CN103840992A - 整车总线控制系统的can通信协议 - Google Patents

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张世平
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Abstract

本发明公开了一种整车总线控制系统的CAN通信协议，整车总线控制系统包括整车控制单元、CAN节点以及连接整车控制单元与各CAN节点的CAN总线，整车总线控制系统的CAN通信协议中用于传输指令的CAN通信帧采用29bit的扩展帧，CAN通信协议采用多消费者模型。本发明通过增加通信帧的帧长度提高了CAN节点的支持数量，并采用多消费者模型优化了通讯模型从而更好地支持实时通讯，而且本发明支持对象字典读写，通过优化NMT管理方式实现了对组态涉及的优化，进而实现对整车故障诊断的支持。

Description

整车总线控制系统的CAN通信协议
技术领域
本发明涉及一种整车总线控制系统的CAN通信协议。
背景技术
目前汽车电子行业的CAN总线控制方面，都是生搬SAE1939协议的应用，并未针对应用特点对协议进行优化设计。随着行业的发展，车联网技术、远程诊断技术和新能源客车的发展，需要在总线上传输的数据种类和数量不断增加，实时性要求也更加严格。
发明内容
本发明目的在于提供一种整车总线控制系统的CAN通信协议，其提高了CAN通信的实时性，并降低了CAN总线的通信占有率。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：
一种整车总线控制系统的CAN通信协议，整车总线控制系统包括整车控制单元、CAN节点以及连接整车控制单元与各CAN节点的CAN总线，整车总线控制系统的CAN通信协议中用于传输指令的CAN通信帧采用29bit的扩展帧，CAN通信协议采用多消费者模型。
对于上述技术方案，发明人还有进一步的优化实施方案。
作为优化，通信协议所采用的多消费者模型，支持增加SDO源地址，产生数据的节点将带有自身节点ID的数据放到CAN总线上，将该数据的节点可以配置为接收该节点发送的数据。
作为优化，所述通信协议支持对象自检并支持SDO协议。
进一步，该整车总线控制系统的CAN节点支持NMT状态机并可通过NMT协议启动，所有CAN节点的有效ID被列在NMT状态机的抓站对象词典中。
更进一步，所述NMT状态机进行状态转化的流程如下：
在NMT状态机初始化完成后，NMT状态机自动转到试运行状态，并通过发送启动消息指出此状态跳转；（通过这种方法，NMT状态机指出已做好工作准备）
如果保持试运行状态的NMT状态机的服务受支持且配置正确，则这些NMT状态机便可开始发送SYNC消息、时间戳消息或心跳消息；（相对于在此状态下必须禁用的PDO通讯，NMT状态机可通过SDO进行通讯，PDO通讯只有在运行状态下才能实现）
在试运行状态期间，NMT状态机使用所有受支持的通讯对象，已切换到停止状态的NMT状态机只对接收到的NMT命令做出反应；
此外，NMT状态机通过在停止状态期间支持差错控制协议，指出当前的NMT状态；
各个CAN节点发心跳，启动发BOOTUP，主节点定时发送SYNC帧和TIME STAMP帧，各节点各自同步节拍和时间截,便于监控整个网络节点的状态,可以通过NMT命令使节点进入指定状态。
作为优化，所述CAN通讯协议采用多帧广播传输。
作为优化，所述CAN通讯协议采用灵活的帧间隔，综合时间和事件触发机制，10-500ms的间隔都可以发送PDO数据。
相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：
本发明所描述的一种整车总线控制系统的CAN通信协议，通过增加通信帧的帧长度提高了CAN节点的支持数量，并采用多消费者模型优化了通讯模型从而更好地支持实时通讯，而且本发明支持对象字典读写，通过优化NMT管理方式实现了对组态涉及的优化，进而实现对整车故障诊断的支持。
本发明有效降低总线占有率，使得占有率不超过10%，同时满足高实时性设计，支持大数据量通讯(数据报长度突破CAN总线8字节限制)，有效增加有效数据吞吐量，同时支持各个节点内变量交互,可支持后期组态平台设计以及诊断平台设计。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明实施例一中CAN通信帧的帧结构图；
图2为本发明实施例一中多消费者模型的通讯模式示意图；
图3为本发明实施例一中通过CANoe所获得本通信协议与常规协议的总线占用率数据曲线图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例一：
