CN104969514A - 用于在两条can总线之间传输帧的方法和装置 - Google Patents

用于在两条can总线之间传输帧的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种能够将从第一CAN总线(2)接收的数据帧传输至第二CAN总线(3)的CAN-CAN互连装置(5),其接收各自包括以11位编码并且与赋予各帧的优先级相关联的判优标识符的多个第一类型的数据帧,并且接收具有更低优先级的、带有以29位编码的标识符的多个第二类型的数据帧;其将这些第一类型的数据帧存储在一个MPFO类型的RAM存储器(51)中;其将这些第二类型的数据帧存储在一个FIFO类型的RAM存储器(52)中;只要该MPFO类型的RAM存储器(51)不为空,其就将这些第一类型的数据帧按优先级顺序传输至该第二CAN总线(3);并且当该MPFO类型的RAM存储器(51)为空时,其将这些第二类型的数据帧按到达顺序传输至该第二CAN总线(3)。

Description

用于在两条CAN总线之间传输帧的方法和装置
技术领域
本发明涉及对通过CAN-CAN互连装置链接在一起的两条CAN总线之间的数据传输的管理。
本发明的领域更具体地涉及(尽管不是排他性地)汽车领域。
背景技术
当今,机动车辆一般配备有允许若干计算机彼此通信的若干CAN网络(大写字母代表控制器局域网络)。当第一CAN网络的计算机必须向第二CAN网络的计算机传输数据时,这些数据一定必要地行经将这两个CAN网络的CAN总线互连的CAN-CAN桥。
与网关形成对照,CAN-CAN桥的规则是将来自第一总线的数据在第二总线一旦能够接收数据时无修改地拷贝给这一第二总线。图1以示意性且简化的方式展示了将第一CAN总线2和第二CAN总线3互连的双向CAN-CAN互连桥1的常规结构。为了将来自第一总线2的CAN帧传输至第二总线3,CAN-CAN桥1一般包括MPFO(首字母代表最高优先级先出(Most Priority First Out))类型的RAM存储器10,该存储器的作用是只要第二总线3被占用就存储从该第一总线2接收的CAN帧,并且第二总线3一空闲就在考虑其优先级的同时再次传输所存储的这些帧。出于简化目的,未展现使得能够管理优先级的桥1的元件。CAN-CAN桥1还包括同一类型的用于在相反方向上传输帧的RAM存储器11。
根据ISO 11898标准,所有CAN数据帧都具有图2中示意性展示的相同结构。更确切地,CAN数据帧4常规地包括七个不同字段:
-帧开始或SOF字段40,一般由1位构成,
-12位或32位的判优字段41,包括由11位或29位构成的帧标识符ID,
-校验字段42,由6位构成,
-数据字段43,由0至64位构成,
-冗余校验或CRC字段44(首字母代表循环冗余校验),由16位构成,
-确认字段45,由2位构成,
-帧结束或EOF字段46,一般由7位构成。
在上述结构中,判优字段41中所包含的标识符ID使得能够指示出赋予CAN帧的优先级,并且该标识符由此允许CAN-CAN桥1管理对其MPFO存储器10和11中所存储的帧根据其相对优先级进行的拷贝。
当今,在汽车领域,所有的数据帧都具有以11位编码的标识符,从而产生具有211个不同标识符的可能性。另外,数据帧的上述结构还用于使得所谓的诊断帧循环,从而使得能够在车辆的出厂检验过程中、或在由经销商或修车厂进行车辆维修过程中检测特定故障。这些诊断帧以临时方式在挂到车辆上的诊断工具的请求下循环。
这些诊断帧必须不是以优先级方式来处理的,以便不干扰其他帧并且冒着检测到伪故障的风险。因此为诊断帧从211个可能的标识符当中预留了一个范围的标识符的值,以便赋予它们最低的可能优先级。
但为低优先级而预留的这个范围已经用尽,并且如这些标准所授权的那样希望从此以后针对这些诊断帧切换至以29位而不是11位编码的标识符。
