CN103838189A

CN103838189A - Can通信监控防护装置及车辆

Info

Publication number: CN103838189A
Application number: CN201210473624.6A
Authority: CN
Inventors: 杜晓佳; 张春淮; 王可峰; 赵倩
Original assignee: Beiqi Foton Motor Co Ltd
Current assignee: Beiqi Foton Motor Co Ltd
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-11-20
Also published as: CN103838189B

Abstract

本发明公开了一种CAN通信监控防护装置，包括：CAN收发器用于将来自CAN总线的数据发送至第一和第二微控制器，并接收输出指令；保护模块用于电气隔离，以及保证第一和第二微控制器能正确的接收和发送数据；第一微控制器用于接收通过CAN总线发送的数据并对数据进行分析以生成第一指令，并通过保护模块发送至CAN收发器；第二微控制器用于接收通过CAN总线发送的数据并对其进行分析以生成第二指令，及接收CAN收发器转发的第一微控制器的第一指令，并将第二和第一指令进行比对从而对第一微控制器进行监控。本装置提高了系统的安全性，且具有可靠性与易用性。本发明还公开了一种车辆。

Description

CAN通信监控防护装置及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种CAN通信监控防护装置以及车辆。

背景技术

随着汽车技术的发展，人们对整车安全性和舒适性的要求越来越高，车载电控单元的数量也越来越多，结构日益复杂。目前，CAN总线是汽车上应用最广泛的控制器通讯总线之一，利用CAN总线在与车载各电子控制装置电子控制单元ECU（Electronic Control Unit）之间交换信息，形成汽车电子控制网络。

现有的控制器技术中，通常的工作方式是：微控制单元MCU（Micro ControlUnit）通过CAN总线接收外部发送的数据，根据数据判断出当前系统的状态，向外发送相应的控制指令。正常情况下，一定的系统状态，应该发送什么样的控制指令是已知的。但对系统状态的判断、对发送的控制指令的判断、数据发送与监听都是由同一个MCU来完成，系统的安全可靠性较低。

具体地，实际应用中，我们经常是由监控软件、监控微机、CAN总线通信接口设备组成的网络监控系统来实现对车载CAN网络的监控，用以判断各个控制器之间通讯是否正常。每个控制器在工作过程中，自身的MCU与CAN总线的通信也有监控，采用的方式是：MCU发出一组数据，CAN收发器将MCU发出的数据又发回到MCU，MCU将接收到的数据与发送的数据比较，判断通信是否正常、数据是否正确。这种监控方式的整个过程对CAN总线通讯的控制都由一个控制器MCU来执行，如图5所示，现有技术中CAN通讯的系统结构，包括：遥控接收模块501＇，开关输入模块502＇，负载驱动模块503＇，CAN总线通讯与诊断模块504＇和MCU505＇。在现有CAN通讯的系统结构中，只通过一个MCU505＇与CAN总线通讯与诊断模块504＇，遥控接收模块501＇，开关输入模块502＇和负载驱动模块503＇连接且作用。这种控制方式存在一定的风险。一般情况下，控制器对CAN通信的监控是通过MCU自身的判断来实现，可靠性不高。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种CAN通信监控防护装置，该装置提高了系统的安全性，具有可靠性与易用性。本发明的第二个目的在于提出一种车辆。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提供一种CAN通信监控防护装置，包括：CAN收发器、第一微控制器、第二微控制器和保护模块，其中，所述CAN收发器用于将来自CAN总线的数据发送至所述第一和第二微控制器，接收所述第一和第二微控制器的输出指令；所述保护模块用于电气隔离，以及保证所述第一和第二微控制器能正确的接收和发送数据；所述第一微控制器用于接收通过所述CAN总线发送的数据并对所述数据进行分析以生成第一指令，并将所述第一指令通过所述保护模块发送至所述CAN收发器；所述第二微控制器用于接收通过所述CAN总线发送的数据并对所述数据进行分析以生成第二指令，以及接收所述CAN收发器转发的所述第一微控制器的所述第一指令，并将所述第二指令和所述第一指令进行比对以对所述第一微控制器的工作进行监控。

