen Telefonsystem verwendet werden.
Darüber hinaus offenbart die DE 10 2020 209 469 A1 eine Sensoranordnung eines Fahrzeugs, die ein zentrales Steuergerät und mindestens zwei Zonensteuergeräte sowie mehrere Umgebungssensoren umfasst, die zur Erfassung einer Umgebung eines Fahrzeugs ausgebildet sind. Jeder Umgebungssensor ist mit einem der Zonensteuergeräte verbunden, wobei jedes Zonensteuergerät mit dem zentralen Steuergerät verbunden ist. Jedes Zonensteuergerät umfasst eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung und ist dazu ausgelegt, Sensordaten der Umgebungssensoren vorzuverarbeiten, wobei das zentrale Steuergerät eine universelle integrierte Schaltung umfasst und dazu ausgelegt ist, die vorverarbeiteten Sensordaten zu verarbeiten, um Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Prozessoreinheit, ein Zonensteuergerät und ein Verfahren bereitzustellen, die eine kosteneffizientere Implementierung eines Zonensteuergeräts ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Prozessoreinheit, ein Zonensteuergerät und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Prozessoreinheit für ein Zonensteuergerät bereitgestellt, wobei das Zonensteuergerät dazu ausgebildet ist, über verschiedene Bussysteme mit Geräten eines Fahrzeugs kommunikativ verbunden zu werden. Dabei umfasst die Prozessoreinheit eine Kommunikationseinheit, die Schnittstellenmodule für eine Kommunikation über die mehren verschiedenen Bussysteme bereitstellt. Ferner ist die Prozessoreinheit als eine eigenständige Kommunikationsprozessoreinheit ausgebildet, die mit einem Systemprozessor des Zonensteuergeräts verbindbar ist, wobei die Kommunikationsprozessoreinheit eine Systemprozessor-Schnittstelleneinheit umfasst, die zu einer Kommunikation mit dem Systemprozessor des Zonensteuergeräts ausgebildet ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Aufbau des Systemprozessors eines Zonensteuergeräts, der der Hauptprozessor eines solchen Zonensteuergeräts ist, enorm vereinfacht werden kann und die Kosten eines solchen Systemprozessors enorm gesenkt werden können, wenn die Kommunikationsfunktionalitäten in eine eigenständige Kommunikationsprozessoreinheit ausgelagert werden. Dies entlastet den Systemprozessor und verlagert die Ausgestaltung des Kommunikationssystems und der Kommunikationsfunktionalitäten auf dieses externe Gerät, das im Rahmen der Erfindung als Kommunikationsprozessoreinheit bezeichnet wird. Diese externe Kommunikationsprozessoreinheit kann im Hinblick auf viele Faktoren optimiert werden, insbesondere ermöglicht die Bereitstellung einer solchen eigenständigen Kommunikationsprozessoreinheit die Optimierung des Platzbedarfs des Systemprozessors auf der Leiterplatte durch Verringerung seiner Größe und Leitungsführung sowie die Optimierung der Kosten des Systemprozessors durch Verringerung seiner Schnittstellenanforderungen und seiner CPU(Central Processing Unit)-DMIPS (Dhrystone Million Instructions per Second), RAM(Random Access Memory)- und ROM(Read Only Memory)-Eigenschaften. Wie später in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, kann auch das Wake-up-System auf die Kommunikationsprozessoreinheit ausgelagert werden, wodurch das PCB-Design noch weiter vereinfacht wird.
Da die eigenständige Kommunikationsprozessoreinheit nur für die Bereitstellung von Kommunikationsfunktionen ausgelegt ist, kann die Kommunikationsprozessoreinheit selbst sehr einfach und kostengünstig gestaltet werden.
Die Kommunikationsprozessoreinheit kann als Kommunikationsprozessor ausgebildet sein oder einen solchen umfassen. Außerdem unterscheidet sich dieser Kommunikationsprozessor von dem Systemprozessor des Zonensteuergeräts. Dass die Prozessoreinheit eine eigenständige Kommunikationsprozessoreinheit ist, soll daher in dem Sinne zu verstehen sein, dass die Kommunikationsprozessoreinheit eine separate physische Vorrichtung ist, nämlich separat vom Systemprozessor. Dennoch können der Systemprozessor und der Kommunikationsprozessor beide auf derselben Leiterplatte untergebracht sein.
Der Systemprozessor des Zonensteuergeräts ist der Hauptprozessor des Zonensteuergeräts, der dazu ausgebildet ist, die an das Zonensteuergerät angeschlossenen externen Geräte - über die Kommunikationsprozessoreinheit - zu steuern. Ferner können die Schnittstellenmodule für die Kommunikation über die verschiedenen Bussysteme in Form von Hardware und/oder Software, vorzugsweise beides, bereitgestellt sein. Die Kommunikation zwischen dem Systemprozessor und der Kommunikationsprozessoreinheit sowie zwischen dem Zonensteuergerät als Ganzes und den externen Geräten wird in Form einer drahtgebundenen Kommunikation bereitgestellt. Dass das Zonensteuergerät dazu ausgebildet ist, über verschiedene Bussysteme mit Geräten eines Fahrzeugs kommunikativ verbunden zu werden, ist vorzugsweise so zu verstehen, dass verschiedene Netzwerke, die verschiedenen Bussystemen zugeordnet sind, mit dem Zonensteuergerät verbunden werden können und jedes Netzwerk ein oder mehrere Geräte umfassen kann. Ein einzelnes Gerät muss nicht Teil von zwei verschiedenen Netzwerken sein, kann es aber sein. Des Weiteren können für den Anschluss dieser Netzwerke an das Zonensteuergerät entsprechende Transceiver verwendet werden, insbesondere mindestens ein Transceiver für jedes Bussystem, wobei jeder Transceiver mit einem oder mehreren externen Netzwerken verbunden werden kann. Die Transceiver sind vorzugsweise Teil des Zonensteuergeräts, z.B. auf der gleichen Leiterplatte angeordnet wie der Systemprozessor und/oder die Kommunikationsprozessoreinheit, sind aber vorzugsweise nicht Teil der Kommunikationsprozessoreinheit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Schnittstellenmodule erste Schnittstellenmodule, die für eine Kommunikation über CAN und/oder LIN und/oder Flexray ausgebildet sind. So können die ersten Schnittstellenmodule als CAN-Schnittstelle, als LIN-Schnittstelle und als Flexray-Schnittstelle ausgebildet sein oder diese umfassen. Jede Schnittstelle kann einen jeweiligen Schnittstellencontroller umfassen, der wie später beschrieben unterschiedlich implementiert sein kann. Die Kommunikationsprozessoreinheit stellt somit vorteilhafterweise die Funktionalität bereit, über diese drei Bussysteme, insbesondere den CAN-Bus, den LIN-Bus und/oder den Flexray-Bus, zu kommunizieren, was insbesondere im Hinblick auf Fahrzeuganwendungen sehr vorteilhaft ist.
Außerdem gibt es verschiedene Möglichkeiten, solche Schnittstellenmodule, insbesondere die ersten Schnittstellenmodule, zu implementieren. Zum Beispiel können die ersten Schnittstellenmodule eine oder mehrere SPI (Serial Peripheral Interface)-Controller-Schnittstellen umfassen. Dies ermöglicht eine sehr einfache Implementierung der verschiedenen Schnittstellenmodule. Somit kann die Kommunikationsprozessoreinheit auf SPI-basierten Transceivern für CAN, LIN und Flexray basieren.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die ersten Schnittstellenmodule auch einen CAN-Controller zur Steuerung der externen CAN-Transceiver, einen LIN-Controller zur Steuerung externer LIN-Transceiver und/oder einen Flexray-Controller zur Steuerung externer Flexray-Transceiver umfassen oder als solche ausgebildet sein. Somit können externe Transceiver für die verschiedenen Bussysteme nicht unter Verwendung von SPI, sondern unter Verwendung dedizierter CAN-, LIN- und Flexray-Controller gesteuert werden. Dennoch kann die Kommunikationsprozessoreinheit zusätzlich ein SPI-Schnittstellenmodul für Erweiterungszwecke umfassen.
