CN101237345A - 一种用于can总线的网络管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于CAN总线的网络管理方法，该网络管理方法具有以下功能：1)监视网络结构，报告某个ECU在/不在网络；2)监视ECU内部是否有失效(DTC)消息；3)监视应用层的功能性信息是否正常收发；4)监测通讯信息的逻辑顺序是否正确；5)在CAN控制器失效时采取恢复措施。具体实现方式为：主节点每隔1秒发送一次网络管理帧，从节点收到后每隔1秒回应一次网络管理帧。其中主节点发送的网络管理帧包括：网络命令、主动负载、当前失效状态、控制器状态、计数器状态以及实际配置；从节点回应的网络管理帧包括：网络命令、主动负载、当前失效状态、控制器状态、以及计数器状态。采用该网络管理方法，能够使整个网络正常、有序地进行通讯。

Description

一种用于CAN总线的网络管理方法

技术领域

网络管理(Network management)是一种管理总线网络的策略，通过使用特定的网络管理报文，利用标记机制进行直接监控。该网络管理策略可以提高网络通信的安全性和可靠性，保证了每一个节点都能在规定的间隔内获得整个网络的状态信息。

背景技术

近年来，随着日渐严格的排放标准、安全标准和用户对汽车安全、舒适、豪华的追求，使得ECU控制单元的使用日益增多，而ECU的增多必然会带来线束的增多、ECU功能实现的可靠性等等很多问题，为了解决这一系列迫在眉睫的问题，在本世纪80年代末，德国BOSCH公司提出设计一个单一的网络总线，所有的外围器件可以被挂接在该总线上，于是，CAN总线就诞生了。1993年CAN总线被制定为ISO国际标准，这也是目前为止唯一一个拥有ISO国际标准的总线。CAN总线以它很高的数据安全性和相对低廉的成本迅速被广大汽车制造商和消费者所青睐，毫无疑问，CAN总线注定将会继续并且很长一段时间内被广大汽车制造商使用。

CAN总线特点及应用优势：低成本；多主串行数据通信协议总线；根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文，灵活实现各种通讯；极高总线利用率；报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息；通信速率可达1Mbps；无损失总线仲裁；可靠的错误处理和检错机制，可靠性高；节点在错误严重的情况，自动退出总线。

随着总线上信号的增多和网络的复杂性，如果没有一种策略对网络进行管理，让整个网络正常、有序的进行通讯，那么整个网络将会非常混乱、无次序，且不利于整车能源的合理利用。因此，必须出现一种机制来对网络进行管理。CAN总线上各个节点之间都会通过在总线上收、发报文来共享总线上的所有CAN信号，受到这个启发，为什么不能通过这个共享的渠道来由主节点向总线上各节点广播网络管理帧来设定网络中各节点的工作状态呢？

发明内容

为了实现网络的有序通讯，利用总线网络共享这一资源，在主节点的信号中加入网络管理帧，网络管理功能基于从网络管理主节点向其它节点每隔一秒发送一次网络管理帧，其它节点收到后每隔一秒回应网络管理帧。从总线系统的安全性和稳定性考虑，需要在网络管理帧中实现以下功能才能保证网络有序通讯：

1、监控系统当前配置，哪些节点在线，哪些节点没被激活；

2、各个节点的负载情况；

3、当前失效状态；

4、主动负载管理；

5、CAN控制器失效管理；

6、监测通讯信息的逻辑顺序是否正确，发送与接收的counter必须一致；

7、相当于用户层(Application)与数据链路层(Data Link Layer)中间的应用程序接口。

附图说明

图1：CAN通讯层的构架图；

图2：用于CAN总线的网络管理流程图。

其中：NMmMaster：Network Management Master，网络管理主节点；NMmXXX：Network Management XXX，XXX表示除主节点之外的其他节点；NC：Network Command，网络命令；AL：Active Loads，主动负载；CFS：Current Fail Status，当前失效状态；CS：Controller Status，控制器状态；Counter：计数器状态；AC：Actual Configuration，实际配置。

具体实施方式

图1说明了CAN通讯层的构架，图2说明了本发明网络管理的实现方法，是通过ECU内部软件代码实现。具体实现方法为主节点每隔1s发送一次网络管理帧，从节点收到后每隔1秒回应一次网络管理帧。其中主节点发送的网络管理帧包括：

