CN102318269B

CN102318269B - 在两个汽车电子控制单元之间的通信方法和相关的装置

Info

Publication number: CN102318269B
Application number: CN201080007533.2A
Authority: CN
Inventors: P.阿维安
Original assignee: Siemens VDO Automotive SAS
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-01-28
Also published as: FR2942363B1; US20110301805A1; US8554406B2; FR2942363A1; WO2010091787A1; CN102318269A

Abstract

一种在至少两个汽车电子控制单元（1，2）之间的通信方法，所述电子控制单元包括在电子控制单元（1，2）之间的两个通信接口（3，4），使得消息能够经由所述通信接口中的一个或另一个发送，所述电子控制单元（1，2）每个包括连结到通信接口（3，4）的微控制器（5），所述微控制器根据给定的优先级、传输速度和重现率来管理消息经由这些通信接口（3，4）的发送和接收，并且所述电子控制单元包括：诊断系统（8），用于检查通信接口（3，4）的功能，消息调度器（6），所述方法包括下述步骤：步骤1：将逻辑开关（7）引入到每个微控制器（5）中，所述逻辑开关（7）由消息调度器控制并连接到通信接口（3，4），使得能够选择通信接口（3，4）中的一个或另一个，步骤2：通过微控制器（5）的诊断系统（8）检查到两个通信接口（3，4）中没有一个发生故障，步骤3：通过消息调度器（6）调度以比单个通信接口（3，4）的传输速度大的传输速度、经由两个通信接口（3，4）中的一个或另一个接连发送消息，步骤4：利用两个通信接口（3，4）的一个或另一个的逻辑开关（7）进行选择，以便发送由消息调度器（6）所调度的消息，步骤5：通过两个通信接口（3，4）的一个或另一个接连地发送所调度的消息。

Description

在两个汽车电子控制单元之间的通信方法和相关的装置

技术领域

本发明涉及一种在能够应用于汽车领域的两个电子控制单元之间的通信方法。

背景技术

在两个或更多个汽车电子控制单元之间的通信是例如通过使用CAN（控制器区域网络）型通信协议的通信接口来实现的。消息从一个电子控制单元到另一个的发送是经由CAN总线来实现的，所述CAN总线包含在连结两个电子控制单元的电缆（称为CAN线路）中。

该通信协议的主要优点是，其使得若干个消息能够经由信号CAN线路发送到一个或多个电子控制单元并且所述消息包含例如用于系统（引擎、车辆）的致动器的参数或命令。实践中，先前，需要若干个有线通信线路，也就是说，有线线路和待控制的致动器一样多。

已知该CAN协议的其他优点（高消息传输速度、便于诊断等），并且该CAN协议现在广泛用于汽车世界中。

但是，使用包含特定于许多致动器的消息或包含许多参数的单个CAN线路的主要缺点是，当该通信接口故障时，不能发送或接收消息。其操作依赖于该通信的系统（引擎、车辆）的致动器则变得无法操作。即使该种情况少见，CAN线路越来越可靠，但是这样的故障的后果可能是显著的并且可能导致例如车辆在运行时不当停止。

从现有技术的EP1 359 057A2和WO 85/03825A1得知的、对于该问题的简单解决方案是复制该通信接口，也就是说，在两个汽车电子控制单元之间并行地使用两条CAN线路。一条是冗余的且仅仅在另一条故障时操作，如在现有技术中的EP1 359 057A2中所描述的。可替换地，两个通信接口能够在永久切换模式下使用，也就是说，根据通信接口在给定瞬时的消息传输质量水平来选择一个或另一个通信接口，如在现有技术WO 85/03825A1中描述的。由此，即便在两条CAN线路中一条的消息传输质量发生故障或下降的情况下，也能够确保CAN线路的操作、在两个电子控制单元之间的通信以及车辆的正常操作。

不幸的是，鉴于CAN线路的高成本以及故障的低概率，不使用除了在两条CAN线路中的一条发生故障的情况下之外不提供附加功能的该冗余的装置。

因此，本发明提出，通过在CAN线路发生故障的情况下确保在两个电子控制单元之间的通信并且同时受益于由于第二CAN线路的存在产生的附加功能来解决该问题。

发明内容

本发明的目标通过一种在至少两个汽车电子控制单元之间的通信方法来实现，所述电子控制单元包括在所述电子控制单元之间的两个通信接口，使得消息能够经由所述通信接口中的一个或另一个发送，所述电子控制单元每个包括连结到通信接口的微控制器，该微控制器根据给定的优先级、传输速度和重现率来管理消息经由这些通信接口的发送和接收，并且所述电子控制单元包括：