Die Kommunikationsprozessor-Schnittstelle kann auch eine ADC(Analog-DigitalWandler)-Schnittstelle umfassen, um den Betrieb externer Geräte, insbesondere externer Transceiver für den CAN-Bus, LIN-Bus und Flexray-Bus, zu unterstützen. Optional, aber weniger bevorzugt, können die jeweiligen CAN-Transceiver, LIN-Transceiver und Flexray-Transceiver auch Teil der Kommunikationsprozessoreinheit sein. Vorzugsweise werden die jeweiligen CAN-Transceiver, LIN-Transceiver und Flexray-Transceiver in Form separater Vorrichtungen bereitgestellt, zum Beispiel auf derselben Leiterplatte wie oben beschrieben, und können mit den jeweiligen Ports der Kommunikationsprozessoreinheit verbunden werden oder sind mit diesen verbunden. Diese Ports können durch die oben beschriebenen ersten Schnittstellenmodule bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfassen die Schnittstellenmodule ein oder mehrere zweite Schnittstellenmodule für eine Kommunikation über Ethernet, insbesondere über einen oder mehrere Ethernet-PHY-Transceiver, d.h. physikalische Ethernet-Schnittstellen. Somit kann die Kommunikationsprozessoreinheit ebenfalls eine Ethernet-Schnittstelle bereitstellen, die durch die zweiten Schnittstellenmodule dargestellt wird. Insbesondere können die Ethernet-Schnittstellen als Ethernet-MAC(Media Access Control)-Schnittstellen ausgebildet sein, um mit Ethernet-PHY-Transceivern zu kommunizieren. Beispiele für solche Schnittstellen, insbesondere medienunabhängige Schnittstellen, sind RGMII (Reduced Gigabit Media Independent Interface), SGMII (Serial Gigabit Media Independent Interface) und XGMII (10 Gigabit Media Independent Interface). Optional kann die Kommunikationsprozessoreinheit auch eine oder mehrere der physikalischen Ethernet-Schnittstellen wie 1000BASE-TX, 100BASE-T1, 1000BASE-T1 und/oder 2500BASE-T1 umfassen. Die Ausbildung der Ethernet-Schnittstellen oder im Allgemeinen der zweiten Schnittstellenmodule kann von der Anwendung abhängen.
So können die zweiten Schnittstellenmodule verschiedene medienunabhängige Schnittstellen umfassen, die zum Anschluss an verschiedene externe Ethernet-PHY-Transceiver ausgelegt sind, oder die Kommunikationsprozessoreinheit kann ebenfalls diese Ethernet-PHY-Transceiver umfassen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Systemprozessor-Schnittstelleneinheit für eine Kommunikation mit dem Systemprozessor über Ethernet ausgebildet, insbesondere wobei die Systemprozessor-Schnittstelleneinheit eine Ethernet-Schnittstelle, vorzugsweise eine Ethernet-MAC-Schnittstelle, zur Kommunikation mit dem Systemprozessor aufweist. Das heißt, der Systemprozessor eines Zonensteuergeräts kann einfach mit einer entsprechenden Ethernet-Schnittstelle zur Kommunikation mit einer Kommunikationsprozessoreinheit über Ethernet ausgebildet sein. Alle anderen Schnittstellen für die Kommunikation über die verschiedenen Bussysteme können stattdessen von der Kommunikationsprozessoreinheit bereitgestellt werden, müssen aber nicht vom Systemprozessor selbst bereitgestellt werden. Dies ermöglicht eine sehr einfache Ausgestaltung des Systemprozessors.
Die Systemprozessors-Schnittstelleneinheit, insbesondere die Ethernet-MAC-Schnittstelle, kann in Form einer oder mehrerer der oben genannten Schnittstellen, insbesondere einer oder mehrerer der oben genannten medienunabhängigen Schnittstellen, wie einer XGMII, implementiert sein oder eine oder mehrere dieser umfassen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kommunikationsprozessoreinheit ein Wake-up-System mit einer ersten Wake-up-Schnittstelle, die dazu ausgelegt ist, ein Wecksignals zum Aufwecken des Systemprozessors zu senden. Somit kann auch eine Wake-up-Funktionalität durch die Kommunikationsprozessoreinheit bereitgestellt sein. Dies vereinfacht den Aufbau des Systemprozessors noch weiter. Der Systemprozessor kann dann mit einer einfachen Wake-up-Schnittstelle, im Folgenden auch dritte Wake-up-Schnittstelle genannt, ausgebildet sein, die mit der ersten Wake-up-Schnittstelle der Kommunikationsprozessoreinheit verbunden ist oder verbindbar ist.
Die Kommunikationsprozessoreinheit ist so ausgebildet, dass ein Wake-up-Signal von dem Wake-up-System an der ersten Wake-up-Schnittstelle bereitgestellt werden kann, und im Falle, dass der Systemprozessor mit der ersten Wake-up-Schnittstelle verbunden ist, wird das Wake-up-Signal dem Systemprozessor bereitgestellt, um den Systemprozessor aufzuwecken.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Wake-up-System eine oder mehrere zweite Wake-up-Schnittstellen, insbesondere GPIOs (General Purpose Input/Output), die dazu ausgelegt sind, über mindestens eines der Bussysteme ein Signal zu empfangen, insbesondere ein Wecksignal zu empfangen, in Abhängigkeit von dem das Wecksignal an den Systemprozessor bereitgestellt wird. Die verschiedenen Bussysteme oder Netzwerke können über entsprechende Wake-up-Leitungen an das Wake-up-System angeschlossen sein. Signale, die über diese Wake-up-Leitungen gesendet werden, können von der zweiten Wake-up-Schnittstelle oder den zweiten Wake-up-Schnittstellen der Kommunikationsprozessoreinheit empfangen werden. Diese zweite Wake-up-Schnittstelle kann einfach als Allzweck-Input/Output-Schnittstelle ausgebildet sein. Für den Fall, dass ein Signal über die zweite Wake-up-Schnittstelle des Wake-up-Systems empfangen wird, kann ein entsprechendes Wake-up-Signal an der ersten Wake-up-Schnittstelle bereitgestellt werden, die mit dem Systemprozessor verbunden ist oder verbindbar ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Kommunikationsprozessoreinheit dazu ausgelegt, in einer Hochlaufphase eine oder mehrere der folgenden ersten Funktionen auszuführen: Laden eines Betriebssystems und/oder einer Firmware zur Durchführung definierter Aufgaben, Laden von Port-Konfigurationen und/oder Firewall-Konfigurationen, Starten eines Schutzmechanismus und/oder eines Sicherheitsmechanismus und Wechseln in einen Betriebsmodus.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Kommunikationsprozessoreinheit in einem Betriebsmodus dazu ausgelegt, eine oder mehrere der folgenden zweiten Funktionen auszuführen:

- Gatewaying zwischen verschiedenen Bussystemen, insbesondere Gatewaying auf Signalebene und PDU-Ebene zwischen verschiedenen Netzwerken in Bezug auf die Zeitstempelung, insbesondere von CAN zu LIN und LIN zu CAN, LIN zu Flexray und Flexray zu LIN, Flexray zu CAN und CAN zu Flexray, Ethernet zu CAN und CAN zu Ethernet, Ethernet zu LIN und LIN zu Ethernet, Ethernet zu Flexray und Flexray zu Ethernet, CAN zu CAN, LIN zu LIN, Flexray zu Flexray und Eternet zu Ethernet;
- Gatewaying auf Paketebene und Ethernet-Frames-Ebene zwischen verschiedenen Ethernet-Schnittstellen, insbesondere den zweiten Schnittstellenmodulen,
- Deep Packet Inspection zur Firewall-Unterstützung,
- Anwendung von Firewall-Regeln,
- Implementieren von zeitsensitiven Netzwerkprotokollen,
- Antworten auf DolP(Diagnostics over Internet Protocol)- und UDS(Unified Diagnostic Services)-Anfragen und Weiterleiten dieser, insbesondere an den entsprechenden Systemprozessor,
- Implementierung von dienstorientierten Protokollen (SOME/IP) und Transportprotokollen für die verschiedenen Netzwerke, nämlich die verschiedenen Bussysteme, und
- Implementierung von Diensten auf der Kommunikationsprozessoreinheit.

Alle diese Funktionen, d. h. sowohl die ersten als auch die zweiten Funktionen, können nun vorteilhafterweise von der Kommunikationsprozessoreinheit anstelle des Systemprozessors selbst ausgeführt werden. Insbesondere die Gatewaying-Funktionen haben die CPU-Last herkömmlicher Systemprozessoren erhöht. Nun können diese Gatewaying-Funktionen von der Kommunikationsprozessoreinheit ausgeführt werden und müssen nicht mehr vom Systemprozessor selbst ausgeführt werden. Dadurch kann die CPU-Last des Systemprozessors des Zonensteuergeräts erheblich reduziert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kommunikationsprozessoreinheit Kommunikationskerne zum Ausführen einer oder mehrerer der zweiten Funktionen, wobei die Kommunikationskerne einen Anwendungskern zum Ausführen anwendungsbezogener Funktionen der zweiten Funktionen und einen Daten-Routing-Engine-Kern zum Ausführen datenübertragungsbezogener Funktionen der zweiten Funktionen umfassen. Somit können die Kerne vorteilhafterweise aus zwei Clustern bestehen, nämlich einem Anwendungskern für die anwendungsbezogenen Funktionen und dem Datenrouting-Engine-Kern für die Datenübertragung.
