用于车辆的电子电路

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的电子电路、一种用于车辆的电子控制单元以及一种用于操作车辆的电子电路的方法。

背景技术

车辆(特别是机动车辆)中的电子电路可以例如被包含在车辆的电子控制单元ECU中，并且可以包含处理单元(诸如中央处理单元CPU)来执行存储在车辆或电子电路的非易失性存储器上的特定软件程序。

为了修复软件错误或引入软件的改进，可能不得不更新存储在非易失性存储器上的软件。这种软件更新可以例如经由车辆的诊断接口或通过空中OTA更新在服务点处实施。同样出于其他原因，可以替换软件或者可以存储新的软件。

在常规ECU中，CPU的软件模块(其例如被表示为引导加载器)可以被用于更新非易失性存储器中的软件。然而，当CPU的引导加载器或另一组件接收用于更新软件程序的相应数据分组时，CPU的整体处理负载增加，这会负面地影响CPU的正常操作，特别是在CPU在接收用于软件更新的数据分组期间正在执行软件程序的先前版本的情况下。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于存储将由车辆的电子电路的处理单元执行的软件程序的改进构思，其在接收与软件程序对应的数据的同时减少处理单元的处理负载。

该目的通过独立权利要求的相应主题来实现。其他实施方式和优选实施例是从属权利要求的主题。

本发明基于以下想法：除了用于车辆的电子电路的处理单元之外，还提供包括硬连线逻辑的硬件组件，其中硬连线逻辑电路(在下文中也被表示为硬连线逻辑)将预定义的通信协议编码为从通信网络接收表示软件程序的数据分组。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于车辆的电子电路。所述电子电路包括用于将所述电子电路连接到通信网络的网络接口。所述电子电路包括硬件组件，所述硬件组件包括硬连线逻辑，所述硬件组件被适配成根据预定义的通信协议经由所述网络接口从所述通信网络接收表示软件程序的至少一个数据分组，所述预定义的通信协议特别地借助于所述硬连线逻辑来编码。所述电子电路包括连接到所述硬件组件或由所述硬件组件包括的存储器接口，其中所述硬件组件被适配成经由所述存储器接口将所述软件程序存储到非易失性存储器，特别是所述车辆或所述电子电路的非易失性存储器。所述电子电路包括处理单元，所述处理单元被配置为读取所述非易失性存储器并执行所述软件程序。

所述通信网络可以是无线通信网络或无线电通信网络。在这种情况下，所述至少一个数据分组可以例如经由所述通信网络和所述网络接口从服务器计算机发送到所述电子电路。替代地，所述通信网络可以是基于有线的通信网络或有线通信网络，例如所述车辆的通信总线，诸如CAN总线或以太网网络。在这种情况下，所述至少一个数据分组可以从所述车辆外部的计算设备经由所述通信网络和所述网络接口发送到所述电子电路。所述计算设备可以基于有线连接或基于无线连接而连接到所述通信网络或所述车辆总线。

所述处理单元可以经由所述存储器接口或经由所述电子电路的另外的存储器接口读取所述非易失性存储器。所述硬件组件不是所述处理单元的一部分，并且所述处理单元不是所述硬件组件的一部分。然而，所述硬件组件和所述处理单元可以被实施在公共平台上。例如，所述电子电路可以包括微控制器或片上系统SoC，其中，所述微控制器或片上系统SoC包含所述处理单元、所述硬件组件、所述存储器接口和所述网络接口。

在一些实施方式中，所述处理单元和所述硬件组件还可以经由所述电子电路的另外的接口彼此连接。

为了执行所述软件程序，所述处理单元可以例如将所述软件程序加载到所述电子电路的另外的存储器设备，所述另外的存储器设备可以例如是所述电子电路的易失性存储器和/或随机存取存储器。

所述通信协议可以例如定义用于交换数据并且特别是用于经由所述通信网络接收所述至少一个数据分组的一个或多个服务。所述通信协议可以例如定义哪种服务是可用的以及它们如何被执行。这样的通信协议可以是已知的或标准化的。例如，所述通信协议可以是如工业标准ISO14229中指定的统一诊断服务UDS通信协议。然而，也可以使用其他通信协议。

