CN104834276B - 汽车can总线网络及其从节点和汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车CAN总线网络的从节点，包括M个I/O端口，M个I/O端口中预设N个端口悬空，M‑N个I/O端口与多个输入设备和多个输出设备相连；从节点用于在上电后，根据获取的预设N个端口的初始数据生成从节点的地址信息，并对采集的多个输入设备输入的至少一个输入数据分别进行滤波处理为至少一个滤波处理数据，根据预设CAN总线协议将至少一个滤波处理数据与从节点的地址信息进行编码为至少一个第一CAN数据，并发送至主节点，以及根据接收的主节点发送的至少一个第二CAN数据控制多个输出设备。本发明能优化汽车CAN总线网络的控制功能，通用性强，且成本低。本发明还公开了一种汽车CAN总线网络和一种汽车。

Description

汽车CAN总线网络及其从节点和汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种汽车CAN总线网络的从节点、一种汽车CAN总线网络和一种汽车。

背景技术

随着现代汽车新技术的飞速发展，以及车辆安全系统和舒适系统的不断完善，用于车辆中的电气设备越来越多。为了更好地监控这些电气设备以及简化线束结构，CAN总线系统被广泛应用来实现节点之间的数据交换。

图1为相关技术中汽车CAN总线网络的拓扑结构示意图，如图1所示，汽车CAN总线网络通常由一个主节点和多个从节点组成，主节点通常为数字化仪表，接收各从节点传送的数据，并通过指示灯、显示屏、表盘等设备显示数据。各从节点为分布在车辆的各个位置的车身控制单元，各从节点一方面对安装在附近的各种传感器的模拟信号(例如，水温、油温和前桥压力等等)进行AD采集，并将采集的数据根据传感器的电气特性，转换为具有实际含义的物理量，同时采集开关量信号、脉冲量信号(转速、车速等脉冲信号)，以及接收其它从节点发送来的CAN数据，并将以上物理量、开关量信号和CAN数据发送给主节点，以及对以上物理量、开关量信号和CAN数据进行计算和控制，最终产生输出信号控制对应连接的输出设备(例如电磁阀、继电器等)。

综上所述，相关技术的汽车CAN总线网络中从节点的功能为采集传感器信号、开关量信号、脉冲量信号等，接收其它从节点发送的CAN数据，并对上述信号和数据进行控制和计算以控制输出设备。但是，实际应用中，由于车型的不同，从节点附近安装的传感器的电气特性和位置不同，都会导致从节点控制功能的不同，则从节点的软件功能需要相应进行改变，使得从节点的软件开发、汽车CAN总线网络的项目管理和后期维护都增加了无谓的工作量，因此，需要对相关技术中汽车CAN总线网络进行改进。

发明内容

本发明的目的旨在至少从一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种汽车CAN总线网络的从节点，该汽车CAN总线网络的从节点能优化汽车CAN总线网络的控制功能，通用性强，便于软件开发，项目管理和后期维护，并能降低成本。

本发明的另一个目的在于提出一种汽车CAN总线网络。

本发明的再一个目的在于提出一种汽车。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种汽车CAN总线网络的从节点，该汽车CAN总线网络的从节点包括M个I/O端口，所述M个I/O端口中预设N个端口悬空，所述M-N个I/O端口与多个输入设备和多个输出设备相连，其中，N为大于或等于1的整数，N小于M；所述从节点用于在上电后，获取所述预设N个端口的初始数据，并根据所述预设N个端口的初始数据生成所述从节点的地址信息，以及采集所述多个输入设备输入的至少一个输入数据，并对所述至少一个输入数据分别进行滤波处理为至少一个滤波处理数据，根据预设CAN总线协议将所述至少一个滤波处理数据与所述从节点的地址信息进行编码为至少一个第一CAN数据，并发送所述至少一个第一CAN数据至汽车CAN总线网络的主节点，以及接收所述主节点发送的至少一个第二CAN数据，并根据所述至少一个第二CAN数据控制所述多个输出设备。

