CN107018053A - 控制器局域网(can)装置以及用于控制can业务的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装置和方法的实施例。在一个实施例中，公开了一种用于控制CAN业务的方法。该用于控制CAN业务的方法包括：解码来自TXD路径的CAN消息的标识符的位；使用标识符的解码位获得加权值；将该加权值添加到接收到的CAN消息的运行加权值；并且如果运行加权值超过预先建立的阈值，那么限制CAN消息经由TXD路径的传输。

Description

控制器局域网(CAN)装置以及用于控制CAN业务的方法
技术领域
本发明涉及控制器局域网(CAN)装置以及用于控制CAN业务的方法。
背景技术
控制器局域网(CAN)总线是通常在汽车内使用的基于消息的通信总线协议。CAN总线协议用于实现各个电子控制单元(ECU)之间的通信，该ECU例如发动机控制模块(ECM)、传动系控制模块(PCM)、安全气囊、防抱死刹车、巡航控制、电动助力转向、音频系统、窗户、门、后视镜调整、用于混合/电动汽车的电池和再充电系统等等。CAN协议的数据链路层被标准化为国际标准组织(ISO)11898。
车载网络(例如，使用CAN总线协议的车载网络)的一个日益关注的问题是网络安全。攻击例如CAN网络等车载网络的一个已知技术是包括使CAN总线“溢流”的“拒绝服务”攻击。举例来说，受损车载网络的CAN节点被操控成发送一阵高优先级CAN消息以防止其余的CAN节点发送任何CAN消息。
发明内容
本发明公开了一种装置和方法的实施例。在一个实施例中，公开了一种用于控制CAN业务的方法。用于控制CAN业务的方法包括：解码来自TXD路径的CAN消息的标识符的位；使用标识符的解码位获得加权值；将加权值添加到接收到的CAN消息的运行加权值；并且如果运行加权值超过预先建立的阈值，那么限制CAN消息经由TXD路径的传输。
在该方法的一个实施例中，使用标识符的解码位获得加权值包括应用函数，其中加权随着标识符的优先级提高而增大。
在一个实施例中，该方法包括以固定的时间间隔减小运行加权值。
在一个实施例中，该方法包括使运行加权值以固定的时间间隔减小固定量。
在一个实施例中，该方法包括以固定的时间间隔减小运行加权值，并且限制传输包括当运行加权值超过预先建立的阈值时停止CAN消息的传输。
在该方法的一个实施例中，获得CAN消息的加权值包括反转标识符的位。
在该方法的一个实施例中，获得CAN消息的加权值包括使用标识符的解码位搜索查找表以寻找加权值。
在该方法的一个实施例中，获得CAN消息的加权值包括将函数应用到标识符的解码位，产生高于预先建立的阈值的特定标识符的加权值而无论运行加权值如何。
在该方法的一个实施例中，使用标识符的解码位获得加权值包括应用函数，其中加权随着标识符的优先级提高而增大，并且该方法另外包括使运行加权值以固定的时间间隔减小固定量，并且其中限制CAN消息的传输包括停止CAN消息的传输。
在一个实施例中，CAN收发器集成电路装置包括发射器PHY、接收器PHY、CAN解码器和限制逻辑，该限制逻辑被配置成实施如上文所陈述的方法。
公开了一种CAN装置。在一个实施例中，该CAN装置包括：传输数据(TXD)输入接口；CAN总线接口；发射器PHY，该发射器PHY在TXD路径上连接在TXD输入接口与CAN总线接口之间；接收数据(RXD)输出接口；接收器PHY，该接收器PHY在RXD路径上连接在CAN总线接口与RXD输出接口之间；CAN解码器，该CAN解码器连接到TXD路径并且被配置成解码来自CAN消息的标识符的位；以及限制逻辑。限制逻辑被配置成使用标识符的解码位获得加权值、将加权值添加到接收到的CAN消息的运行加权值，以及如果运行加权值超过预先建立的阈值，那么限制CAN消息经由TXD路径的传输。
在CAN装置的一个实施例中，限制逻辑被配置成使用标识符的解码位获得加权值，方法是将函数应用到标识符的解码位，其中加权随着标识符的优先级提高而增大。
在CAN装置的一个实施例中，限制逻辑被配置成以固定的时间间减小低运行加权值。
在CAN装置的一个实施例中，限制逻辑被配置成以固定的时间间隔减小运行加权值，并且致使不传输CAN消息直至运行加权值低于预先建立的阈值为止。
在CAN装置的一个实施例中，获得CAN消息的加权值包括反转标识符的位。
在CAN装置的一个实施例中，限制逻辑被配置成获得CAN消息的加权值，方法是使用标识符的解码位搜索查找表以寻找加权值。
在CAN装置的一个实施例中，限制逻辑被配置成使用标识符的解码位获得加权值，方法是将函数应用到标识符的解码位，其中加权随着标识符的优先级提高而增大，限制逻辑被配置成以固定的时间间隔减小运行加权值，并且限制逻辑被配置成当运行加权值超过预先建立的阈值时停止CAN消息的传输。