这样做之后,变得明显的是,如图1中所展示的CAN-CAN桥1结构不再合适。第一种解决方案可以在于确定MPFO RAM存储器10和11的大小,从而使得它们能够存储具有默认以29位编码的标识符的帧,如图3a中示意性展示的。这一解决方案产生成本开销。另外,由于这些存储器将必须同时存储数据帧(11位的标识符)和诊断帧(29位的标识符),所以MPFO存储器的占用率将不是最优化的,如图3b中示意性示出的(阴影区域中所表示的损失空间)。最后并且尤其是,图1的CAN-CAN桥进行的优先级管理实施起来变得复杂得多,因为它必须将以11位编码的标识符与以29位编码的标识符进行比较。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种用于传输CAN帧的合适方法和合适的CAN-CAN互连装置结构来减轻现有技术的局限性。
相应地,本发明的第一主题是一种通过CAN-CAN互连装置将多个帧从第一CAN总线传输到第二CAN总线的方法,该方法包括以下步骤:
-生成并在该第一CAN总线上传输多个第一类型的数据帧,这些数据帧各自包括一个判优字段,该判优字段含有一个11位编码的标识符,该标识符是与赋予每个帧的优先级相关联的;
-生成并在该第一CAN总线上传输具有比这些第一类型的数据帧更低的优先级的多个第二类型的数据帧,每个第二类型的数据帧都包括一个判优字段,该判优字段含有一个29位编码的标识符;
-由该CAN-CAN互连装置接收并分离出这些第一类型的和第二类型的数据帧;
-将所接收的这些第一类型的数据帧存储在该CAN-CAN互连装置的一个MPFO类型的RAM存储器中;
-将所接收的这些第二类型的数据帧存储在该CAN-CAN互连装置的一个FIFO类型的RAM存储器中;
-只要该MPFO类型的RAM存储器不为空,就将这些第一类型的数据帧按优先级顺序传输至该第二CAN总线;
-当该MPFO类型的RAM存储器为空时,将这些第二类型的数据帧按到达顺序传输至该第二CAN总线。
根据其他附加或组合的可能具体特征:
-该第一和该第二CAN总线各自集成到一个机动化车辆的CAN网络中,这些第一类型的数据帧与将在这些CAN网络之间交换的应用数据相关,并且这些第二类型的数据帧与将被与该第二CAN总线相连接的一个外部诊断工具所请求的诊断数据相关;
-该分离步骤包括提取出所接收的每个帧的该判优字段中所含有的位数。
-作为一个变体,该分离步骤包括提取出所接收的每个帧的标识符、以及将所提取的标识符与针对这些第二类型的数据帧所预留的一个预定义标识符列表加以比较。
本发明的主题也是一种能够将从第一CAN总线接收的数据帧传输至第二CAN总线的CAN-CAN互连装置,所接收的这些数据帧或者是各自包括一个含有11位编码的、与赋予各帧的优先级相关联的标识符的判优字段的多个第一类型的数据帧,或者是具有比这些第一类型的数据帧更低的优先级的多个第二类型的数据帧,每个第二类型的数据帧都包括一个含有29位编码标识符的判优字段,该装置包括:
-一个将从该第一总线接收的这些数据帧分离的模块,该模块能够将这些第一类型的数据帧与这些第二类型的数据帧分离开;
-一个MPFO类型的RAM存储器,该存储器能够存储源自该帧分离模块的这些第一类型的数据帧;
-一个FIFO类型的RAM存储器,该存储器能够存储源自该帧分离模块的这些第二类型的数据帧;
-一个多路复用模块,该多路复用模块的多个输入端连接至该MPFO类型的RAM存储器的多个输出端和该FIFO类型的RAM存储器的多个输出端,只要该MPFO类型的RAM存储器不为空,该多路复用模块就能够将第一类型的数据帧按优先级顺序传输至该第二CAN总线,并且当该MPFO类型的RAM存储器为空时,能够将第二类型的数据帧按到达顺序传输至该第二CAN总线。
有利的是,该MPFO类型的RAM存储器可以形成该装置中所包括的一个MPFO类型的第一CAN-CAN桥的一部分,并且该FIFO类型的RAM存储器可以形成该装置中所包括的一个FIFO类型的第二CAN-CAN桥的一部分。
附图说明
考虑对本发明的非限制性示例性实现方式的以下描述并参照附图,将更好地理解本发明及其提供的各种优点,在附图中:
-图1(上文已经描述过)示意性地展现了已知的双向CAN-CAN桥的结构;
-图2(上文已经描述过)展现了CAN数据帧的标准化结构;
-图3a和图3b(上文已经描述过)展示了MPFO类型的存储器的实例,这些存储器存储具有以不同位数编码的标识符的帧;
