CN108040082A - 连接设备及数据传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种连接设备，包括离线下载模块、汽车CAN总线读取模块、可编程逻辑模块和开放CAN协议模块，其中，汽车CAN总线读取模块连接汽车CAN总线和可编程逻辑模块，开放CAN协议模块连接可编程逻辑模块和车联网终端，离线下载模块连接可编程逻辑模块。将车载终端和汽车CAN总线进行物理隔离，克服了现有车联网终端直接读取CAN总线消息带来的信息安全问题，实现车联网终端在读取CAN总线数据的同时，对CAN总线数据进行隔离和保护。

Description

连接设备及数据传输方法
技术领域
本发明属于车联网技术领域，涉及一种连接设备及数据传输方法。
背景技术
目前车联网技术迅速发展，基于车-车、车-路通信的车联网安全/非安全应用已经成为信息技术领域、汽车工业领域以及公路交通领域研究的热点。车联网通过车辆之间的位置、运动状况等信息的交互，实现交通参与者之间的信息共享，从而实现各种各样的交通应用。其中CAN总线信息包含着丰富的车辆运行状态，且实时性强，准确度高，是理想的车联网信息源。车联网终端通过获取CAN总线信息，能够显著提高车联网应用效用，达到用信息技术手段提高车辆运行安全，提高公路交通效率，节能减排的目的。
与此同时，车联网可能带来车辆CAN总线信息安全隐患。车辆CAN总线上有大量车辆控制信息，通过车联网，网络攻击者可以获取车辆数据，甚至远程控制车辆，造成危险。为了保证车辆现场总线安全，车企一般采用对CAN总线的地址和内容的编码信息保密，不开放给车联网终端厂商或车机厂商，或只使用自己研发的终端。这种方式并不能从技术上、结构上保证车联网及CAN总线安全，反而在一定程度上制约车联网相关技术的发展。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种连接设备，其克服了现有车联网终端直接读取汽车CAN总线消息带来的信息安全问题，实现车联网终端在读取CAN总线数据的同时，对CAN总线数据进行隔离和保护。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种数据传输方法，包括以下步骤：
步骤1，离线下载汽车CAN总线逻辑信息；
步骤2，从汽车CAN总线数据流中读取数据，将数据编成“节点ID-数据内容”的格式；
步骤3，将具有“节点ID-数据内容”格式的数据按照汽车CAN总线逻辑信息，翻译成具有“事件设备-事件状态”格式的CAN信息；若检测到外部接入设备，则返回步骤1；
步骤4，根据预设开放CAN协议将“事件设备-事件状态”信息处理成可供CAN总线传输的“节点ID-数据内容”消息，并将其发送到车联网终端。
本发明另一方面提供一种连接设备，包括离线下载模块、汽车CAN总线读取模块、可编程逻辑模块和开放CAN协议模块，其中，汽车CAN总线读取模块连接汽车CAN总线和可编程逻辑模块，开放CAN协议模块连接可编程逻辑模块和车联网终端，离线下载模块连接可编程逻辑模块；
其中，离线下载模块用于下载汽车CAN总线逻辑信息，并控制可编程逻辑模块的启动；
汽车CAN总线读取模块用于从汽车CAN总线数据流中读取数据，将数据编成“节点ID-数据内容”的格式；
可编程逻辑模块用于将具有“节点ID-数据内容”格式的数据按照汽车CAN总线逻辑信息，翻译成具有“事件设备-事件状态”格式的CAN信息；
开放CAN协议模块根据预设协议将“事件设备-事件状态”信息处理成可供CAN总线传输的“节点ID-数据内容”消息，并将其发送到车联网终端。与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明将车载终端和汽车CAN总线进行物理隔离，并在功能上满足车载终端对汽车数据的读取需求，使得在车载终端受到信息安全威胁时，保护车辆CAN总线不被攻击，从而保证车辆安全。
