CN102416913B - Can总线拓扑结构以及利用该拓扑结构的车辆启动方法 - Google Patents

Abstract

CAN总线拓扑结构，包括高速网和低速网，还包括启动网，启动网通过网关分别与低速网和高速网进行CAN通信，启动网包括分别连接到启动网CAN总线的车身控制模块、智能钥匙系统控制器和方向盘锁控制器，车身控制模块还与高速网CAN总线连接。本发明还提供了利用该拓扑结构的车辆启动方法。本发明的CAN总线拓扑结构以及利用该拓扑结构的车辆启动方法，通过将与整车防盗、整车上电和整车启动相关的车身控制模块、智能钥匙系统控制器和方向盘锁控制器连接到启动网CAN总线上，有效降低了整车防盗、整车上电和整车启动的失效几率；同时车身控制模块还与高速网CAN总线连接，进一步地降低了整车防盗、整车上电和整车启动的失效几率。

Description

CAN总线拓扑结构以及利用该拓扑结构的车辆启动方法

技术领域

本发明涉及一种CAN总线拓扑结构以及利用该拓扑结构的车辆启动方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，汽车上的电子装置越来越多，联系也越来越密切，从发动机控制到传动系控制，从行驶、制动、转向系控制到安全保证系统及仪表报警系统。现在很多汽车采用CAN（ControllerAreaNetwork）总线将它们联系起来，但是各控制单元对系统响应时间的要求不一样，有些单元对实时性要求很高，指令发出以后如果得不到执行器的及时响应，就可能造成严重后果甚至车毁人亡，如ABS/ASR/ESP单元，安全气囊等。而有些单元如照明控制、空调控制等对响应时间的要求就相对较低。

因此，为了解决以上问题，现有技术中出现了如图1所示的CAN总线拓扑结构，该CAN总线拓扑结构包括通过网关进行CAN通信的高速网和低速网，高速网连接动力控制系统和制动控制系统等对响应时间要求较高的单元，低速网连接空调等车用电器，即对响应时间要求较低的单元。

整车防盗、整车上电、整车启动是汽车的几项关键功能，而CAN总线是完成这三项功能的关键。与上述三项功能相关的电子单元是BCM（车身控制模块）、I-Key（智能钥匙系统控制器）、ECL（方向盘锁控制器）、ECM/TCU（动力控制系统）。如图1所示，BCM、I-Key、ECL连接在低速网上，ECM/TCU连接在高速网上。执行整车防盗、整车上电功能时，BCM、I-Key、ECL之间利用CAN总线进行通信；执行整车启动功能时，BCM和ECM/TCU之间利用网关及CAN总线进行通信。低速网上连接的电子单元很多，各个电子单元采用并联的连接方式，在这种连接方式下任何一个电子单元的CAN接口出现问题时，都可能导致低速网瘫痪。此时，整车防盗、整车上电、整车启动功能失效，并且网关出现异常时，也会导致以上三项功能失效，因此整车防盗、整车上电、整车启动出现问题的几率较高。

发明内容

本发明为解决采用现有的CAN总线拓扑结构时整车防盗、整车上电和整车启动失效几率较高的技术问题，提供一种可降低整车防盗、整车上电和整车启动失效几率的CAN总线拓扑结构以及利用该拓扑结构的车辆启动方法。

本发明一方面提供了一种CAN总线拓扑结构，包括通过网关进行CAN通信的高速网和低速网，其中，所述CAN总线拓扑结构还包括与网关连接的启动网，所述启动网通过网关分别与低速网和高速网进行CAN通信，所述启动网包括分别连接到启动网CAN总线的车身控制模块、智能钥匙系统控制器和方向盘锁控制器，所述车身控制模块还与高速网CAN总线连接。

进一步地，所述低速网速率为125Kb/s。

所述低速网包括分别与低速网CAN总线连接的左座头枕单元、右座头枕单元、前大灯控制器、组合仪表单元、倒车雷达单元、组合开关单元、DVD多媒体系统、辅助约束系统、空调单元、多功能屏单元、车载电视、车窗控制器和继电器控制模块。