在一个实施例中，CAN收发器集成电路装置包括发射器PHY、接收器PHY、TXD输入接口、CAN总线接口、RXD输出接口、CAN解码器和限制逻辑，如上文所述。
在一个实施例中，微控制器集成电路装置包括CAN协议控制器和如上文所述的CAN装置。
公开了一种CAN装置的另一实施例。CAN装置包括CAN解码器，该CAN解码器连接到TXD路径并且被配置成解码来自CAN消息的标识符的位；以及限制逻辑。限制逻辑被配置成使用标识符的解码位获得加权值、将加权值添加到接收到的CAN消息的运行加权值，以及如果运行加权值超过预先建立的阈值，那么限制CAN消息经由TXD路径的传输。
根据本发明的其它方面将从借助于本发明原理的实例说明的结合附图进行的以下详细描述中变得显而易见。
附图说明
图1描绘包括连接到CAN总线的多个CAN节点的CAN网络。
图2描绘图1中的一个CAN节点的放大图。
图3A描绘CAN正常模式中使用的ISO 11898-1帧的格式。
图3B描绘CAN FD模式中使用的ISO/DIS 11898-1帧的格式。
图4A描绘标准CAN帧的标识符字段。
图4B描绘扩展CAN帧的标识符字段。
图5描绘CAN收发器的实施例，该CAN收发器配置有安全模块，该安全模块包括CAN解码器和限制逻辑，该限制逻辑被配置成实施基于加权的业务控制。
图6A示出包括反转标识符的前8位的加权函数。
图6B示出针对使用图6A的反转函数的特定CAN节点的运行加权值相较于时间的曲线。
图6C示出针对在CAN节点尝试使CAN总线充满高优先级的CAN消息的情境中特定CAN节点的运行加权值相较于时间的曲线。
图7描绘图5中的安全模块的实施例。
图8描绘示出加权函数的可能的每标识符分配的表。
图9是根据本发明的实施例用于控制CAN业务的方法的过程流程图。
贯穿描述，可以使用类似的附图标记来识别类似的元件。
具体实施方式
应容易理解，如本文中大体描述且在附图中示出的实施例的组件可以用各种各样不同的配置来布置和设计。因此，以下如图所表示的各种实施例的更详细描述并非旨在限制本发明的范围，而仅仅是表示各种实施例。虽然在图式中呈现了实施例的各个方面，但是除非特别地说明，否则图式未必按比例绘制。
在不脱离本发明精神或基本特征的情况下，可以其他特定形式实施本发明。所描述的实施例应视为在所有方面均仅为说明性而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是由此详细描述来指定。在权利要求书等效物的含义和范围内的所有变化均涵盖在其范围内。
贯穿本说明书对特征、优点或类似语言的提及并不暗示可以本发明实现的所有特征和优点应该在或在本发明的任何单一实施例中。实际上，提及所述特征和优点的语言应理解成意味着结合实施例描述的特定特征、优点或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书通篇中对特征、优点和类似语言的论述可以(但未必)参考同一实施例。
此外，本发明的所描述的特征、优点和特性可以任何合适方式在一个或多个实施例中组合。相关领域的技术人员将认识到，鉴于本文的描述，可以在没有特定实施例的具体特征或优点中的一个或多个具体特征或优点的情况下实践本发明。在其它情况下，可在某些实施例中辨识可不存在于本发明的所有实施例中的额外特征和优点。
贯穿本说明书对“一个实施例”、“一实施例”或类似语言的提及意味着结合所指示实施例描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”和类似语言可以(但未必)全部参考同一实施例。
图1描绘包括多个CAN节点102的CAN网络100，这些CAN节点102也被称作“ECU”，各自被连接到CAN总线104。在图1的实施例中，每个CAN节点包括微控制器110，该微控制器110具有嵌入的CAN协议控制器114和CAN收发器120。微控制器通常连接到至少一个装置(未示出)，例如，传感器、致动器或一些其它控制装置，并且被编程为确定所接收的消息的含义以及产生适当的传出消息。还称为主机处理器、主机或数字信号处理器(DSP)的微控制器是本领域中已知的。在一个实施例中，主机支持与CAN协议控制器交互的应用程序软件。
如本领域中已知，可以嵌入在微控制器110内或在微控制器(例如，分离的IC装置)外部的CAN协议控制器114实施数据链路层操作。举例来说，在接收操作中，CAN协议控制器存储从收发器接收到的串行位，直到全部消息可用于由微控制器提取。CAN协议控制器还可以根据CAN协议的标准化帧格式解码CAN消息。在传输操作中，CAN协议控制器从微控制器接收消息并且将消息作为呈CAN帧格式的串行位传输到CAN收发器。