Der Anwendungskern stellt die Funktionalität des Kommunizierens mit den externen Transceivern bereit und stellt die Sicherheitsfunktionen bereit. Der Anwendungskern ist vorzugsweise dazu ausgelegt, um eine oder mehrere der folgenden Funktionen oder Aufgaben ausführen: Er kann die AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture)-Standardarchitektur für die Kommunikation implementieren und kann auch die erforderlichen Diagnoseprotokolle und zusätzliche Kommunikationsfunktionen implementieren. Vorzugsweise unterstützt er auch die Kommunikation zwischen dem Kommunikationsprozessor und dem Systemprozessor des Zonensteuergeräts. Er kann auch die erforderlichen Protokolle für eine dienstorientierte Architektur implementieren, wie SOME/IP (Scalable Service-Oriented Middleware over IP), HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure), REST (Representational State Transfer) und Transportprotokolle wie TCP (Transmission Control Protocol)/UDP (User Datagram Protocol)/RTP (Real-Time Transport Protocol). Es kann auch die erforderlichen DoIP- und UDS-Protokolle implementieren, um die Diagnosefunktionen zu ermöglichen.
Der Daten-Routing-Engine-Kern kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, L3 (Layer 3) Ethernet-Switching, Firewalls und die beschleunigten Netzwerkfunktionen zu implementieren. Insbesondere stellt er die Gateway-Funktionalitäten für CAN zu LIN und LIN zu CAN, CAN zu Flexray und Flexray zu CAN, CAN zu Ethernet und Ethernet zu CAN, LIN zu Ethernet und Ethernet zu LIN, LIN zu Flexray und Flexray zu LIN, Flexray zu Ethernet und Ethernet zu Flexray, CAN zu CAN, LIN zu LIN, Flexray zu Flexray und Ethernet zu Ethernet bereit.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kommunikationsprozessoreinheit einen Sicherheitsprozessor, der dazu ausgelegt ist, eine oder mehrere Sicherheitsfunktionen in Bezug auf die Kommunikation über die Schnittstellenmodule auszuführen. Dadurch wird der Systemprozessor weiter entlastet.
Der Sicherheitsprozessor ist dazu ausgebildet, Sicherheitsfunktionen für eine sichere Kommunikation auszuführen. Insbesondere unterstützt der Sicherheitsprozessor vorzugsweise einen internen Code- und Daten-Flash-Speicher sowie einen internen RAM, unterstützt JTAG (Joint Test Action Group) für die Fehlersuche und unterstützt Fuses für OTP(One-Time-Programmable)-Funktionen, einschließlich Sicherheiten und Zertifikate.
Der Sicherheitsprozessor, der Anwendungskern und der Daten-Routing-Engine-Kern können jeweils eine eigene CPU (Central Processing Unit), Flash und RAM umfassen.
Darüber hinaus kann die Kommunikationsprozessoreinheit weitere Module umfassen, wie z. B. ein Watchdog-Modul, das auch als System-ASIL-Watchdog bezeichnet werden kann und das auch Sicherheitsfunktionen implementieren kann, wie z. B. einen fensterbasierten Watchdog mit Kommunikationsbefehl und Schlüsselwort, eine Watchdog-Konfiguration und ein Watchdog-Steuerpasswort. Die Kommunikationsprozessoreinheit kann auch eine Zeitgebereinheit umfassen, die die erforderliche Zeitgeberunterstützung wie Systemzeitgeber, Betriebssystemzeitgeber und periodische Ereignisse implementiert. Darüber hinaus kann die Kommunikationsprozessoreinheit auch einen Verbindungsbus umfassen, der einen oder mehrere der oben genannten internen Blöcke, vorzugsweise alle oben genannten internen Blöcke miteinander verbindet, insbesondere durch ein On-Chip-Netzwerkprotokoll mit hoher Bandbreite.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Prozessoreinheit, nämlich die Kommunikationsprozessoreinheit, in Form eines ASIC (anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis) oder eines FPGA (Field Programmable Gate Array) bereitgestellt, insbesondere wobei die Kommunikationsprozessoreinheit ein Ethernet-Switch-Fabric umfasst, das mit den zweiten Schnittstellenmodulen verbunden ist. Mit anderen Worten kann die Kommunikationsprozessoreinheit individuell gestaltet und in Form eines ASIC oder FPGA bereitgestellt werden. Dadurch kann jede benötigte Funktion auf einfache Weise individuell implementiert werden. In diesem Fall ist es außerdem vorteilhaft, dass die Kommunikationsprozessoreinheit ein Ethernet-Switch-Fabric umfasst. Dieses Ethernet-Switch-Fabric ist mit den Ethernet-Schnittstellen verbunden und implementiert vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Funktionen: MACsec Media Access Control Security)-Unterstützung, WLAN(Wireless Local Area Network)-Unterstützung, L2-Switching-Unterstützung, Unterstützung von zeitkritischen Netzwerken, Unterstützung des Präzisionszeitprotokolls (Precision Time Protocol), Portweiterleitung und Konfigurations-ROM zur Unterstützung der Schnellstartfunktion für die Netzwerkkonfiguration.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Prozessoreinheit durch einen speziell ausgebildeten Ethernet-Switch bereitgestellt. Mit anderen Worten: Ein normaler Ethernet-Switch kann als Basis für die Kommunikationsprozessoreinheit dienen, der dann individuell angepasst wird, um die oben beschriebenen Kommunikationsfunktionen und Kommunikationsschnittstellen bereitzustellen. Speziell ausgebildeter Ethernet-Switch bedeutet, dass dem Ethernet-Switch Software hinzugefügt werden kann, um die externen Transceiver wie oben beschrieben zu steuern. Außerdem können Anschlüsse hinzugefügt werden, um die externen Transceiver mit dem Switch zu verbinden.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Zonensteuergerät für ein Fahrzeug, das eine Prozessoreinheit gemäß der Erfindung oder einer ihrer Ausführungsformen umfasst.
Die in Bezug auf die erfindungsgemäße Prozessoreinheit und ihre Ausführungsformen beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Zonensteuergerät.
Das Zonensteuergerät kann dazu ausgelegt sein, bestimmte Funktionen von Geräten eines Fahrzeugs zu steuern, insbesondere in einem bestimmten Bereich des Fahrzeugs, beispielsweise der vorderen linken Seite des Fahrzeugs. Das Zonensteuergerät kann dazu ausgelegt sein, bestimmte Funktionen bestimmter Geräte des Fahrzeugs in diesem bestimmten Bereich zu steuern, wie die der Fahrzeugspiegel, der Scheinwerfer, des Motors. Diese Steuerfunktionen als solche sind vollständig im Systemprozessor enthalten und/oder werden vom Systemprozessor und nicht vom Kommunikationsprozessor ausgeführt. Der Kommunikationsprozessor dient lediglich als Schnittstelle zwischen dem Systemprozessor und diesen vom Systemprozessor zu steuernden Geräten.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Zonensteuergerät den Systemprozessor, der mit der Kommunikationsprozessoreinheit verbunden ist. Der Systemprozessor ist elektrisch und/oder kommunikativ über eine physikalische Verbindung mit dem Kommunikationsprozessor verbunden. Beispielsweise können der Systemprozessor und die Kommunikationsprozessoreinheit auf der gleichen Leiterplatte angeordnet sein. Auch können die oben genannten Transceiver für die verschiedenen Bussysteme auf der gleichen Leiterplatte angeordnet und mit der Kommunikationsprozessoreinheit verbunden sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Systemprozessor eine dritte Wake-up-Schnittstelle, die mit der ersten Wake-up-Schnittstelle der Kommunikationsprozessoreinheit verbunden ist, und ein Steuerschnittstellenmodul, das mit der Systemprozessor-Schnittstelleneinheit der Kommunikationsprozessoreinheit verbunden ist. Das Steuerschnittstellenmodul kann in Form eines Ethernet-Controllers bereitgestellt sein oder einen solchen umfassen.
Dadurch kann der Aufbau des Systemprozessors enorm vereinfacht werden. Alle anderen Schnittstellen, insbesondere zu den verschiedenen Bustransceivern, können stattdessen durch den Kommunikationsprozessor realisiert werden.
Die dritte Wake-up-Schnittstelle und das Steuerschnittstellenmodul des Systemprozessors können sogar die einzigen Kommunikationsschnittstellen sein, über die der Systemprozessor indirekt mit den verschiedenen Netzwerken der unterschiedlichen Bussysteme verbunden ist oder verbindbar ist.