-图4展示了在两条CAN总线之间通过CAN-CAN桥传输数据帧和诊断帧的框架内根据本发明易于实现的各步骤;
-图5示意性地展现了能够用于实施根据图4的方法的单向CAN-CAN互连装置的可能的实施例;
-图6示意性地展示了图5的CAN-CAN互连装置中所使用的存储器的占用实例。
具体实施方式
现在将参照图4描述用于在第一CAN总线2和第二CAN总线3之间通过CAN-CAN互连装置传输CAN帧的方法。出于说明目的,将考虑非限制性的汽车领域,在该领域中,人们希望通过互连装置传输:
-一方面,所谓的具有不同优先级的应用CAN数据帧。
-另一方面,诊断CAN数据帧,它们的优先级低于这些应用CAN数据帧中的任一个帧的优先级。
当然,根据本发明的方法能够是在其中人们希望传输高优先级的CAN数据帧和更低优先级数据帧的任何其他应用领域都有益。
根据该方法,适当地通过CAN-CAN互连桥传输之前的步骤在于生成CAN数据帧,取决于这些帧是应用数据帧还是诊断数据帧,这些数据帧的判优字段(图2中的41)是以不同位数编码的(图5中的步骤100和110,它们可以互换)。一种优先方式中,应用数据帧的标识符ID是以11位编码的,而诊断数据帧的标识符ID是以29位编码的。
当CAN-CAN互连装置接收第一总线2所生成的帧(步骤120)时,该装置对这些帧加以区别以便将它们指配给特定于所接收的帧的类型的处理。例如通过提取所接收的每个帧的标识符ID并且通过识别针对此标识符所使用的编码的位数、或更简单地通过提取判优字段中所包含的位数来执行此区别步骤(图5中被引用为130)。作为一个变体,该互连装置采用单独用于诊断的标识符列表,并识别所接收的帧是否具有此列表中所包含的标识符。
如上文所指示的,CAN-CAN互连装置必须原样复制其所接收的数据,并且第二总线一可用就对这些数据加以传输。在等待第二总线可用的同时,这些数据必须被存储在互连装置中。所述存储根据所接收的数据帧的类型而不同。更确切地,其标识符ID以11位编码的应用数据帧存储在MPFO类型的RAM存储器中(步骤140)。以一种不同的方式,其标识符ID以29位编码的诊断数据帧存储在互连装置的FIFO(首字母代表先进先出)类型的RAM存储器中(步骤150)。
如此存储的数据帧然后被CAN-CAN互连装置根据以下规则传输至第二总线3(步骤160):
-按优先级顺序传输MPFO类型的RAM存储器中所存储的应用数据帧,只要MPFO类型的存储器不为空就这样做;
-MPFO类型的存储器一为空,就按到达存储器中的顺序传输FIFO类型的RAM存储器中所存储的诊断数据帧。
图5意性地展示了用于实施步骤120至160的CAN-CAN互连装置5。
装置5本质上包括:
-一个对从第一总线2接收到的帧进行分离的模块50,该模块能够通过其标识符来区分出应用数据帧与诊断数据帧;
-一个MPFO类型的RAM存储器51,该存储器的大小被确定成存储具有以11位编码的标识符的应用数据帧;
-一个FIFO类型的RAM存储器52,该存储器的大小被确定成存储具有以29位编码的标识符的诊断数据帧;
-一个多路复用模块53,该多路复用模块的多个输入端连接至RAM存储器51、52的多个输出端,此模块53能够首先将应用数据帧按其优先级顺序传输至第二总线3、并且然后(仅当MPFO类型的RAM存储器51为空时)才在遵守诊断数据帧到达互连装置的顺序的同时将诊断数据帧传输至第二总线。
适当注意的是,图6中所描述的装置5可以是包括上述所有元件以及各软件模块(未展现)的特定部件,这些软件模块允许一方面按照优先级顺序处理存储器51中所存储的数据,并且另一方面在具有为空的存储器51的条件下按到达顺序处理存储器52中所存储的数据。
作为一个变体,CAN-CAN互连装置5可以被视为两个已知CAN-CAN桥的联合:
-第一CAN-CAN桥1,该桥管理优先级并且与参照图1所描述的桥完全相同;
-第二CAN-CAN桥6,该桥管理FIFO,
这些桥已经被补充了对所接收的帧进行分离的模块50、多路复用模块53、以及用于管理多路复用模块53以使得它能够根据上文所指示的规则来传送帧的软件模块(未展现)。
在所有情况下,人们都获得了根据数据帧的优先级并根据其类型来对数据帧加以传输的良好管理,同时优化了对这两个存储器的占用。