CAN收发器120位于微控制器110与CAN总线104之间并且实施物理层操作(也被称作“PHY”)。举例来说，在接收操作中，CAN收发器将来自CAN总线的模拟差分信号转换成CAN协议控制器114可以解译的串行数字信号。CAN收发器还保护CAN协议控制器免受CAN总线上的例如电浪涌等极端电气条件影响。在传输操作中，CAN收发器将从CAN协议控制器接收到的串行数字位转换成在CAN总线上发送的模拟差分信号。
CAN总线104携带模拟差分信号并且包括CAN高(CANH)总线线路124和CAN低(CANL)总线线路126。所述CAN总线是本领域中已知的。
图2描绘图1中的一个CAN节点102的放大图。在图2的放大图中，微控制器包括主机116，该主机116可以例如是存储在微控制器的存储器中并且通过微控制器的处理电路执行的软件应用程序。CAN节点的微控制器110和CAN收发器120连接在电源电压VCC与接地GND之间。如图2所示，从微控制器传送到CAN收发器的数据被识别为传输数据(TXD)，而从CAN收发器传送到微控制器的数据被称为接收数据(RXD)。贯穿描述，TXD携带在TXD路径上并且RXD携带在RXD路径上。数据分别通过CANH总线线路124和CANL总线线路126传送至CAN总线以及从CAN总线传送。
CAN协议控制器114可以被配置成支持CAN正常模式或CAN灵活数据速率模式。如本文所使用，“CAN正常模式”(也被称作“经典CAN模式”)是指根据ISO 11898-1标准格式化的帧，并且“CAN FD模式”是指根据新兴的ISO/国际标准草案(DIS)11898-1标准或其等效物格式化的帧。
图3A描绘CAN正常模式中使用的ISO 11898-1帧130的格式(呈经典的基础帧格式(CBFF)或标准格式)，并且图3B描绘CAN FD模式中使用的ISO/DIS 11898-1帧132的格式(呈FD基础帧格式或FBFF)。CAN正常模式和CAN FD模式帧的字段可以如下定义：
SOF 帧起始(始终显性)
IDENTIFIER 标识符位，定义消息内容
RTR 远程传输请求
IDE ID扩展
r0 预留位0(由采用CAN FD格式的FDF代替)
FDF FD格式(这是区别帧格式的位)
BRS 波特速率选择开关
ESI 误差状态指示符
DLC 数据长度码
Data 数据字节
CRC 循环冗余检查
CRC Del CRC分隔符(始终隐性)
ACK 确认
ACK Del 确认分隔符
EOF 帧结束
还存在被称作“经典扩展帧格式(CEFF)”的经典帧格式的另一版本，其中FDF位在旧r1位置，而FDF位在CBFF中的r0位置。还存在“FD扩展帧格式(FEFF)”，其中“扩展”是指29位标识符。值得注意的是，CAN协议使用CAN帧内的预留位(r0或r1)(通常也被称为FDF位)以将帧识别为CAN FD模式帧。具体地说，FDF位是指示帧是CAN正常模式帧(ISO 11898-1)还是CAN FD模式帧(ISO/DIS 11898-1)的1位字段。当FDF位为显性(例如，低或“0”)时帧是CAN正常模式帧，并且当FDF位为隐性(例如，高或“1”)时帧是CAN FD模式帧。在CAN正常模式帧中，预留位(r0、r1)始终被驱动为对总线线路显性。
CAN消息是广播消息并且标识符对于发送器CAN节点是唯一的。接收CAN节点的CAN协议控制器具有标识符过滤器，这些标识符过滤器被“调谐”到某些标识符以确保主机接收相关消息且不受无关消息干扰。标准CAN帧具有11位标识符字段以携带11位标识符，并且扩展CAN帧具有29位标识符字段以携带29位标识符。在图4A中描绘了标准CAN帧的标识符字段152，并且在图4B中描绘了扩展CAN帧的标识符字段。如图4B中所示，29位标识符字段被划分成两个区段，即11位基础标识符字段154和18位扩展标识符字段156。如在CAN协议中所规定的，标识符的数值设置消息优先级。
攻击CAN网络的一种已知的方式包括使CAN总线充满具有高优先级(例如，如通过标识符所指示)的CAN消息。当CAN总线充满高优先级CAN消息时，其它较低优先级CAN消息随着它们不断地失去消息仲裁而基本上卡在它们相应的CAN节点处。对CAN网络的此类攻击被称为“拒绝服务”攻击或“DOS”攻击。
