CN103901831B

CN103901831B - 多控制器之间的通信系统

Info

Publication number: CN103901831B
Application number: CN201210586006.2A
Authority: CN
Inventors: 龙正军; 沙恩斌
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2012-12-30
Filing date: 2012-12-30
Publication date: 2018-10-16
Anticipated expiration: 2032-12-30
Also published as: CN103901831A

Abstract

本发明提出一种多控制器之间的通信系统，包括：主控制器，所述主控制器具有N个第一发射接口和N个第一接收接口，其中，N为正整数；N个从控制器，每个所述从控制器具有第二发射接口和第二接收接口；N个第一与门，每个所述第一与门的第一输入端与所述主控制器的一个第一发射接口相连，每个所述第一与门的第二输入端与对应从控制器的第二发射接口相连，每个所述第一与门的输出端与所述主控制器的一个第一接收接口相连；以及N个第二与门，每个所述第二与门的第一输入端与所述主控制器的一个第一发射接口相连，每个所述第二与门的第二输入端与对应从控制器的第二发射接口相连，每个所述第二与门的输出端与所述从控制器的第二接收接口相连。

Description

多控制器之间的通信系统

技术领域

本发明涉及电子设备制造技术领域，特别涉及一种多控制器之间的通信系统。

背景技术

随着电子技术的不断进步，多设备之间的通信成为越来越普遍的问题，特别是多控制器之间的通信。目前，多控制器之间的通信系统普遍采用以下两种方式：

方式一：

如图1所示，为现有技术中采用I2C总线的多控制器之间通信系统示意图。I2C总线利用MCU的I2C接口模块，使用SDA和SCL两条线实现双向、低速通迅，常用有标准(100kbps)和高速(400kbps)两种工作速率模式。

然而，采用I2C总线存在如下问题：I2C虽然是双向通迅，但也不是全双工。此外，目前支持高速模式I2C的控制器(例如MCU)还是相当少，同时对硬件要求也高，所以速度还是比较慢，以及实际应用起来，由于每次发送和接收一个字节，就要抢占用控制器的资源来处理，当要发送的数据量大时，代码不好组织，一帧数据的完整性也很难保证，所以只适合在发送数据比较少的地方。

方式二：

如图2所示，为现有技术中采用CAN总线的多控制器之间通信系统示意图。CAN总线：利用MCU的CAN接口模块，使用CAN_TX和CAN_RX两条线实现双向、中速通迅，高达1Mbps速率，同时抗干扰性强，总线长度可达1000米。CAN总线是汽车、工业自分动化等广泛运用，现在的MCU带CAN接口模块已是一种标配。

然而，采用CAN总线存在如下问题：目前在一种产品上应用多个MCU成为常态，同时要求MCU之间的数据同步性要求比较高，同时数据量又比较大。因此不能把所有的MCU接到整个CAN网络上，这样大大增加了CAN网络的负载，同时增加额外的硬件成本。同时使用CAN总线实时性反而更低，特别当要求实时性在10mS之内，而变化数据量在100字节时，而目前大多的CAN网络应用无法满足要求。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决以上技术缺陷之一。

为达到上述目的，本发明一方面提出一种多控制器之间的通信系统，包括：主控制器，所述主控制器具有N个第一发射接口和N个第一接收接口，其中，N为正整数；N个从控制器，每个所述从控制器具有第二发射接口和第二接收接口；N个第一与门，每个所述第一与门的第一输入端与所述主控制器的一个第一发射接口相连，每个所述第一与门的第二输入端与对应从控制器的第二发射接口相连，每个所述第一与门的输出端与所述主控制器的一个第一接收接口相连；以及N个第二与门，每个所述第二与门的第一输入端与所述主控制器的一个第一发射接口相连，每个所述第二与门的第二输入端与对应从控制器的第二发射接口相连，每个所述第二与门的输出端与所述从控制器的第二接收接口相连。

在本发明的一个实施例中，所述主控制器的N个第一发射接口、N个第一接收接口，及所述N个从控制器的第二发射接口和第二接收接口均为CAN总线接口，所述主控制器与CAN网络相连。