2、本发明添加了可编程逻辑模块，汽车厂家通过包括有线、无线、外部存储设备等传输方式，可以实现包含有CAN总线地址和物理含义的CAN总线逻辑下载，可编程逻辑模块根据这些信息，能够实现对汽车CAN总线数据解密的同时，不泄露信息具体内容；车载终端仅能通过连接设备调用CAN总线信息，无法获知特定数据对应的CAN总线地址，达到保护车辆CAN总线协议的目的。
3、本发明所包含的基于单片机的离线下载模块只可写不可读，在设备使用时离线，这两点保证车辆CAN总线逻辑保密且不被攻击，间接保证车辆安全。
4、中间件和车载终端间的通信通过CAN总线完成，满足对各类车载终端的软硬件结构兼容。对于车载终端产品，与连接设备通信和直接与车辆CAN总线通信模式完全相同，不需要进行任何设备控制逻辑及硬件结构的升级即可连接本发明的连接设备进行工作。
附图说明
图1是本发明适用的工作场景示意图；
图2是本发明的连接设备的系统结构示意图；
附图标记说明：1汽车CAN总线，2数据传输接口，3连接设备，4数据传输接口，5车联网终端，6车联网终端天线，7其他车联网终端。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
具体实施方式
本发明提供了一种连接设备，用于本地车联网终端与汽车CAN总线相连，包括离线下载模块、汽车CAN总线读取模块、可编程逻辑模块和开放CAN协议模块，其中，汽车CAN总线读取模块连接汽车CAN总线和可编程逻辑模块，开放CAN协议模块连接可编程逻辑模块和车联网终端，离线下载模块连接可编程逻辑模块。
其中，离线下载模块采用单片机，离线下载模块通过有线接入、无线接入或者外部存储设备接入的方式实现汽车CAN总线逻辑信息的下载；离线下载模块将下载的汽车CAN总线逻辑信息通过HID总线连接可编程逻辑模块，并控制可编程逻辑模块的启动；离线下载模块检测外部接入，若检测到外部设备接入，则控制可编程逻辑模块停止工作。基于单片机的离线下载模块只可写不可读，在设备使用时离线，这两点保证车辆CAN总线逻辑保密且不被攻击，间接保证车辆安全。
CAN总线读取模块用于读取汽车CAN总线数据流中的数据，并将数据编写成“节点ID-数据内容”的格式，并将编写后的数据发送给可编程逻辑模块。
可编程逻辑模块通过FPGA实现，受到离线下载模块的控制；在每次上电时，其从离线下载模块获取CAN总线逻辑信息；可编程逻辑模块将接收到的具有“节点ID-数据内容”的格式的数据按照CAN总线逻辑信息的固有逻辑，翻译成“事件设备-事件状态”的CAN信息，并将翻译好的CAN信息发送给开放CAN协议模块。可编程逻辑模块根据CAN总线逻辑信息，能够实现对汽车CAN总线数据解密的同时，不泄露信息具体内容。车载终端仅能通过本发明的连接设备调用CAN总线信息，无法获知特定数据对应的CAN总线地址，达到保护车辆CAN总线协议的目的。
开放CAN协议模块根据预设协议将“事件设备-事件状态”信息处理成可供CAN总线传输的“节点ID-数据内容”消息，并将其连续不断地发送到车联网终端；本发明的开放CAN协议模块不对任何外围无线CAN总线数据进行响应，以保证汽车CAN总线的安全。
本发明的连接设备隔离车载设备和汽车CAN总线，在保证车身总线安全、车辆总线协议安全的前提下，实现车载终端对车辆数据的读取；并向上兼容现有与CAN总线直连的车联网终端。利用上述连接设备的数据传输方法，包括以下步骤：
步骤1，上电启动时，离线下载模块判断是否有汽车CAN总线逻辑下载设备接入，如存储卡、有线网络、无线网络等。若无汽车CAN总线逻辑下载设备接入，则执行步骤2，若有汽车CAN总线逻辑下载设备接入，则离线下载模块下载汽车CAN总线逻辑，下载完成后，离线下载模块停止下载工作，并将下载的汽车CAN总线逻辑写入可编程逻辑模块，并启动可编程逻辑模块。
步骤2，汽车CAN总线读取模块从汽车CAN总线数据流中读取数据，并将数据编成“节点ID-数据内容”的格式，将具有“节点ID-数据内容”格式的数据发送到可编程逻辑模块；CAN总线数据内容为“节点ID、数据内容”两部分为一条，其中节点ID代表着数据发生的设备，数据内容代表着状态。如“左转向灯亮”这个信息，节点ID为6FA，数据内容为4D5E6F；
