CN102882731B - 一种商用车can网络管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种商用车CAN网络管理方法，其特征在于，采用直接网络管理与间接网络管理相结合的管理方式，将采用间接网络管理的CAN节点定义为A类节点，将采用直接网络管理的CAN节点定义为B类节点，对所述B类节点的管理方法按如下步骤进行：Ⅰ、当发生唤醒事件时，B类节点由初始化状态进入网络启动状态；Ⅱ、B类节点处于激活状态，建立逻辑环路管理网络进行通信和释放网络；Ⅲ、B类节点释放网络，进入网络关闭状态；Ⅳ、如果发生唤醒事件，B类节点进入网络激活状态；没有唤醒事件发生，B类节点进入初始化状态。本发明运用有效的网络管理手段，增强网络的稳定性，降低网络的电能消耗，适用于网络节点多的商用车。

Description

一种商用车CAN网络管理方法

技术领域

本发明涉及一种CAN网络管理方法，更具体的说，涉及一种应用于商用车的CAN网络管理方法。

背景技术

随着汽车技术的迅猛发展，人们对整车的舒适性要求越来越高，汽车各系统控制器的数量由原来的几个发展到几十个，分布于车身系统、底盘系统、动力系统的各个系统中。为解决信息共享，整车线束布置等问题，CAN总线技术得到了广泛应用。随着整车CAN网络节点的增加，网络稳定性降低，增加了对整车电能消耗。为解决这些问题，需要采用有效的网络管理手段，增强网络稳定性，降低整车电能消耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种增强网络稳定性、降低整车电能消耗的商用车CAN网络管理方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种商用车CAN网络管理方法，其特征在于，采用直接网络管理与间接网络管理相结合的管理方式，将采用间接网络管理的CAN节点定义为A类节点，将采用直接网络管理的CAN节点定义为B类节点，

对所述A类节点的管理方法按如下步骤进行：

ⅰ、当发生唤醒事件时，A类节点由初始化状态进入网络启动状态，进而进入网络激活状态，所述唤醒事件包括点火钥匙打开或者接到复位指令；

ⅱ、A类节点进入网络激活状态之后，立即传输指定的周期性应用报文；

ⅲ、当点火钥匙关闭时，A类节点由网络激活状态进入网络关闭状态，进而进入初始化状态；

对所述B类节点的管理方法按如下步骤进行：

Ⅰ、当发生唤醒事件时，B类节点由初始化状态进入网络启动状态，B类节点发送激活报文唤醒其他B类节点，进入网络激活状态，所述唤醒事件包括重新通电、接到复位指令、点火钥匙打火或者总线上有连续的显性电平；

Ⅱ、B类节点处于激活状态，建立逻辑环路管理网络，当B类节点需要CAN通信时，请求网络进行通信；当B类节点不需要CAN通信时，释放网络；

Ⅲ、当一个B类节点检测到当前状态需释放网络，发送携带睡眠指令的网络报文释放网络，当所有的B类节点释放了网络，一个睡眠应答位被置为网络管理报文被发送，B类节点进入网络关闭状态；

Ⅳ、B类节点处于网络关闭状态时，如果发生唤醒事件，B类节点由网络关闭状态进入网络激活状态；如果一段时间之后，没有唤醒事件发生，B类节点由网络关闭状态进入初始化状态。

本发明进一步限定的技术方案是：所述直接网络管理为OSEC标准的直接网络管理。

进一步地，B类节点的管理方法的步骤Ⅱ中，当B类节点通信失败时，进入故障模式，网络管理进入一个特定的错误状态，保持故障模式2s之后，将记录一个诊断故障码；

所述B类节点通信失败是指B类节点接收功能错误计数器数值大于4或者发送功能错误计数器数值大于8。

进一步地，B类节点的管理方法的步骤Ⅱ中，B类节点处于激活状态时，如果有新增加的B类节点，新增加的B类节点首先通过网络管理报文声明自身节点地址，已经在网络上的B类节点收到此报文后，增加新增加的B类节点的地址，重新对节点地址排序，重新建立逻辑环路。

进一步地，B类节点的管理方法的步骤Ⅱ中，B类节点处于激活状态时，如果有B类节点退出网络，要退出的B类节点首先通过网络管理报文声明自身节点地址及退出请求，网络上的其它B类节点收到此报文后，删除要退出的B类节点的地址，重新对节点地址排序，重新建立逻辑环路。

进一步地，B类节点的管理方法的步骤Ⅱ中，B类节点处于活动状态时，接收报文的B类节点对接收的报文进行超时监控，如果报文丢失时间达到其周期的5倍时，则认定该报文超时，接收报文的B类节点将与之对应的信号值置为默认值或者无效值，同时记录诊断故障码，诊断故障码会保存下来，通过诊断工具进行删除， 当故障消除后，即可自动回到网络激活状态。