Darüber hinaus kann das Zonensteuergerät, wie bereits oben beschrieben, auch mehrere verschiedene, den verschiedenen Bussystemen entsprechende Transceiver umfassen, insbesondere einen CAN-Transceiver, einen LIN-Transceiver und einen Flexray-Transceiver sowie einen oder mehrere Ethernet-PHYs. Dabei können die Transceiver an die Schnittstellenmodule der Kommunikationsprozessoreinheit angeschlossen sein.
Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Zonensteuergerät oder einer seiner Ausführungsformen. Insbesondere kann das Fahrzeug auch mehrere erfindungsgemäße Zonensteuergeräte oder Zonensteuergeräte gemäß Ausführungsformen der Erfindung umfassen. Jedes Zonensteuergerät kann einer bestimmten Steuerzone oder einem bestimmten Steuerbereich des Fahrzeugs zugeordnet sein. Insbesondere ist jedes Zonensteuergerät dazu ausgebildet, Geräte des Fahrzeugs zu steuern, die sich in dem dem entsprechenden Zonensteuergerät zugeordneten Steuerbereich befinden, insbesondere nur die Geräte zu steuern, die sich in dem zugeordneten Steuerbereich befinden. Somit ist jedes Zonensteuergerät für die Steuerung der Geräte seiner eigenen zugehörigen Kontrollzone verantwortlich. Die ein oder mehreren Zonensteuergeräte können elektrisch und kommunikativ mit einer zentralen Steuereinheit des Fahrzeugs verbunden sein.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben eines Zonensteuergerätes, das über verschiedene Bussysteme mit Geräten eines Fahrzeugs kommunikativ verbunden ist, wobei das Zonensteuergerät eine Prozessoreinheit mit einer Kommunikationseinheit umfasst, die Schnittstellenmodule für eine Kommunikation über die mehreren verschiedenen Bussysteme bereitstellt. Die Prozessoreinheit ist als eine eigenständige Kommunikationsprozessoreinheit ausgebildet, die mit einem Systemprozessor des Zonensteuergeräts verbunden ist, wobei die Kommunikationsprozessoreinheit eine Systemprozessor-Schnittstelleneinheit aufweist, die für eine Kommunikation mit dem Systemprozessor des Zonensteuergeräts ausgelegt ist, wobei der Systemprozessor die Geräte durch Kommunikation über die Kommunikationsprozessoreinheit steuert.
Die bezüglich der erfindungsgemäßen Prozessoreinheit und des erfindungsgemäßen Zonensteuergeräts und deren Ausführungsformen beschriebenen Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren.
Darüber hinaus stellen bevorzugte Ausführungsformen, die in Bezug auf die erfindungsgemäße Prozessoreinheit und das erfindungsgemäße Zonensteuergerät beschrieben sind, weitere entsprechende Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bereit. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Fahrzeug mit einem Zonensteuergerät gemäß der Erfindung oder einer ihrer Ausführungsformen. Insbesondere kann das Fahrzeug auch mehrere Zonensteuergeräte gemäß der Erfindung oder gemäß Ausführungsformen der Erfindung umfassen. Jedes Zonensteuergerät kann einer bestimmten Steuerzone oder einem bestimmten Steuerbereich des Fahrzeugs zugeordnet sein. Insbesondere ist jedes Zonensteuergerät dazu ausgebildet, Geräte des Fahrzeugs zu steuern, die sich in dem dem entsprechenden Zonensteuergerät zugeordneten Steuerbereich befinden, insbesondere nur die Geräte zu steuern, die sich in dem zugeordneten Steuerbereich befinden. Somit ist jedes Zonensteuergerät für die Steuerung der Geräte seiner eigenen zugehörigen Kontrollzone verantwortlich. Die ein oder mehreren Zonensteuergeräte können elektrisch und kommunikativ mit einer zentralen Steuereinheit des Fahrzeugs verbunden sein.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb eines Zonensteuergerätes, das über verschiedene Bussysteme mit Geräten eines Fahrzeugs kommunikativ verbunden ist, wobei das Zonensteuergerät eine Prozessoreinheit mit einer Kommunikationseinheit umfasst, die Schnittstellenmodule für eine Kommunikation über die verschiedenen Bussysteme bereitstellt. Die Prozessoreinheit ist als eigenständige Kommunikationsprozessoreinheit ausgebildet, die mit einem Systemprozessor des Zonensteuergeräts verbunden ist, wobei die Kommunikationsprozessoreinheit eine Systemprozessor-Schnittstelleneinheit aufweist, die für eine Kommunikation mit dem Systemprozessor des Zonensteuergeräts geeignet ist, wobei der Systemprozessor die Geräte durch Kommunikation über die Kommunikationsprozessoreinheit steuert.
Die bezüglich der Prozessoreinheit und des Zonensteuergeräts gemäß der Erfindung und ihrer Ausführungsformen beschriebenen Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren.
Darüber hinaus stellen bevorzugte Ausführungsformen, die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Prozessoreinheit und das erfindungsgemäße Zonensteuergerät beschrieben sind, weitere entsprechende Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bereit.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die oben in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die unten in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein dargestellten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird. Somit sind auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, sondern sich aus den erläuterten Ausführungsformen ergeben und durch abgetrennte Merkmalskombinationen erzeugt werden können. Als offenbart sind auch Ausführungsformen und Merkmalskombinationen anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Ferner gelten Ausführungsformen und Merkmalskombinationen als offenbart, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungsformen, die über die in den Beziehungen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
Darin zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines nicht zur Erfindung gehörenden Zonensteuergeräts;
2 eine schematische Darstellung eines Zonensteuergeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsprozessors für ein Zonensteuergerät gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsprozessors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
5 eine schematische Darstellung eines Zonensteuergeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
6 eine schematische und detailliertere Darstellung des Zonensteuergeräts von 5 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

In den Abbildungen bezeichnen identische Bezugszeichen Elemente, die die gleiche oder eine ähnliche Funktion erfüllen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Zonensteuergeräts 1 und seiner Architektur, das nicht oder nur teilweise zur Erfindung gehört. Insbesondere kann ein Zonensteuergerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dazu ausgelegt sein, die die gleichen Funktionen, wie diese für das Zonensteuergerät 1 aus 1 beschreiben werden, auszuführen, jedoch weist dieses einen anderen Aufbau oder eine andere Ausbildung auf. Insbesondere dient 1 dazu, ein Zonensteuergerät 1 gemäß dem aktuellen Stand der Technik zu illustrieren, das mehrere Kommunikationsnetzwerke 2 zu einer Einheit zusammenfasst. Jedes Kommunikationsnetzwerk 3, 4, 5, 6 wird von mehreren Transceivern gesteuert, nämlich CAN-Transceivern 7, LIN-Transceivern 8, Flexray-Transceivern 9 und Ethernet PHYs 10. Jedes Kommunikationsnetzwerk 3, 4, 5, 6 erlaubt andere Kommunikationsraten und andere Protokolle. In der Regel benötigen die Zonensteuergeräte 1 die folgenden Kommunikationsprotokolle, nämlich CAN-Netzwerke, LIN-Netzwerke, Flexray-Netzwerke und Ethernet-Netzwerke. Das aggregierte Kommunikationssystem des Zonensteuergeräts 1 ermöglicht mehrere High-Level-Funktionen, wie z. B. Gatewaying zwischen den verschiedenen Netzwerken 2, Gatewaying zwischen demselben Typ von Netzwerken 2, zeitabhängige Netzwerkprotokolle, Aufwecken durch CAN-, LIN-, Flexray- und Ethernet-Signale und - Nachrichten, Sicherheit von Netzwerken, Diagnosemanagement, Handhabung von Sicherheitssignalen. So umfasst der Systemprozessor 11 des Zonensteuergeräts 1 einen CAN-Controller 12, einen LIN-Controller 13, einen Flexray-Controller 14 und einen Ethernet-Controller 15 sowie eine Wake-up-Schnittstelle 16. Die Wake-up-Schnittstelle 16 kann mit einem Wake-up-Schaltkreis 17 des Zonensteuergeräts 1 kommunizieren, der über entsprechende Wake-up-Leitungen 18 mit den jeweiligen Netzwerk-Transceivern 7, 8, 9, 10 verbunden ist. Die Ethernet-PHYs 10 sind über einen Ethernet-Switch 19 mit dem Ethernet-Controller 15 verbunden.