所述高速网的速率为500Kb/s。

所述高速网包括分别与高速网CAN总线连接的防抱死制动系统、自动变速箱控制单元、车身电子稳定系统和动力控制系统。

所述启动网的速率为125Kb/s。

所述车身控制模块包括一个125Kb/s的CAN接口和一个500Kb/s的CAN接口，所述车身控制模块通过125Kb/s的CAN接口与启动网CAN总线连接，所述车身控制模块通过500Kb/s的CAN接口与高速网CAN总线连接。

所述启动网CAN总线包括两条差分接收发送线CAN_L和CAN_H，CAN_L和CAN_H的端点间分别串联有120欧姆的总线匹配电阻。

本发明另一方面还提供了利用CAN总线拓扑结构的车辆启动方法，所述CAN总线拓扑结构包括通过网关进行CAN通信的高速网、低速网和启动网，高速网包括连接到高速网CAN总线的动力控制系统，启动网包括分别连接到启动网CAN总线的车身控制模块、智能钥匙系统控制器和方向盘锁控制器，车身控制模块还与高速网CAN总线连接，其中，所述车辆启动方法包括以下步骤：

1）车身控制模块采集是否有车辆启动信号；

2）如果车身控制模块采集到车辆启动信号，车身控制模块利用启动网CAN总线将寻卡命令发送给智能钥匙系统控制器；

3）智能钥匙系统控制器利用启动网CAN总线向车身控制模块反馈智能钥匙卡是否在车内；

4）车身控制模块接收到智能钥匙卡在车内的信号后，将动力启动命令依次通过启动网CAN总线、网关和高速网CAN总线发送给动力控制系统；

5-1）如果车身控制模块在限定的时间内接收到动力控制系统的应答信息就控制动力控制系统启动车辆。

进一步地，所述车辆启动方法在步骤4）之后还包括以下步骤：

5-2）如果车身控制模块在限定的时间内没有接收到动力控制系统的应答信息就重发一次动力启动命令，同时车身控制模块利用与高速网连接的CAN接口检测网关转发动力启动命令到高速网的时间和内容是否符合网络设计的要求，如果时间和内容有错误则车身控制模块记录通信故障。

所述车辆启动方法在步骤5-2）之后还包括以下步骤：

6）如果车身控制模块记录到通信故障，则车身控制模块直接通过高速网CAN总线将动力启动命令发送给动力控制系统，动力控制系统通过高速网CAN总线直接向车身控制模块发送应答信息，如果车身控制模块在预定的时间内接收到应答信息就控制动力控制系统启动车辆。

所述车辆启动方法在步骤1）之前还包括退出整车防盗步骤，所述退出整车防盗步骤包括：如果智能钥匙系统控制器接收到智能钥匙卡的遥控开锁或者门把手的按钮按下命令，则通过启动网CAN总线发送给车身控制模块，车身控制模块控制门锁开锁，整车退出防盗状态。

在所述退出整车防盗步骤和步骤1）之间还包括整车上电步骤：如果车身控制模块采集到整车上电命令，则通过启动网CAN总线将寻卡命令发送给智能钥匙系统控制器，智能钥匙系统控制器通过启动网CAN总线向车身控制模块反馈卡在车内命令，车身控制模块通过启动网CAN总线将方向盘解锁命令发送给方向盘锁控制器控制方向盘锁解锁，车身控制模块控制整车上电。

本发明的CAN总线拓扑结构以及利用该拓扑结构的车辆启动方法，通过将与整车防盗、整车上电和整车启动相关的车身控制模块、智能钥匙系统控制器和方向盘锁控制器连接到启动网CAN总线上，由于启动网和低速网各自独立，此时即使低速网瘫痪，启动网也可以正常工作，所以有效降低了整车防盗、整车上电和整车启动的失效几率；同时车身控制模块还与高速网CAN总线连接，从而降低了网关异常对整车启动的影响，所以进一步地降低了整车防盗、整车上电和整车启动的失效几率。

附图说明

图1是现有技术提供的CAN总线拓扑结构的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种CAN总线拓扑结构的示意图；