进一步地，在如下条件下，接收报文的B类节点放弃对接收的报文进行超时监控：点火钥匙关闭；点火钥匙打开后的3s以内；需要供电的B类节点的供电电压超出范围9~16V；发动机启动及启动后的1s之内；从诊断仪接收到关闭或者开启报文接收或者发送功能的命令。

进一步地，B类节点的管理方法的步骤Ⅱ中，B类节点通过监测CAN控制器的Bus-off条件监控总线状态，如果由于CAN控制器的Bus-off导致B类节点与CAN网络断开连接，则B类节点发送复位指令尝试恢复总线通信；

所述B类节点发送服务指令的循环延迟时间为：首次重试延迟时间为50ms；后续重试延迟时间，对于发动机控制系统为100ms，其余节点为500ms；

所述B类节点发送服务指令的最长持续时间，对于发动机控制系统为无限长，其余节点为10s。

进一步地，B类节点的管理方法的步骤Ⅱ中，如果B类节点供电电压不在9~16V范围内220ms后，所述B类节点禁止报文的发送行为和接收行为，进入欠压/过压的错误状态，并保留网络激活状态；当B类节点处于供电电压9~16V范围内220ms后，所述B类节点恢复网络激活状态。

本发明的有益效果是：本发明所述的一种商用车CAN网络管理方法，运用有效的网络管理手段，增强网络的稳定性，降低网络的电能消耗，适用于网络节点多的商用车；并且，本发明的B类网络节点可以在网络激活状态增加和减少，灵活程度高；检测CAN控制器的Bus-off条件监控总线状态，降低单个节点不断尝试连接，影响网络负载；进行供电电压异常处理，避免了因电压异常频繁引起的报文超时以及网络故障；本发明组网方便，在不改变现有商用车的设计的情况下，直接安装使用，适应能力强。

附图说明

图1为实施例1所述的节点组网示意图；

图2为本发明所述的CAN网络运行相关的工作状态及其相互转化关系图；

图3为本发明所述的增加B类节点时逻辑环路转换图。

具体实施方式

    实施例1

本实施例提供的一种商用车CAN网络管理方法，采用OSEC标准的直接网络管理与间接网络管理相结合的管理方式，将采用间接网络管理的CAN节点定义为A类节点，将采用直接网络管理的CAN节点定义为B类节点。

在CAN总线式通讯方式中，规定了网络运行相关的工作状态以及相互转换关系如图1所示，图中虚线部分只适用于B类节点。

如图1所示，节点将从初始化网络状态转化为网络启动状态，其转化条件为：

l        A类节点： 点火钥匙打开或者接到复位指令。

l       B类节点重新通电、接到复位指令、点火钥匙打火或者CAN总线活动。

下面介绍一下图1中所示的网络状态的节点的操作：

网络非激活状态：所有节点不需要CAN通信。

网络启动状态：节点能够接收和处理报文或者节点请求网络通讯。

网络激活状态：节点允许发送应用报文。

网络关闭状态：各节点立刻禁止报文的发送功能和接收功能。

本地模式：网络关闭后进入，B类节点执行不需要CAN通信的功能。

低功耗模式：网络关闭后进入，B类节点将禁止所有功能，同时进入特殊模式以降低功耗。

本实施例汇总，共用10个高速CAN节点，所述10个高速CAN节点的组网示意图如图1所示，其中A类节点两个：分别为车身控制模块和组合仪表；B类节点八个：分别问变速箱控制单元、车身电子稳定系统、音响、发动机控制系统、发动机防盗锁止系统、行驶记录仪、转角传感器、胎压报警系统。上述10个高速CAN节点通过HS-CAN总线连接，数据传输速度为250kbit/s。

对所述A类节点的管理方法按如下步骤进行：

ⅰ、当发生唤醒事件时，A类节点由初始化状态进入网络启动状态，由初始化状态进入网络启动状态的时间为0-150ms；进而进入网络激活状态，由网络启动状态进入网络激活状态的时间为150-200ms。

所述唤醒事件包括点火钥匙打开或者接到复位指令。

ⅱ、A类节点进入网络激活状态之后，立即传输指定的周期性应用报文，以保持心跳。

ⅲ、当点火钥匙关闭时，A类节点由网络激活状态进入网络关闭状态，进而进入初始化状态，由网络激活状态进入网络关闭状态的时间为0-150ms。

对所述B类节点的管理方法按如下步骤进行：

Ⅰ、当发生唤醒事件时，B类节点由初始化状态进入网络启动状态，由初始化状态进入网络启动状态的时间为80ms；B类节点发送激活报文唤醒其他B类节点，在90-120ms内，节点进入网络激活状态。

