CN106059910B - 将can总线连接至无线电网络的控制装置以及机动车辆 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于将CAN总线连接至无线电网络的控制装置(10)，具有以下特征：控制装置(10)包括无线控制器(12)、微控制器(14)、第一CAN收发机(16)和第二CAN收发机(18)；微控制器(14)一方面连接无线控制器(12)并且另一方面连接CAN收发机；第一CAN收发机(16)连接第二CAN收发机(18)；第一CAN收发机(16)被配置的方式为使得其在正常模式下抑制经过CAN总线的发送(Tx)并且支持经过CAN总线的接收(Rx)并且在诊断模式下支持发送和接收；并且第二CAN收发机(18)被配置的方式为使得，当第二CAN收发机(18)经过CAN总线接收(Rx)了唤醒帧时，第二CAN收发机使第一CAN收发机(16)从正常模式改变至诊断模式。还提供了一种相应的机动车辆。

Description

将CAN总线连接至无线电网络的控制装置以及机动车辆
技术领域
本发明涉及一种用于将CAN总线连接至无线电网络的控制装置。本发明还涉及一种相应的机动车辆。
背景技术
根据ISO 11898的国际标准的广泛的车辆局域网(VAN)被本领域技术人员熟知为控制器局域网CAN。还已知用于这种车辆局域网的无线接口。然而，未经授权的第三方也可以经由这种接口访问该车辆局域网并且因此干扰该车辆局域网或使该车辆局域网瘫痪。因此有时提出防止经由该接口对该车辆局域网的写入访问(发送，Tx)。然而，在这种情况下就不能够经由该接口来执行诊断或网络管理应用。
DE 10 2011 051 758 A1披露了一种用于连接至机动车辆的CAN总线的CAN总线适配器。该CAN总线适配器具有用于连接至机动车辆的CAN总线的至少一个第一接口以及用于无线连接或有线连接至计算机或那种类型的设备的至少一个第二接口。该CAN总线适配器的突出之处在于：提供了至少一个缓存器并且该至少一个缓存器被设计为，如果需要的话，根据先进先出原理存储从该第一接口接收到的CAN总线数据。
US 2010/0306457 A1涉及具有随机存储器和CAN控制器的微控制器，该CAN控制器具有接收汇编CAN消息的控制器单元，该控制单元被设置为使用该汇编CAN消息产生缓存器描述符表条目并且将这个缓存器描述符表条目存储在该随机存储器中。该缓存器描述符表条目包括至少一个消息指示符和来自该CAN消息的有用数据以及关于后续缓存器描述符表条目的信息。
最后，DE 41 26 850 A1提出了一种电路安排和一种控制电路，该电路安排用于尤其根据CAN总线系统将数据总线控制器模块适配至对称总线线路，以便增加电抗，该电抗已经被插入到从该控制器模块到该总线线路的传输信号路径中并且具有低旁路电容和可控的可变电感值，该控制电路用于基于该传输信号的信号边缘来瞬时地改变作用在该传输信号电流上的电感。
US 2013/0227648 A1和US 2010/0174439 A1披露了相似的装置。
发明内容
本发明提供了一种根据下述1的用于将CAN总线连接至无线电网络的控制装置以及一种根据下述10的具有根据下述1的控制装置的机动车辆。下述2-9为本发明的优选技术方案。
1.一种用于将CAN总线连接至无线电网络的控制装置(10)，
其特征为以下特征：
-该控制装置(10)包括无线控制器(12)、微控制器(14)、第一CAN收发机(16)和第二CAN收发机(18)，
-该微控制器(14)一方面连接至该无线控制器(12)并且另一方面连接至所述CAN收发机，
-该第一CAN收发机(16)连接至该第二CAN收发机(18)，
-该第一CAN收发机(16)被配置的方式为使得其在正常模式下抑制经过该CAN总线的发送(Tx)并且支持经过该CAN总线的接收(Rx)并且在诊断模式下支持发送(Tx)和接收(Rx)，