图3是利用图2的CAN总线拓扑结构的车辆启动方法的退出整车防盗的流程示意图；

图4是利用图2的CAN总线拓扑结构的车辆启动方法的整车上电的流程示意图；

图5是利用图2的CAN总线拓扑结构的车辆启动方法的一种实施方式的流程示意图。

图中的英文缩写如下：

ABS：防抱死制动系统；TCU：自动变速箱控制单元；ESP：车身电子稳定系统；ECM：动力控制系统；BCM：车身控制模块；ECL：方向盘锁控制器；I-key：智能钥匙系统控制器；ALS：前大灯控制器；SRS：辅助约束系统；DMCU：车窗控制器；TV：车载电视。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明的一种实施方式，如图2所示，本发明一方面提供了一种CAN总线拓扑结构，包括通过网关进行CAN通信的高速网和低速网，其中，该CAN总线拓扑结构还包括与网关连接的启动网，启动网通过网关分别与低速网和高速网进行CAN通信，启动网包括分别连接到启动网CAN总线的车身控制模块BCM、智能钥匙系统控制器I-key和方向盘锁控制器ECL，车身控制模块BCM还与高速网CAN总线连接。

进一步地，低速网速率为125Kb/s。当然低速网的速率还可以为其它的低速传输速率，如可以为50Kb/s。

其中，低速网包括分别与低速网CAN总线连接的左座头枕单元、右座头枕单元、前大灯控制器ALS、组合仪表单元、倒车雷达单元、组合开关单元、DVD多媒体系统、辅助约束系统SRS、空调单元、多功能屏单元、车载电视TV、车窗控制器DMCU和继电器控制模块。

低速网CAN总线主要连接对响应时间要求较低的单元，本领域技术人员可以根据需要合理设置连接到低速网CAN总线的单元。

进一步地，高速网的速率为500Kb/s。当然高速网的速率还可以为其它的高速传输速率，如可以为750Kb/s。

其中，高速网包括分别与高速网CAN总线连接的防抱死制动系统ABS、自动变速箱控制单元TCU、车身电子稳定系统ESP和动力控制系统ECM。

高速网CAN总线主要连接对响应时间要求较高的单元，本领域技术人员可以根据需要合理设置连接到高速网CAN总线的单元。

进一步地，启动网的速率为125Kb/s。当然启动网的速率还可以为其它比较合适的速率，本领域技术人员可以根据需要作出合理设置。

更进一步地，车身控制模块BCM包括一个125Kb/s的CAN接口和一个500Kb/s的CAN接口，车身控制模块BCM通过125Kb/s的CAN接口与启动网CAN总线连接，车身控制模块BCM通过500Kb/s的CAN接口与高速网CAN总线连接。

进一步地，启动网CAN总线包括两条差分接收发送线CAN_L和CAN_H，CAN_L和CAN_H的端点间分别串联有120欧姆的总线匹配电阻。这两个电阻的作用是可以增加CAN总线传输的稳定性和抗干扰能力，减少数据传输中的出错率。

同样地，高速网CAN总线也可以包括两条差分接收发送线CAN_L和CAN_H，CAN_L和CAN_H的端点间分别串联有120欧姆的总线匹配电阻。

进一步地，网关包括两个125Kb/s的CAN接口和一个500Kb/s的CAN接口，网关通过两个125Kb/s的CAN接口分别与低速网CAN总线和启动网CAN总线连接，该网关通过500Kb/s的CAN接口与高速网CAN总线连接。

本发明另一方面还提供了利用CAN总线拓扑结构的车辆启动方法，该CAN总线拓扑结构包括通过网关进行CAN通信的高速网、低速网和启动网，高速网包括连接到高速网CAN总线的动力控制系统，启动网包括分别连接到启动网CAN总线的车身控制模块BCM、智能钥匙系统控制器I-key和方向盘锁控制器ECL，车身控制模块BCM还与高速网CAN总线连接，其中，该车辆启动方法包括以下步骤：