所述唤醒事件包括重新通电、接到复位指令、点火钥匙打火或者总线上有连续的显性电平。

Ⅱ、B类节点处于激活状态，建立逻辑环路管理网络，当B类节点需要CAN通信时，请求网络进行通信；当B类节点不需要CAN通信时，释放网络。

在B类节点处于激活状态时，有如下几种特殊情况的处理：

（1）当B类节点通信失败时，进入故障模式，网络管理进入一个特定的错误状态，保持故障模式2s之后，将记录一个诊断故障码。所述B类节点通信失败是指B类节点接收功能错误计数器数值大于4或者发送功能错误计数器数值大于8。

当总线关闭之后，系统也进入故障模式。在故障模式下，发送周期为1s的网络管理报文。

（2）B类节点处于激活状态时，通过建立逻辑环路管理网络，节点发送网络管理报文时，都会标明目的地址。

如果有新增加的B类节点，新增加的B类节点首先通过网络管理报文声明自身节点地址，已经在网络上的B类节点收到此报文后，增加新增加的B类节点的地址，重新对节点地址排序，重新建立逻辑环路。

如图3所示，原网络节点地址有： 0x00,0x12, 0x13；新加节点地址：0x33，需对地址重新排序后，重新建立逻辑环路。

如果有B类节点退出网络，要退出的B类节点首先通过网络管理报文声明自身节点地址及退出请求，网络上的其它B类节点收到此报文后，删除要退出的B类节点的地址，重新对节点地址排序，重新建立逻辑环路。

（3）接收报文的B类节点对接收的报文进行超时监控，如果报文丢失时间达到其周期的5倍时，则认定该报文超时，接收报文的B类节点将与之对应的信号值置为默认值或者无效值，同时记录诊断故障码，诊断故障码会保存下来，可以通过诊断工具进行删除，当故障消除后，即可自动回到网络激活状态。

在如下条件下，接收报文的B类节点放弃对接收的报文进行超时监控：点火钥匙关闭；点火钥匙打开后的3s以内；需要供电的B类节点的供电电压超出范围9~16V；发动机启动及启动后的1s之内；从诊断仪接收到关闭或者开启报文接收或者发送功能的命令。

（4）B类节点通过监测CAN控制器的Bus-off条件监控总线状态，如果由于CAN控制器的Bus-off导致B类节点与CAN网络断开连接，则B类节点发送复位指令尝试恢复总线通信。

所述B类节点发送服务指令的循环延迟时间为：首次重试延迟时间为50ms；后续重试延迟时间，对于发动机控制系统为100ms，其余节点为500ms。

所述B类节点发送服务指令的最长持续时间，对于发动机控制系统为无限长，其余节点为10s。

在每次总线关闭及重置操作发生时（或者每一个点火钥匙ON/OFF周期内），节点只能存储一个故障码。当报文超时错误监控暂停条件满足时，节点不存储检测到的总线关闭故障。通过这种处理方式，可以避免单个节点因Bus-off，不断尝试总线通讯，影响网络负载，严重时网络负载可高达90%以上，降低了网络稳定性。

（5）对B类节点进行供电电压异常处理，如果B类节点供电电压不在9~16V范围内220ms后，所述B类节点禁止报文的发送行为和接收行为，进入欠压/过压的错误状态，并保留网络激活状态；当B类节点处于供电电压9~16V范围内220ms后，所述B类节点恢复网络激活状态。

对B类节点进行供电电压异常处理，避免了因电压异常频繁引起的报文超时以及bus-off等故障状态，保证了网络的稳定性。

Ⅲ、当一个B类节点检测到当前状态需释放网络，发送携带睡眠指令的网络报文释放网络，当所有的B类节点释放了网络，一个睡眠应答位被置为网络管理报文被发送，B类节点进入网络关闭状态，B类节点处于网络关闭状态时，任何节点不允许发送也接收应用报文。

Ⅳ、B类节点处于网络关闭状态时，如果发生唤醒事件，B类节点由网络关闭状态进入网络激活状态，由网络关闭状态进入网络激活状态的时间为：如果唤醒事件是本地事件，时间是50ms；如果唤醒事件是远程事件，时间为150ms。

如果一段时间之后，没有唤醒事件发生，B类节点由网络关闭状态进入初始化状态，进入初始化状态之后，如果有唤醒时间发生，执行步骤Ⅰ。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种商用车CAN 网络管理方法，其特征在于：采用直接网络管理与间接网络管理相结合的管理方式，将采用间接网络管理的CAN 节点定义为A 类节点，将采用直接网络管理的CAN 节点定义为B 类节点，

