CN106004730A - 汽车异构网络融合装置及基于该装置的汽车智能化设备即插即用的扩展方法 - Google Patents

汽车异构网络融合装置及基于该装置的汽车智能化设备即插即用的扩展方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种汽车异构网络融合装置及基于该装置的汽车智能化设备即插即用的扩展方法，该装置包括电源模块、微处理模块和一个以上用于与汽车总线连接的总线收发器模块，各个总线收发器模块分别连接在微处理模块上，电源模块用于给微处理模块和总线收发器模块供电，系统中外接设备通过扩展总线连接在异构网络融合装置上，车辆总线网络连接在异构网络融合装置上，视频输入接口连接在异构网络融合装置上，视频输入接口上连接有汽车显示屏。其将多种总线网络进行融合，在CPU内置设备ID列表，可自动与连接设备进行双向起链路机制连接。

Description

汽车异构网络融合装置及基于该装置的汽车智能化设备即插即用的扩展方法
技术领域
本发明公开一种汽车辅助电子设备及应用方法，特别是一种汽车异构网络融合装置及基于该装置的汽车智能化设备即插即用的扩展方法，属于汽车电子技术领域。
背景技术
随着汽车电子化程度越来越高，各种总线在汽车上的应用越来越广泛，汽车内部网络构成了一个典型的异构网络系统。
目前，主流的车载总线包括CAN、LIN、MOST、Flexray等，各个总线对其所针对的应用领域来说有很好的针对性，可靠性以及稳定性也很高。然而，各总线的特点及传统车辆的网络结构决定了不同的总线网络形成了很多“孤岛”（即在一定范围内互联，对外隔绝联系），各总线网络之间缺乏联系，信息相对孤立。
汽车的智能化功能往往需要收集多组数据进行综合判断决策处理，这些数据可能分布于不同的总线上，由于传统的汽车总线网络之间缺乏有效的沟通和联系，一般汽车智能化设备扩展时需要采取如图1所示的架构，如图1所示，所有需要扩展的设备分别接入到汽车不同的总线上，以便收集不同总线上的数据；所有设备的视频全部进入到车辆现有的视频输入接口，再将数据送显示屏进行显示，这种方式存在如下问题：1、设备需要的总线接口较多，且存在不确定性。硬件/软件的设计只能是专车专用，造成重复开发及成本的浪费。2、因设备需要的总线接口较多，造成线束增加，同时为设备安装时的布线造成困扰。3、因不同车型总线特性及数据逻辑的差异，设备安装时需要进行调试和匹配。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的汽车总线种类多，总线网络之间缺乏有效的沟通和联系的缺点，本发明提供一种汽车异构网络融合装置及基于该装置的汽车智能化设备即插即用的扩展方法，其将多种总线网络进行融合，在CPU内置设备ID列表，可自动与连接设备进行双向起链路机制连接。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种汽车异构网络融合装置，该装置包括电源模块、微处理模块和一个以上用于与汽车总线连接的总线收发器模块，各个总线收发器模块分别连接在微处理模块上，电源模块用于给微处理模块和总线收发器模块供电。
一种应用如上述的异构网络融合装置的汽车系统，其特征是：所述的系统中外接设备通过扩展总线连接在异构网络融合装置上，车辆总线网络连接在异构网络融合装置上，视频输入接口连接在异构网络融合装置上，视频输入接口上连接有汽车显示屏。
一种基于上述的异构网络融合装置的汽车智能化设备即插即用的扩展方法，该方法包括下述步骤：
（1）、在MCU中存储有可以支持的即插即用设备的ID列表；
（2）、当有新的外接设备接入时，外接设备上电后等待MCU读取设备信息，如果在设定时间内新的外接设备接收到了MCU读取设备信息的请求，设备将应答设备ID，MCU接收到设备ID后，将在设备ID列表中查询是否支持该设备，如果支持，MCU将应答新接入设备，允许该设备的接入，并跳转至步骤（5）；否则将拒绝该设备的接入；
如果在设定时间内新的外接设备未接收到MCU读取设备信息的请求，则
（3）、新的外接设备将主动发送设备ID和接入请求给MCU；
（4）、MCU接收到新的外接设备接入请求后，在设备ID列表中查询是否支持该设备，如果支持，则MCU将应答新接入设备，允许该设备的接入，并跳转至步骤（5）；否则将拒绝该设备的接入；
（5）、在新的外接设备接入的交互过程完成后，MCU根据设备ID确定其应该包含的功能，并将功能对应的数据ID添加到发送列表中，周期性的向新设备发送相应的数据，新设备依据对应的数据ID进行响应即可。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的总线收发器模块包括一个以上的CAN总线收发器，CAN总线收发器的高低电平输入端之间跨接有总线终端电阻。
所述的总线收发器模块包括一个以上的RS-485收发器，RS-485收发器连接在微处理模块的串口上，RS-485收发器的正电源端连接有滤波电容C8，RS-485收发器的高低电平输入端上分别连接有偏置电阻，偏置电阻R8连接在正电源和RS-485收发器的高电平输入端之间，偏置电阻R9连接在地和RS-485收发器的低电平输入端之间，RS-485收发器的高低电平输入端之间分别跨接有总线终端电阻R10。