1）车身控制模块BCM采集是否有车辆启动信号；

2）如果车身控制模块BCM采集到车辆启动信号，车身控制模块BCM利用启动网CAN总线将寻卡命令发送给智能钥匙系统控制器I-key；

3）智能钥匙系统控制器I-key利用启动网CAN总线向车身控制模块BCM反馈智能钥匙卡是否在车内；

4）车身控制模块BCM接收到智能钥匙卡在车内的信号后，将动力启动命令依次通过启动网CAN总线、网关和高速网CAN总线发送给动力控制系统ECM；

5-1）如果车身控制模块BCM在限定的时间内接收到动力控制系统ECM的应答信息就控制动力控制系统ECM启动车辆。

其中动力启动是指发动机启动或者电机启动等车辆动力源的启动。本领域技术人员可以根据需要合理设置连接到高速网和低速网上的单元，根据车辆动力源的不同而实现车辆的启动。

进一步地，该车辆启动方法在步骤4）之后还包括以下步骤：

5-2）如果车身控制模块BCM在限定的时间内没有接收到动力控制系统的应答信息就重发一次动力启动命令，同时车身控制模块BCM利用与高速网连接的CAN接口检测网关转发动力启动命令到高速网的时间和内容是否符合网络设计的要求，如果时间和内容有错误则车身控制模块BCM记录通信故障。

更进一步地，车辆启动方法在步骤5-2）之后还包括以下步骤：

6）如果车身控制模块BCM记录到通信故障，则车身控制模块BCM直接通过高速网CAN总线将动力启动命令发送给动力控制系统，动力控制系统通过高速网CAN总线直接向车身控制模块BCM发送应答信息，如果车身控制模块BCM在预定的时间内接收到应答信息就控制动力控制系统启动车辆。

当车辆处于防盗状态时，该车辆启动方法在步骤1）之前还包括退出整车防盗步骤，该退出整车防盗步骤包括：如果智能钥匙系统控制器I-key接收到智能钥匙卡的遥控开锁或者门把手的按钮按下命令，则通过启动网CAN总线发送给车身控制模块BCM，车身控制模块BCM控制门锁开锁，整车退出防盗状态。

相应地，车辆还可以利用该拓扑结构实现整车防盗：如果智能钥匙系统控制器I-key接收到遥控闭锁或者门把手按钮的按钮按下命令，则通过启动网CAN总线发送给车身控制模块BCM，车身控制模块BCM控制门锁实现闭锁；同时车身控制模块BCM利用启动网CAN总线将方向盘闭锁命令发送给方向盘锁控制器ECL控制方向盘锁实现闭锁，整车进入防盗状态。

本领域技术人员根据需要在退出整车防盗步骤和步骤1）之间还可以设置整车上电步骤：如果车身控制模块BCM采集到整车上电命令，则通过启动网CAN总线将寻卡命令发送给智能钥匙系统控制器I-key，智能钥匙系统控制器I-key通过启动网CAN总线向车身控制模块BCM反馈卡在车内命令，车身控制模块BCM通过启动网CAN总线将方向盘解锁命令发送给方向盘锁控制器ECL控制方向盘锁解锁，车身控制模块BCM控制整车上电。

根据本发明的一种实施方式，如图3所示，退出整车防盗的流程如下：

智能钥匙系统控制器I-key接收到电子钥匙的“遥控开锁”或是门把手按钮的“按钮按下”指令（当车辆处于防盗状态时）后，利用启动网CAN总线将此信息发送给车身控制模块BCM，车身控制模块BCM控制门锁实现开锁，整车退出防盗状态。

相应地，整车防盗的流程（图中未示出）如下：

在车辆处于退出防盗状态时，智能钥匙系统控制器I-key接收到电子钥匙的“遥控闭锁”或是门把手按钮的“按钮按下”指令后，利用启动网CAN总线将此信息发送给车身控制模块BCM，车身控制模块BCM控制门锁实现闭锁；并且车身控制模块BCM利用启动网CAN总线将“方向盘锁闭锁命令”发送给方向盘锁控制器ECL控制方向盘锁实现闭锁，整车进入防盗状态。

