CN107809391B - 用于控制消息通信负载的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

在本文公开了一种用于控制消息通信负载的设备和方法。该设备包括：确定单元，其被配置为确定发送到外部装置的消息和从外部装置接收的消息的数量是否等于预定数量；计算单元，其被配置为如果确定消息的数量等于预定数量，则基于时间戳和消息的消息占用时间计算消息负载；以及控制单元，其被配置为向外部装置发送控制指令，以根据所计算的消息负载调整所接收的消息的通信间隔。

Description

用于控制消息通信负载的设备和方法
技术领域
本公开涉及一种用于控制消息通信负载的设备和方法，更具体地，涉及一种用于控制消息通信负载的设备和方法，所述设备和方法基于消息的数量、消息的时间戳以及消息的占用时间来计算消息负载，并根据计算的负载来调整消息的通信间隔。
背景技术
近来，大多数车辆已经引入了数字技术，因此，安装在车辆上的电子装置的数量有所增加。因此，考虑到车辆内部和外部的许多变量，需要控制车辆系统。为此，采用用于控制车辆的所有部件(例如，驱动系统和转向系统以及发动机)的电子控制单元(ECU)。
这种ECU基于用于车辆的操作系统(OS)进行通信。典型的通信方案是控制器局域网(CAN)。CAN通信是专为在没有主机的车辆中的各个电子控制装置之间的通信而设计的通信标准。
在这种CAN通信中，网络的复杂性随着各个电子控制装置的数量而增加。为了避免这种情况，使用了网关处理器。网关处理器中继各个网络之间的消息交换，以减少CAN通信的网络复杂性，并促进网络之间的通信。
即使使用这种网关处理器，如果发送/接收的消息的数量突然增加，则网关处理器中发生过载，这可能导致通信故障和整个系统的故障。为了解决这个问题，已经提出了控制消息通信负载的各种方法。
然而，根据用于控制消息通信负载的现有方法，网关处理器本身不能测量消息负载，因此，需要用于测量负载的额外装置。
此外，根据现有的方法，即使在发送/接收的消息的量很小从而不需要测量负载情况下，仍然按照每个周期测量负载，这是没有效率的。
此外，根据现有的方法，由于根据消息负载不能控制经由每个信道接收的消息的通信间隔，因此不可能主动地处理通信过载。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种用于控制消息通信负载的设备和方法，该设备和方法可以通过基于发送/接收的消息的数量计算消息负载来有效地控制通信负载，从而如果存在大量通信，则更频繁地计算负载，否则，不太频繁地计算。
本公开的另一目的是提供一种用于控制消息通信负载的设备和方法，该设备和方法可以通过基于发送/接收的消息中包括的时间戳和消息占用时间计算消息负载来准确地计算预定数量消息的消息负载。
本公开的另一目的是提供一种用于控制消息通信负载的设备和方法，该设备和方法可以通过计算每个信道的消息负载并且基于计算出的消息负载调整经由该信道接收的消息的通信间隔来主动地处理通信过载。
本公开的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员可以从以下描述中理解其他目的和优点。此外，将容易地理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求及其组合中所述的手段来实施。
根据本公开的一个方面，一种设备包括：确定单元，其被配置为确定发送到外部装置的消息和从外部装置接收的消息的数量是否等于预定数量；计算单元，其被配置为如果确定消息的数量等于预定数量，则基于消息的时间戳和消息占用时间计算消息负载；以及控制单元，其被配置为向外部装置发送控制指令，以根据所计算的消息负载调整所接收的消息的通信间隔。
根据本公开的一个方面，一种方法包括：确定发送到外部装置的消息和从外部装置接收的消息的数量是否等于预定数量；如果确定消息的数量等于预定数量，则基于消息的时间戳和消息占用时间计算消息负载；向外部装置发送控制指令，以根据所计算的消息负载调整所接收的消息的通信间隔。
根据本公开的示例性实施例，可以通过基于发送/接收的消息的数量计算消息负载来有效地控制通信负载，从而如果存在大量通信，则更频繁地计算负载，否则，不太频率地计算。
根据本公开的示例性实施例，可以通过基于发送/接收的消息中包括的时间戳和消息占用时间计算消息负载来准确地计算预定数量消息的消息负载。
根据本公开的示例性实施例，可以通过计算每个信道的消息负载并且基于计算出的消息负载调整经由该信道接收的消息的通信间隔来主动地处理通信过载。
