CN106059911A - 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,具有以下特征:该控制装置(10)包括无线控制器(12)、微控制器(14)、可编程逻辑模块(18)和CAN收发机(16);微控制器(14)一方面连接该无线控制器(12)并且另一方面连接该逻辑模块(18);CAN收发机(16)一方面连接逻辑模块(18)并且另一方面连接CAN总线;到微控制器(14)的数据流(34)对应于来自CAN收发机(16)的数据流(36);并且逻辑模块(18)被配置的方式为使得:其监测来自该微控制器(14)的、被发给CAN收发机(16)的数据流(24),并且基于来自微控制器(14)的数据流(24)中所含有的数据帧来抑制至少这个数据帧。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
本发明根据下述1提供了一种用于将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的相应的机动车辆。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)、可编程逻辑模块(18)和CAN收发机(16),
-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该逻辑模块(18),
-该CAN收发机(16)一方面连接至该逻辑模块(18)并且另一方面连接至该CAN总线,
-到该微控制器(14)的数据流(34)对应于来自该CAN收发机(16)的数据流(36),并且
-该逻辑模块(18)被配置的方式为使得:其监测来自该微控制器(14)的、被发给该CAN收发机(16)的数据流(24),并且基于来自该微控制器(14)的数据流(24)中所含有的数据帧来抑制至少这个数据帧。
2.如上述1所述的控制装置(10),
其特征在于
该逻辑模块(18)具有决策逻辑装置(20),该决策逻辑装置是被馈送以来自该微控制器(14)的数据流(24)的。
3.如上述1或2所述的控制装置(10),
其特征为以下特征:
-该CAN收发机(16)具有控制输入(28),以便借助于针对CAN总线的释放信号来将数据流(26)释放给该CAN收发机(16)或者借助于针对该CAN总线的阻挡信号来将该数据流阻挡住,并且
-该逻辑模块(18)被配置的方式为使得,该逻辑模块基于该数据帧来提供该阻挡信号。
4.如上述3所述的控制装置(10),
其特征在于
该逻辑模块(18)被配置的方式为使得:其还监测来自该CAN收发机(16)的数据流(36),并且基于来自该CAN收发机(16)的数据流(36)中所含有的数据帧来暂时地提供该释放信号。
5.如上述4所述的控制装置(10),
其特征在于
该逻辑模块(18)被配置的方式为使得,当该数据帧包括诊断请求时,该逻辑模块提供该释放信号。
6.如上述3至5之一所述的控制装置(10),
其特征在于
该CAN收发机(16)被配置的方式为使得,该阻挡信号将该CAN收发机(16)改变至工作状态,该CAN收发机(16)在该工作状态下仍然经由该CAN总线接收数据帧。
7.如上述3至5之一所述的控制装置(10),
其特征在于
该CAN收发机(16)被配置的方式为使得,该阻挡信号将该CAN收发机(16)改变至待命工作状态。
8.如上述3至5之一所述的控制装置(10),
其特征在于
该CAN收发机(16)被配置的方式为使得,该阻挡信号使该CAN收发机(16)断开连接。
9.如上述1至8之一所述的控制装置(10),
其特征为以下特征:
-该逻辑模块(18)具有逻辑门(22),以便借助于显性信号电平将该数据流(26)释放给该CAN收发机(16)或者借助于隐形信号电平来将该数据流阻挡住,并且
-该逻辑模块(18)被配置的方式为使得,该逻辑模块基于该数据帧来设定该隐性信号电平。
10.一种具有如上述1至9之一所述的控制装置(10)的机动车辆。
如果未经授权的第三方经由这种接口传送未经授权的消息,则根据接收过滤器的工作原理它们会被阻挡住。相反,如果该第三方传送授权消息,则它们会在该CAN总线上发送。在这种情况下应该考虑到的是例如诊断、网络管理功能或部件保护。
因此,所提出的CAN-Tx过滤器可以用来通过无线接口为车辆控制装置实施诊断、网络管理和部件保护,而不会由此使得其有可能借助于经由该无线接口的攻击来操纵车辆电子装置。