根据本发明实施例的CAN通信监控防护装置，外部控制器通过CAN总线与整车控制器通信，第一微控制器与第二微控制器对接收到的数据进行分析，分析完成后，第一微控制器向CAN总线发送相应的控制指令，第二微控制器根据上述接收到的数据分析出应该发出何种控制指令，继而CAN收发器将第一微控制器发出的控制指令返回至第二微控制器及第一微控制器，最终第二微控制器将第一微控制器发出的指令与自身分析的指令相比较来判断CAN通信是否正常。该CAN通信监控防护装置提高了系统的安全性，准确性，且具有可靠性与易用性。

在本发明的一个实施例中，所述保护模块包括：第一电气隔离件，用于对所述第一微控制器的输出端和所述第二微控制器的输出端进行电气隔离；

第二电气隔离件，所述第二电气隔离件位于所述第一微控制器的接收端和所述第二微控制器的接收端之间，用于对所述第一微控制器的接收端和所述第二微控制器的接收端进行电气隔离。由此，提高了装置安全性与可靠性。

在本发明的一个实施例中，所述双二极管的一个阴极与所述第一微控制器的输出端相连，另一个阴极与所述第二微控制器的输出端相连；以及电阻，所述电阻的一端与所述双二极管的共阳极相连，另一端接电源。

由此，有效的避免了CAN通信监控防护装置中第一微控制器和第二微控制器发送指令过程中产生冲突的问题，形成了保护电路，提高了系统的安全性与可靠性。

在本发明的一个实施例中，所述第二微控制器将所述第二指令和所述第一指令进行比对，包括：判断所述第一指令与所述第二指令是否一致，如果一致，则继续发送一条指令。由此，提高了装置实现监控作用的准确性。

在本发明的一个实施例中，如果所述第二微控制器判断所述第一指令与所述第二指令不一致，则所述第二微控制器可以直接向所述第一微控制器发送指令错误信息。由此，提高了CAN通信监控防护装置发送指令的准确性，且在监控作用上具有有效性与易用性。

本发明第二方面的实施例提出一种车辆，包括上述实施例所述的CAN通信监控防护装置。

根据本发明实施例的车辆，外部控制器通过CAN总线与车辆控制器通信，第一微控制器与第二微控制器对接收到的数据进行分析，分析完成后，第一微控制器向CAN总线发送相应的控制指令，第二微控制器根据上述接收到的数据分析出应该发出何种控制指令，继而CAN收发器将第一微控制器发出的控制指令返回至第二微控制器及第一微控制器，最终第二微控制器将第一微控制器发出的指令与自身分析的指令相比较来判断CAN通信是否正常。该车辆提高了系统的安全性，准确性，且具有可靠性与易用性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的CAN通信监控防护装置的示意图；

图2为根据本发明实施例的CAN通信监控防护装置元器件连接关系图；

图3为根据本发明实施例的CAN通信监控防护装置执行过程流程图；

图4为根据本发明实施例的车辆示意图；以及

图5为现有技术中CAN通讯的系统结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为根据本发明实施例的CAN（Controller Area Network）通信监控防护装置的示意图。

如图1所示，本发明实施例的CAN通信监控防护装置100，包括CAN收发器110，第一微控制器120，第二微控制器130和保护模块140。

CAN收发器110与CAN总线相连，CAN收发器110为将来自CAN总线的数据发送至第一微控制器120和第二微控制器130，接收第一微控制器120和第二微控制器130的输出指令。

第一微控制器120与CAN总线相连，且第一微控制器120为接收通过CAN总线发送的数据并对数据进行分析以生成第一指令，并将第一指令通过保护模块发送至CAN收发器110。

进一步地，当第一微控制器120通过CAN总线发送数据时，向第二微控制器130发送传输指令，第二微控制器130在接收到传输指令之后，接收数据且不发送数据。

第二微控制器130与CAN总线相连，且第二微控制器130为接收通过CAN总线发送的数据并对数据进行分析以生成第二指令，以及接收CAN收发器转发的第一微控制器120的第一指令，并将第二指令和第一指令进行比对以对第一微控制器120的工作进行监控。

具体地，第二微控制器130将第二指令和第一指令进行比对，包括：判断第一指令与第二指令是否一致，如果一致，则继续发送下一条指令，其中，指令一致为但不限于指令的控制形式一致、指令的内容一致的一种或多种的组合形式。