根据本发明的一种实施方式，如图4所示，整车上电的流程如下：

车身控制模块BCM采集到整车上电的开关指令后，利用启动网CAN总线将“寻卡命令”发送给智能钥匙系统控制器I-key，智能钥匙系统控制器I-key利用启动网CAN总线将“卡在车内”的信息反馈给车身控制模块BCM，车身控制模块BCM接收到“卡在车内”后，车身控制模块BCM利用启动网CAN总线将“方向盘锁解锁命令”发送给方向盘锁控制器ECL控制方向盘锁实现解锁，并控制整车上电。

其中，电子钥匙即为智能钥匙卡，智能钥匙卡内部有密码，寻卡即为智能钥匙系统控制器I-key接收智能钥匙卡发送的信息进行匹对，只有驾驶员带着智能钥匙卡进入车内才会有整车上电和启动。

整车上电可以包括一档电（ACC电）和二档电（ON档电）的控制，本领域技术人员可以根据需要合理控制整车上电。

根据本发明的一种实施方式，如图5所示，整车启动的流程如下：

如果当前车辆处于防盗状态则先退出整车防盗状态，进而可以控制实现整车上电。车身控制模块BCM采集到整车启动的命令后，利用启动网CAN总线将“寻卡命令”发送给智能钥匙系统控制器I-key，智能钥匙系统控制器I-key利用启动网CAN总线将“卡在车内”的信息反馈给车身控制模块BCM，车身控制模块BCM接收到“卡在车内”的信息后，车身控制模块BCM利用125kb/s的CAN接口将“动力启动命令”发送给到启动网，通过网关转发到高速网，动力控制系统ECM接收到此信息后在500ms内发送应答信息到高速网，网关再将此应答信息转发到启动网，车身控制模块BCM在限定的时间内接收到动力控制系统ECM的应答信息，就控制动力启动。

如果车身控制模块BCM没有在限定的时间内接收到动力控制系统ECM的应答信息，就再发送一次“动力启动命令”到启动网，并且利用500kb/s的CAN接口检测网关转发此信息到高速网的时间和内容是否符合整车网络的设计要求，如果有错误，则车身控制模块BCM记录通信故障。

进一步地，如果车身控制模块BCM利用500kb/s的CAN接口检测网关转发此信息到高速网的时间和内容符合整车网络的设计要求，即车身控制模块BCM判断通信无故障，从而可以控制车辆正常启动。

其中，如果没有整车启动命令或者智能钥匙卡不在车内，车辆均不动作，相应的程序结束。

进一步地，车身控制模块BCM通过500kb/s的CAN接口发送“动力启动命令”到高速网，并且利用500kb/s的CAN接口接收动力控制系统ECM的应答信息，进而实现整车启动。

本发明的CAN总线拓扑结构以及利用该拓扑结构的车辆启动方法，通过将与整车防盗、整车上电和整车启动相关的车身控制模块BCM、智能钥匙系统控制器I-key和方向盘锁控制器ECL连接到启动网CAN总线上，由于启动网和低速网各自独立，此时即使低速网瘫痪，启动网也可以正常工作，所以有效降低了整车防盗、整车上电和整车启动的失效几率；同时车身控制模块BCM还与高速网CAN总线连接，从而降低了网关异常对整车启动的影响，所以进一步地降低了整车防盗、整车上电和整车启动的失效几率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.CAN总线拓扑结构，包括通过网关进行CAN通信的高速网和低速网，其特征在于，所述CAN总线拓扑结构还包括与网关连接的启动网，所述启动网通过网关分别与低速网和高速网进行CAN通信，所述启动网包括分别连接到启动网CAN总线的车身控制模块、智能钥匙系统控制器和方向盘锁控制器，所述车身控制模块还与高速网CAN总线连接。

2.如权利要求1所述的CAN总线拓扑结构，其特征在于，所述低速网速率为125Kb/s。

3.如权利要求1所述的CAN总线拓扑结构，其特征在于，所述低速网包括分别与低速网CAN总线连接的左座头枕单元、右座头枕单元、前大灯控制器、组合仪表单元、倒车雷达单元、组合开关单元、DVD多媒体系统、辅助约束系统、空调单元、多功能屏单元、车载电视、车窗控制器和继电器控制模块。