在上述2-9中阐述了本发明的进一步的有利构型。这种逻辑模块因此可以具有复合可编程逻辑电路(复合可编程序逻辑装置,CPLD),该复合可编程逻辑电路是被馈送以来自该微控制器的数据流的。这种电路的均匀结构使之有可能在大量的输入和逻辑块的情况下确切地确定这些经处理的数据帧的运行时间。当使用EECMOS(电可擦除互补金属氧化物半导体)时,该程序此外在配置后保持并且不需要每次启动都重新加载。作为该属类的电路的更简单的结构和小尺寸的结果,本发明的对应实施例的突出之处为低功率消耗。
现场可编程门阵列(FPGA)的使用同样被纳入考虑,逻辑块的精细网格阵列和其触发器确保了特别灵活的构型。在这种情况下,还可以借助于本领域技术人员已知的设计方法来实现待处理的这些数据帧的限定的最大运行时间。
在一个优选构型中,使用的CAN收发机具有控制输入,以便借助于针对该CAN总线的释放信号来将数据流释放至该CAN收发机或者借助于针对该CAN总线的阻挡信号来将该数据流阻挡住。在这种情况下,对本发明必要的逻辑模块被配置的方式应该为使得该逻辑模块基于该数据帧来提供该阻挡信号。例如,该CAN收发机被外部改变至工作状态,该CAN收发机在该工作状态下仍然借助于该阻挡信号通过逻辑装置、微控制器等经由该CAN总线来接收数据帧(仅监听模式)。如果这个模式被激活,则在该CAN收发机中的发送器是解除激活的。因此可以读取在该CAN总线上的消息;防止了传输。所描述的实施例具有不会造成任何信号传播时间延迟的优点。
对于合适的收发机的一个有利选择是来自NXP半导体(NXPSemiconductors)的TJA1041型。这种类型的CAN收发机提供了具有上至1Mbit/s的特别高的传输速度,具有显著的电磁兼容性以及低的能量消耗。
在替代实施例中,该CAN读取接收机还可以完全经由引脚来断开连接或改变至待机工作状态(待机模式)。在这种情况下,就不可能转发待发送的消息和接收到的消息。
附图说明
在附图中展示了本发明的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框图。
图2示出了根据本发明的第一实施例的逻辑模块的框图。
图3示出了根据本发明的第二实施例的逻辑模块的框图。
图4示出了根据本发明的第三实施例的逻辑模块的框图。
图5示出了根据本发明的第四实施例的逻辑模块的框图。
具体实施方式
图1展示了车辆控制装置10的基本结构,该车辆控制装置包括无线控制器12、微控制器14、可编程逻辑模块18和CAN收发机16。所述微控制器14一方面连接至无线控制器12并且另一方面连接至逻辑模块18,并且CAN收发机16一方面连接逻辑模块18并且另一方面连接至CAN总线。
在这种情况下,逻辑模块18可以是以不同构型和连接变体来合并在数据帧的传输(Tx)和接收(接收,Rx)中的。这些方法的共同特征在于,到微控制器14的数据流34总是对应于来自CAN收发机16的数据流36,而在来自微控制器14的数据流24中的数据帧是偶尔转发至CAN收发机16或被抑制的。可编程逻辑模块18将接收到的ID与授权ID的列表进行对比并且可能地终止或中断传输。在这种情况下可能有多种方法。
本发明在图2中所示出的实施例中,在微控制器14与CAN收发机16之间的数据线被中断并且穿过可编程逻辑模块18。这些ID被决策逻辑装置20和逻辑门22过滤。逻辑门22的输出端连接至该逻辑模块的输出并且因此连接至CAN收发机16的输入。
逻辑装置20永久地读取Tx线路上的电平并且使其自身与该CAN帧同步。逻辑门22的任务是:如果检测到了错误的ID,则在到CAN收发机16的CAN线路26上产生隐性电平。数据可以被其他CAN使用者覆盖掉。
如果隐形状态是逻辑1,则使用“或(OR)”操作。如果隐形状态是逻辑0,则使用“与(AND)”操作。在可编程逻辑模块18中均是标准模块/部件。
来自微控制器14的数据流24是在任何时刻都受到监测的。因此微控制器14可以首先在该CAN总线上传送该ID的每一位。如果传送了错误的ID,则逻辑模块18中断传输;在这种情况下,在到CAN收发机16的数据流26被阻挡住之前最多会传输一个错误的位。