当然,该互连装置还可以是双向的,在这种情况下,该互连装置将包括允许应用数据帧和诊断数据帧从总线3传输至总线2的类似结构。

Claims (7)

1.一种通过CAN-CAN互连装置(5)将帧从第一CAN总线(2)传输到第二CAN总线(3)的方法,该方法包括以下步骤:
-生成(100)并在该第一CAN总线(2)上传输多个第一类型的数据帧,这些数据帧各自包括一个判优字段(41),该判优字段含有一个11位编码的标识符,该标识符是与赋予每个帧的优先级相关联的;
-生成(110)并在该第一CAN总线(2)上传输具有比该第一类型的这些数据帧更低的优先级的多个第二类型的数据帧,每个第二类型的数据帧包括一个判优字段(41),该判优字段含有一个29位编码的标识符;
-由该CAN-CAN互连装置(5)接收(120)并分离出(130)这些第一类型的和第二类型的数据帧;
-将所接收的这些第一类型的数据帧存储(140)在该CAN-CAN互连装置(5)的一个MPFO类型的RAM存储器中;
-将所接收的这些第二类型的数据帧存储(150)在该CAN-CAN互连装置(5)的一个FIFO类型的RAM存储器中;
-只要该MPFO类型的RAM存储器不为空,就将这些第一类型的数据帧按优先级顺序传输至该第二CAN总线(3);
-当该MPFO类型的RAM存储器为空时,将这些第二类型的数据帧按到达顺序传输至该第二CAN总线(3)。
2.如权利要求1所述的传输方法,其特征在于,该第一和该第二CAN总线各自集成到一个机动化车辆的CAN网络中,这些第一类型的数据帧与将在这些CAN网络之间交换的应用数据相关,并且这些第二类型的数据帧与将被与该第二CAN总线相连接的一个外部诊断工具所请求的诊断数据相关。
3.如权利要求1或权利要求2所述的传输方法,其特征在于,该分离步骤(130)包括提取出所接收的每个帧的该判优字段(41)中所含有的位数。
4.如权利要求1或权利要求2所述的传输方法,其特征在于,该分离步骤(130)包括提取出所接收的每个帧的标识符、以及将所提取的标识符与针对这些第二类型的数据帧所预留的一个预定义标识符列表加以比较。
5.一种能够将从第一CAN总线(2)接收的数据帧传输至第二CAN总线(3)的CAN-CAN互连装置(5),所接收的这些数据帧或者是各自包括一个含有11位编码的、与赋予各帧的优先级相关联的标识符的判优字段(41)的多个第一类型的数据帧,或者是具有比这些第一类型的数据帧更低的优先级的多个第二类型的数据帧,每个第二类型的数据帧都包括一个含有29位编码标识符的判优字段(41),该装置包括:
-一个将从该第一总线接收的这些数据帧分离的模块(50),该模块能够将这些第一类型的数据帧与这些第二类型的数据帧分离开;
-一个MPFO类型的RAM存储器(51),该存储器能够存储源自该帧分离模块(50)的这些第一类型的数据帧;
-一个FIFO类型的RAM存储器(52),该存储器能够存储源自该帧分离模块(50)的这些第二类型的数据帧;
-一个多路复用模块(53),该多路复用模块的多个输入端连接至该MPFO类型的RAM存储器(51)的多个输出端和该FIFO类型的RAM存储器(52)的多个输出端,只要该MPFO类型的RAM存储器(51)不为空,该多路复用模块(53)就能够将第一类型的数据帧按优先级顺序传输至该第二CAN总线(3),并且当该MPFO类型的RAM存储器为空时,能够将第二类型的数据帧按到达顺序传输至该第二CAN总线(3)。
6.如权利要求5所述的CAN-CAN互连装置(5),其特征在于,这些第一类型的数据帧涉及将在一个机动化车辆的两个CAN网络之间交换的应用数据,并且这些第二类型的数据帧涉及将被与该第二CAN总线相连接的一个外部诊断工具所请求的诊断数据。
7.如权利要求5或权利要求6所述的CAN-CAN互连装置(5),其特征在于,该MPFO类型的RAM存储器(51)形成该装置中所包括的一个MPFO类型的第一CAN-CAN桥的一部分,并且在于,该FIFO类型的RAM存储器(52)形成该装置中所包括的一个FIFO类型的第二CAN-CAN桥的一部分。
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