CN105099843B - 针对车辆通信总线的运行时间压缩方法 - Google Patents

针对车辆通信总线的运行时间压缩方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及针对车辆通信总线的运行时间压缩方法。一种用于对车辆通信总线上的数据的运行时间零字节压缩的方法包含确定在数据帧中提供的零字节的数目。当存在足够零字节时，生成映射数据帧中的零字节位置的编码字节。与编码字节和非零数据字节的数目相关的数据长度代码被提供在装置头部中。数据长度代码具有小于未压缩数据帧的值。传输具有编码字节和未压缩非零数据字节的压缩数据帧。为了解压缩压缩数据帧，编码字节映射数据帧的零字节的位置。非零数据字节然后被提供在适当位置处以重建数据帧。

Description

针对车辆通信总线的运行时间压缩方法
背景技术
本发明涉及针对通信总线上的数据的运行时间压缩以最小化带宽使得能够为交通工具提供附加电子控制单元的方法和设备。
数据通过车辆通信总线以数据帧来传输。每个帧典型地具有八个字节的数据。每个字节包含八位的信息。
因为受控域网（CAN）总线上的总线负载数据接近带宽限制，所以更多总线必须被添加以获得适当结果。存在消息优先级方案。因此，低的优先级消息被延迟长的时间段，从而降低性能。
需要以下压缩方法：其在不要求附加硬件并且不要求用于数据压缩和数据解压缩的中央处理器单元（CPU）时间的显著增加的情况下减少总线负载。该方法必须与现有的网络软件集成。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供用于针对通过车辆通信总线传输的数据的运行时间零字节压缩的方法，该方法在连接到通信总线的电子控制单元上执行。该方法包括以下步骤：获得数据帧；确定在数据帧的一组数据字节中提供的零字节数目；确定对于数据压缩来说在该组数据字节中是否存在足够的零字节；当对于数据压缩来说存在足够的零字节时，生成指示零字节在数据帧中的位置的编码字节；提供取决于编码字节和数据帧中的非零数据字节的数目的数据长度代码，该数据长度代码被提供在装置头部中，该装置头部包含数据消息标识符；以及形成和传输包含编码字节和非零数据字节的压缩数据帧，其中压缩数据帧的字节数目小于未压缩数据帧的字节数目。
在另一个实施例中，电子控制单元包括以下中的至少一个：通信控制单元、电子稳定性控制单元、传动系控制器、车体电子模块、车头单元和导航系统。
另一个实施例包含通过以下在另一个电子控制单元的接收器处解压缩压缩数据：针对数据消息标识符确定数据长度代码是否具有对应于存储的数据长度代码的数据长度代码值，并且当数据长度代码不对应于存储的数据长度代码时，解压缩压缩数据帧。
在另一个实施例中，解压缩数据帧包括：读取编码字节并且确定数据帧的零字节的位置；以及读取数据字节并且提供关于零字节位置的非零数据字节以形成数据帧。
在另一个实施例中，该方法免于从运行时间零字节压缩和解压缩丢失数据，并且数据压缩不针对提供给通信总线的数据帧中的每个数据帧发生。进一步，通信总线包括在地面车辆上提供的CAN总线。
在另一个实施例中，数据长度代码和数据消息标识符被提供在消息头部中并且数据消息标识符识别在数据帧中提供的数据源。进一步，所提供的数据包括轮速数据、偏航速率数据和导航数据中的一个。
在另一个实施例中，本发明提供连接到车辆通信总线的电子控制单元，其用于通过车辆通信总线将数据帧传输到连接到车辆通信总线的其它电子控制单元。电子控制单元包含处理器和存储指令的存储器。在由处理器执行时该指令使电子控制单元获得数据帧；确定在数据帧的一组数据字节中提供的零字节的数目；确定对于数据压缩来说在该组数据字节中是否存在足够的零字节；当对于数据压缩来说存在足够的零字节时，生成指示零字节在数据帧中的位置的编码字节；提供取决于编码字节和数据帧中的非零数据字节的数目的数据长度代码，该数据长度代码被提供在装置头部中，该装置头部包含数据消息标识符；以及形成和传输包含编码字节和非零数据字节的压缩数据帧。
在另一个实施例中，电子控制单元执行指令以从车辆通信总线接收数据帧；针对数据消息标识符确定数据长度代码是否具有对应于存储的数据长度代码的值，并且当数据长度代码小于存储的数据长度代码时，处理器通过读取编码字节以及确定数据帧中的零字节的位置来解压缩压缩数据帧；以及读取非零数据字节并且提供关于数据帧中的零字节的位置的非零数据字节以重构数据帧。
在一个实施例中，非零数据字节免于数据压缩。
通过考虑详细描述和附图，本发明的其它方面将变得显而易见。
附图说明
图1示出连接到车辆总线的电子控制单元的框图。
图2示出在零字节具有发生的最高频率的情况下针对通过总线传输的字节的值的数据直方图。
图3示出数据压缩例程的流程图。
图4示出数据压缩例程的流程图。
具体实施方式
在本发明的任何实施例被详细解释之前，要理解的是，本发明在其应用中不被限制到在下面描述中被阐述或在附图中被图解的组件的构建和布置的细节上。本发明能够具有其它实施例并且能够以各种方式来实践或者能够以各种方式来实行。