对所述A 类节点的管理方法按如下步骤进行：

ⅰ、当发生唤醒事件时，A 类节点由初始化状态进入网络启动状态，进而进入网络激活状态，所述唤醒事件包括点火钥匙打开或者接到复位指令；

ⅱ、A 类节点进入网络激活状态之后，立即传输指定的周期性应用报文；

ⅲ、当点火钥匙关闭时，A 类节点由网络激活状态进入网络关闭状态，进而进入初始化状态；

对所述B 类节点的管理方法按如下步骤进行：

Ⅰ、当发生唤醒事件时，B 类节点由初始化状态进入网络启动状态，B 类节点发送激活报文唤醒其他B 类节点，进入网络激活状态，所述唤醒事件包括重新通电、接到复位指令、点火钥匙打火或者总线上有连续的显性电平；

Ⅱ、B 类节点处于激活状态，建立逻辑环路管理网络，当B 类节点需要CAN 通信时，请求网络进行通信；当B 类节点不需要CAN 通信时，释放网络；

在B 类节点处于激活状态时，有如下情况的处理：

1）当B 类节点通信失败时，进入故障模式，网络管理进入一个特定的错误状态，保持故障模式2s 之后，将记录一个诊断故障码；当总线关闭之后，系统也进入故障模式；

2）当B类节点处于活动状态时，接收报文的B 类节点对接收的报文进行超时监控，如果报文丢失时间达到其周期的5 倍时，则认定该报文超时，接收报文的B 类节点将与之对应的信号值置为默认值或者无效值，同时记录诊断故障码；

3）B 类节点通过监测CAN 控制器的Bus-off 条件监控总线状态，如果由于CAN 控制器的Bus-off 导致B 类节点与CAN 网络断开连接，则B 类节点发送复位指令尝试恢复总线通信；

4）当每次总线关闭及重置操作发生时，或者每一个点火钥匙ON/OFF 周期内，节点只存储一个故障码，当报文超时错误监控暂停条件满足时，节点不存储检测到的总线关闭故障；

Ⅲ、当一个B 类节点检测到当前状态需释放网络，发送携带睡眠指令的网络报文释放网络，当所有的B 类节点释放了网络，一个睡眠应答位被置为网络管理报文被发送，B 类节点进入网络关闭状态；

Ⅳ、B 类节点处于网络关闭状态时，如果发生唤醒事件，B 类节点由网络关闭状态进入网络激活状态；如果30s 之后，没有唤醒事件发生，B 类节点由网络关闭状态进入初始化状态。

2.根据权利要求1 所述的一种商用车CAN 网络管理方法，其特征在于：直接网络管理为OSEC 标准的直接网络管理。

3.根据权利要求1 所述的一种商用车CAN 网络管理方法，其特征在于：B 类节点的管理方法的步骤Ⅱ中，所述B 类节点通信失败是指B 类节点接收功能错误计数器数值大于4 或者发送功能错误计数器数值大于8。

4.根据权利要求1 所述的一种商用车CAN 网络管理方法，其特征在于：B 类节点的管理方法的步骤Ⅱ中，B 类节点处于激活状态时，如果有新增加的B 类节点，新增加的B 类节点首先通过网络管理报文声明自身节点地址，已经在网络上的B 类节点收到此报文后，增加新增加的B 类节点的地址，重新对节点地址排序，重新建立逻辑环路。

5.根据权利要求1 所述的一种商用车CAN 网络管理方法，其特征在于：B 类节点的管理方法的步骤Ⅱ中，B 类节点处于激活状态时，如果有B 类节点退出网络，要退出的B 类节点首先通过网络管理报文声明自身节点地址及退出请求，网络上的其它B 类节点收到此报文后，删除要退出的B 类节点的地址，重新对节点地址排序，重新建立逻辑环路。

6.根据权利要求1述的一种商用车CAN 网络管理方法，其特征在于：B 类节点的管理方法的步骤Ⅱ中，在如下条件下，接收报文的B 类节点放弃对接收的报文进行超时监控：点火钥匙关闭；点火钥匙打开后的3s 以内；需要供电的B 类节点的供电电压超出范围9~16V ；发动机启动及启动后的1s 之内；从诊断仪接收到关闭或者开启报文接收或者发送功能的命令。

7.权利要求1所述的一种商用车CAN 网络管理方法，其特征在于：B 类节点的管理方法的步骤Ⅱ中，所述B 类节点发送复位指令的循环延迟时间为：首次重试延迟时间为50ms ；后续重试延迟时间，对于发动机控制系统为100ms，其余节点为500ms ；所述B 类节点发送复位指令的最长持续时间，对于发动机控制系统为无限长，其余节点为10s。

8.根据权利要求1 所述的一种商用车CAN 网络管理方法，其特征在于：B 类节点的管理方法的步骤Ⅱ中，如果B 类节点供电电压不在9~16V 范围内220ms 后，所述B 类节点禁止报文的发送行为和接收行为，进入欠压/ 过压的错误状态，并保留网络激活状态；当B 类节点处于供电电压9~16V 范围内220ms 后，所述B 类节点恢复网络激活状态。