为了对抗此类拒绝服务攻击且根据本发明的实施例，用于控制CAN业务的技术包括：解码来自TXD路径的CAN消息的标识符的位；使用标识符的解码位获得加权值；将加权值添加到接收到的CAN消息的运行加权值；并且如果运行加权值超过预先建立的阈值，那么经由TXD路径限制CAN消息的传输。当使用此类技术时，加权可以被设置成使得具有高优先级的一阵CAN消息将致使运行加权值迅速超过预先建立的阈值，由此触发CAN消息传输的限制。举例来说，加权可以被设置成使得加权随着标识符的优先级提高而增大。另外，限制可以包括停止CAN消息从相应的CAN收发器的传输以有效地终止拒绝服务攻击。相应地，可以迅速检测并停止包括发送一阵高优先级CAN消息的尝试拒绝服务攻击。在实施例中，CAN收发器配置有CAN解码器和用于实施上述业务控制技术的限制逻辑。在CAN收发器IC装置内实施此类业务控制能提供简单的单芯片解决方案以用于防止依赖于使CAN总线溢流的拒绝服务攻击。
图5描绘CAN收发器120的实施例，该CAN收发器120配置有安全模块160，该安全模块160包括CAN解码器170和限制逻辑172，该限制逻辑172被配置成实施基于加权的业务控制。CAN收发器120包括接收器136(也被称作“接收器PHY”)、发射器138(也被称作“发射器PHY”)、RXD接口140、TXD接口142以及CAN总线接口144，该CAN总线接口144具有CANH总线接口146和CANL总线接口148。在CAN总线接口处接收的传入CAN业务(例如，RXD)经由接收器被传递到RXD接口140，并且在TXD接口142处接收的传出CAN业务(例如，TXD)经由发射器PHY被传输离开CAN总线接口。如图5中所示，安全模块连接到TXD路径。在一个实施例中，CAN收发器是可以连接到印刷电路板(PCB)上的微控制器IC装置的离散独立集成电路(IC)装置。
安全模块160的CAN解码器170被配置成解码TXD路径上的串行数据。在一个实施例中，CAN解码器被配置成根据CAN协议解码串行数据，然而CAN解码器可以被配置成根据如在车载网络连接的领域中已知的例如局部互连网络(LIN)或FLEXRAY等另一协议解码串行数据。举例来说，CAN解码器连接到TXD路径，并且被配置成解码CAN消息的标识符的位并将标识符的解码位提供到限制逻辑172。限制逻辑被配置成使用标识符的解码位获得加权值，并且将加权值添加到接收到的CAN消息的运行加权值。举例来说，针对已经经由相应CAN节点的TXD路径传输到CAN总线104上的全部消息在连续的(例如，运行的)基础上维持运行加权值。在一个实施例中，可以固定的时间间隔减小运行加权值。举例来说，可以使运行加权值以固定的时间间隔减小固定量。
限制逻辑172还被配置成当运行加权值超过预先建立的阈值时限制CAN消息经由TXD路径和发射器PHY 138的传输。在一个实施例中，限制逻辑在接收到每个标识符之后更新运行加权值，且随后比较运行加权值与预先建立的阈值以确定是否已经超过预先建立的阈值。如果已经超过预先建立的阈值，那么限制逻辑产生限制CAN消息经由TXD路径的传输的控制信号。举例来说，控制信号被应用到CAN收发器120的发射器PHY以停止从CAN收发器传输CAN消息。
在一个实施例中，在与CAN收发器IC装置处于同一衬底上的电路中实施CAN解码器170和限制逻辑172。此类集成提供单独的单芯片解决方案以处理依赖于使CAN总线溢流的拒绝服务攻击。单独的单芯片解决方案可以独立于CAN协议控制器且独立于主机实施，使得车辆制造商易于采用该解决方案。
在一个实施例中，通过反转标识符的位获得标识符的加权值。举例来说，在一个实施例中，无论标识符具有11位还是29位，都逐位反转标识符的前9位。举例来说，ID＝0001010 1100b的标识符形成加权值：加权值＝111 0101 00b(最高有效位)。如在CAN协议中所规定的，二进制消息标识符编号越小，优先级越高。因此，完全由零组成的标识符是CAN总线上的最高优先级消息。给定CAN标识符的优先级规范，反转标识符的位具有产生针对较高优先级标识符的较高加权值以及针对较低优先级标识符的较低加权值的效果。举例来说，加权被设置成使得针对相对较高优先级标识符产生相对较高加权值且针对相对较低优先级标识符产生相对较低加权值。这允许快速检测高优先级CAN消息的溢流。另外，在一个实施例中，运行加权值减小，例如，针对已经经过的每个(仲裁)位时间减小一，同时没有CAN消息经由对应的TXD路径发送。在此类实施例中，实际预先建立的阈值可以例如是8192dec。
图6A-6C示出了用于控制CAN网络中的业务的上述技术的实施例。举例来说，该技术可以由图5的CAN收发器120使用以处理依赖于使CAN总线溢流的拒绝服务攻击。在操作中，CAN消息的标识符在TXD路径上发送并且被安全模块160的CAN解码器170拾起。CAN解码器解码TXD路径上的标识符的位并且解析出标识符的解码位。参考图6A，解码ID＝02xf0＝001 1111 0000b的11位标识符，并且通过反转该标识符的前8位使用该标识符的位获得加权值。如图6A中所说明，标识符ID＝02xf0＝001 1111 0000b用于产生加权值：加权值＝1100000 1b＝161dec。使用反转函数，可以将加权设置成使得加权随着标识符的优先级提高而增大。