本发明实施例提出的汽车CAN总线网络的从节点，在上电后，获取预设N个端口的初始数据，并根据预设N个端口的初始数据生成从节点的地址信息，以及采集多个输入设备输入的至少一个输入数据，并对至少一个输入数据分别进行滤波处理为至少一个滤波处理数据，根据预设CAN总线协议将至少一个滤波处理数据与从节点的地址信息进行编码为至少一个第一CAN数据，并发送至少一个第一CAN数据至汽车CAN总线网络的主节点，以及接收主节点发送的至少一个第二CAN数据，并根据至少一个第二CAN数据控制多个输出设备。该汽车CAN总线网络的从节点将所有数据发送给主节点，而不做具体的运算，仅根据主节点的控制数据执行相应的控制，从而可以优化汽车CAN总线网络的控制功能，实现从节点通用化设计，便于软件开发、项目管理和后期维护，并能降低成本。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例还提出了一种汽车CAN总线网络，该汽车CAN总线网络包括：多个所述的从节点；主节点，所述主节点用于接收每个所述从节点的至少一个第一CAN数据，并根据每个所述从节点的每个所述第一CAN数据对应生成所述从节点的第二CAN数据，以及分别发送所述从节点的第二CAN数据至所述从节点。

本发明实施例提出的汽车CAN总线网络，通过主节点接收每个从节点的至少一个第一CAN数据，并根据每个从节点的每个第一CAN数据对应生成从节点的第二CAN数据，以及分别发送从节点的第二CAN数据至从节点。该汽车CAN总线网络中所有从节点将所有数据发送给主节点而不做具体的运算，由主节点根据整个汽车CAN总线网络数据对从节点进行功能控制，不仅优化了汽车CAN总线网络的控制功能，便于实现从节点通用化设计、软件开发、项目管理和后期维护，且降低了成本。

为达到上述目的，本发明再一方面实施例还提出了一种汽车，该汽车包括多个输入设备、多个输出设备以及所述的汽车CAN总线网络。

本发明实施例提出的汽车，优化了汽车CAN总线网络的控制功能，通用性强，软件开发、项目管理和后期维护方便，并且降低了成本。

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为相关技术中汽车CAN总线网络的拓扑结构示意图；

图2为根据本发明实施例的汽车CAN总线网络的从节点的方框示意图；

图3为根据本发明一个具体实施例的汽车CAN总线网络的从节点的工作过程的示意图；

图4为根据本发明一个具体实施例的汽车CAN总线网络的从节点发送的四个第一CAN数据的示意图；以及

图5为根据本发明实施例的汽车CAN总线网络的拓扑结构示意图。

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。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的汽车CAN总线网络的从节点、汽车CAN总线网络和汽车。

如图2所示，本发明实施例的汽车CAN总线网络的从节点10包括M个I/O端口，M个I/O端口(I/O端口1至I/O端口M)中预设N个端口悬空，M-N个I/O端口与多个输入设备30(例如i个)和多个输出设备40(例如j个)相连，从节点10用于在上电后，获取预设N个端口的初始数据，并根据预设N个端口的初始数据生成从节点10的地址信息，以及采集多个输入设备30输入的至少一个输入数据，并对至少一个输入数据分别进行滤波处理为至少一个滤波处理数据，根据预设CAN总线协议将至少一个滤波处理数据与从节点10的地址信息进行编码为至少一个第一CAN数据，并通过CAN总线发送至少一个第一CAN数据至汽车CAN总线网络的主节点20，以及通过CAN总线接收主节点20发送的至少一个第二CAN数据，并根据至少一个第二CAN数据控制多个输出设备40，其中，N为大于或等于1的整数，N小于M，、i和j为大于1的整数，输入设备30和输出设备40的总个数小于或等于M-N。