由于所述硬连线逻辑，所述硬件组件不需要软件模块来接收所述至少一个数据分组。然而，尽管如此，所述硬件组件可以包括一个或多个软件模块，以便实现其他功能。例如，所述硬件组件可以包括软件模块，所述软件模块被适配成或被编程为经由所述存储器接口将所述软件程序存储到所述非易失性存储器。替代地，所述硬连线逻辑还可以将所述硬件组件的功能编码为将所述软件程序存储到所述非易失性存储器。

在根据本发明所述的电子电路中，用于将所述软件程序存储到所述非易失性存储器(例如为了更新所述非易失性存储器中的先前现有软件程序，或者换句话说，用于将新的软件版本闪存到所述非易失性存储器)的功能从所述处理单元(其例如是所述电子电路的CPU)外包给所述硬件组件。因此，减少了所述处理单元的所述处理负载。因此，在正在从所述通信网络接收所述至少一个数据分组的同时，所述处理单元可以使用其全部能力来执行另外的软件程序，特别是所述软件程序的先前版本。因此，在(例如经由OTA更新)接收所述至少一个数据分组期间，所述电子电路的正常操作可以被维持而没有显著的限制。

由于接收所述至少一个数据分组的功能是借助于所述硬连线逻辑而不是借助于软件来编码的，因此可以显著增加所述功能的鲁棒性，并且整个更新过程可以是更确定性的。特别地，由于具有硬件配置的所述硬件组件可以被用作用于不同目的的标准组件，因此可以减少在开发电子电路的新一代或新版本时对软件进行编程的工作量。其中，可以利用的是通信协议通常在不同应用和车辆制造商或供应商之间进行标准化。

有效地，具有其硬连线逻辑的所述硬件组件因此可以接管所述处理单元的引导加载器软件的功能或所述处理单元的用于(例如通过空中或以基于有线的方式)更新所述软件程序的软件模块的另一功能。

注意，即使所述硬件组件包括对应于所述通信协议的所述硬连线逻辑，所述硬件组件仍然可以是附加可配置的，或者换句话说，可调谐的。因此，所述硬件组件的一个或多个构建块可以包含相应的可更新配置，或者换句话说，可调谐参数。所述可更新配置或可调谐参数可以例如被存储在所述硬件组件的一个或多个配置寄存器中。

以这种方式，例如，所述电子电路或包含所述电子电路的所述车辆的上级单元(诸如所述车辆的电子控制单元ECU)的标识符或ID可以根据所述可更新配置或可调参数来存储。然后，可以将不同的标识符或ID存储在不同电子电路的相应的硬件组件中。因此，例如，可以识别用于特定电子电路或ECU的消息，并且可以忽略其他消息。

因此，所述硬连线逻辑也能够被表示为对应于所述通信协议的硬连线配置，然而，其不排除所述可更新配置或可调谐参数用于另外的目的。

根据若干实施方式，所述电子电路包括所述非易失性存储器。

在一些实施方式中，所述电子电路被实施为微控制器或SoC。

在所述电子电路包括所述非易失性存储器的实施方式中，所述微控制器或SoC因此可以包括所述非易失性存储器。

在替代实施方式中，所述电子电路包括微控制器或SoC并且包括所述非易失性存储器，但是所述非易失性存储器不是所述微控制器或SoC的一部分。在这样的实施方式中，所述微控制器或SoC可以至少包括所述硬件组件、所述处理单元、所述存储器接口和所述网络接口。

根据若干实施方式，所述处理单元被实施为中央处理单元CPU，特别是所述微控制器或SoC的CPU。

根据若干实施方式，所述硬件组件包括或被实施为硬件外围设备或硬件IP块，特别是所述微控制器或SoC的硬件外围设备或硬件IP块。

所述硬件组件可以例如包括图形处理单元GPU、协处理器或现场可编程门阵列FPGA。

根据若干实施方式，所述硬件组件被适配成借助于所述硬连线逻辑经由所述存储器接口将所述软件程序存储到所述非易失性存储器。

换句话说，所述硬连线逻辑还将所述硬件组件的所述功能编码为经由所述存储器接口将所述软件程序存储到所述非易失性存储器。

根据若干实施方式，所述硬件配置根据所述通信协议实施一个或多个服务。

所述一个或多个服务可以例如包括请求下载服务、请求文件传送服务、传送数据服务和/或请求传送退出服务。这样的服务例如根据UDS通信协议来定义。根据所述UDS通信协议，对应的服务ID(SID)分别是0x34、0x38、0x36和0x37。