所述的本实施例中，电源模块采用LDO。
所述的LDO的输入端上连接有滤波电容C4和滤波电容C5，LDO的输出端上连接有滤波电容C6和滤波电容C7。
所述的LDO的输入端上串接有二极管D1。
本发明的有益效果是：1、本发明经过归一化处理后，不同车型、不同的总线、不同的协议转化为统一的透明的接口和协议，将不同车型的差异性完全剥离出来，智能化设备的开发、生产调试不需要考虑车型的差异，大大降低了重复开发的成本。2、车辆不同类型的总线数据进行综合处理，有效的消除了“孤岛”，使数据的综合判断和决策成为可能。3、本发明将原来的每个设备需要连接多个不同的总线变为所有设备挂载到统一的总线上，大大减少了线束数量，降低布线难度。4、本发明采用统一的透明化的扩展总线接口，设备的即插即用成为可能，设备的扩展不再需要根据不同车型进行调试。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为传统的汽车智能化设备扩展方法电路方框图。
图2为本发明基于汽车异构网络融合的汽车智能化设备扩展方法电路方框图。
图3为异构网络融合装置电路原理图。
图4为本发明扩展方法电路流程图。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
请参看附图3，本发明中的异构网络融合装置主要包括电源模块、微处理模块和一个以上的总线收发器模块，各个总线收发器模块分别连接在微处理模块上，用于与各个汽车总线连接，本实施例中，总线收发器模块设有四个，其中三个为CAN总线收发器，用于完成总线电平的转换，CAN总线收发器的高低电平输入端之间分别跨接有总线终端电阻；总线收发器模块中的第四个为RS-485收发器，RS-485收发器连接在微处理模块的串口上，RS-485收发器的正电源端连接有滤波电容C8，RS-485收发器的高低电平输入端上分别连接有偏置电阻，用于为总线提供合适的偏置电压，其中，偏置电阻R8连接在正电源和RS-485收发器的高电平输入端之间，偏置电阻R9连接在地和RS-485收发器的低电平输入端之间，RS-485收发器的高低电平输入端之间分别跨接有总线终端电阻R10，RS-485收发器为所有需要扩展的设备均按照事先制定好的协议连接到设备扩展总线上。本实施例中，以CAN总线和RS-485总线为例进行具体说明，具体实施时，总线收发器模块还可以包括LIN、MOST、Flexray等总线模块。
本实施例中，微处理模块主要为MCU，MCU主要完成数据的采集、过滤、解析、归一化处理及即插即用设备的识别和管理。
本实施例中，电源模块采用LDO（LDO即low dropout regulator，是一种低压差线性稳压器）用于完成高电压向低电压的转换，将汽车低压蓄电池电源BAT转换成系统电源VCC，用于给微处理模块和总线收发器模块供电，本实施例中，LDO的输入端上连接有滤波电容C4和滤波电容C5，滤波电容C4和滤波电容C5为输入旁路电容对输入电压进行滤波，LDO的输出端上连接有滤波电容C6和滤波电容C7，滤波电容C6和滤波电容C7为输出旁路电容对输出电压进行滤波，本实施例中，在LDO的输入端上还串接有二极管D1，二极管D1用于电源的反接保护。
请参看附图2，本发明应用异构网络融合装置的汽车系统为，外设设备直接通过扩展总线连接在异构网络融合装置上，车辆总线网络连接在异构网络融合装置上，视频输入接口连接在异构网络融合装置上，视频输入接口上连接有汽车显示屏。
本发明中的汽车智能化设备即插即用的扩展方法是利用一种双向起链路机制，可实现设备的即插即用，具体包括下述步骤：
（1）、在MCU中存储有可以支持的即插即用设备的ID列表；
（2）、当有新的外接设备接入时，外接设备上电后等待MCU读取设备信息，如果在设定时间内（本实施例中，将其设定为1S）新的外接设备接收到了MCU读取设备信息的请求（中央处理单元发起链路），设备将向中央处理单元回复自身ID，表示该设备存在，中央处理单元接收到设备ID后，将在设备ID列表中查询是否支持该设备，如果支持，MCU将应答新接入设备，允许该设备的接入，并跳转至步骤（5）；否则将拒绝该设备的接入；
在设定时间内（本实施例中，将其设定为1S）未接收到MCU读取设备信息的请求，则
（3）、新的外接设备将主动发送设备ID和接入请求给MCU（新设备发起链路）；
（4）、MCU接收到新的外接设备接入请求后，在设备ID列表中查询是否支持该设备，如果支持，则MCU将应答新接入设备，允许该设备的接入；否则将拒绝该设备的接入；
（5）、在新的外接设备接入的交互过程完成后，MCU根据设备ID确定其应该包含的功能，并将功能对应的数据ID添加到发送列表中。后来将周期性的向新设备发送相应的数据，新设备依据对应的数据ID进行响应即可。
本发明经过归一化处理后，不同车型、不同的总线、不同的协议转化为统一的透明的接口和协议，将不同车型的差异性完全剥离出来，智能化设备的开发、生产调试不需要考虑车型的差异，大大降低了重复开发的成本。车辆不同类型的总线数据进行综合处理，有效的消除了“孤岛”，使数据的综合判断和决策成为可能。本发明将原来的每个设备需要连接多个不同的总线变为所有设备挂载到统一的总线上，大大减少了线束数量，降低布线难度。本发明采用统一的透明化的扩展总线接口，设备的即插即用成为可能，设备的扩展不再需要根据不同车型进行调试。