其中，多个输入设备30可以为多个传感器或多个其它检测设备等，多个输出设备40可以为电磁阀、继电器等。在本发明的一个实施例中，从节点10对至少一个输入数据分别进行的滤波处理可以为仲裁滤波、平均值滤波、一阶滤波等，从而确保滤波处理数据的稳定性和可靠性。此外，在本发明的一个实施例中，从节点10接收到主节点20发送的至少一个第二CAN数据后，对至少一个第二CAN数据进行解析，并根据解析结果控制多个输出设备40。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在从节点10根据预设CAN总线协议将至少一个滤波处理数据与从节点10的地址信息进行编码为至少一个第一CAN数据之前，从节点10还可以获取至少一个滤波处理数据的类型信息。进一步地，在本发明的一个实施例中，至少一个滤波处理数据的类型信息可以包括模拟量、数字开关量、脉冲量等。其中，模拟量可以为电阻型模拟量，电压型模拟量，电流型模拟量等，数字开关量的数据可以为汽车档位开关信号等，脉冲量的数据可以为汽车的车速脉冲信号、转速脉冲信号等。

进一步地，在本发明的一个实施例中，从节点10可以根据预设CAN总线协议将至少一个滤波处理数据中类型信息相同的滤波处理数据分别按照从节点10的端口顺序依次编码至第一CAN数据的数据域，以及将从节点10的地址信息和滤波处理数据的类型信息编码至第一CAN数据的仲裁域。

具体地，在本发明的一个实施例中，可以将类型信息包括数字开关量的至少一个滤波处理数据分别按照从节点10的端口顺序，依次编码至8个字节的数据域，其中，每个滤波处理数据编码为2位，即一个第一CAN数据可以传输16个数字开关量的滤波处理数据。另外，在本发明的一个实施例中，可以将类型信息包括至少一个模拟量的滤波处理数据分别按照从节点10的端口顺序，依次编码至8个字节的数据域，其中，每个滤波处理数据编码为2个字节，即一个第一CAN数据可以传输4个模拟量的滤波处理数据。在本发明的再一个实施例中，可以将类型信息包括模拟量的至少一个滤波处理数据分别按照从节点10的端口顺序，依次编码至8个字节的数据域，其中，每个滤波处理数据编码为2个字节，即一个第一CAN数据可以传输4个模拟量的滤波处理数据。从而实现将数据域中数据的位置与相应数据的输入设备30相连的I/O端口对应。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第一CAN数据的仲裁域包括29位标识符。进一步地，在本发明的一个实施例中，从节点10将从节点10的地址信息编码至第一CAN数据的仲裁域的最低8位标识符，其中，第一CAN数据的仲裁域的最低8位标识符即第一CAN数据的源地址SA，从而从节点10在CAN总线网络中具有唯一的地址。在本发明的一个实施例中，硬件端口设计中预设N个端口为3个I/O端口，从节点10在上电后，将根据该3个I/O端口的初始数据生成的地址信息作为源地址SA编码至第一CAN数据的仲裁域。

另外，在本发明的一个实施例中，从节点10可以将滤波处理数据的类型信息编码至第一CAN数据的仲裁域中PF地址，例如在PF地址值范围为240到255之间，以不同的PF地址值代表滤波处理数据的类型是模拟量、数字开关量还是脉冲量，例如：PF地址值为240代表第一CAN数据中滤波处理数据为数字开关量，PF地址值为241代表第一CAN数据中滤波处理数据为模拟量。

进一步地，在本发明的一个实施例中，从节点10在发送至少一个第一CAN数据至汽车CAN总线网络的主节点20之前，还将至少一个第一CAN数据的发送顺序编码至第一CAN数据的仲裁域。其中，在本发明的一个实施例中，从节点10可以将至少一个第一CAN数据的发送顺序编码至第一CAN数据的仲裁域中PS地址，例如，当PF＝240，PS＝1时，代表当前第一CAN数据为数字开关量的第一组数据，当PS＝2时，代表当前第一CAN数据为数字开关量的第二组数据。