附图说明
图1是用于示出根据本公开的示例性实施例的用于控制消息通信负载的设备的方框图；
图2是用于示出根据本公开的示例性实施例的经由信道连接到外部装置的设备的方框图；
图3是用于示出基于发送的消息和接收的消息的时间戳和占用时间向外部装置发送第一控制指令的示例的方框图；
图4是示出根据本公开的示例性实施例的用于控制消息通信负载的方法的流程图；
图5是示出用于确定消息烦人数量是否等于预定数量的过程的示例的流程图；以及
图6和图7是示出根据消息负载发送控制指令的过程的示例的流程图。
具体实施方式
参考附图，通过详细描述，上述目的、特征和优点将变得显而易见。足够详细地描述实施例，以使得本领域的技术人员能够容易地实施本公开的技术理念。可以省略对众所周知的功能或配置的详细描述，以免本发明的主旨不必要地模糊。在下文中，将参考附图，详细描述本公开的实施例。在整个附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
图1是示出用于根据本公开的示例性实施例控制消息通信负载的设备100的方框图。参考图1，用于控制消息通信负载的设备100可以包括确定单元110、计算单元120和控制单元130。图1所示的用于控制消息通信负载的设备100仅是本公开的示例性实施例，并且元件不限于图1所示的元件。可以根据需要添加、修改或消除某些元件。
图2是示出根据本公开的示例性实施例经由信道连接到外部装置的设备100的方框图。图3是示出基于发送的消息和接收的消息的时间戳和占用时间向外部装置发送第一控制指令的示例的方框图。在下文中，将参考图1到图3，详细描述用于控制消息通信负载的设备100及该设备100的确定单元110、计算单元120和控制单元130。
根据本公开的示例性实施例的用于控制消息通信负载的设备100可以包括在网关处理器中，该网关处理器连接安装在车辆上的电子控制单元(ECU)之间的通信网络。更具体地，用于车辆的ECU可以使用控制器区域网络(CAN)通信来进行相互通信。CAN是专为各个ECU设计的车辆总线标准，以便在没有主机的车辆中彼此进行通信。
随着各个ECU的数量的增加，这种CAN通信的网络的复杂性大大增加。因此，可以使用用于在CAN通信网络之间交换消息的网关处理器。网关处理器可以中继在各个网络之间的消息交换，以减少CAN通信的网络复杂性并促进网络之间的通信。
换言之，在包括多个ECU的多个通信网络中，当网络向网关处理器发送消息时，网关处理器可以接收该消息并将其发送到另一通信网络。
根据本公开的示例性实施例，确定单元110可以确定发送到外部装置的发送消息的数量和从外部装置接收的接收消息的数量是否等于预定数量。外部装置可以包括通过信道连接到用于控制消息通信负载的设备100的一个或多个电子控制装置。在根据本公开的示例性实施例的设备100和外部装置之间发送/接收的消息可以包括作为一组具有特定比特大小的数据的帧或分组。
通过占用发送数据的总线来发送/接收这种消息。占用总线的时间根据消息的比特的多少而不同。通常，相对于更少比特的消息，更多比特的消息占用总线的时间更长。
参考图2，用于控制消息通信负载的设备100可以分别经由信道CH.1、CH.2和CH.3连接到多个外部装置。更具体地，设备100可以经由信道CH.1连接到外部装置1至3的通信网络。同样，设备100可以经由信道2CH.2连接到外部装置4至6的通信网络，并且可以经由信道3CH.3连接到外部装置7至9的通信网络。
这种信道的数量和连接到每个信道的外部装置的数量可以根据设计选择而变化。同样，由外部装置构成的通信网络拓扑也可以根据设计选择而变化。
参考图3，设备100还可以包括发送/接收单元310和计数单元320，以便由确定单元110将消息的数量与预定数量进行比较。发送/接收单元310可以经由信道从外部装置接收消息，并且可以经由信道向外部装置发送消息。计数单元320可以对发送/接收单元310发送或接收的消息的数量进行计数，并且计数结果可以发送到确定单元110。确定单元110可以确定计数消息的数量是否等于预定数量。
此外，确定单元110可以确定所发送的消息和接收到的消息的时间戳的数量是否等于预定数量。更具体地，发送的消息和接收的消息的数据可以包括一个时间戳。时间戳是在数据中的特定位置标记的时间点，以证明数据存在于该时间点。
更具体地，当发送的消息和接收的消息的比特大小是8比特时，8比特中的一个或多个比特可以包括该消息的时间戳信息。例如，发送的消息的第八比特可以包括在完成发送时的时间戳信息。接收的消息的第八比特可以包括在完成接收时的时间戳信息。