本实施例描述了一种整车总线控制系统的CAN通信协议，整车总线控制系统包括整车控制单元、CAN节点以及连接整车控制单元与各CAN节点的CAN总线，整车总线控制系统的CAN通信协议中用于传输指令的CAN通信帧如图1所示，采用29bit的扩展帧，CAN通信协议采用多消费者模型。
通信协议所采用的多消费者模型，具体通信模式如图2所示，支持增加SDO源地址，产生数据的节点将带有自身节点ID的数据放到CAN总线上，将该数据的节点可以配置为接收该节点发送的数据。
所述通信协议支持对象自检并支持SDO协议。该整车总线控制系统的CAN节点支持NMT状态机并可通过NMT协议启动，所有CAN节点的有效ID被列在NMT状态机的抓站对象词典中。
所述NMT状态机进行状态转化的流程如下：
在NMT状态机初始化完成后，NMT状态机自动转到试运行状态，并通过发送启动消息指出此状态跳转；（通过这种方法，NMT状态机指出已做好工作准备）
如果保持试运行状态的NMT状态机的服务受支持且配置正确，则这些NMT状态机便可开始发送SYNC消息、时间戳消息或心跳消息；（相对于在此状态下必须禁用的PDO通讯，NMT状态机可通过SDO进行通讯，PDO通讯只有在运行状态下才能实现）
在试运行状态期间，NMT状态机使用所有受支持的通讯对象，已切换到停止状态的NMT状态机只对接收到的NMT命令做出反应；
此外，NMT状态机通过在停止状态期间支持差错控制协议，指出当前的NMT状态；
各个CAN节点发心跳，启动发BOOTUP，主节点定时发送SYNC帧和TIME STAMP帧，各节点各自同步节拍和时间截,便于监控整个网络节点的状态,可以通过NMT命令使节点进入指定状态。
作为优化，所述CAN通讯协议采用多帧广播传输。
作为优化，所述CAN通讯协议采用灵活的帧间隔，综合时间和事件触发机制，10-500ms的间隔都可以发送PDO数据。
通过CANoe对本协议及其它协议在网络负载率方面的对比，通过CANoe所获得本通信协议与常规协议的总线占用率数据曲线图如图3所示，其它协议的最大负载率为31.11%平均负载率为25.26%，本协议的最大负载率为7.64，平均负载率为7.09，采用本协议的网络可以搭载更多的ECU模块，且在通信过程中不会丢帧，可靠性更高，效率更高。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种整车总线控制系统的CAN通信协议，整车总线控制系统包括整车控制单元、CAN节点以及连接整车控制单元与各CAN节点的CAN总线，其特征在于，整车总线控制系统的CAN通信协议中用于传输指令的CAN通信帧采用29bit的扩展帧，CAN通信协议采用多消费者模型。
2.根据权利要求1所述的整车总线控制系统的CAN通信协议，其特征在于，通信协议所采用的多消费者模型，支持增加SDO源地址，产生数据的节点将带有自身节点ID的数据放到CAN总线上，将该数据的节点可以配置为接收该节点发送的数据。
3.根据权利要求1所述的整车总线控制系统的CAN通信协议，其特征在于，所述通信协议支持对象自检并支持SDO协议。
4.根据权利要求3所述的整车总线控制系统的CAN通信协议，其特征在于，该整车总线控制系统的CAN节点支持NMT状态机并可通过NMT协议启动，所有CAN节点的有效ID被列在NMT状态机的抓站对象词典中。
5.根据权利要求4所述的整车总线控制系统的CAN通信协议，其特征在于，所述NMT状态机进行状态转化的流程如下：
在NMT状态机初始化完成后，NMT状态机自动转到试运行状态，并通过发送启动消息指出此状态跳转； 
如果保持试运行状态的NMT状态机的服务受支持且配置正确，则这些NMT状态机便可开始发送SYNC消息、时间戳消息或心跳消息； 
在试运行状态期间，NMT状态机使用所有受支持的通讯对象，已切换到停止状态的NMT状态机只对接收到的NMT命令做出反应；
此外，NMT状态机通过在停止状态期间支持差错控制协议，指出当前的NMT状态；
各个CAN节点发心跳，启动发BOOTUP，主节点定时发送SYNC帧和TIME STAMP帧，各节点各自同步节拍和时间截,便于监控整个网络节点的状态,可以通过NMT命令使节点进入指定状态。
6.根据权利要求1所述的整车总线控制系统的CAN通信协议，其特征在于，所述CAN通讯协议采用多帧广播传输。
7.根据权利要求1所述的整车总线控制系统的CAN通信协议，其特征在于，所述CAN通讯协议采用灵活的帧间隔，综合时间和事件触发机制，10-500ms的间隔都可以发送PDO数据。
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