图1示出车辆总线通信系统10，其包含连接到通信总线12的多个电子控制单元。通信总线12是CAN总线或FlexRay总线。诸如面向媒体系统传输（MOST）总线或以太网总线的其它总线也预期用于在车辆环境中使用。
更具体地，图1示出通信控制单元14，其被连接到通信总线12。进一步，传动系控制器16、底盘和安全控制器18、车体电子模块20和车头单元22被连接到通信总线12。移动装置能够与车头单元22进行通信。包含电子稳定性控制单元和导航系统的其它电子控制单元预期与为电子控制单元16、18、20、22提供的通信总线或附加总线一起使用。每个控制单元具有控制器或处理器，其处理从通信总线12接收的数据帧并且向通信总线提供数据帧。
图2是被定义为字节的数据的数据直方图，每个字节具有八个位。每个八位字节被定义为一对字符（并且更具体地为0到F）。该对字符中的每个是四位值。例如，0 0 0 0 的四位序列表示值“0”，其能够被考虑为“00”，因为四位序列的两者都是零。1 1 1 1的四位序列表示字母F，其对应于数字15。最后，序列1 0 0 1 表示数字值9。
在图2中示出的个别八位字节具有大量的从00到FF的值。然而，具有0值的字节的数目是相当大的，并且当两个或更多个零字节以由八个字节的序列表示的数据帧来提供时，该实现导致数据压缩概念。
图3是用于压缩在数据帧中具有零值的数据字节的压缩例程30的流程图。在例程30的步骤32处，对正等待传输的数据帧或消息中的零值字节的数目进行计数。
在决定步骤34处，零值字节的数目与值二相比。如果关于数据帧中的总值提供少于两个的零值，则例程30前进到步骤36。在步骤36处，数据长度代码（DLC）不被改变并且帧不被改变。因此，数据帧在没有数据压缩的情况下被传输，因为零的数目不足以使DLC的长度缩短从而由此压缩数据帧。
在决定步骤34处，当零值字节的数目至少是二时，例程30前进到步骤38。在步骤38处，编码字节从数据帧的总字节形成。针对具有八个字节的数据帧的编码的示例如下。
未压缩字节： 00 11 2A 00 F3 00 40 00
单个编码字节：1 0 0 1 0 1 0 1 = A9。
A9值根据从右到左相反地读取值来获得。因此，位1 0 1 0变为A（表示十）并且位10 0 1变为9。因此，十六进制值是A9。因为未压缩字节中的仅四个不是零并且存在编码字节，所以对于上面帧来说在零压缩之后DLC=5。
用于传输的压缩字节：A9 11 2A F3 40
A9的第一字节值是编码字节并且识别数据帧中的零值被放置在哪里。其后跟着的四个数据字节其后是序列中的规则未压缩非零值数据字节，剪掉了零值字节。DLC=5的值被放置在具有仅五个字节的数据帧的装置头部中。除了数据长度代码以外，装置头部包含数据消息标识符。
包含装置头部的数据帧通过在图1中示出的通信总线12或未编号的通信总线来传输。如上面阐述的，仅具有两个或更多个零值的数据帧被压缩。因为数据压缩是选择性的并且不针对每个数据帧发生，所以术语运行时间压缩定义其中压缩决定基本上实时发生的布置。
零被压缩数据帧的解压缩如下。如在图4的流程图中示出的，处理器在图1中示出的电子控制单元中的一个处执行解压缩例程40。在步骤42处，例程40确定具有数据帧的新消息被接收。在决定步骤44处，例程40确定针对数据帧的DLC值是否小于预期的值。如果预期的值被确定，则解压缩例程40前进到步骤46并且数据帧被评估为正常未压缩数据帧。如果DLC小于预期的DLC值，则解压缩例程前进到步骤48。
在步骤48处，编码的零字节放置或映射数据帧中的零值。如上面阐述的，存储在编码的零值字节中的零值被放置返回它们在编码期间所在的地方。未压缩非零数据字节顺序地填充在零字节之前、之间或之后的间隙或开口，以获得针对帧的数据的预期长度。在未压缩消息小于八个字节时的实例中，零位针对（多个）对应缺失字节来编码以确定编码字节。当预期长度已经被存储在接收电子控制单元中时，解压缩用小于八个字节的预期长度来重构帧。
在数据传输期间，节省的带宽量取决于在数据帧中提供的零字节的数目。另一个重要因素是压缩数据是100%重构的，因为从将数据帧压缩到压缩数据帧中并且从对压缩数据帧解压缩中没有值丢失或被另外更改。
在一些构造中，电子控制单元16、18、20、22包含具有存储在存储器模块（诸如ROM）中的可执行程序的处理器。电子控制单元也包含用于存储来自其他交通工具单元的通过通信总线12接收的信息的RAM。电子控制单元的非暂态计算机可读存储器模块包含易失性存储器、非易失性存储器或其组合，并且在各种构造中也可以存储操作系统软件、应用程序/指令数据，以及其组合。
因此，除了别的以外，本发明提供用于通过数据帧中的零字节的压缩来压缩数据的方法，该数据能够被通过车辆总线来传输。通过减少所传输的数据量，节省数据带宽并且能够最小化总线的数目。本发明的各种特征和优点在所附权利要求书中被阐述。