因此，时间戳的总数可以等于发送/接收的消息的总数。计数单元320可以对发送的消息和接收的消息的时间戳的数量进行计数，并且计数结果可以发送到确定单元110。确定单元110可以确定计数消息的数量是否等于预定数量。
根据本公开的示例性实施例，计算单元120可以基于发送的消息和接收的消息的时间戳和消息占用时间来计算消息负载。当确定单元110确定消息的数量等于预定数量时，执行计算单元120的操作。
根据本公开的示例性实施例，如果消息数量等于预定数量，则确定单元110可以向计算单元120发送用于开始计算消息负载的信号。响应于该信号，计算单元120可以使用时间戳中标记的时间点和消息占用时间来计算消息负载。
通过根据消息的数量来测量负载，当存在大量的发送和接收的消息时，即当消息负载可能较大时，可以以更快的周期来控制消息负载。相反，当存在较少数量的发送和接收的消息时，即，当消息负载可能较小时，可以以更慢的周期来控制消息负载。以这种方式，可以有效地控制通信负载。
根据本公开的示例性实施例，计算单元120可以基于总占用时间的比率(即，所测量的占用时间总和与所测量的时间戳的最大和最小值之间的时间戳差的比率)来计算消息负载。该时间戳差可以是从发送或接收第一消息的时间到发送或接收最后消息的时间的时间段。消息占用时间可以是发送或接收消息时占用CAN通信总线的时间段。
再次参考图3，计数单元320可以测量发送的消息和接收的消息的时间戳，并且可以测量每个消息的消息占用时间。如果确定单元110确定消息的数量等于预定数量，则测量的时间戳和消息占用时间可以发送到计算单元120。计算单元120可以使用测量的时间戳和消息占用时间计算消息负载。
例如，如果消息的数量等于预定数量，例如100，则可以开始负载计算。例如，第一计数消息的时间戳的时间点可以是3ms，并且第100个计数消息的时间戳的时间点可以是863ms。在该示例中，计算单元120可以计算时间戳差为860ms，该时间戳差是时间戳的最大值863ms与时间戳的最小值3ms之间的差值。
测量的消息占用时间可以分别是从第一计数消息到第100个计数消息的5ms、7ms、4ms、...、8ms。计算单元120可以计算每个消息的消息占用时间的总和。例如，消息占用时间的总和可以是688ms。
计算单元120可以计算消息占用总线的时间段与从发送/接收第一消息时到发送/接收最后消息时的时间段的比率，作为消息负载。在时间戳差为860ms并且占用时间总和为688ms的上述示例中，计算单元120可以计算比率688ms/860ms＝0.8，作为消息负载。计算单元120可以将上述比率乘以100，以百分比表示，从而计算出80％，作为消息负载。
根据本公开的示例性实施例，控制单元130可以向外部装置发送控制指令，以根据所计算的消息负载来调整接收的消息的通信间隔。通信间隔可以指发送的消息和/或接收的消息的发送/接收间隔。控制指令可以包括用于增加接收的消息的通信间隔的第一控制指令和用于减小接收的消息的通信间隔的第二控制指令。
当控制指令发送到外部装置时，外部装置进入控制模式，然后外部装置控制消息的发送间隔。例如，当第一控制指令发送到外部装置时，外部装置可以进入第一控制模式并增加消息的发送间隔。相反，当第二控制指令发送到外部装置时，外部装置可以进入第二控制模式并减少消息的传输间隔。
例如，当基于AUTOSAR操作系统进行通信时，控制指令可以包括发送模式切换(TMS)信号，以改变消息的周期。
再次参考图3，当计算出的消息负载等于或大于预定的最大负载时，控制单元130可以将第一控制指令发送到外部装置。预定的最大负载可以根据设计选择而变化，并且可以是例如0.7或70％。如果象上述示例中那样消息负载为80％，高于预定最大负载70％，则因此控制单元130可以生成第一控制指令并将其发送到外部装置。
根据本公开的示例性实施例，控制单元130可以使用发送/接收单元310从而将第一控制指令发送到外部装置。更具体地，控制单元130可以向发送/接收单元310发送控制信号，并且控制信号可以控制发送/接收单元310，以便将第一控制指令发送到外部装置。
因此，可以经由发送/接收消息的相应信道将第一控制指令发送到外部装置1至3，并且外部装置1至3可以进入第一控制模式。当外部装置进入第一控制模式时，从外部装置接收的消息的周期可能会增加。
另一方面，如果计算出的消息负载低于预定的最小负载，则控制单元130可以向外部装置发送第二控制指令。预定的最小负载可以被设定为小于预定的最大负载。