Claims (8)

1.一种汽车异构网络融合装置，其特征是：所述的装置包括电源模块、微处理模块和一个以上用于与汽车总线连接的总线收发器模块，各个总线收发器模块分别连接在微处理模块上，电源模块用于给微处理模块和总线收发器模块供电。
2.根据权利要求1所述的汽车异构网络融合装置，其特征是：所述的总线收发器模块包括一个以上的CAN总线收发器，CAN总线收发器的高低电平输入端之间跨接有总线终端电阻。
3.根据权利要求1所述的汽车异构网络融合装置，其特征是：所述的总线收发器模块包括一个以上的RS-485收发器，RS-485收发器连接在微处理模块的串口上，RS-485收发器的正电源端连接有滤波电容C8，RS-485收发器的高低电平输入端上分别连接有偏置电阻，偏置电阻R8连接在正电源和RS-485收发器的高电平输入端之间，偏置电阻R9连接在地和RS-485收发器的低电平输入端之间，RS-485收发器的高低电平输入端之间分别跨接有总线终端电阻R10。
4.根据权利要求1或2或3所述的汽车异构网络融合装置，其特征是：所述的本实施例中，电源模块采用LDO。
5.根据权利要求4所述的汽车异构网络融合装置，其特征是：所述的LDO的输入端上连接有滤波电容C4和滤波电容C5，LDO的输出端上连接有滤波电容C6和滤波电容C7。
6.根据权利要求4所述的汽车异构网络融合装置，其特征是：所述的LDO的输入端上串接有二极管D1。
7.一种应用如权利要求1至6中任意一项所述的异构网络融合装置的汽车系统，其特征是：所述的系统中外接设备通过扩展总线连接在异构网络融合装置上，车辆总线网络连接在异构网络融合装置上，视频输入接口连接在异构网络融合装置上，视频输入接口上连接有汽车显示屏。
8.一种基于权利要求1至6中任意一项所述的异构网络融合装置的汽车智能化设备即插即用的扩展方法，其特征是：所述的方法包括下述步骤：
（1）、在MCU中存储有可以支持的即插即用设备的ID列表；
（2）、当有新的外接设备接入时，外接设备上电后等待MCU读取设备信息，如果在设定时间内新的外接设备接收到了MCU读取设备信息的请求，设备将应答设备ID，MCU接收到设备ID后，将在设备ID列表中查询是否支持该设备，如果支持，MCU将应答新接入设备，允许该设备的接入，并跳转至步骤（5）；否则将拒绝该设备的接入；
如果在设定时间内新的外接设备未接收到MCU读取设备信息的请求，则
（3）、新的外接设备将主动发送设备ID和接入请求给MCU；
（4）、MCU接收到新的外接设备接入请求后，在设备ID列表中查询是否支持该设备，如果支持，则MCU将应答新接入设备，允许该设备的接入，并跳转至步骤（5）；否则将拒绝该设备的接入；
（5）、在新的外接设备接入的交互过程完成后，MCU根据设备ID确定其应该包含的功能，并将功能对应的数据ID添加到发送列表中，周期性的向新设备发送相应的数据，新设备依据对应的数据ID进行响应。
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