图6B示出针对使用图6A中示出的反转函数的特定CAN节点的运行加权值相较于时间的曲线。在时间t0处，运行加权值是例如0的值，该值可以是重新设置值。在时间t1处，CAN节点传输具有ID＝0x2f0的标识符的CAN消息。使用图6A中示出的反转函数，从标识符中获得161dec的加权值，并且将该加权值添加到运行加权值，在一个实例中，将该运行加权值设置成重新设置值直至接收到第一CAN消息。在时间t1与t2之间，没有CAN消息从CAN节点传输并且运行加权值以固定的时间间隔减小固定量。
在时间t2处，CAN节点传输具有ID＝0x145的标识符的CAN消息。使用图6A中示出的反转函数，从标识符中获得215dec的加权值并且将该加权值添加到运行加权值。在时间t2与t3之间，没有CAN消息从CAN节点传输并且运行加权值以固定的时间间隔减小固定量。
在时间t3处，CAN节点传输具有ID＝0x3a4的标识符的CAN消息。使用图6A中示出的反转函数，从标识符中获得139dec的加权值并且将该加权值添加到运行加权值。在时间t3与t4之间，没有CAN消息从CAN节点传输并且运行加权值以固定的时间间隔减小固定量。
在时间t4处，CAN节点传输具有ID＝0x00f的标识符的CAN消息。使用图6A中示出的反转函数，从标识符中获得254dec的加权值并且将该加权值添加到运行加权值。
在时间t0与t4之间，运行加权值并不超过预先建立的阈值。因此，并不实施传输限制。举例来说，并未超过运行加权值是因为CAN节点尚未尝试发送一阵高优先级CAN消息。
图6C示出针对在CAN节点尝试使CAN总线充满高优先级的CAN消息的情境中特定CAN节点的运行加权值相较于时间的曲线。在时间t0处，运行加权值是例如0的值，该值可以是重新设置值。在时间t1处，CAN节点传输具有ID＝0x2f0的标识符的CAN消息。使用图6A中示出的反转函数，从标识符中获得161dec的加权值并且将该加权值添加到运行加权值。在时间t1与t2之间，没有CAN消息从CAN节点传输并且运行加权值以固定的时间间隔减小固定增量。
在时间t2处，CAN节点传输具有ID＝0x00f的标识符的CAN消息。这是具有相对较高优先级的标识符，并且使用图6A中示出的反转函数，使用该标识符获得254dec的加权值。将该加权值添加到运行加权值并且与预先建立的阈值进行比较。此时，运行加权值并不超过预先建立的阈值，因此并不实施限制。
在时间t2之后不久，在时间t3处，CAN节点传输具有ID＝0x00f的标识符的另一CAN消息，并且使用图6A中示出的反转函数，同样使用该标识符获得254dec的加权值。将该加权值添加到运行加权值，且随后将运行加权值与预先建立的阈值进行比较。如图6C中所示，尝试传输具有ID＝0x00f的标识符的第二CAN消息迅速导致运行加权值超过预先建立的限制。当运行加权值超过预先建立的限制时，限制逻辑可以发布控制信号。举例来说，限制逻辑发布控制信号以停止从CAN节点传输CAN消息。在一个实施例中，限制逻辑发布控制信号，该控制信号停止发射器PHY传输当前CAN消息和随后的CAN消息，从而有效地结束CAN节点的“溢流”并且防止CAN总线上的拒绝服务攻击。在一个实施例中，限制逻辑保持在相同状态中(例如，停止CAN消息的传输)直至主机重新设置状态。在另一实施例中，当运行加权值减小到预先建立的阈值以下时限制逻辑返回到正常状态(例如，允许CAN消息的传输)。在另一实施例中，当运行加权值减小到零时限制逻辑返回到正常状态(例如，允许CAN消息的传输)。虽然给出一些实例，但是可以使用其它技术以使限制逻辑返回到正常状态。
如图6A-6C中所示，以使得较高优先级标识符具有较高加权值的方式对标识符进行加权能允许快速检测和停止CAN节点处的溢流事件。另外，上述技术的优势是：使实施快速检测和停止溢流事件的逻辑电路与CAN协议控制器和主机分离。因此，可以检测和停止触发溢流的对协议控制器和/或主机的软件攻击而无论CAN协议控制器和主机的状态如何。