-该第二CAN收发机(18)被配置的方式为使得，当该第二CAN收发机(18)经过该CAN总线接收(Rx)了唤醒帧时，该第二CAN收发机使该第一CAN收发机(16)从该正常模式改变至诊断模式。
2.如上述1所述的控制装置(10)，
其特征为以下特征：
-该第一CAN收发机(16)具有激活输入(EN)，
-该第二CAN收发机(18)具有阻挡输出(INH)，
-该激活输入(EN)连接至该阻挡输出(INH)，
-该第一CAN收发机(16)被配置的方式为使得该激活输入(EN)激活该诊断模式，并且
-该第二CAN收发机(18)被配置的方式为使得该唤醒帧激活该阻挡输出(INH)。
3.如上述1或2所述的控制装置(10)，
其特征为以下特征：
-该微控制器(14)和该第二CAN收发机(18)具有串行外设接口(SPI)，并且
-该微控制器(14)被编程的方式为使得其最初经过该串行外设接口(SPI)来配置该唤醒帧。
4.如上述3所述的控制装置(10)，
其特征为
该串行外设接口(SPI)的自保持分隔(20)是借助于异步电平控制的触发器的。
5.如上述4所述的控制装置(10)，
其特征为以下特征：
-该微控制器(14)具有一个二进制控制输出(out)，该二进制控制输出连接该触发器的设置输入(S)，并且
-该微控制器(14)借助于该控制输出(out)控制该分隔(20)。6.如上述5所述的控制装置(10)，
其特征在于
该串行外设接口(SPI)具有连接至该触发器的多个晶体管电路，使得这些晶体管电路引起该分隔(20)。
7.如上述3至6之一所述的控制装置(10)，
其特征在于
该第一CAN收发机(16)是TJA1041A。
8.如上述3至7之一所述的控制装置(10)，
其特征在于
该第二CAN收发机(18)是E520.13。
9.如上述8所述的控制装置(10)，
其特征在于
该E520.13的四个输入(CSN，SCK，MOSI，MISO)实施了该串行外设接口(SPI)。
10.一种具有如上述1至7之一所述的控制装置(10)的机动车辆。
这种解决方案的一个优点在于，该微控制器可以对CAN总线写入用于诊断的经授权的消息。如果攻击者实现通过该微控制器启动了未经授权的消息或错误帧的发送，它们就不会在该CAN总线上被传送，除非该车辆是在生产中或在车间中并且已经传送了诊断请求。
在上述2-9中阐述了本发明的进一步的有利构型。因此该第一CAN收发机可以具有激活输入，该激活输入连接至该第二CAN收发机的控制输出(下文中称为阻挡输出)。为此，这些CAN收发机可以被配置的方式为，使得该唤醒帧激活该第二CAN收发机的该阻挡输出并且因此经由该激活输入激活该第一CAN收发机的诊断模式。作为结果，抵抗在车间和生产之外的正常模式下的对CAN消息的未授权发送的防火墙成为根据本发明的这两个CAN收发机的组合的结果。
所提出的CAN-Tx防火墙可以用于通过无线接口为车辆控制装置实施诊断，而不会由此使之有可能借助于通过该无线接口的攻击来操纵车辆的电子装置。
在一个优选实施例中，该微控制器和该第二CAN收发机具有串行外设接口(SPI)。在这种构象中，微控制器14被编程的方式为应该方便地使得其在初始化过程中经过该串行外设接口来配置该唤醒帧。这种构型开启了很多调整的可能性。
对于该第一CAN收发机的一个有利选择是来自NXP半导体(NXP Semiconductors)的TJA1041型。这种类型的CAN收发机提供了具有上至1Mbi t/s的特别高的发送速度，具有显著的电磁兼容性以及低的能量消耗。
关于该第二CAN收发机，尤其应该考虑到来自ELMOS半导体公司(ELMOSSemiconductor AG)的E520.13型，该型的突出之处为可以根据ISO 11898-6的SPI配置的选择性唤醒功能。
附图说明
在附图中展示了本发明的一个示例性实施例并且以下对其进行更详细的说明。
图1示出了根据本发明的控制装置的简化电路图。
图2示出了用于该控制装置的第一CAN收发机的连接指配方案。