在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，汽车CAN总线网络的从节点10的工作过程如下：

S1，从节点上电。

S2，从节点读取预设N个端口的数据，并将预设N个端口的数据编码为从节点的地址信息。

S3，从节点的全局变量进行初始化。

S4，从节点采集开关量、模拟量、数字量等数据。

S5，从节点对采集的数据进行滤波。

S6，从节点将地址信息和滤波后的数据按照CAN协议，组装为CAN数据。

S7，从节点按照CAN数据发送周期要求将CAN数据按时发送至CAN网络。

S8，从节点接收主节点发送的CAN数据。

S9，从节点解析主节点发送的CAN数据，并根据解析结果对输出设备进行控制。

其中，在完成步骤S9之后，从节点返回步骤S4。

需要说明的是，主节点20用于接收多个从节点10中每个从节点10的至少一个第一CAN数据，并根据每个从节点10的每个第一CAN数据对应生成从节点10的第二CAN数据，以及分别发送从节点10的第二CAN数据至从节点10。进一步地，在本发明的一个实施例中，当电气原理图确定了多个输入设备30与多个从节点10的多个I/O端口的连接关系后，主节点20即可根据该连接关系和预设CAN总线协议中仲裁域的编码和数据域的格式定义，解析每个第一CAN数据的具体含义(包括发送第一CAN数据的从节点10，第一CAN数据中数据的类型以及数据对应的I/O端口，第一CAN数据的顺序编号等)，并根据解析结果生成当前第一CAN数据对应从节点10的第二CAN数据。例如，当从节点10发送如图4所示的四个第一CAN数据后，主节点20可解析获知，第一从节点10发送了I/O端口1到I/O端口4的4个模拟量的AD值。

本发明实施例提出的汽车CAN总线网络的从节点，在上电后，获取预设N个端口的初始数据，并根据预设N个端口的初始数据生成从节点的地址信息，以及采集多个输入设备输入的至少一个输入数据，并对至少一个输入数据分别进行滤波处理为至少一个滤波处理数据，根据预设CAN总线协议将至少一个滤波处理数据与从节点的地址信息进行编码为至少一个第一CAN数据，并发送至少一个第一CAN数据至汽车CAN总线网络的主节点，以及接收主节点发送的至少一个第二CAN数据，并根据至少一个第二CAN数据控制多个输出设备。该汽车CAN总线网络的从节点将所有数据发送给主节点，而不做具体的运算，仅根据主节点的控制数据执行相应的控制，从而可以优化汽车CAN总线网络的控制功能，实现从节点通用化设计，便于软件开发、项目管理和后期维护，并能降低成本。

本发明另一方面实施例还提出了一种汽车CAN总线网络，如图5所示，该汽车CAN总线网络包括：多个上述的从节点10和主节点20。其中，主节点20用于接收每个从节点10的至少一个第一CAN数据，并根据每个从节点10的每个第一CAN数据对应生成从节点10的第二CAN数据，以及分别发送从节点10的第二CAN数据至从节点10。

进一步地，在本发明的一个实施例中，当电气原理图确定了多个输入设备30与多个从节点10的多个I/O端口的连接关系后，主节点20即可根据该连接关系和预设CAN总线协议中仲裁域的编码和数据域的格式定义，解析每个第一CAN数据的具体含义(包括发送第一CAN数据的从节点10，第一CAN数据中数据的类型以及数据对应的I/O端口，第一CAN数据的顺序编号等)，并根据解析结果生成当前第一CAN数据对应从节点10的第二CAN数据。

综上所述，虽然各从节点10连接的输入设备30(例如传感器)输入的输入数据的类型不相同，且输出设备40可以实现的功能也不相同，但由于从节点10相同，即从节点10的硬件和软件都相同，且从节点10的软件和硬件设计与具体控制算法无关，而将控制算法设计在主节点20，使得主节点20成为整个汽车CAN总线网络的主控单元，对各从节点10发送的第一CAN数据进行计算和控制，并将控制数据发送给相应的从节点10，从而实现整个汽车CAN总线网络的控制功能。