Der Stand der Technik sieht mehrere verschiedene Typen von Transceivern 7, 8, 9, 10 vor, die für die verschiedenen Arten von Netzwerken 2 verwendet werden können. Für die CAN-Netzwerke 3 können die CAN-Transceiver 7 als Ein-Kanal-CAN-Transceiver mit oder ohne Wake-up, als Zwei-Kanal-CAN-Transceiver mit oder ohne Wake-up und/oder mit oder ohne SPI-Schnittstelle, als Vier-Kanal-CAN-Transceiver mit oder ohne Wake-up und/oder mit und ohne SPI-Schnittstelle ausgeführt werden. Die LIN-Transceiver 8 können als Einkanal-LIN-Transceiver mit oder ohne Wake-up, als Zweikanal-LIN-Transceiver mit oder ohne Wake-up und/oder mit oder ohne SPI-Schnittstellen und als Vierkanal-LIN-Transceiver mit oder ohne Wake-up und/oder mit oder ohne SPI-Schnittstelle konfiguriert werden.
Die Flexray-Transceiver 9 können als Zweikanal-Flexray-Transceiver mit oder ohne Wake-up und/oder mit oder ohne SPI-Schnittstelle, als Vierkanal-Flexray-Transceiver mit oder ohne Wake-up und/oder mit oder ohne SPI-Schnittstelle und als Vierkanal-Flexray-Router mit Sternkopplungsfunktion mit SPI-Schnittstellen und wahlweise mit oder ohne Wake-up konfiguriert werden.
Der Ethernet-Switch 19 kann als Ethernet-Switch mit physikalischer Schnittstelle mit oder ohne Wake-up und/oder mit oder ohne MACsac-Unterstützung konfiguriert werden.
Außerdem können die physikalischen Ethernet-Schnittstellen 10 als 10BASE-T1 PHY, 100BASE-T1 PHY, 1000BASE-T1 PHY, 100BASE-TX PHY, 1000BASE-TX PHY, 2500BASE-T1 PHY, 5000BASE-T1 PHY und/oder 10000BASE-T1 PHY konfiguriert werden.
Die derzeitige Architektur eines solchen Zonensteuergeräts 1 hat mehrere Limitierungen, was es schwierig macht, eine wettbewerbsfähige technische und finanzielle Lösung anzubieten. Der Platzbedarf der verwendeten Transceiver 7, 8, 9, 10, Schalter 19 und anderer ICs zusätzlich zum Prozessor 11 macht es schwierig, eine kostenoptimierte Leiterplatte zu realisieren. Die Anzahl der erforderlichen CAN-, LIN-, Flexray-Schnittstellen 12, 13, 14 erschwert die Auswahl des Systemprozessors, da ein Systemprozessor 11 erforderlich ist, der mit allen erforderlichen Schnittstellen 7, 8, 9 kommunizieren kann, was einen größeren Systemprozessor 11 erfordert. Außerdem erhöht eine Gateway-Funktion die CPU-Last des Systemprozessors 11, und das Wake-up-System verkompliziert den Designprozess der Leiterplatte und erhöht deren Kosten.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Zonensteuergeräts 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Um die oben genannten Probleme zu lösen, wird vorgeschlagen, einen eigenständigen Kommunikationsprozessor 21, im Allgemeinen eine Kommunikationsprozessoreinheit 21, als Teil des Zonensteuergeräts 20 zu implementieren, der Ethernet, CAN, LIN und Flexray in einen einzigen Prozessor 21 integriert. Dies entlastet den Systemprozessor 22 als Teil des Zonensteuergeräts 20 und verlagert die Ausgestaltung des Kommunikationssystems auf dieses externe Gerät, nämlich den Kommunikationsprozessor 21. Dieser externe Kommunikationsprozessor 21, insbesondere außerhalb des Systemprozessors 22, kann im Hinblick auf viele Faktoren optimiert werden und insbesondere den Platzbedarf des Systemprozessors 22 auf der Leiterplatte 23 durch Verringerung seiner Größe und Leitungsführung optimieren und die Kosten des Systemprozessors 22 durch Verringerung seiner Schnittstellenanforderungen und seiner CPU-DMIPS-, RAM- und ROM-Eigenschaften optimieren. Das Wake-up-System kann auch auf den Kommunikationsprozessor 21 verlagert werden, was das PCB-Design noch weiter vereinfacht.
Der Kommunikationsprozessor 21 kann die zentrale Stelle zwischen dem Systemprozessor 22 und allen Netzwerkschnittstellen 24, nämlich den Transceivern 24, auf der Leiterplatte 23 sein. Diese Transceiver 24 können CAN-Transceiver 25 umfassen, die an CAN-Netzwerke 26, insbesondere mindestens 10 CAN-Netzwerke 26, anschließbar sind, LIN-Transceiver 23, die an LIN-Netzwerke 28, insbesondere mindestens 20 LIN-Netzwerke 28, anschließbar sind, Flexray-Transceiver 29, die an Flexray-Netzwerke 30, insbesondere mindestens vier Flexray-Netze 30, und Ethernet-PHYs 40, die an Ethernet-Netze 41, 42, 43, 44, 45 anschließbar sind, beispielsweise mindestens zwei 10BASE-T1-Busse 41, mindestens vier 100BASE-T1-Busse 42, mindestens vier 1000BASE-T1-Busse 43, mindestens zwei 2500BASE-T1-Busse 44 und mindestens einen 2000BASE-TX-Bus 45.
Somit wird jedes Kommunikationsnetz 26, 28, 30, 41, 42, 43, 44, 45 von mehreren Transceivern gesteuert, nämlich CAN-Transceivern 25, LIN-Transceivern 27, Flexray-Transceivern 29 und Ethernet PHYs 40. Auch hier erlaubt jedes Kommunikationsnetz 26, 28, 30, 41, 42, 43, 44, 45 andere Kommunikationsraten und andere Protokolle.
Im Allgemeinen können für die verschiedenen Arten von Netzwerken 24 mehrere verschiedene Arten von Transceivern 26, 28, 30, 41, 42, 43, 44, 45 verwendet werden, wie mit Bezug auf 1 beschrieben. So können auch hier, allgemein für die CAN-Netzwerke 26, die CAN-Transceiver 25 als Einkanal-CAN-Transceiver mit oder ohne Wake-up, als Zweikanal-CAN-Transceiver mit oder ohne Wake-up und/oder mit oder ohne SPI-Schnittstelle, als Vierkanal-CAN-Transceiver mit oder ohne Wake-up und/oder mit und ohne SPI-Schnittstelle ausgebildet sein. Die LIN-Transceiver 8 können als Einkanal-LIN-Transceiver mit oder ohne Wake-up, als Zweikanal-LIN-Transceiver mit oder ohne Wake-up und/oder mit oder ohne SPI-Schnittstellen und als Vierkanal-LIN-Transceiver mit oder ohne Wake-up und/oder mit oder ohne SPI-Schnittstelle ausgebildet sein. Die Flexray-Transceiver 27 können als Zweikanal-Flexray-Transceiver mit oder ohne Wake-up und/oder mit oder ohne SPI-Schnittstelle, als Vierkanal-Flexray-Transceiver mit oder ohne Wake-up und/oder mit oder ohne SPI-Schnittstelle und als Vierkanal-Flexray-Router mit Sternkopplung mit SPI-Schnittstellen und wahlweise mit oder ohne Wake-up ausgebildet sein. In diesem Fall sind Transceiver mit Wake-up-Funktion bevorzugt.
Außerdem können die physikalischen Ethernet-Schnittstellen 40 als 10BASE-T1 PHY, 100BASE-T1 PHY, 1000BASE-T1 PHY, 100BASE-TX PHY, 1000BASE-TX PHY, 2500BASE-T1 PHY, 5000BASE-T1 PHY und/oder 10000BASE-T1 PHY ausgebildet sein.
Beim Systemstart ist der Kommunikationsprozessor 21 so ausgebildet, dass er sein Betriebssystem und seine Firmware lädt, um die im Folgenden näher erläuterten Aufgaben auszuführen, seine Port-Konfigurationen und die Firewall-Konfigurationen lädt, die Sicherheitsmechanismen startet und in den Betriebsmodus übergeht. Im Betriebsmodus ist der Kommunikationsprozessor 21 so ausgelegt, dass er die folgenden Funktionen ausführt: Gatewaying auf Signalebene und PDU-Ebene zwischen verschiedenen Netzwerken in Bezug auf die Zeitstempelung, insbesondere CAN zu LIN und LIN zu CAN, CAN zu Flexray und Flexray zu CAN, CAN zu Ethernet und Ethernet zu CAN, LIN zu Ethernet und Ethernet zu LIN, LIN zu Flexray und Flexray zu LIN, Flexray zu Ethernet und Ethernet zu Flexray, CAN zu CAN, LIN zu LIN, Flexray zu Flexray und Ethernet zu Ethernet; Gatewaying auf Paketebene und Ethernet-Frames-Ebene zwischen verschiedenen Ethernet-Schnittstellen, Deep Packet Inspection für Firewall-Unterstützung, Anwendung von Firewall-Regeln, Implementierung der erforderlichen zeitsensitiven Netzwerkprotokolle, Beantwortung der erforderlichen DoIP- und UDS-Anfragen und Weiterleitung dieser an den entsprechenden Systemprozessor, Implementierung der erforderlichen dienstorientierten Protokolle (SOME/IP) und Transportprotokolle für die verschiedenen Netzwerke und gegebenenfalls Implementierung der erforderlichen Dienste auf dem Kommunikationsprozessor.