图7描绘图5中的安全模块160的实施例。在图7的实施例中，安全模块包括CAN解码器170、限制逻辑172、TXD接口180和控制信号接口182。在一个实施例中，TXD接口连接到TXD路径(例如，如图5中所示)以接收串行数据。串行数据被传递到CAN解码器，该CAN解码器根据CAN协议解码接收到的位。在一个实施例中，CAN解码器将标识符的解码位传递到限制逻辑。在图7的实施例中，限制逻辑包括标识符加权逻辑186、运行加权值模块188、比较逻辑190、控制器192和任选的查找表194。在一个实施例中，标识符加权逻辑被配置成使用从CAN解码器接收的标识符的位获得加权值。在一个实施例中，标识符加权逻辑被配置成参考图5-6C实施上文所述的反转函数。在其它实施例中，标识符加权逻辑被配置成使用来自标识符的位实施其它函数以获得加权值。举例来说，可以存在由标识符加权逻辑实施的许多不同加权函数，这些加权函数将产生针对相对较高优先级标识符的相对较高加权值和针对相对较低优先级标识符的相对较低加权值。在替代实施例中，使用标识符的位在查找表中寻找加权值。在一个实施例中，查找表填充有对应于标识符的加权值，并且使用标识符的解码位搜索该表。在一个实施例中，查找表可以包括用于识别标识符的群组的屏蔽位。在一个实施例中，可以使用查找表通过例如搜索该表以寻找匹配来获得针对某些指定标识符的加权值。以此方式，如果具有受损软件的CAN节点自称是例如通常将使用特定预定义标识符或预定义标识符组的车外测试设备，那么该特定预定义标识符可以包含于查找表中且给定相对较高加权值。举例来说，加权值可以足够高以非常迅速地或在例如仅单个CAN消息之后或仅若干CAN消息之后立即超过预先建立的阈值，而无论运行加权值如何。也就是说，当将加权值添加到当前运行加权值时，新的运行加权值将肯定会超过预先建立的阈值，而无论在添加之前的运行加权值的幅值如何。
运行加权值模块188可以包括寄存器以存储运行加权值和用以更新运行加权值的逻辑。在一个实施例中，运行加权值模块包括用以响应于加权值更新运行加权值并且当未传输CAN消息时以固定的时间间隔减小运行加权值的逻辑。在一个实施例中，运行加权值以导致运行加权值在大约一秒内达到零的值每位时间减小一次。
比较逻辑190被配置成比较运行加权值与预先建立的阈值。当比较逻辑确定运行加权值超过预先建立的阈值时，指示符信号可以输出到控制器192。控制器被配置成产生控制信号，该控制信号从控制接口182输出以控制CAN消息从对应的CAN节点(例如，具体而言从CAN收发器)的传输。在一个实施例中，如上文所述，控制信号用于限制发射器PHY(图5，发射器PHY 138)。在一个实施例中，控制器可以被配置成取决于业务控制的期望结果以不同方式输出控制CAN消息的传输的控制信号。
在一个实施例中，在与构成CAN发射器的电路制造于同一衬底上的硬件电路中实施安全模块160。硬件电路可以包括例如使用本领域中已知的CMOS技术制造的晶体管和二极管。
在一个实施例中，限制逻辑172被配置成取决于标识符应用不同的加权函数。图8描绘示出加权函数的可能的每标识符分配的表。在表的第一列中，指示标识符。举例来说，包括五行标识符，其中至少一行包括有效地呈现标识符的“类别”的多个标识符。在表的第二列中，识别逆加权函数，并且顶行中的核对标记指示对应的标识符是根据逆加权函数加权的。在表的第三列中，识别替代的加权函数，并且第二行和第三行中的核对标记指示根据替代加权函数加权的标识符。在表的第四列中，识别查找表函数，并且第四行和第五行中的核对标记指示根据查找表函数加权的标识符。如在图8的表中所指示，取决于所希望的业务控制需要可以将不同加权函数应用到不同标识符。
图9是用于控制CAN业务的技术的过程流程图。在框902处，解码来自TXD路径的CAN消息的标识符的位。在框904处，使用标识符的解码位获得加权值。在框906处，将加权值添加到接收到的CAN消息的运行加权值(RWV)。在决策点908处，确定运行加权值是否超过预先建立的阈值。如果运行加权值并不超过预先建立的阈值，那么过程返回到框902。然而，如果运行加权值确实超过预先建立的阈值，那么在框910处，限制经由TXD路径的CAN消息的传输。在一个实施例中，通过控制发射器PHY限制CAN消息的传输，例如，通过控制发射器PHY以停止传输CAN消息。在另一实施例中，通过控制发射器PHY限制CAN消息的传输，例如，通过控制发射器PHY以减缓CAN消息的传输速率。
如上所述，在一些实施例中，加权函数使用标识符的不到全部的位获得加权值。在其它实施例中，可以使用标识符的全部的位获得加权值。在这两种情况中均使用标识符的位获得加权值。
虽然描述了使用标识符的位获得加权值的一些实例，但是其它技术也是可能的。举例来说，标识符(或标识符的一些位)的许多不同函数是可能的。在一个实施例中，加权值表示为：加权值＝f(标识符)，其中“f”是一些函数。函数f可以例如是连续或不连续的。替代函数的实例是：加权值＝(229-标识符)2，然而其它函数也是可能的。