4.如权利要求1所述的CAN总线拓扑结构，其特征在于，所述高速网的速率为500Kb/s。

5.如权利要求1所述的CAN总线拓扑结构，其特征在于，所述高速网包括分别与高速网CAN总线连接的防抱死制动系统、自动变速箱控制单元、车身电子稳定系统和动力控制系统。

6.如权利要求4所述的CAN总线拓扑结构，其特征在于，所述启动网的速率为125Kb/s。

7.如权利要求6所述的CAN总线拓扑结构，其特征在于，所述车身控制模块包括一个125Kb/s的CAN接口和一个500Kb/s的CAN接口，所述车身控制模块通过125Kb/s的CAN接口与启动网CAN总线连接，所述车身控制模块通过500Kb/s的CAN接口与高速网CAN总线连接。

8.如权利要求1所述的CAN总线拓扑结构，其特征在于，所述启动网CAN总线包括两条差分接收发送线CAN_L和CAN_H，CAN_L和CAN_H的端点间分别串联有120欧姆的总线匹配电阻。

9.利用CAN总线拓扑结构的车辆启动方法，所述CAN总线拓扑结构包括通过网关进行CAN通信的高速网、低速网和启动网，高速网包括连接到高速网CAN总线的动力控制系统，启动网包括分别连接到启动网CAN总线的车身控制模块、智能钥匙系统控制器和方向盘锁控制器，车身控制模块还与高速网CAN总线连接，其特征在于，所述车辆启动方法包括以下步骤：

1）车身控制模块采集是否有车辆启动信号；

2）如果车身控制模块采集到车辆启动信号，车身控制模块利用启动网CAN总线将寻卡命令发送给智能钥匙系统控制器；

3）智能钥匙系统控制器利用启动网CAN总线向车身控制模块反馈智能钥匙卡是否在车内；

4）车身控制模块接收到智能钥匙卡在车内的信号后，将动力启动命令依次通过启动网CAN总线、网关和高速网CAN总线发送给动力控制系统；

5-1）如果车身控制模块在限定的时间内接收到动力控制系统的应答信息就控制动力控制系统启动车辆。

10.如权利要求9所述的车辆启动方法，其特征在于，所述车辆启动方法在步骤4）之后还包括以下步骤：

5-2）如果车身控制模块在限定的时间内没有接收到动力控制系统的应答信息就重发一次动力启动命令，同时车身控制模块利用与高速网连接的CAN接口检测网关转发动力启动命令到高速网的时间和内容是否符合网络设计的要求，如果时间和内容有错误则车身控制模块记录通信故障。

11.如权利要求10所述的车辆启动方法，其特征在于，所述车辆启动方法在步骤5-2）之后还包括以下步骤：

6）如果车身控制模块记录到通信故障，则车身控制模块直接通过高速网CAN总线将动力启动命令发送给动力控制系统，动力控制系统通过高速网CAN总线直接向车身控制模块发送应答信息，如果车身控制模块在预定的时间内接收到应答信息就控制动力控制系统启动车辆。

12.如权利要求9所述的车辆启动方法，其特征在于，所述车辆启动方法在步骤1）之前还包括退出整车防盗步骤，所述退出整车防盗步骤包括：如果智能钥匙系统控制器接收到智能钥匙卡的遥控开锁或者门把手的按钮按下命令，则通过启动网CAN总线发送给车身控制模块，车身控制模块控制门锁开锁，整车退出防盗状态。

13.如权利要求12所述的车辆启动方法，其特征在于，在所述退出整车防盗步骤和步骤1）之间还包括整车上电步骤：如果车身控制模块采集到整车上电命令，则通过启动网CAN总线将寻卡命令发送给智能钥匙系统控制器，智能钥匙系统控制器通过启动网CAN总线向车身控制模块反馈卡在车内命令，车身控制模块通过启动网CAN总线将方向盘解锁命令发送给方向盘锁控制器控制方向盘锁解锁，车身控制模块控制整车上电。