步骤3，可编程逻辑模块根据汽车CAN总线逻辑将具有“节点ID-数据内容”格式的数据翻译成具有“事件设备-事件状态”格式的CAN信息；将具有“事件设备-事件状态”格式的CAN信息发送到开放CAN协议模块；例如，“左转向灯亮”这个信息，节点ID为6FA，其对应的事件设备为左转向灯，数据内容为4D5E6F，对应的事件状态为开启。步骤4，根据预设协议将“事件设备-事件状态”信息处理成可供CAN总线传输的“节点ID-数据内容”消息，并将其连续不断地发送到车联网终端。
本发明的另一个方面提供了一种数据传输方法，具体包括以下步骤：
步骤1，离线下载汽车CAN总线逻辑信息；
步骤2，从汽车CAN总线数据流中读取数据，将数据编成“节点ID-数据内容”的格式；
步骤3，将具有“节点ID-数据内容”格式的数据按照汽车CAN总线逻辑信息，翻译成具有“事件设备-事件状态”格式的CAN信息；若检测到外部汽车CAN总线逻辑下载设备，则返回步骤1；
步骤4，根据预设开放CAN协议将“事件设备-事件状态”信息处理成可供CAN总线传输的“节点ID-数据内容”消息，并将其发送到车联网终端。
实施例
本实施例的工作场景如图1所示。系统结构如图2所示。对于车联网终端，有开放CAN协议，地址“6FA”上有左转向灯数据“4D5E6F”，代表左转向灯开启。车载终端需要在不清楚车辆CAN总线地址及数据内容的情况下，读取“左转向灯开启”的状态。具体工作流程如下：
步骤1：汽车厂商通过有线、无线或存储介质等方式将“6FA-4D5E6F-左转向灯-开启”的对应逻辑关系下载到离线下载模块中；离线下载模块将“6FA-4D5E6F-左转向灯-开启”内容传到可编程逻辑模块，并启动可编程逻辑模块。
步骤2：汽车CAN总线读取模块从汽车CAN总线数据流中读取数据，将数据编成“节点ID-数据内容”的格式，并转发给可编程逻辑模块。
步骤3：当可编程逻辑模块读取到地址为“6FA”的消息“4D5E6F”时，将其翻译成“左转向灯-开启”。
步骤4：开放CAN协议模块将“左转向灯-开启”按照预设的开放CAN协议，输出地址为“6FA”的数据“4D5E6F”到和车联网终端直连的外部CAN总线。车载终端读取到外部CAN总线消息地址“6FA”，“4D5E6F”，获取到左转向灯开启的消息。
本发明涉及包含汽车总线、车联网和智能交通领域，主要解决车联网终端在读取车辆CAN总线信息时，可能造成的汽车CAN总线消息被窃取、篡改甚至控制车辆的问题。利用本发明的连接设备，可以达到车辆CAN总线与车载终端隔离，实现保护CAN总线的同时，实现车联网车载终端读取车辆状态的目的，最终实现车联网应用的实现，车辆总线安全的目的。

Claims (2)

1.一种数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，离线下载汽车CAN总线逻辑信息；
步骤2，从汽车CAN总线数据流中读取数据，将数据编成“节点ID-数据内容”的格式；
步骤3，将具有“节点ID-数据内容”格式的数据按照汽车CAN总线逻辑信息，翻译成具有“事件设备-事件状态”格式的CAN信息；若检测到外部接入设备，则返回步骤1；
步骤4，根据预设开放CAN协议将“事件设备-事件状态”信息处理成可供CAN总线传输的“节点ID-数据内容”消息，并将其发送到车联网终端。
2.一种连接设备，包括离线下载模块、汽车CAN总线读取模块、可编程逻辑模块和开放CAN协议模块，其中，汽车CAN总线读取模块连接汽车CAN总线和可编程逻辑模块，开放CAN协议模块连接可编程逻辑模块和车联网终端，离线下载模块连接可编程逻辑模块；
其中，离线下载模块用于下载汽车CAN总线逻辑信息，并控制可编程逻辑模块的启动；
汽车CAN总线读取模块用于从汽车CAN总线数据流中读取数据，将数据编成“节点ID-数据内容”的格式；
可编程逻辑模块用于将具有“节点ID-数据内容”格式的数据按照汽车CAN总线逻辑信息，翻译成具有“事件设备-事件状态”格式的CAN信息；
开放CAN协议模块根据预设协议将“事件设备-事件状态”信息处理成可供CAN总线传输的“节点ID-数据内容”消息，并将其发送到车联网终端。
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