如果第二微控制器130判断第一指令与第二指令不一致，则第二微控制器130可以直接向第一微控制器120发送指令错误信息。

保护模块140为用于电气隔离，以及保证第一微控制器120和第二微控制器130能正确的接收和发送数据。

进一步地，保护模块包括：第一电气隔离器件，第二电气隔离器件，以及双二极管和电阻构成的“与”电路。

具体地，第一电气隔离件位于第一微控制器的输出端和“与”电路之间，用于对第一微控制器的输出端和第二微控制器的输出端进行电气隔离；第二电气隔离件位于第一微控制器的接收端和第二微控制器的接收端之间，用于对第一微控制器的接收端和第二微控制器的接收端进行电气隔离；“与”电路的双二极管的一个阴极与第一微控制器的输出端相连，另一个阴极与第二微控制器的输出端相连，以及“与”电路的电阻的一端与双二极管的共阳极相连，另一端接电源。

图2为根据本发明实施例的CAN通信监控防护装置元器件连接关系。

D1是共阳极的双二极管，第一微控制器120的发送端TXCAN通过器件第一电气隔离件U1接二极管的一个阴极，第二微控制器130的发送端TXCAN接二极管的另一个阴极。其中，第一微控制器120与第二微控制器130中的“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不为对重要性与先后性的限定。具体地，第一微控制器120可理解为主控制器，第二微控制器130为从控制器，即当第一微控制器120通过CAN总线将指令发送出去之后，第二微控制器130从CAN总线接收到第一微控制器120刚刚发送出去的指令，将这个指令与自身判断出的指令作对比，判断出第一微控制器120发送的指令是否正确，起到监控作用。CAN收发器110的发送端TxD脚接共阳极双二极管D1的阳极，同时连接有上拉电阻。第一微控制器120的接收端RXCAN通过器件第二电气隔离件U2接CAN收发器110的接收端RxD脚，第二微控制器120的接收端RXCAN直接与CAN收发器110的接收端RxD脚连接。

第一微控制器120和第二微控制器130两个芯片共用CAN收发器110的发送端，为避免同时发送会产生冲突，第一微控制器120与第二微控制器130的发送端TXCAN不能直接接在一起。电路中，用共阳极双二极管D1中的两个二极管与上拉电阻R1构成“与”电路，且上拉电阻R1接5V电源，形成保护电路，当第一微控制器120与第二微控制器130的发送端TXCAN都输出高电平时，二极管不导通，由于有上拉电阻的存在，CAN收发器110的发送端TxD脚为高电平；当第一微控制器120与第二微控制器130的发送端TXCAN有一个为低电平时，二极管导通，CAN收发器110的发送端TxD脚为低电平。

为了使第一微控制器120的发送端TXCAN引脚与第二微控制器130的发送端TXCAN引脚不直接连接，第一微控制器120的接收端RXCAN引脚与第二微控制器130的接收端RXCAN引脚不直接连接，在电路中分别采用了器件第一电气隔离件U1和第二电气隔离件U2对它们进行电气隔离。

为更好的保证第一微控制器120和第二微控制器130在发送数据时不发生冲突，当第一微控制器120通过CAN总线发送数据时，首先通过SPI（SerialPeripheral Interface）总线告知第二微控制器130，第二微控制器130接收到命令之后，只接受数据，但不发送数据。

在实际工作过程中，当第一微控制器120通过CAN总线发送数据时，CAN收发器110会将同样的数据通过接收端RxD脚返回到第一微控制器120，用以判断发送的数据是否正确。由于第二微控制器130的接收端RXCAN也与CAN收发器110的接收端RxD脚有连接关系，第二微控制器130也会接收到通过CAN总线返回的第一微控制器120发出的数据。

当有数据从CAN总线发送过来时，第一微控制器120和第二微控制器130都会对数据进行分析处理，根据当前的系统状态，判断出应该发送何种控制指令。CAN收发器将第一微控制器120通过CAN总线发出的控制指令返回至第二微控制器130以及第一微控制器120，继而第二微控制器130将第一微控制器120发出的指令与自身分析出的指令相比较，判断出第一微控制器120发送的指令是否正确，起到监控作用。