●诊断系统，以便检查通信接口的功能，

●消息调度器，

所述方法的特征在于，其包括下述步骤：

●步骤1：将逻辑开关引入到每个微控制器中，所述逻辑开关由消息调度器控制并连接到通信接口，使得能够选择通信接口中的一个或另一个，

●步骤2：通过微控制器的诊断系统检查到两个通信接口中没有一个发生故障，

●步骤3：通过消息调度器调度以大于单个通信接口传输速度的传输速度经由两个通信接口中的一个或另一个接连发送消息，

●步骤4：利用两个通信接口的一个或另一个的逻辑开关进行选择，以便发送由消息调度器所调度的消息，

●步骤5：通过两个通信接口的一个或另一个接连地发送所调度的消息。

在两个电子控制单元之间的通信方法的情况下有利的是，在步骤3中建立的、在两个电子控制单元之间的传输速度，是单个通信接口的传输速度的两倍。

本发明还提出，如果在步骤1期间微控制器的诊断系统将一通信接口诊断为故障，则在步骤3期间，通过消息调度器对消息发送的调度是经由非故障的通信接口完成的。

类似地，当接口故障时，步骤4包括利用逻辑开关选择非故障通信接口以便发送由消息调度器所调度的消息。然后，在步骤5期间，消息被经由该非故障通信接口发送。

在一个实施例中，当一通信接口故障时，在步骤3中执行的消息调度包括通过消息调度器为消息建立新的优先级。

在第二实施例中，当一通信接口故障时，在步骤3中执行的消息调度包括通过消息调度器为消息建立新的减小的传输速度。

在第三实施例中，经由消息的重现来修改消息的优先级。

通常，通信接口由CAN型总线构成。

本发明还涉及实现呈现前述特征中的任何一个的方法的任何通信装置。

因此，本发明适用于包括根据本发明的通信装置的任何电子控制单元。

附图说明

本发明的其他特征和优点通过阅读以下作为非限制性示例的说明以及通过研究附图将变得显而易见，在附图中：

●图1是根据本发明的在两个汽车电子控制单元之间的通信装置的示意性图示；

●图2是示出根据本发明的在两个汽车电子控制单元之间的通信方法的示意图；

●图3是示出根据本发明的消息的发送的示意性图示；

●图4a是示出根据本发明的消息的发送的第一示例的示意性图示；

●图4b是示出根据本发明的消息的发送的第二示例的示意性图示。

具体实施方式

图1中示出了在两个汽车电子控制单元之间的通信装置。电子控制单元1经由CAN总线型的两个通信接口3、4连结到电子控制单元2。为了启用通信，各个电子控制单元1、2包括微控制器5，该微控制器5管理通过这些通信接口3、4对消息的发送和接收。

为此，每个微控制器5配备有消息调度器6（参见图1），该消息调度器根据给定的优先级、传输速度和重现率来调度经由两个通信接口3、4的消息的发送。经由两个通信接口3、4的传输速度是所有消息共有的并且利用CAN标准来设置（大约125到500k波特）。但是，每个消息具有给定的优先级和重现率（10 ms、20ms、30ms等）。例如，诊断消息具有高于控制致动器的操作的消息的优先级和重现率。

每个微控制器5包括：两个发射器6a、6c，用于经由每个通信接口3、4发送消息；以及两个接收器6b、6d，用于接收消息。每个CAN总线型的通信接口3、4由一对一条缠绕在另一条上的电缆构成（参见图1，电缆没有示出），一条电缆在第一端处连结到一个电子控制单元1、2的两个发射器6a、6c之一，而在另一端处分别连结到另一电子控制单元1、2的两个接收器6b、6d之一。显然，发射器6a和6c也可以分别连接到接收器6d和6c,从而两个缠绕的电缆交叉。因此，由一个电子控制单元1、2发送的消息被另一电子控制单元1、2经由缠绕电缆之一所接收。