1、网络命令(Network Command，简写为NC)：包含四个状态，唤醒请求、系统保持主动请求、系统进入睡眠请求和多主；

2、主动负载(Active Loads，简写为AL)：指主节点应用层是否需要与其它节点通讯，包含两个状态，主节点有主动负载和主节点无主动负载；

3、当前失效状态(Current Fail Status，简写为CFS)：包含两个状态，系统内没有故障诊断代码(Diagnostic Trouble Code，简写为DTC)和系统内至少存在一个DTC；

4、控制器状态(Controller Status，简写为CS)：包含两个状态，主动错误状态和被动错误状态；

5、计数器状态(Counter)：为避免出现丢帧情况而附加的管理机制，该管理机制通过运算法则来实现，具体算法描述如下：

①主节点第一次发网管帧时counter＝0，在下次成功发送消息时counter按照n＝n+1的法则来改变值；Counter信号占用4bit，从0递增到15再到0循环。

②如果丢失主节点网管帧，其他节点每隔2秒发送一次NWmXXX帧(Network Management XXX，XXX表示除主节点之外的其他节点)，counter值始终为0。

6、实际配置(Actual Configuration，简写为AC)：为根据各节点是否在总线上运行而统计出的系统当前配置。若网络节点数目为16，那么为每个节点分配一个地址，最低位对应节点地址为0，最高位对应节点地址为15，对应位置为1表示节点在线，0表示节点目前不在总线上运行。若此信号为0000 0000 0100 0010，则表示地址为1和6的节点在总线上运行。

从节点回应的网络管理帧为：

1、网络命令(Network Command，简写为NC)：包含三个状态，唤醒请求、系统保持主动响应和多主；

2、主动负载(Active Loads，简写为AL)：指从节点应用层是否需要与其它节点通讯，包含两个状态，从节点有主动负载和从节点无主动负载；

3、当前失效状态(Current Fail Status，简写为CFS)：包含两个状态，系统内没有DTC和系统内至少存在一个DTC；

4、控制器状态(Controller Status，简写为CS)：包含两个状态，主动错误状态和被动错误状态；

5、计数器状态：为避免出现丢帧情况而附加的管理机制，该管理机制的运算法则与主节点发送的网络管理帧中计数器状态的管理机制运算法则相同。

Claims (9)

1. 一种用于CAN总线的网络管理方法，其特征在于：主节点每隔1秒发送一次网络管理帧，从节点收到后每隔1秒回应一次网络管理帧。

2. 根据权利要求1所述的网络管理方法，其特征在于：

主节点发送的网络管理帧包括：网络命令、主动负载、当前失效状态、控制器状态、计数器状态以及实际配置；

从节点回应的网络管理帧包括：网络命令、主动负载、当前失效状态、控制器状态、以及计数器状态。

3. 根据权利要求2所述的网络管理方法，其特征在于：

主节点发送的网络命令包含四个状态，唤醒请求、系统保持主动请求、系统进入睡眠请求和多主；

从节点回应的网络命令包含三个状态，唤醒请求、系统保持主动响应和多主。

4. 根据权利要求2或3所述的网络管理方法，其特征在于：

主节点发送的主动负载包含两个状态，主节点有主动负载和主节点无主动负载；

从节点回应的主动负载包含两个状态，从节点有主动负载和从节点无主动负载。

5. 根据权利要求2-4任一项所述的网络管理方法，其特征在于：主节点发送和从节点回应的当前失效状态都包含两个状态，系统内没有故障诊断代码和系统内至少存在一个故障诊断代码。

6. 根据权利要求2-5任一项所述的网络管理方法，其特征在于：主节点发送和从节点回应的控制器状态都包含两个状态，主动错误状态和被动错误状态。

7. 根据权利要求2-6任一项所述的网络管理方法，其特征在于：主节点发送和从节点回应的计数器状态都是为避免出现丢帧情况而附加的管理机制。

8. 根据权利要求7任一项所述的网络管理方法，其特征在于：所述管理机制通过如下算法来实现：

1)主节点第一次发送网络管理帧时，计数器＝0，在下次成功发送消息时计数器按照n＝n+1的法则来改变值；计数器信号占用4字节，从0递增到15再到0循环；

2)如果丢失主节点网络管理帧，其他节点每隔2秒发送一次网络管理帧，计数器值始终为0。

9. 根据权利要求2-8任一项所述的网络管理方法，其特征在于：主节点发送的实际配置为根据各节点是否在总线上运行而统计出的系统当前配置。

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