本发明实施例的CAN通信监控防护装置元器件连接设计及连接关系实现了对CAN通信监控，对CAN通信的监控采取双冗余设计，控制器的安全可靠性得到提高。对于双芯片架构的控制器，两个微处理器可以同时接收到CAN总线上的数据，省去了两个微处理器间的数据传输，使程序得到了简化。

图3为根据本发明实施例的CAN通信监控防护装置执行过程流程图。

如图3所示，为本发明实施例的CAN通信监控防护装置的执行过程。具体地：

步骤S301，外部控制器通过CAN总线与整车控制器通信，其中，外部控制器与整车控制器相连。

步骤S302，第一微控制器对接收到的数据进行分析。

步骤S303，第二微控制器对接收到的数据进行分析。

具体地，为了为更好的保证第一微控制器和第二微控制器接收到的数据的准确性与安全性。需要首先保证第一微控制器和第二微控制器发送数据时不发生冲突，当第一微控制器通过CAN总线发送数据时，首先通过SPI总线告知第二微控制器，第二微控制器接收到命令之后，只接受收据，但不发送数据。由此，提高了第二微控制器和第一微控制器对接收到的数据的安全性与可靠性。

步骤S304，第一微控制器向CAN总线发送相应的控制指令。

步骤S305，第二微控制器根据数据分析出应该发出的何种控制指令。

步骤S306，CAN总线将第一微控制器发出的控制指令返回至第二微控制器及第一微控制器。

步骤S307，第二微控制器将第一微控制器发出的指令与自身分析出的指令相比较。

步骤S308，如果比较不同，则判断第一微控制器是否指令发送错误。

具体地，当第二微控制器将第一微控制器发出的指令与自身分析出的指令相比较不同时，第二微控制器向第一微控制器发送指令错误信息，以通知第一微控制器重新发送指令。

步骤S309，如果比较相同，则继续正常CAN通信。

图4为根据本发明实施例的车辆示意图。

如图4所示，车辆400包括本发明上述实施例CAN通信监控防护装置100。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种CAN通信监控防护装置，其特征在于，包括：CAN收发器、第一微控制器、第二微控制器和保护模块，

其中，所述CAN收发器与CAN总线相连，所述CAN收发器用于将来自所述CAN总线的数据发送至所述第一和第二微控制器，接收所述第一和第二微控制器的输出指令；

所述保护模块用于电气隔离，以及保证所述第一和第二微控制器能正确的接收和发送数据；

所述第一微控制器与所述CAN总线相连，且所述第一微控制器用于接收通过所述CAN总线发送的数据并对所述数据进行分析以生成第一指令，并将所述第一指令通过所述保护模块发送至所述CAN收发器；

所述第二微控制器与所述CAN总线相连，且所述第二微控制器用于接收通过所述CAN总线发送的数据并对所述数据进行分析以生成第二指令，以及接收所述CAN收发器转发的所述第一微控制器的所述第一指令，并将所述第二指令和所述第一指令进行比对以对所述第一微控制器的工作进行监控。

2.如权利要求1所述的CAN通信监控防护装置，其特征在于，所述保护模块包括：

第一电气隔离件，用于对所述第一微控制器的输出端和所述第二微控制器的输出端进行电气隔离；

第二电气隔离件，所述第二电气隔离件位于所述第一微控制器的接收端和所述第二微控制器的接收端之间，用于对所述第一微控制器的接收端和所述第二微控制器的接收端进行电气隔离。

3.如权利要求2所述的CAN通信监控防护装置，其特征在于，所述保护模块还包括：

双二极管，所述双二极管的一个阴极与所述第一微控制器的输出端相连，另一个阴极与所述第二微控制器的输出端相连；以及

电阻，所述电阻的一端与所述双二极管的共阳极相连，另一端接电源。

4.如权利要求1所述的CAN通信监控防护装置，其特征在于，所述第二微控制器将所述第二指令和所述第一指令进行比对，包括：判断所述第一指令与所述第二指令是否一致，如果一致，则继续发送下一条指令。

5.如权利要求4所述的CAN通信监控防护装置，其特征在于，

如果所述第二微控制器判断所述第一指令与所述第二指令不一致，则所述第二微控制器可以直接向所述第一微控制器发送指令错误信息。

6.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的CAN通信监控防护装置。