每个微控制器5还设有诊断系统8（参见图1），其持续地检查通信接口3、4的状态以便尽可能快地检测是否通信接口3、4之一故障并由此警告微控制器5。所述微控制器然后可以触发适当的动作，诸如警告驱动器或将车辆置于降级模式，也就是说，例如降低车辆的最大速度。

根据本发明，每个微控制器5还包括逻辑开关（参见图1），所述逻辑开关连结到两个通信接口3、4以及由消息调度器6进行控制。该逻辑开关7根据来自消息调度器6的命令来启用通信接口3、4中的一个或另一个。逻辑开关以通信接口3、4的各自的发射器6a、6c的级别连结到通信接口3、4。该逻辑开关由此能够允许通过选择适当的发射器6a、6c经由通信接口3、4中的一个或另一个发送消息。

在图2中示出用于在两个电子控制单元1、2之间的通信方法。首先，诊断系统8检查通信接口3、4的状态（参见图2，步骤100）。

如果没有检测到故障的通信接口3、4，则消息调度器6调度经由通信接口3、4中的一个或另一个接连发送消息（参见图2，步骤210）。

该调度可以是任意的或者遵循精确的逻辑：例如，可以调度消息以便不会偶尔使得通信接口3、4超负荷。如图4a中所示，一连串不同重现率（分别是10ms、10ms、20ms以及30ms）的消息I、II、III、IV必须被发送。消息调度器6通过根据以下次序交替消息来调度经由两个通信接口3和4的消息发送：I、III经由第一接口3，以及II、IV经由第二接口4。这使得能够以相对均匀的方式经由两个通信接口3、4分发消息，而没有偶尔超负荷的风险（参见图4a）。可替换地，发送能够通过消息组来完成。如在图4b中示出，消息调度器6通过将通信接口3和4如下分组来调度经由这两个通信接口3和4的消息发送：I、II、III、IV接连经由两个通信接口3和4中的每一个。因为在两个连续的消息组之间留下的较大的时间延迟（t）（参见图4a和4b），这具有使得通信接口3、4偶尔超负荷的缺点，但使得可以更容易地增加消息的重现率。

当调度完成时，由消息调度器6控制的逻辑开关7选择通信接口3、4中的一个或另一个（参见图2，步骤220），以便根据所执行的调度来发送消息。然后，进行接着的发送（参见图2，步骤230）。

如果诊断系统8检测到通信接口3、4为故障的，则将其通知消息调度器6。后者继续进行消息的新调度（参见图2，步骤110），该新调度考虑到通信接口3、4的故障，也就是说，消息调度器6调度仅仅经由没有故障的通信接口3、4的所有消息的发送。

本发明的变型包括设置新的消息传输速度（参见图2，步骤110a）。在实践中，先前地，当通信接口3、4处于理想工作次序时，经由每个通信接口3、4以给定的固定速度来发送消息，所述给定的固定速度大于单条CAN线路的传输速度。两个通信接口3、4一起能够发送高达仅仅一个通信接口所能发送消息两倍的消息，也就是说，两倍于125k波特或两倍于500k波特。如图3中所示，待发送的消息由消息调度器6利用逻辑开关7划分为经由两个通信接口3、4，然后发送。能够增加经由这两个通信接口3、4的消息的发送的重现率，而没有使这些通信接口超负荷的风险。但是，在两个通信接口之一故障的情况下，该相同量的消息无法经由单个CAN通信接口发送，因为该通信接口会完全饱和。通过经由单个通信接口3、4发送消息，与经由两个通信接口发送消息相反，每单位时间的消息量由此必须除以2，以便不使得该通信接口饱和。结果是，利用消息调度器的消息传输的速度得以降低（参见图2，步骤110a），以适应经由单个通信接口3、4的可能的传输速度，以及如上解释的减少发送的消息量。

此外，先前以较高的传输速度发送的某些紧急或重要的消息，诸如诊断消息，必须继续作为优先项发送。传输速度的降低由此通过向该消息再分配新的优先级进行补偿（参见图2，步骤110b）。该优先权能够通过消息的重现率进行修改。实际上，消息重现越多，也就是说，消息的重现率越高，该消息就越重要。

一旦执行了该调度，由消息调度器6控制的逻辑开关7选择没有故障的通信接口3、4（参见图2，步骤120），并且消息被利用新的传输速度和它们的新优先级来发送（参见图2，步骤130）。