In dem in gezeigten Beispiel ist der Kommunikationsprozessor 21 als ein proprietärer Kommunikationsprozessor 21b über ein FPGA oder einen ASIC 21 b konfiguriert. Er kann alle erforderlichen Schnittstellen 46 beherbergen und den Platzbedarf, die Kosten und die Qualität des Systems entsprechend den Projektanforderungen optimieren. Die Ausgestaltung der einzelnen ASIC-Lösung für den Kommunikationsprozessor 21 b kann wie folgt aussehen: Der Kommunikationsprozessor 21 basiert in diesem Beispiel auf SPI-basierten Transceivern für CAN, LIN und Flexray. Insbesondere umfasst der Kommunikationsprozessor 21 einen SPI-Controller 47 für den CAN-Transceiver 25, einen SPI-Controller 48 für die LIN-Transceiver 27 und einen SPI-Controller 47 für den Flexray-Transceiver 29. Außerdem umfasst der Kommunikationsprozessor 21 einen Ethernet-Controller 50 zur Steuerung der Ethernet-PHYs 40. Der SPI-Controller 47 kann über CAN-Steuerleitungen 51 mit den CAN-Transceivern 25 verbunden werden. Außerdem können die SPI-Controller 58, 59 über CAN-Steuerleitungen 51 mit den LIN-Transceivern 27 bzw. den Flexray-Transceivern 29 verbunden sein. Der Ethernet-Controller 50 kann über die Ethernet-Steuerleitungen 52 mit den Ethernet-PHYs 40 verbunden sein.
Auch der Kommunikationsprozessor 21 umfasst eine Systemprozessor-Schnittstelleneinheit 53, die in diesem Fall ein weiterer Ethernet-Controller 53 ist, für die Kommunikation mit dem Systemprozessor 22, sowie eine Wake-up-Schnittstelle 50, die mit einer entsprechenden Wake-up-Schnittstelle 52 des Systemprozessors 22 kommunikativ verbunden ist. Die zum Wake-up-System gehörenden Wake-up-Leitungen mit der Wake-up-Schnittstelle 54 des Kommunikationsprozessors 21 sind mit 18' bezeichnet, nämlich die Wake-up-Leitungen, die die Transceiver 24 mit den entsprechenden Controllern 47, 48, 59, 50 verbinden, sowie die Wake-up-Leitung, die die Wake-up-Schnittstelle 54 des Kommunikationsprozessors 21 mit der Wake-up-Schnittstelle 55 des Systemprozessors 21 verbindet.
Der Systemprozessor 22 umfasst ferner ein Steuerschnittstellenmodul 56, z. B. einen Ethernet-Controller 56, der mit dem Ethernet-Controller 53 des Kommunikationsprozessors 21 verbunden ist, z. B. durch eine entsprechende Ethernet-Steuerleitung 52. Die Implementierung des Kommunikationsprozessors 21 selbst kann über FPGA oder ASIC 21b erfolgen, um die folgenden vorteilhaften Merkmale zu implementieren:

- SPI-Controller-Schnittstellen 47, 48, 49 zur Kommunikation mit CAN, LIN und Flexray;
- Ethernet-MAC-Schnittstellen 50 für die Kommunikation mit Ethernet-PHY-Transceivern 40;
- Ethernet-MAC-Schnittstellen 53 für die Kommunikation mit dem Systemprozessor 22; und
- Wake-up-Schnittstelle 54 zum Aufwecken des Systemprozessors 22.

Die Ausführung des Kommunikationsprozessors 22 ist in 3 näher dargestellt. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Kommunikationsprozessors 21 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. In diesem Beispiel setzt sich der Kommunikationsprozessor 21 aus folgenden Komponenten bzw. Modulen zusammen: einer RGMII-Schnittstelle 50a zum Anschluss von physikalischen Schnittstellen mit bis zu 1 Gbit/s (Gigabits pro Sekunde), einer SGMII-Schnittstelle 50b zum Anschluss von physikalischen Schnittstellen mit bis zu 1 Gbit/s und einer XGMII-Schnittstelle 50c zum Anschluss von physikalischen Schnittstellen mit bis zu 10 Gbit/s. Diese Schnittstellen 50a, 50b, 50c sind Teil des Ethernet-Controllers 50 (vgl. 2), dessen Verbindung zu den Kommunikations-PHYs in 3 durch die Pfeile 57 dargestellt ist. Zusätzlich verfügt der Kommunikationsprozessor 21 über eine zusätzliche XGMII-Schnittstelle 53a als Teil des Ethernet-Controllers 53 (vgl. ), die mit dem Systemprozessor 22 des Zonensteuergeräts verbunden ist. Die Verbindung mit dem Systemprozessor 22 ist durch den Pfeil 58 dargestellt.
Der Kommunikationsprozessor 21 umfasst in diesem Beispiel außerdem einen oder mehrere SPI-Controller 59, die mit den externen CAN-Transceivern 25, LIN-Transceivern 27 und Flexray-Transceivern 29 verbunden sind. Zusätzlich umfasst der Kommunikationsprozessor 21 eine GPIO-Schnittstelle 60 zur Unterstützung des Betriebs der externen Transceiver 25, 27, 29. Die GPIO-Schnittstelle 60 stellt auch eine Wake-up-Schnittstelle bereit. Der Kommunikationsprozessor 21 umfasst ferner eine ADC-Schnittstelle 61 zur Unterstützung des Betriebs der externen Sende-/Empfangsgeräte, eine UART-Schnittstelle 62 zur Implementierung einer seriellen Port-Debug-Schnittstelle und ein Ethernet-Switch-Fabric 63, das die folgenden Funktionen implementiert: MACsec-Unterstützung, WLAN-Unterstützung, L2-Switching-Unterstützung, Unterstützung zeitkritischer Netzwerke, Unterstützung des Präzisionszeitprotokolls (Precision Time Protocol), Portweiterleitung und Konfigurations-ROM 64 zur Unterstützung der Schnellstartfunktion für die Netzwerkkonfiguration. Das Modul für das generalisierte Präzisionszeitprotokoll wird mit 65 bezeichnet. Die Verbindung zum später beschriebenen Systemverbindungsbus 67 wird mit 66 bezeichnet.
Der Kommunikationsprozessor 21 umfasst außerdem einen Sicherheitsprozessor 68, der auch als Sicherheitsbeschleunigungsmodul 68 bezeichnet werden kann. Der Sicherheitsprozessor 68 führt Sicherheitsfunktionen für die sichere Kommunikation aus und unterstützt einen internen Code- und Daten-Flash-Speicher 70 sowie einen internen RAM-Speicher 71. Außerdem unterstützt er JTAG 72 für die Fehlersuche und Fuses 73 für OTP-Funktionen einschließlich Sicherheits-Schlüssel und Zertifikate. Der Sicherheitsprozessor 68 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit 74. Die Verbindungsschnittstelle zum Anschluss des Sicherheitsprozessors 68 an den Systemverbindungsbus 67 ist mit 75 bezeichnet.
Der Kommunikationsprozessor 21 umfasst ferner Kommunikationskerne 76, die die Schnittstellen mit den externen Transceivern und die erforderlichen AUTOSAR-Stack-Funktionen implementieren. Die Kerne 76 bestehen aus zwei Clustern 77, 78, die jeweils eine zentrale Verarbeitungseinheit 79, 80 umfassen. Das erste Cluster 77 ist als Daten-Routing-Engine-Kern 77 konfiguriert, der L3-Ethernet-Switching, Firewalls und die beschleunigten Netzwerkfunktionen implementiert, insbesondere Gatewaying von CAN zu LIN und LIN zu CAN, LIN zu Flexray und Flexray zu LIN, Flexray zu CAN und CAN zu Flexray, Ethernet zu CAN und CAN zu Ethernet, Ethernet zu LIN und LIN zu Ethernet, Ethernet zu Flexray und Flexray zu Ethernet, CAN zu CAN, LIN zu LIN, Flexray zu Flexray und Eternet zu Ethernet. Das zweite Cluster 78 ist als Applikationskern 78 konfiguriert, der mit den externen Transceivern und Sicherheitsfunktionen kommuniziert. Er implementiert die AUTOSAR-Standardarchitektur für die Kommunikation und implementiert auch die erforderlichen Diagnoseprotokolle und zusätzliche Kommunikationsfunktionen. Er unterstützt auch die Kommunikation zwischen dem Kommunikationsprozessor 21 und dem Systemprozessor 22 des Zonensteuergeräts. Er implementiert auch die erforderlichen Protokolle für die serviceorientierte Architektur, wie SOME/IP, HTTPS, REST und Transportprotokolle wie TCP/UDP/RTP. Er implementiert auch die erforderlichen DoIP- und UDS-Protokolle, um die Diagnosefunktionen zu ermöglichen.