以这种方式，可以实现广泛接受且标准化的通信协议，这增加了使用所述电子电路的灵活性。

根据若干实施方式，所述电子电路包括硬件安全模块HSM。所述硬件组件包括连接到所述HSM的HSM接口。所述HSM被配置为验证所述至少一个数据分组，特别是验证所述至少一个数据分组的真实性。

所述HSM可以使用用于验证的方法，这些方法本身是已知的。然而，所述硬件组件可以被适配成请求由所述HSM对所述至少一个数据分组进行所述验证，并且可以根据所述验证的结果将所述软件程序存储到所述非易失性存储器。特别地，只有当所述验证成功时，所述硬件组件才可以将所述软件程序存储到所述非易失性存储器。

所述硬件组件请求由所述HSM进行所述验证的功能也可以由所述硬连线逻辑进行编码。以这种方式，可以提高安全性。

根据若干实施方式，所述网络接口被设计为用于无线数据通信的网络接口。

在替代实施方式中，所述网络接口被设计为用于所述车辆的通信总线的总线接口，例如CAN或CANFD接口或以太网接口。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于车辆的电子控制单元ECU，其中，所述ECU包括根据本发明的实施方式的电子电路。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作车辆的电子电路(特别是根据本发明的电子电路)的方法。所述方法包括由所述电子电路的硬件组件从通信网络(特别是经由所述电子电路的网络接口)接收表示软件程序的至少一个数据分组，其中所述硬件组件包括硬连线逻辑，所述硬连线逻辑将预定义的通信协议编码用于接收所述至少一个数据分组。所述方法包括由所述硬件组件(特别是经由所述电子电路的存储器接口)将所述软件程序存储到所述电子电路或所述车辆的非易失性存储器。所述方法包括由所述电子电路的处理单元读取所述非易失性存储器并执行所述软件程序。

根据所述方法的若干实施方式，在由所述硬件组件接收所述至少一个数据分组的同时，由所述处理单元执行另外的软件程序。

所述另外的软件程序可以例如是所述软件程序的先前版本。以这种方式，可以在正在更新所述软件的同时维持所述处理单元的正常操作。

根据若干实施方式，特别是在OTA更新过程期间，以无线方式经由所述通信网络从服务器计算机接收所述至少一个数据分组。

根据所述方法的若干实施方式，经由所述车辆的通信总线从所述车辆外部的计算设备接收所述至少一个数据分组。

根据本发明所述的方法的其他实施方式直接遵循根据本发明所述的电子电路的各种实施例，反之亦然。特别地，与根据本发明所述的电子电路的各种实施方式相关的各个特征和对应的解释以及优点能够类似地转移到根据本发明所述的方法的对应实施方式。特别地，根据本发明所述的电子电路被设计或被编程为实施根据本发明所述的方法。特别地，根据本发明所述的电子电路实施根据本发明所述的方法。

根据权利要求、附图和附图描述，本发明的其他特征是显而易见的。本发明不仅可以在所述的相应组合中而且可以在其他组合中包括以上在说明书中提到的特征和特征的组合以及以下在附图的描述中提到的和/或在附图中示出的特征和特征的组合。特别地，本发明还可以包括不具有最初制定的权利要求的所有特征的实施例和特征的组合。此外，本发明可以包括超出或偏离权利要求书的叙述中阐述的特征的组合的实施例和特征的组合。

在下文中，将参考具体的示例性实施方式和相应的示意图详细解释本发明。在附图中，相同或功能相同的元件可以由相同的附图标记表示。对于不同的附图，不必重复对相同或功能相同的元件的描述。

附图说明

图1示意性地示出了具有根据本发明的电子电路的示例性实施方式的车辆；以及

图2示意性地示出了根据本发明的电子电路的另一示例性实施方式的框图。

具体实施方式

图1示意性地示出了车辆1，例如客车，其包括根据本发明的电子电路3的示例性实施方式。例如，电子电路3可以是车辆1的电子控制单元ECU2的一部分。

电子电路3可以例如被实施为ECU 2的微控制器或SoC。取决于实际实施方式，ECU2且因此电子电路3可以被用于不同的目的，例如作为电子车辆引导系统(诸如高级驾驶员辅助系统ADAS或自动驾驶系统ADS)的一部分，和/或为了控制车辆1的传感器设备4、致动器或马达等。