本发明实施例提出的汽车CAN总线网络，通过主节点接收每个从节点的至少一个第一CAN数据，并根据每个从节点的每个第一CAN数据对应生成从节点的第二CAN数据，以及分别发送从节点的第二CAN数据至从节点。该汽车CAN总线网络中所有从节点将所有数据发送给主节点而不做具体的运算，由主节点根据整个汽车CAN总线网络数据对从节点进行功能控制，不仅优化了汽车CAN总线网络的控制功能，便于实现从节点通用化设计、软件开发、项目管理和后期维护，且降低了成本。

本发明再一方面实施例还提出了一种汽车，该汽车包括多个输入设备30、多个输出设备40以及的汽车CAN总线网络。

本发明实施例提出的汽车，优化了汽车CAN总线网络的控制功能，通用性强，软件开发、项目管理和后期维护方便，并且降低了成本。

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 (9)

1.一种汽车CAN总线网络的从节点，其特征在于，

所述从节点包括M个I/O端口，所述M个I/O端口中预设N个端口悬空，M-N个I/O端口与多个输入设备和多个输出设备相连，其中，N为大于或等于1的整数，N小于M；

所述从节点用于在上电后，获取所述预设N个端口的初始数据，并根据所述预设N个端口的初始数据生成所述从节点的地址信息，以及采集所述多个输入设备输入的至少一个输入数据，并对所述至少一个输入数据分别进行滤波处理为至少一个滤波处理数据，根据预设CAN总线协议将所述至少一个滤波处理数据与所述从节点的地址信息进行编码为至少一个第一CAN数据，并发送所述至少一个第一CAN数据至汽车CAN总线网络的主节点，以及接收所述主节点发送的至少一个第二CAN数据，并根据所述至少一个第二CAN数据控制所述多个输出设备。

2.如权利要求1所述的汽车CAN总线网络的从节点，其特征在于，在所述从节点根据预设CAN总线协议将所述至少一个滤波处理数据与所述从节点的地址信息进行编码为至少一个第一CAN数据之前，所述从节点还获取所述至少一个滤波处理数据的类型信息。

3.如权利要求2所述的汽车CAN总线网络的从节点，其特征在于，所述至少一个滤波处理数据的类型信息包括模拟量、数字开关量、脉冲量。

4.如权利要求2所述的汽车CAN总线网络的从节点，其特征在于，所述从节点根据所述预设CAN总线协议将所述至少一个滤波处理数据中类型信息相同的所述滤波处理数据分别按照所述从节点的端口顺序依次编码至所述第一CAN数据的数据域，以及将所述从节点的地址信息和所述滤波处理数据的类型信息编码至所述第一CAN数据的仲裁域。

5.如权利要求4所述的汽车CAN总线网络的从节点，其特征在于，所述第一CAN数据的仲裁域包括29位标识符。

6.如权利要求4所述的汽车CAN总线网络的从节点，其特征在于，所述从节点将所述从节点的地址信息编码至所述第一CAN数据的仲裁域的最低8位标识符。

7.如权利要求1所述的汽车CAN总线网络的从节点，其特征在于，所述从节点在发送所述至少一个第一CAN数据至汽车CAN总线网络的主节点之前，还将所述至少一个第一CAN数据的发送顺序编码至所述第一CAN数据的仲裁域。

8.一种汽车CAN总线网络，其特征在于，包括：

多个如权利要求1-7中任一项所述的从节点；

主节点，所述主节点用于接收每个所述从节点的至少一个第一CAN数据，

并根据每个所述从节点的每个所述第一CAN数据对应生成所述从节点的第二CAN数据，以及分别发送所述从节点的第二CAN数据至所述从节点。

9.一种汽车，其特征在于，包括多个输入设备、多个输出设备以及如权利要求8所述的汽车CAN总线网络。