根据本公开的示例性实施例，控制单元130可以使用发送/接收单元310将第二控制指令发送到外部装置。更具体地，控制单元130可以向发送/接收单元310发送控制信号，并且控制信号可以控制发送/接收单元310，以便将第二控制指令发送到外部装置。
因此，可以经由发送/接收消息的相应信道将第二控制指令发送到外部装置1至3，并且外部装置1至3可以进入第二控制模式。当外部装置进入第二控制模式时，从外部装置接收的消息的周期可能会减少。
图3示出了用于控制经由单个信道连接到多个外部装置的消息通信负载的设备100。然而，应当理解，可以针对包括信道的通信网络中的多个信道中的每个信道计算消息负载，并且可以根据所计算的消息负载，经由相应信道将控制指令发送到外部装置。
图4是示出根据本公开的示例性实施例的用于控制消息通信负载的方法的流程图。在下文中，将参考图4详细描述该方法。
下面描述的用于控制消息通信负载的方法可以由图1所示的用于控制消息通信负载的设备执行。上面描述了该设备，因此将不进行其详细描述。
参考图4，该设备确定发送到外部装置的发送消息和从外部装置接收到的接收消息的数量是否等于预定数量(步骤S410)。
如果确定发送的消息和接收的消息的数量等于预定数量，则该设备基于发送的消息和接收的消息的时间戳和消息占用时间来计算消息负载(步骤S420)。
随后，该设备根据计算的消息负载向外部装置发送用于调整接收的消息的通信间隔的控制指令(步骤S430)。
步骤S410可以与图1所示的确定单元110中描述的方法相同，并且步骤S420可以与图1所示的计算单元120中描述的方法相同。此外，步骤S430可以与图1所示的控制单元130中描述的方法相同。
图5是示出用于确定消息的数量是否等于预定数量的过程的示例的流程图。在下文中，将参考图5，详细描述用于确定消息的数量是否等于预定数量的方法。
参考图5，首先，该设备会向外部装置发送消息或从外部装置接收消息(步骤S510)。
随后，该设备会对发送或接收的消息的数量进行计数(步骤S520)。会如上所述对每个消息中包括的时间戳的数量进行计数。
随后，该设备会确定计数消息的数量是否等于预定数量(步骤S530)，如果不等于，则会继续对消息的数量进行计数。
如果计数消息的数量等于预定数量，则该设备会初始化计数消息的数量(步骤S540)并计算消息负载(步骤S550)。
例如，当预定数量为100时，该设备会在该数量达到100时将计数消息的数量初始化为零，并且会使用先前计数的100个消息来计算消息负载。
因此，对初始化为零的消息的数量再次进行计数，直到消息的数量达到100，并且当消息的数量再次达到100时，会重复上述操作。以这种方式，会计算每个发送/接收的消息的负载。
步骤S510可以由图3所示的发送/接收单元310执行，并且步骤S520和S540可以由图3所示的计数单元320执行。
图6和图7是示出根据消息负载发送控制指令的过程的示例的流程图。在下文中，将参考图6，详细描述根据本公开的示例性实施例的用于向外部装置发送控制指令的方法。
参考图6，该设备会基于发送的消息和接收的消息的时间戳和消息占用时间来计算消息负载(步骤S550)，并且确定消息负载是否高于最大负载(步骤S610)。如果确定消息负载高于最大负载，则该设备会向外部装置发送第一控制指令(步骤S620)。
另一方面，如果消息负载小于最大负载，则该设备会确定消息负载是否小于最小负载(步骤S630)。如果确定消息负载小于最小负载，则该设备会向外部装置发送第二控制指令(步骤S640)。如果消息负载高于最小负载，则该设备会确定消息负载正常(步骤S650)。
在下文中，将参考图7，详细描述根据本公开的示例性实施例的用于向外部装置发送控制指令的方法。
参考图7，该设备会基于发送的消息和接收的消息的时间戳和消息占用时间来计算消息负载(步骤S550)，并且确定消息负载是否高于最大负载(步骤S610)。如果确定消息负载高于最大负载，则该设备会确定连接到信道的外部装置是否处于第一控制模式(步骤S611)。
更具体地，根据本公开的示例性实施例，如果从外部装置接收的接收消息的周期高于参考周期，则该设备会确定外部装置处于第一控制模式。
如果确定接收的消息的周期高于参考周期，则该设备会确定外部装置已经处于第一控制模式并且不会发送第一控制指令。另一方面，如果确定接收的消息的周期低于参考周期，则该设备会确定外部装置不处于第一控制模式并且会发送第一控制指令(步骤S620)。