在本发明的一个实施例中，所述主控制器通过所述N个第一发射接口中的一个发送数据，并通过对应的第一接收接口判断所述数据是否发送成功。

在本发明的一个实施例中，所述从控制器通过所述第二发射接口发送数据，并通过第二接收接口判断所述数据是否发送成功。

在本发明的一个实施例中，所述主控制器还用于向所述N个从控制器发送通讯管理帧以对所述N个从控制器的发送时序进行管理。

在本发明的一个实施例中，在所述主控制器发送数据时所述N个从控制器被禁止发送，及在所述N个从控制器发送数据时所述主控制器被禁止发送。

在本发明的一个实施例中，所述从控制器为多个，每个从控制器与所述主控制器以点对点的方式相连。

在本发明的一个实施例中，所述N个第一与门和N个第二与门集成在一个与门芯片中。

本发明实施例多控制器之间的通信系统结构简单，性能稳定可靠，且能够充分利用主控制器和从控制器的硬件资源。

本发明附加的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

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有技术中采用I2C总线的多控制器之间通信系统示意图；

图2为现有技术中采用CAN总线的多控制器之间通信系统示意图；

图3为本发明实施例的主控制器与一个从控制器构成的通信系统示意图；

图4为本发明实施例的一个主控制器与两个从控制器构成的通信系统示意图；

图5为本发明实施例的通信系统示意图；以及

图6为本发明实施例主控制器与从控制器之间通信的示意图。

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，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

本发明实施例提出了一种多控制器之间的通信系统。该系统包括主控制器、N个从控制器、N个第一与门和N个第二与门。其中，N为正整数。在本发明的实施例中，主控制器具有N个第一发射接口和N个第一接收接口。每个从控制器具有第二发射接口和第二接收接口。每个第一与门的第一输入端与主控制器的一个第一发射接口相连，每个第一与门的第二输入端与对应从控制器的第二发射接口相连，每个第一与门的输出端与主控制器的一个第一接收接口相连。每个第二与门的第一输入端与主控制器的一个第一发射接口相连，每个第二与门的第二输入端与对应从控制器的第二发射接口相连，每个第二与门的输出端与所述从控制器的第二接收接口相连。

在本发明的一个实施例中，主控制器的N个第一发射接口、N个第一接收接口，及N个从控制器的第二发射接口和第二接收接口均为CAN总线接口，主控制器与CAN网络相连。

在本发明的实施例中，可实现主控制器对N个从控制器中每个从控制器的点对点通信，为了能够更清楚的理解本发明实施例。以下首先从主控制器与一个从控制器之间的通信系统进行介绍。

如图3所示，为本发明实施例的主控制器与一个从控制器构成的通信系统示意图。在以下的实施例中，主控制器以及从控制器将以MCU为例进行描述，例如瑞萨的SH7264或SH762。当然本发明实施例中不仅限于MCU。

由于本发明实施例是在充分利用MCU的CAN接口的基础上，当CAN发送时，要判定其发送是否成功，而且可利用它会自发自收进行自检。主控制器MCU1具有第一发射接口(CAN_TX)和第一接收接口(CAN_RX)，从控制器MCU2具有第二发射接口(CAN_TX)和第二接收接口(CAN_RX)。主控制器MCU1和从控制器MCU2之间通过加第一与门11和第二与门12实现传输。本发明实施例在实际应用中有很高的稳定性。

在本发明的实施例中，主控制器MCU1通过第一发射接口发送数据，并通过第一接收接口判断数据是否发送成功。同样地，从控制器MCU2通过第一发射接口发送数据，并通过第一接收接口判断数据是否发送成功。

在本发明的实施例中，N个第一与门和N个第二与门也可集成在一个与门芯片中，例如与门芯片74HC08。

在本发明实施例中，从控制器可为多个。如果从控制器为多个，则可以采用级联结构。如图4所示，为本发明实施例的一个主控制器与两个从控制器构成的通信系统示意图。

在本发明的实施例中，只需要主控制器与CAN网络相连，如图5所示，为本发明实施例的通信系统示意图。主控制器SH7264与CAN网络相连，其他从控制器SH7262与主控制器SH7264进行点对点通信。N个第一与门和N个第二与门集成在与门芯片中。