在根据图3的变体中,来自微控制器14的数据流24被无改变地转发给CAN收发机16;然而,逻辑模块18持续地读取所传输的每一位。以与图2中的实施例相似的方式来检查该ID的正确性。如果检测到错误的ID,则逻辑模块18使CAN收发机16断开连接或将其改变至消极状态。一些CAN收发机16具有可以用于将其改变至工作状态的输入,CAN收发机16在该工作状态下仍然经由CAN总线接收数据帧。其他模型进而具有可以用于使CAN收发机16整体断开连接的引脚。
图4和图5示出了对先前呈现的概念的扩充可能性。在这种情况下,除了来自微控制器14的被发给CAN收发机16的Tx数据流24之外,来自CAN收发机16的Rx数据流36也是由可编程逻辑模块18来监测的。可以如以上关于图2和图3所描述地防止通过CAN收发机16传输未授权的消息。与以上实施例相比,防止了消息的转发。用于检测ID的内部逻辑装置20已被扩展为使得也检查接收到的消息的ID。仅当读取到有效的消息时才使得能够传输给微控制器14。作为实例阐述诊断请求。如果在来自CAN收发机16的数据流36中检测到这种消息,可编程逻辑模块18就允许传送消息。在超时、错误ID或其他条件之后,再次防止了这种可能性。
这种方法的优点是其额外的安全性。与图2和图3中的构型相比,微控制器14在此并不能持续地在该CAN总线上传送消息。可编程逻辑模块18必须在其通过微控制器14来使能传输之前一段限定的时间上首先接收限定的消息。

Claims (10)

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)、可编程逻辑模块(18)和CAN收发机(16),
-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该逻辑模块(18),
-该CAN收发机(16)一方面连接至该逻辑模块(18)并且另一方面连接至该CAN总线,
-到该微控制器(14)的数据流(34)对应于来自该CAN收发机(16)的数据流(36),并且
-该逻辑模块(18)被配置的方式为使得:其监测来自该微控制器(14)的、被发给该CAN收发机(16)的数据流(24),并且基于来自该微控制器(14)的数据流(24)中所含有的数据帧来抑制至少这个数据帧。
2.如权利要求1所述的控制装置(10),
其特征在于
该逻辑模块(18)具有决策逻辑装置(20),该决策逻辑装置是被馈送以来自该微控制器(14)的数据流(24)的。
3.如权利要求1或2所述的控制装置(10),
其特征为以下特征:
-该CAN收发机(16)具有控制输入(28),以便借助于针对CAN总线的释放信号来将数据流(26)释放给该CAN收发机(16)或者借助于针对该CAN总线的阻挡信号来将该数据流阻挡住,并且
-该逻辑模块(18)被配置的方式为使得,该逻辑模块基于该数据帧来提供该阻挡信号。
4.如权利要求3所述的控制装置(10),
其特征在于
该逻辑模块(18)被配置的方式为使得:其还监测来自该CAN收发机(16)的数据流(36),并且基于来自该CAN收发机(16)的数据流(36)中所含有的数据帧来暂时地提供该释放信号。
5.如权利要求4所述的控制装置(10),
其特征在于
该逻辑模块(18)被配置的方式为使得,当该数据帧包括诊断请求时,该逻辑模块提供该释放信号。
6.如权利要求3至5之一所述的控制装置(10),
其特征在于
该CAN收发机(16)被配置的方式为使得,该阻挡信号将该CAN收发机(16)改变至工作状态,该CAN收发机(16)在该工作状态下仍然经由该CAN总线接收数据帧。
7.如权利要求3至5之一所述的控制装置(10),
其特征在于
该CAN收发机(16)被配置的方式为使得,该阻挡信号将该CAN收发机(16)改变至待命工作状态。
8.如权利要求3至5之一所述的控制装置(10),
其特征在于
该CAN收发机(16)被配置的方式为使得,该阻挡信号使该CAN收发机(16)断开连接。
9.如权利要求1至8之一所述的控制装置(10),
其特征为以下特征:
-该逻辑模块(18)具有逻辑门(22),以便借助于显性信号电平将该数据流(26)释放给该CAN收发机(16)或者借助于隐形信号电平来将该数据流阻挡住,并且
-该逻辑模块(18)被配置的方式为使得,该逻辑模块基于该数据帧来设定该隐性信号电平。
10.一种具有如权利要求1至9之一所述的控制装置(10)的机动车辆。
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