Jedes Cluster 77, 78 umfasst einen Flash 81, 82 und einen RAM 83, 84. Außerdem umfasst der Kommunikationskern 76 JTAG 85 und eine Verbindungsschnittstelle 86 für die Verbindung mit dem Systemverbindungsbus 67.
Der Kommunikationsprozessor 21 umfasst ferner einen System-ASIL-Watchdog 87, der die folgenden Sicherheitsfunktionen implementiert: fensterbasierter Watchdog mit Kommunikationsbefehl und Schlüsselwort, Watchdog-Konfiguration und Watchdog-Steuerungspasswort. Darüber hinaus umfasst der Kommunikationsprozessor 21 Zeitgeber 88, die die erforderliche Zeitgeberunterstützung wie Systemzeitgeber, Betriebssystemzeitgeber und periodische Ereignisse implementieren, und er umfasst den bereits erwähnten Systemverbindungsbus 67, der alle internen Blöcke durch On-Chip-Netzprotokolle mit hoher Bandbreite miteinander verbindet.
4 zeigt eine schematische Darstellung des Kommunikationsprozessors 21 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Der Kommunikationsprozessor 21 kann wie in 3 beschrieben ausgebildet sein, mit Ausnahme der im Folgenden erläuterten Unterschiede: In diesem Fall ist die Verbindung zu den externen Transceivern etwas anders, da der ASIC 21 b oder allgemein der Kommunikationsprozessor 21 auch die Transceiver enthalten kann. Insbesondere umfasst der Kommunikationsprozessor 21 die Ethernet-Schnittstellen 1000BASE-TX 50a', 1000BASE-T1 50b', 1000BASE-T1 50c' und 2500BASE-T1 50d'. Diese stellen Schnittstellen zu den Kommunikations-PHYs dar. Ferner umfasst der Kommunikationsprozessor 21 in dieser Ausführungsform einen CAN-Controller 90, der mit den CAN-Transceivern 25 verbunden ist und die CAN-Transceiver 25 steuert, einen LIN-Controller 91, der mit den LIN-Transceivern 27 verbunden ist und die LIN-Transceiver 27 steuert, und einen Flexray-Controller 92, der mit den Flexray-Transceivern 29 verbunden ist und die Flexray-Transceiver 29 steuert. Zusätzlich und optional kann der Kommunikationsprozessor 21 wiederum einen oder mehrere SPI-Controller 59, ein GPIO-Interface 60 und ein ADC-Interface 61 umfassen, die dieselben Funktionen wie zu 3 beschrieben bereitstellen können, die hier aber nur zu Erweiterungszwecken dienen. Darüber hinaus umfasst der Kommunikationsprozessor 21 in diesem Beispiel ein zusätzliches Transceiver-Konfigurations-ROM 64', das die Konfiguration speichert, für die die Transceiver, insbesondere die Ethernet-PHYs, freigegeben sind und/oder die Kommunikationsgeschwindigkeiten für jeden Transceiver und/oder die unterstützten Funktionen. Der Transceiver-Konfigurations-ROM 64' umfasst auch eine Verbindungsschnittstelle 66', die mit dem Systemverbindungsbus 67 verbunden ist.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Zonensteuergeräts 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Auch hier kann das Zonensteuergerät 20 wie zuvor beschrieben ausgebildet sein, mit Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede: In diesem Fall wird ein Ethernet-Switch 21a als Basis für den Kommunikationsprozessor 21 verwendet, wobei die Funktionalitäten dieses Ethernet-Switches 21a erweitert sind, um die erforderlichen Funktionen des Kommunikationsprozessors, wie zuvor beschrieben, zu unterstützen.
Der Ethernet-Switch 21a kann so angepasst sein, dass er die folgenden Funktionen bzw. Module umfasst, die später mit Bezug auf 6 näher beschrieben werden:

- eine SPI-Schnittstelle 59a, 59b, 59c (vgl. 6) zur Kommunikation mit den externen CAN-, LIN- und Flexray-Transceivern 25, 27, 29, insbesondere als Teil eines SPI-Controllers 47 für die CAN-Transceiver 25, eines SPI-Controllers 48 für die LIN-Transceiver 27 und eines SPI-Controllers 49 für die Flexray-Transceiver 29;
- Er kann auch GPIO-Schnittstellen 60a, 60b, 60c (vgl. 6) zur Steuerung der externen Transceiver 25, 27, 29 und zur Steuerung der Wake-up-Signale umfassen, und
- programmierbare Kerne 76 (vgl. 6) zur Steuerung der Kommunikation mit den externen Netzwerken und zur Abwicklung des Datentransfers, wobei diese Komponenten im Folgenden unter Bezugnahme auf 6 näher erläutert werden.

Generell kann das Zonensteuergerät 20, wie es in 5 dargestellt ist, alle Komponenten und Module umfassen, die bereits mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben wurden.
6 zeigt eine schematische und detailliertere Darstellung des Zonensteuergeräts 20 aus 5 und seines Kommunikationsprozessors 21 auf der Basis des Ethernet-Switches 21a. Insbesondere ist in 6 auch der Systemprozessor 22 dargestellt. Der Kommunikationsprozessor 21 umfasst wiederum eine RGMII-Schnittstelle 50a, eine SGMII-Schnittstelle 50b, eine XGMII-Schnittstelle 50c zu den externen Ethernet-PHYs 40, die sich auf der gleichen Leiterplatte 23 befinden können wie die Kommunikationsprozessoreinheit 21 und der Systemprozessor 22. Darüber hinaus umfasst der Kommunikationsprozessor 21 zusätzlich eine XGMII-Schnittstelle 58, die mit dem Systemprozessor 22 des Zonensteuergeräts zu verbinden ist, eine GPIO-Schnittstelle 60d zur Erzeugung eines Wake-up-Signals, das an den Systemprozessor 22 des Zonensteuergeräts zu übertragen ist, einen oder mehrere SPI-Controller 59a, die mit den externen CAN-Transceivern 25 zu verbinden sind, eine GPIO-Schnittstelle 60a, die den Betrieb der externen CAN-Transceiver 25 unterstützt und eine Wake-up-Schnittstelle bereitstellt, einen oder mehrere SPI-Controller 59b, die mit den externen LIN-Transceivern 27 zu verbinden sind, eine GPIO-Schnittstelle 60b, die den Betrieb der externen LIN-Transceiver 27 unterstützt und eine Wake-up-Schnittstelle bereitstellt, einen oder mehrere SPI-Controller 59c, die mit den externen Flexray-Transceivern 29 zu verbinden sind, eine GPIO-Schnittstelle 60c, die den Betrieb der externen Flexray-Transceiver 29 unterstützt und eine Wake-up-Schnittstelle bereitstellt, Kommunikationskerne 76, die die Kopplung mit den externen Transceivern und die erforderlichen AUTOSAR-Stack-Merkmale implementieren und die konfiguriert und programmiert werden können, wie mit Bezug auf 3 erläutert. Die SPI-Schnittstellen 59a, 59b, 59c kommunizieren mit den externen CAN/LIN/Flexray-Transceivern 25, 27, 29 und die GPO-Schnittstellen 60a, 60b, 60c steuern die externen Transceiver 25, 27, 29 und kontrollieren die Wake-up-Signale. Die programmierbaren Kerne, insbesondere die Kommunikationskerne 76, sind so ausgebildet, dass sie die Kommunikation mit den externen Netzen steuern und die Datenübertragung abwickeln. Wake-up-Leitungen sind wiederum mit 18', CAN/LIN/Flexray-Steuerleitungen mit 51 und die Ethernet-Steuerleitungen mit 52 bezeichnet.
Die beschriebenen Ausführungsformen, insbesondere im Hinblick auf die Ausbildung der verschiedenen Schnittstellen, können beliebig miteinander kombiniert und je nach gewünschter Anwendung konfiguriert und angepasst werden.