图2示意性地示出了用于在如关于图1所描述的车辆1中使用的电子电路3的示例性实施方式的框图。

电子电路3包括网络接口7，用于将电子电路3连接到通信网络，例如车辆1的无线或无线电网络或基于有线的通信总线。

电子电路3包括硬件组件6，例如微控制器或SoC的硬件外围设备或硬件IP块，其包含硬连线逻辑电路或硬连线逻辑。硬连线逻辑将硬件组件6的功能编码为根据预定义的通信协议(诸如例如UDS通信协议)经由网络接口7从通信网络接收表示软件程序的至少一个数据分组。

电子电路3，特别是硬件组件6，还包括存储器接口13，其经由电子电路3的另一存储器接口18连接或可连接到电子电路3的非易失性存储器8和/或ECU 2的非易失性存储器17。硬件组件6，特别是硬连线逻辑，被适配成经由网络接口13将软件程序存储到非易失性存储器8。

电子电路3还包括处理单元5，例如CPU，其被配置为例如经由存储器接口13或经由另外的存储器接口(未示出)读取非易失性存储器8，并相应地执行软件程序。

例如，硬件组件6的硬连线逻辑可以被实施在硬件组件6的协议处理逻辑块10中。此外，在一些实施方式中，硬件组件6可以包括缓冲器11，用于在从通信网络接收到至少一个数据分组的部分之后并且在将其存储到非易失性存储器8之前中间存储所述至少一个数据分组的部分。

在一些实施方式中，硬件组件6还可以包括分组过滤器模块12，其中协议处理逻辑块10经由分组过滤器模块12连接到网络接口7。

在一些实施方式中，硬件组件6还可以包括CPU接口15，其将硬件组件6连接到处理单元5。在这种情况下，该处理单元5可以例如设置硬件组件6的附加配置，例如以定义用于由硬件组件6存储软件程序的非易失性存储器8的存储位置。

在一些实施方式中，电子电路包括硬件安全模块HSM 9，并且硬件组件6包括HSM接口14，其将HSM 9连接到协议处理逻辑块10。在接收到至少一个数据分组中的数据分组之后，协议处理逻辑块10因此可以请求由HSM9对数据分组进行验证。替代地，可以仅在已经接收到至少一个数据分组中的所有数据分组之后请求验证。

注意，除了协议处理逻辑块10之外，硬件组件6的其他构建块(例如附加存储器接口13、HSM接口14、CPU接口15和/或分组过滤器模块12)也可以包含被适配成执行其相应任务的相应的其他硬件逻辑电路。

然而，从以下意义上说来，硬件组件6可以是可配置的或可调谐的：除了对应于通信协议的硬连线逻辑之外，可以例如在硬件组件6的一个或多个配置寄存器16中提供可配置的配置或相应的可调谐参数。

如所描述的，特别是关于附图所描述的，根据本发明的一些实施方式，用于更新现有软件程序的ECU或微控制器或SoC的引导加载器功能可以由与CPU分离的硬件组件中的硬连线逻辑代替。因此，可以以通用方式实施通过CAN、CANFD或以太网的标准UDS闪存序列。

硬件组件的硬连线逻辑可以例如自动接收负责闪存序列的相关诊断标识符DID和/或响应标识符RID，并且，例如在验证它之后将表示软件程序的接收图像写入非易失性存储器(例如闪存)中的分配位置。

因此，可以减少开发成本和工作量。通过由硬件实施引导加载器功能，它可以是高度标准化的和无错误的。

此外，本发明的实施方式可以允许在根据至少一个数据分组接收OTA图像的同时保持在处理单元或CPU上运行正常操作。因此，可以避免CPU的性能受损。换句话说，OTA更新功能可以从CPU卸载并转移到硬件组件。因此，OTA功能可以变得更具有确定性。

在一些实施方式中，硬件组件可以具有与网络接口或网络控制器和存储器接口或存储器控制器的直接连接，以接收图像方面的至少一个数据分组并将其写入非易失性存储器的冗余分区。

本发明的实施方式还可以被用于实现eSync兼容的OTA软件更新。eSync兼容可以例如由UNECE WP.29UN-R156的规定指定。硬件组件可以例如直接通过网络接口接收对应的eSync消息。

分组过滤器可以例如被提供并被配置为仅将eSync消息路由到硬件组件并且将其余的数据业务路由到CPU。一旦硬件组件接收到eSync消息，它就可以处理它们并经由存储器接口将新图像传递到非易失性存储器。