在本发明实施例中，由于CAN接口并没有发送优先仲裁的权利，所以做如下管理方式。将主控制器MCU1设定为主节点，将从控制器MCU2设定为从节点。在本发明实施例中，还可以定义一个ID为通迅管理帧，通过如下发送时序就可实现双向通迅。本发明实施例也可不用通讯管理帧，通过发送时序就可控制准确时间。

在本发明的实施例中，主控制器向N个从控制器发送通讯管理帧以对N个从控制器的发送时序进行管理。且在主控制器发送数据时N个从控制器被禁止发送，及在N个从控制器发送数据时所述主控制器被禁止发送。

如图6所示，为本发明实施例主控制器与从控制器之间通信的示意图，包括以下步骤：

步骤S601，在T0-T1时刻，主控制器发送一帧数据。在此期间，从控制器被禁止发送数据。

步骤S602，在T1时刻，从控制器接收帧数据。在T2-T3时刻，从控制器发送一帧数据。

步骤S603，在T4时刻，主控制器接收帧数据。

在本发明的实施例中，在T1-T4期间，主控制被禁止发送数据。

在本发明的实施例中，采用周期性发送，其中，主机发送周期＝T4-T0，从机发送时间窗口＝T2-T0。其中，T4-T3＞第一时间阈值。

本发明实施例具有如下优点：

1)本发明实施例的通信系统设计简单、稳定可靠。

2)本发明实施例的通信系统充分利用了MCU的硬件资源，让软件设计得更简单，使MCU占用率更低，同时通迅速率达到了1Mbps，比高速I2C都快2.5倍。同时与I2C、SCI等相比，当数据量大时，本发明实施例的通信系统完全利用了CAN接口模块的优点，快速更新所需的数据。

3)本发明实施例的通信系统减少了CAN网络上的节点数量，降低了对CAN网络的占用率，进一步提升CAN网稳定性。

4)本发明实施例的通信系统比接入外部CAN网络或组建内部CAN网络更低。

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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种多控制器之间的通信系统，其特征在于，包括：

主控制器，所述主控制器具有N个第一发射接口和N个第一接收接口，其中，N为正整数；

N个从控制器，每个所述从控制器具有第二发射接口和第二接收接口；

N个第一与门，每个所述第一与门的第一输入端与所述主控制器的一个第一发射接口相连，每个所述第一与门的第二输入端与对应从控制器的第二发射接口相连，每个所述第一与门的输出端与所述主控制器的一个第一接收接口相连；以及

N个第二与门，每个所述第二与门的第一输入端与所述主控制器的一个第一发射接口相连，每个所述第二与门的第二输入端与对应从控制器的第二发射接口相连，每个所述第二与门的输出端与所述从控制器的第二接收接口相连，其中，

所述主控制器与CAN网络相连，每个所述从控制器通过门芯片与所述主控制器进行通信，所述N个第一与门和所述N个第二与门集成在所述与门芯片中，其中，所述主控制器还用于向所述N个从控制器发送通讯管理帧以对所述N个从控制器的发送时序进行管理，且所述主控制器和/或所述N个从控制器均采用周期性发送的方式。

2.如权利要求1所述的多控制器之间的通信系统，其特征在于，所述主控制器的N个第一发射接口、N个第一接收接口，及所述N个从控制器的第二发射接口和第二接收接口均为控制器局域网CAN总线接口。

3.如权利要求1或2所述的多控制器之间的通信系统，其特征在于，所述主控制器通过所述N个第一发射接口中的一个发送数据，并通过对应的第一接收接口判断所述数据是否发送成功。

4.如权利要求1或2所述的多控制器之间的通信系统，其特征在于，所述从控制器通过所述第二发射接口发送数据，并通过第二接收接口判断所述数据是否发送成功。

5.如权利要求1所述的多控制器之间的通信系统，其特征在于，在所述主控制器发送数据时所述N个从控制器被禁止发送，及在所述N个从控制器发送数据时所述主控制器被禁止发送。

6.如权利要求1所述的多控制器之间的通信系统，其特征在于，所述从控制器为多个，每个从控制器与所述主控制器以点对点的方式相连。