Claims (14)

1.一种用于对通过车辆的通信总线传输的数据的运行时间零字节压缩的方法，所述方法在连接到通信总线的电子控制单元上执行，所述方法包括以下步骤：
获得数据帧；
确定在数据帧的一组数据字节中提供的零字节的数目；
确定对于数据压缩来说在该组数据字节中是否存在足够零字节；
当对于数据压缩来说存在足够零字节时，生成指示零字节在数据帧中的位置的编码字节；
提供取决于数据帧中的非零数据字节的数目和编码字节的数据长度代码，数据长度代码被提供在装置头部中，装置头部包含数据消息标识符；以及
形成和传输包含编码字节和非零数据字节的压缩数据帧，
其中压缩数据帧具有比未压缩数据帧更少的数据字节。
2.权利要求1的所述方法，其中电子控制单元包括以下中的至少一个：通信控制单元、电子稳定性控制单元、传动系控制器、车体电子模块、车头单元和导航系统。
3.权利要求1的所述方法，包含通过以下方式解压缩另一个电子控制单元的接收器处的压缩数据帧：
针对数据消息标识符确定数据长度代码是否具有对应于存储的数据长度代码的数据长度代码值，以及
当数据长度代码值小于存储的数据长度代码时，解压缩压缩数据帧。
4.权利要求3的所述方法，其中解压缩压缩数据帧包括：
读取编码字节并且确定和映射数据帧的零字节的位置；
读取非零数据字节并且根据关于零字节的位置的非零数据字节来重构数据帧。
5.权利要求1的所述方法，其中数据压缩不针对被提供给通信总线的数据帧中的每个发生。
6.权利要求1的所述方法，其中通信总线包括在地面车辆上提供的CAN总线。
7.权利要求1的所述方法，其中数据长度代码和数据消息标识符被提供在消息头部中，数据消息标识符识别在数据帧中提供的数据的源。
8.权利要求7的所述方法，其中所提供的数据包括轮速数据、偏航速率数据和导航数据中的一个。
9.一种连接到车辆通信总线的电子控制单元，其用于通过车辆通信总线将数据帧传输到连接到车辆通信总线的其它电子控制单元，所述电子控制单元包含：
处理器和存储器，存储器存储指令，所述指令在由处理器执行时，使所述电子控制单元：
获得数据帧；
确定在数据帧的一组数据字节中提供的零字节的数目；
确定对于数据压缩来说在该组数据字节中是否存在足够零字节；
当对于数据压缩来说存在足够零字节时，生成指示零字节在数据帧中的位置的编码字节；
提供取决于数据帧中的非零数据字节的数目和编码字节的数据长度代码，数据长度代码被提供在装置头部中，装置头部包含数据消息标识符；以及
形成和传输包含编码字节和非零数据字节的压缩数据帧。
10.依据权利要求9的所述电子控制单元，其中存储器存储指令，所述指令在由处理器执行时，使所述电子控制单元：
从车辆通信总线接收数据帧；
针对数据消息标识符确定数据长度代码是否具有对应于存储的数据长度代码的值，以及
当数据长度代码值小于存储的数据长度代码时，处理器通过以下解压缩压缩数据帧：
读取编码字节并且确定数据帧中的零字节的位置；以及
读取非零数据字节并且根据关于数据帧中的零字节的位置的非零数据字节来重构数据帧。
11.权利要求9的所述电子控制单元，其中所述电子控制单元包括以下中的一个：通信控制单元、电子稳定性控制单元、传动系控制器、车体电子模块、车头单元和导航系统。
12.权利要求9的所述电子控制单元，其中处理器正执行运行时间零字节压缩，并且过程免于从运行时间零字节压缩中丢失数据。
13.权利要求9的所述电子控制单元，其中通信总线包括在地面车辆上提供的CAN总线。
14.权利要求9的所述电子控制单元，其中非零数据字节免于数据压缩。
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