另一方面，如果消息负载小于最大负载，则该设备会确定消息负载是否小于最小负载(步骤S630)。
如果确定消息负载小于最大负载，则该设备可以确定连接到信道的外部装置是否处于第二控制模式。更具体地，根据本公开的示例性实施例，如果从外部装置接收的接收消息的周期低于参考周期，则该设备可以确定外部装置处于第二控制模式。
该设备可以将接收的消息的周期与参考周期进行比较。如果确定外部装置已经处于第二控制模式，则该设备不会发送第二控制指令。否则，该设备会发送第二控制指令(步骤S640)。如果消息负载高于最小负载，则该设备会确定消息负载正常(步骤S650)。
步骤S610、S630和S650可以由图1所示的控制单元130执行。步骤S620和S640可以由图3所示的控制单元130和发送/接收单元310执行。此外，步骤S611和S631可以由图1所示的确定单元110执行。
在不脱离本公开的范围和精神的情况下，本发明所属领域的技术人员可以不同地替代、改变和修改上述本公开。因此，本公开不限于上述示例性实施例和附图。

Claims (10)

1.一种用于通过控制经由网关处理器接收的消息的通信间隔来控制消息通信负载的设备，所述设备包括：
确定单元，被配置为确定发送到外部装置的消息和从所述外部装置接收的消息的数量是否等于预定数量；
计算单元，被配置为如果确定所述消息的所述数量等于所述预定数量，则基于所述消息的时间戳和消息占用时间计算消息负载；
以及
控制单元，被配置为向所述外部装置发送控制指令，以根据所计算的消息负载调整所接收的消息的通信间隔。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述计算单元基于时间戳差与总占用时间的比率来计算所述消息负载，其中，所述时间戳差是所测量的时间戳的最大和最小值之间的差值，并且所述总占用时间是所测量的占用时间的总和。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制指令包括用于增加所接收的消息的所述通信间隔的第一控制指令，并且
其中，如果所计算的消息负载高于预定的最大负载，则控制单元向所述外部装置发送所述第一控制指令。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制指令包括用于减少所接收的消息的所述通信间隔的第二控制指令，并且
其中，如果所计算的消息负载低于预定的最小负载，则所述控制单元向所述外部装置发送所述第二控制指令。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述确定单元确定所发送的消息和所接收的消息的时间戳的数量是否等于所述预定数量。
6.一种通过控制经由网关处理器接收的消息的通信间隔来控制消息通信负载的方法，所述方法包括：
确定发送到外部装置的消息和从所述外部装置接收的消息的数量是否等于预定数量；
如果确定所述消息的所述数量等于所述预定数量，则基于所述消息的时间戳和消息占用时间计算消息负载；并且
向所述外部装置发送控制指令，以根据所计算的消息负载调整所接收的消息的通信间隔。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，计算所述消息负载包括：
基于时间戳差与总占用时间的比率来计算所述消息负载，
其中，所述时间戳差是所测量的时间戳的最大和最小值之间的差值，并且所述总占用时间是所测量的占用时间的总和。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述控制指令包括用于增加所接收的消息的所述通信间隔的第一控制指令，并且
其中，发送所述控制指令包括：
如果所计算的消息负载高于预定的最大负载，则向所述外部装置发送所述第一控制指令。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述控制指令包括用于减少所接收的消息的所述通信间隔的第二控制指令，并且
其中，发送所述控制指令包括：
如果所计算的消息负载低于预定的最小负载，则向所述外部装置发送所述第二控制指令。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，确定所述消息的所述数量是否等于所述预定数量包括：
确定所述消息的时间戳的数量是否等于所述预定数量。
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