在两个电子控制单元之间的通信方法由此包括以下步骤：

●步骤1：将逻辑开关7引入到每个微控制器5中，该逻辑开关7由消息调度器6控制，并连接到通信接口3、4，使得能够选择通信接口3、4中的一个或另一个，

●步骤2：通过微控制器5中的任何一个的诊断系统8检查出两个通信接口3、4中没有一个是故障的，

●步骤3：通过消息调度器6根据大于单个通信接口3、4的传输速度对经由两个通信接口3、4的一个或另一个的接连的消息发送进行调度，

●步骤4：通过逻辑开关7选择两个通信接口3、4中的一个或另一个，以便发送由消息调度器6调度的消息，

●步骤5：通过两个通信接口3、4中的一个或另一个接连地发送所调度的消息。

如果在步骤2期间，诊断系统揭示了故障的通信接口3、4，则通信方法包括以下的新步骤而非步骤3、4、5：

●步骤3：通过消息调度器6对经由非故障的通信接口3、4的在两个电子控制单元1、2之间的消息发送进行调度，

●步骤4：通过逻辑开关7选择非故障的通信接口3、4，以便发送由消息调度器6所调度的消息，

●步骤5：通过非故障的通信接口3、4发送消息。

因此，本发明即便当两个通信接口之一故障时依然可以保持在两个汽车电子控制单元之间的通信，并且在正常操作情况期间受益于两个通信接口的存在，所通过的方式是发送为利用单个通信接口所发送的两倍的消息而没有超负荷的风险。

显然，本发明不限于已经纯粹作为示例给出的所描述和所表示的实施例。

本发明能够适用于许多电子控制单元，例如适用于三个互连的电子控制单元，或适用于在一个以及相同的通信网络上存在的所有电子控制单元。

Claims

1.一种在至少两个汽车电子控制单元（1，2）之间的通信方法，所述电子控制单元包括在电子控制单元（1，2）之间的两个通信接口（3，4），使得消息能够经由所述通信接口（3，4）中的一个或另一个发送，所述电子控制单元（1，2）每个包括连结到通信接口（3，4）的微控制器（5），所述微控制器根据消息的给定的优先级、传输速度和重现率来管理消息经由这些通信接口（3，4）的发送和接收，并且所述电子控制单元包括：

●诊断系统（8），用于检查通信接口（3，4）的功能，

●消息调度器（6），

所述方法包括下述步骤：

●将逻辑开关（7）引入到每个微控制器（5）中，所述逻辑开关（7）由消息调度器控制并连接到通信接口（3，4），使得能够选择通信接口（3，4）中的一个或另一个，

●通过微控制器（5）的诊断系统（8）检查到两个通信接口（3，4）中没有一个发生故障，

并且其特征在于所述方法还包括以下步骤：

●通过消息调度器（6）调度以直到单个通信接口（3，4）的传输速度两倍的在两个电子控制单元（1，2）之间的传输速度、经由两个通信接口（3，4）中的一个或另一个接连发送消息，

●利用逻辑开关（7）对两个通信接口（3，4）中的一个或另一个进行选择，以便发送由消息调度器（6）所调度的消息，

●通过两个通信接口（3，4）中的一个或另一个接连地发送所调度的消息。

2.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，如果微控制器（5）的诊断系统（8）将通信接口（3，4）之一诊断为故障，则消息调度器（6）经由非故障的通信接口（3，4）调度消息的发送。

3.根据权利要求2所述的通信方法，其特征在于，该通信方法还包括利用逻辑开关（7）选择非故障的通信接口（3，4），以便发送由消息调度器（6）调度的消息。

4.根据权利要求3所述的通信方法，其特征在于，该通信方法还包括经由非故障的通信接口（3，4）发送消息。

5.根据权利要求2所述的通信方法，其特征在于，该通信方法还包括通过消息调度器（6）为消息建立新的优先级。

6.根据权利要求2所述的通信方法，其特征在于，该通信方法还包括通过消息调度器（6）为消息建立新的减小的传输速度。

7.根据权利要求5所述的通信方法，其特征在于，经由消息的重现率来修改消息的优先级。

8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的通信方法，其特征在于，所述通信接口（3，4）由CAN型总线构成。

9.一种通信装置，包括用于实现根据权利要求1至8中的任何一项所述的方法的每个步骤的装置。

10.一种包括根据权利要求9所述的通信装置的电子控制单元。