如上所述，将运行加权值与预先建立的阈值进行比较。特定阈值是实施方案特定的并且可以基于许多不同因素而设置。在一个实施例中，设置预先建立的阈值的考虑因素包括被发送的标识符的种类以及在某一时间段(例如，1秒)中发送标识符的频率。在已知这些因素的情况下，可以在不存在溢流且不限制业务的情境中针对某一时间段(例如，1秒)的结尾计算运行加权值。此类运行加权值可以被称作“1秒运行加权值”或“RWV_1s”。接着可基于1秒运行加权值(RWV_1s)设置预先建立的阈值并且该阈值的实例可以是0.5倍的RWV_1s。在一个实施例中，设置预先建立的阈值使得预先建立的阈值与RWV_1s之间的比率低会导致阵发性的对应CAN消息的可能性较低。在预期一连串连续的、均匀的、平稳的CAN消息的情境中，可以使用较低的预先建立的阈值并且较低的预先建立的阈值可以是有利的。举例来说，可以使用小于0.5倍RWV_1s的预先建立的阈值。在预期一连串不规则的CAN消息(例如，具有阵发性和停顿)的情境中，可以使用较高的预先建立的阈值并且较高的预先建立的阈值可以是有利的。举例来说，可以使用接近1.0倍RWV_1s的较高的预先建立的阈值。在一个实施例中，限制逻辑被配置成以例如每位时间一次的固定时间间隔减小运行加权值。在一个实施例中，限制逻辑被配置成使运行加权值以每时间间隔减小固定量，其中固定量被设置成使得运行加权值在大约1秒内减小到零。举例来说，减小运行加权值使得在1秒内RWV_1s＝0。在一个实施例中，使运行加权值在1秒内减小到大约零(例如，±10％)。
如上所述，当运行加权值超过预先建立的阈值时可以检测到使CAN网络“溢流”的尝试。在一个实施例中，使得运行加权值超过预先建立的阈值的CAN消息的数目取决于从标识符的位获得的加权值。因此，加权值函数与预先建立的阈值的组合影响作业网络的性能。加权值函数和预先建立的阈值的具体组合是实施方案特定的。
使用用于控制CAN业务的上述技术，有可能运行具有低优先级标识符的大量消息而不会限制或破坏通信，从而例如允许快速的软件下载，同时还限制了使CAN总线充满高优先级CAN消息的尝试。
在一个实施例中，上文描述的溢流检测和防止技术可以在CAN装置中实施，例如，CAN收发器IC装置、微控制器IC装置或包括CAN收发器和微控制器这两者的IC装置。
在一个实施例中，上文描述的溢流检测和防止技术适用于CAN、CAN-FD和ISO11898兼容网络以及通常用于车辆的其它网络协议，例如，局部互连网络(LIN)和FLEXRAY协议。
在以上描述中，提供各种实施例的具体细节。然而，可以在使用并非全部这些具体细节的情况下实践一些实施例。在其它情况下，为了简洁和清晰起见，除了本发明的各种实施例之外不再详细描述某些方法、程序、组件、结构和/或功能。
虽然以特定次序示出和描述了本文中的方法的操作，但是可以更改每个方法的操作次序，使得可以逆序执行某些操作，或使得可以至少部分地与其它操作同时执行某些操作。在其它实施例中，可以间断的和/或交替的方式实施不同操作的指令或子操作。
还应注意，本文中所描述的方法的至少一些操作可以使用存储于计算机可用存储媒体上的供计算机执行的软件指令来实施。作为实例，计算机程序产品的实施例包括用于存储计算机可读程序的计算机可用存储媒体。
计算机可用存储媒体或计算机可读存储媒体可以是电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统(或设备或装置)。非暂时性计算机可用存储媒体和计算机可读存储媒体的例子包括半导体或固态存储器、磁带、可拆卸计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘和光盘。光盘的现有例子包括具有只读存储器的高密度磁盘(CD-ROM)、具有读取/写入的高密度磁盘(CD-R/W)和数字视频光盘(DVD)。
可替换的是，本发明的实施例可以完全实施于硬件中或实施于包含硬件元件和软件元件两者的实施方案中。在使用软件的实施例中，软件可以包括但不限于固件、常驻软件、微码等。
尽管已经描述和示出了本发明的具体实施例，但是本发明不限于如此描述和示出的部分的特定形式或布置。本发明的范围将由在此所附的权利要求书及其等效物限定。

Claims (20)

1.一种用于控制控制器局域网(CAN)业务的方法，其特征在于，所述方法包括：
解码来自TXD路径的CAN消息的标识符的位；
使用所述标识符的所述解码位获得加权值；
将所述加权值添加到接收到的CAN消息的运行加权值；并且