Durch all diese Ausführungsformen kann ein Zonensteuergerät bereitgestellt werden, das einen eigenständigen Kommunikationsprozessor umfasst, der Ethernet, CAN, LIN und Flexray in einen einzigen Prozessor integriert. Der Kommunikationsprozessor kann der zentrale Punkt zwischen dem Systemprozessor und allen Netzwerkschnittstellen auf der Leiterplatte sein. Die Bereitstellung eines solchen eigenständigen Kommunikationsprozessors entlastet den Systemprozessor und verlagert das Design des Kommunikationssystems auf dieses externe Gerät. Dieser externe Kommunikationsprozessor ermöglicht die Optimierung des Platzbedarfs des Prozessors auf der Leiterplatte durch Verringerung seiner Größe und seiner Leitungsführung und ermöglicht die Optimierung der Kosten des Systemprozessors durch Verringerung seiner Schnittstellenanforderungen und seiner CPU-DMIPS-, RAM- und ROM-Eigenschaften.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5164985 A [0003]
DE 102020209469 A1 [0004]

Claims

Prozessoreinheit (21) für ein Zonensteuergerät (20), das dazu ausgebildet ist, über verschiedene Bussysteme (26, 28, 30, 41, 42, 43, 44, 45) mit Geräten eines Fahrzeugs kommunikativ verbunden zu werden, wobei die Prozessoreinheit (21) eine Kommunikationseinheit umfasst, die Schnittstellenmodule (46) für eine Kommunikation über die mehreren verschiedenen Bussysteme (26, 28, 30, 41, 42, 43, 44, 45) bereitstellt; dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (21) als eine eigenständige Kommunikationsprozessoreinheit (21) ausgebildet ist, die mit einem Systemprozessor (22) des Zonensteuergeräts (20) verbindbar ist, wobei die Kommunikationsprozessoreinheit (21) eine Systemprozessor-Schnittstelleneinheit (53) aufweist, die zu einer Kommunikation mit dem Systemprozessor (22) des Zonensteuergeräts (20) ausgebildet ist.
Prozessoreinheit (21) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenmodule (46) erste Schnittstellenmodule (47, 48, 49) umfassen, die für eine Kommunikation über CAN und/oder LIN und/oder Flexray ausgebildet sind.
Prozessoreinheit (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenmodule (46) ein oder mehrere zweite Schnittstellenmodule (50) für eine Kommunikation über Ethernet, insbesondere über einen oder mehrere Ethernet-PHY-Transceiver (40), umfassen.
Prozessoreinheit (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemprozessor-Schnittstelleneinheit (53) für eine Kommunikation mit dem Systemprozessor (22) über Ethernet ausgebildet ist, insbesondere wobei die Systemprozessor-Schnittstelleneinheit (53) eine Ethernet-Schnittstelle (53a), insbesondere eine Ethernet-MAC-Schnittstelle, zur Kommunikation mit dem Systemprozessor (22) aufweist.
Prozessoreinheit (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsprozessoreinheit (21) ein Wake-up-System mit einer ersten Wake-up-Schnittstelle (54) umfasst, die dazu ausgelegt ist, ein Wecksignal zum Aufwecken des Systemprozessors (22) zu senden.
Prozessoreinheit (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wake-up-System eine oder mehrere zweite Wake-up-Schnittstellen (60), insbesondere GPIO-Schnittstellen (60), umfasst, die dazu ausgelegt sind, über mindestens eines der Bussysteme (26, 28, 30, 41, 42, 43, 44, 45) ein Signal zu empfangen, in Abhängigkeit von dem das Wecksignal an den Systemprozessor (22) bereitgestellt wird.
Prozessoreinheit (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsprozessoreinheit (21) dazu ausgelegt ist, in einer Hochlaufphase eine oder mehrere der folgenden ersten Funktionen auszuführen: - Laden eines Betriebssystems und einer Firmware zur Durchführung definierter Aufgaben; - Laden von Port-Konfigurationen und/oder Firewall-Konfigurationen; - Starten eines Schutzmechanismus und eines Sicherheitsmechanismus; - Wechseln in einen Betriebsmodus.
Prozessoreinheit (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsprozessoreinheit (21) in einem Betriebsmodus dazu ausgelegt ist, eine oder mehrere der folgenden zweiten Funktionen auszuführen: - Gatewaying zwischen verschiedenen Bussystemen (26, 28, 30, 41, 42, 43, 44, 45), insbesondere Signalpegel- und PDU-Level-Gatewaying zwischen verschiedenen Netzwerken (26, 28, 30, 41, 42, 43, 44, 45) in Bezug auf die Zeitstempelung, insbesondere von • CAN zu LIN und LIN zu CAN, • LIN zu Flexray und Flexray zu LIN, • Flexray zu CAN und CAN zu Flexray, • Ethernet zu CAN und CAN zu Ethernet, • Ethernet zu LIN und LIN zu Ethernet, • Ethernet zu Flexray und Flexray zu Ethernet, • CAN zu CAN, • LIN zu LIN, • Flexray zu Flexray, • Eternet zu Ethernet, - Paketebenen- und Ethernet-Frames-Gatewaying zwischen verschiedenen Ethernet-Schnittstellen (50a, 50b, 50c, 53a, 50a', 50b', 50c', 50d') - Deep Packet Inspection zur Firewall-Unterstützung, - Anwenden von Firewall-Regeln, - Implementieren von zeitsensitiven Netzwerkprotokollen, - Antworten auf DolP(Diagnostics over Internet Protocol)- und UDS(Unified Diagnostic Services)-Anfragen und Weiterleiten dieser, - Implementierung von dienstorientierten Protokollen (SOME/IP) und Transportprotokollen für die verschiedenen Netzwerke/Bussysteme (26, 28, 30, 41, 42, 43, 44, 45), - Implementierung von Diensten auf der Kommunikationsprozessoreinheit (21).
Prozessoreinheit (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsprozessoreinheit (21) Kommunikationskerne (76; 77, 78) zum Ausführen einer oder mehrerer der zweiten Funktionen umfasst, wobei die Kommunikationskerne (76; 77, 78) einen Anwendungskern (78) zum Ausführen anwendungsbezogener Funktionen der zweiten Funktionen und einen Daten-Routing-Engine-Kern (77) zum Ausführen datenübertragungsbezogener Funktionen der zweiten Funktionen umfassen.
Prozessoreinheit (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsprozessoreinheit (21) einen Sicherheitsprozessor (68) umfasst, der dazu ausgelegt ist, eine oder mehrere Sicherheitsfunktionen in Bezug auf die Kommunikation über die Schnittstellenmodule (46) auszuführen.
Prozessoreinheit (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (21) in Form eines ASIC (Application Specific Integrated Circuit, anwendungsspezifische integrierte Schaltung) (21b) oder eines FPGA (Field Programmable Gate Array, im Feld programmierbare Gatter-Anordnung) bereitgestellt ist, insbesondere wobei die Kommunikationsprozessoreinheit (21) ein Ethernet-Switch-Fabric (63) umfasst, das mit den zweiten Schnittstellenmodulen (46) verbunden ist.
Prozessoreinheit (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (21) wird durch einen speziell ausgebildeten Ethernet-Switch (21a) bereitgestellt.
Zonensteuergerät (20) für ein Fahrzeug mit einer Prozessoreinheit (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Zonensteuergerät (20) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Zonensteuergerät (20) den Systemprozessor (22) umfasst, der mit der Kommunikationsprozessoreinheit (21) verbunden ist, insbesondere wobei der Systemprozessor (22) eine dritte Wake-up-Schnittstelle (55) umfasst, die mit der ersten Wake-up-Schnittstelle (54) der Kommunikationsprozessoreinheit (21) verbunden ist, und ein Steuerschnittstellenmodul (56), das mit der Systemprozessor-Schnittstelleneinheit (53) der Kommunikationsprozessoreinheit (21) verbunden ist.
Verfahren zum Betreiben eines Zonensteuergeräts (20), das über verschiedene Bussysteme (26, 28, 30, 41, 42, 43, 44, 45) mit Geräten eines Fahrzeugs kommunikativ verbunden ist, wobei das Zonensteuergerät (20) eine Prozessoreinheit (21) mit einer Kommunikationseinheit umfasst, die Schnittstellenmodule (46) für eine Kommunikation über die mehreren verschiedenen Bussysteme (26, 28, 30, 41, 42, 43, 44, 45) bereitstellt; dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (21) als eine eigenständige Kommunikationsprozessoreinheit (21) ausgebildet ist, die mit einem Systemprozessor (22) des Zonensteuergeräts (20) verbunden ist, wobei die Kommunikationsprozessoreinheit (21) eine Systemprozessor-Schnittstelleneinheit (53) aufweist, die für eine Kommunikation mit dem Systemprozessor (22) des Zonensteuergeräts (20) ausgelegt ist, wobei der Systemprozessor (22) die Geräte durch Kommunikation über die Kommunikationsprozessoreinheit (21) steuert.