图3示出了用于该控制装置的第二CAN收发机的连接指配方案。
具体实施方式
图1展示了根据本发明的一个实施例的车辆控制装置10的基本结构。与这种类型的常规电路相对比，根据本发明，E520.13类型的第二“唤醒”CAN收发机被用于控制装置10中以用于无线数据发送，以便避免对该CAN总线通信的操纵。
CAN消息是经由TJA1041类型的第一CAN收发机16传送和接收的。除了诊断的情况之外，这个第一CAN收发机16还抑制经由该CAN总线的任何发送(仅监听模式)。只有第二CAN收发机18接收(接收，Rx)诊断请求才设定输出INH＝1，其结果是第一CAN收发机16变为诊断模式。
为了将该诊断请求设定为唤醒帧，微控制器14在开启点火后(也就是说在初始化过程中)经过串行外设接口SPI配置第二CAN收发机18的唤醒帧。串行外设接口SPI的这些线路于是必须以自保持的方式分隔开以避免随后改变唤醒帧。为此目的，微控制器14在初始化结束时将二进制输出从0变为1。作为结果，该S/R触发器以自保持的方式从0设定为1。当该S/R触发器被设定时，这些线路被多个晶体管电路分隔开。

Claims (9)

1.一种用于将CAN总线连接至无线电网络的控制装置(10)，d特征为以下特征：
-该控制装置(10)包括无线控制器(12)、微控制器(14)、第一CAN收发机(16)和第二CAN收发机(18)，
-该微控制器(14)一方面连接至该无线控制器(12)并且另一方面连接至所述第一CAN收发机(16)和所述第二CAN收发机(18)，
-该第一CAN收发机(16)连接至该第二CAN收发机(18)，
-该第一CAN收发机(16)被配置的方式为使得其在正常模式下抑制经过该CAN总线的发送(Tx)并且支持经过该CAN总线的接收(Rx)并且在诊断模式下支持发送(Tx)和接收(Rx)，
-该第二CAN收发机(18)被配置的方式为使得，当该第二CAN收发机(18)经过该CAN总线接收(Rx)了唤醒帧时，该第二CAN收发机使该第一CAN收发机(16)从该正常模式改变至诊断模式；
-该第一CAN收发机(16)具有激活输入(EN)，
-该第二CAN收发机(18)具有阻挡输出(INH)，
-该激活输入(EN)连接至该阻挡输出(INH)，
-该第一CAN收发机(16)被配置的方式为使得该激活输入(EN)激活该诊断模式，并且
-该第二CAN收发机(18)被配置的方式为使得该唤醒帧激活该阻挡输出(INH)。
2.如权利要求1所述的控制装置(10)，
其特征为以下特征：
-该微控制器(14)和该第二CAN收发机(18)具有串行外设接口(SPI)，并且
-该微控制器(14)被编程的方式为使得其最初经过该串行外设接口(SPI)来配置该唤醒帧。
3.如权利要求2所述的控制装置(10)，
其特征为
该串行外设接口(SPI)的自保持分隔(20)是借助于异步电平控制的触发器的。
4.如权利要求3所述的控制装置(10)，
其特征为以下特征：
-该微控制器(14)具有一个二进制控制输出(out)，该二进制控制输出连接该触发器的设置输入(S)，并且
-该微控制器(14)借助于该控制输出(out)控制该自保持分隔(20)。
5.如权利要求4所述的控制装置(10)，
其特征在于
该串行外设接口(SPI)具有连接至该触发器的多个晶体管电路，使得这些晶体管电路引起该自保持分隔(20)。
6.如权利要求2至5之一所述的控制装置(10)，
其特征在于
该第一CAN收发机(16)是TJA1041A。
7.如权利要求2至5之一所述的控制装置(10)，
其特征在于
该第二CAN收发机(18)是E520.13。
8.如权利要求7所述的控制装置(10)，
其特征在于
该E520.13的四个输入CSN、SCK、MOSI、MISO实施了该串行外设接口(SPI)。
9.一种具有如权利要求1至8之一所述的控制装置(10)的机动车辆。
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