如果所述运行加权值超过预先建立的阈值，那么限制CAN消息经由所述TXD路径的传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述标识符的所述解码位获得加权值包括应用函数，其中所述加权随着所述标识符的优先级提高而增大。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，另外包括以固定的时间间隔减小所述运行加权值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，另外包括使所述运行加权值以固定的时间间隔减小固定量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，另外包括以固定的时间间隔减小所述运行加权值，并且其中限制传输包括当所述运行加权值超过所述预先建立的阈值时停止CAN消息的传输。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得所述CAN消息的加权值包括反转所述标识符的位。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得所述CAN消息的加权值包括使用所述标识符的所述解码位搜索查找表以寻找所述加权值。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得所述CAN消息的加权值包括将函数应用到所述标识符的所述解码位，产生高于所述预先建立的阈值的特定标识符的加权值而无论所述运行加权值如何。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述标识符的所述解码位获得加权值包括应用函数，其中所述加权随着所述标识符的优先级提高而增大，并且另外包括使所述运行加权值以固定的时间间隔减小固定量，并且其中限制CAN消息的传输包括停止CAN消息的传输。
10.一种CAN收发器集成电路装置，其特征在于，包括发射器PHY、接收器PHY、CAN解码器和限制逻辑，所述限制逻辑被配置成实施如权利要求1所陈述的方法。
11.一种控制器局域网(CAN)装置，其特征在于，包括：
传输数据(TXD)输入接口；
CAN总线接口；
发射器PHY，所述发射器PHY在TXD路径上连接在所述TXD输入接口与所述CAN总线接口之间；
接收数据(RXD)输出接口；
接收器PHY，所述接收器PHY在RXD路径上连接在所述CAN总线接口与所述RXD输出接口之间；
CAN解码器，所述CAN解码器连接到所述TXD路径并且被配置成解码来自CAN消息的标识符的位；以及
限制逻辑，所述限制逻辑被配置成：
使用所述标识符的所述解码位获得加权值；
将所述加权值添加到接收到的CAN消息的运行加权值；并且
如果所述运行加权值超过预先建立的阈值，那么限制CAN消息经由所述TXD路径的传输。
12.根据权利要求11所述的CAN装置，其特征在于，所述限制逻辑被配置成使用所述标识符的所述解码位获得加权值，方法是将函数应用到所述标识符的所述解码位，其中所述加权随着所述标识符的优先级提高而增大。
13.根据权利要求11所述的CAN装置，其特征在于，所述限制逻辑被配置成以固定的时间间隔减小所述运行加权值。
14.根据权利要求11所述的CAN装置，其特征在于，所述限制逻辑被配置成以固定的时间间隔减小所述运行加权值，并且致使不传输CAN消息直至所述运行加权值低于所述预先建立的阈值为止。
15.根据权利要求11所述的CAN装置，其特征在于，获得所述CAN消息的加权值包括反转所述标识符的位。
16.根据权利要求11所述的CAN装置，其特征在于，所述限制逻辑被配置成获得所述CAN消息的加权值，方法是使用所述标识符的所述解码位搜索查找表以寻找所述加权值。
17.根据权利要求11所述的CAN装置，其特征在于，所述限制逻辑被配置成使用所述标识符的所述解码位获得加权值，方法是将函数应用到所述标识符的所述解码位，其中所述加权随着所述标识符的优先级提高而增大，其中所述限制逻辑被配置成以固定的时间间隔减小所述运行加权值，并且其中所述限制逻辑被配置成当所述运行加权值超过所述预先建立的阈值时停止CAN消息的传输。
18.一种CAN收发器集成电路装置，其特征在于，包括如权利要求11所陈述的所述发射器PHY、所述接收器PHY、所述TXD输入接口、所述CAN总线接口、所述RXD输出接口、所述CAN解码器和所述限制逻辑。
19.一种微控制器集成电路装置，其特征在于，包括CAN协议控制器和如权利要求11所陈述的CAN装置。
20.一种控制器局域网(CAN)装置，其特征在于，包括：
CAN解码器，其连接到TXD路径并且被配置成解码来自CAN消息的标识符的位；以及
限制逻辑，其被配置成：
使用所述标识符的所述解码位获得加权值；
将所述加权值添加到接收到的CAN消息的运行加权值；并且
如果所述运行加权值超过预先建立的阈值，那么限制CAN消息经由所述TXD路径的传输。
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