CN108366008A - 一种基于传统osek网络管理的局部唤醒系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统及方法，该系统包括：CAN网络，以及与所述CAN网络相连的数个节点，每个节点包括CAN收发器，每个节点还包括：过滤器，所述过滤器串联在所述CAN收发器和所述CAN网络之间；所述过滤器将过滤后通过的CAN报文发送给所述CAN收发器。利用本发明可以实现CAN网络的部分节点唤醒，有效节省能源。

Description

一种基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统及方法

技术领域

本发明涉及网络管理技术领域，特别涉及一种基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统及方法。

背景技术

随着汽车产品的快速发展，车载电子控制器数量也大幅度增加，从而导致整车功耗的快速上升。

目前车载网络大都使用的是CAN网络通讯协议，传统的CAN网络通过使用OSEK网络管理实现对车载控制器模块的管理，如图1所示，为现有的CAN总线的一种结构示意图，其中，各节点分别为不同的控制器，每个控制器中包括CAN收发器，CAN收发器与CAN总线相连，CAN收发器将监听到的CAN报文发送给控制器的处理单元等以唤醒控制器。但是传统的OESK网络管理存在固有缺陷，这种缺陷在于任何一个车载设备被唤醒后，此控制器相连的控制器将全部被唤醒，因此造成大量的能源消耗，而在整车电子控制器数量不断增多的背景下，这种缺陷又将被进一步放大。

发明内容

本发明提供了一种基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统及方法，解决现有的OESK网络管理存在固有缺陷的问题。

本发明提供了一种基于传统OSEK网络管理的局部唤醒方法，包括：

CAN网络，以及与所述CAN网络相连的数个节点，每个节点包括CAN收发器，其特征在于，每个节点还包括：过滤器，所述过滤器串联在所述CAN收发器和所述CAN网络之间；

所述过滤器将过滤后通过的CAN报文发送给所述CAN收发器。

优选地，所述过滤器通过掩码进行过滤。

优选地，所述过滤器包括：

网络信息属性过滤器和网络唤醒过滤器；

所述过滤器通过网络信息属性过滤器将属性为网络管理数据的CAN报文发送给所述网络唤醒过滤器，所述网络唤醒过滤器将与掩码相适配的CAN报文发送给所述CAN收发器，以唤醒该过滤器所在的节点。

优选地，所述节点包括以下任意多种：

车身控制器、网关控制器、仪表控制器、无钥匙进入控制器、座椅控制器、后视镜控制器、空调控制器、导航主机、门控制区、尾门控制器。

相应地，本发明还提供了一种针对如上所述的基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统的局部唤醒方法，包括：

为每个过滤器设置各自的过滤条件；

确定休眠状态时的待实现功能、以及每个待实现功能所需唤醒的节点，将一个待实现功能所需唤醒的节点作为一个子网；

将现有的网络管理信息格式的至少一个预留数据位作为网络局部唤醒协议数据单元，该网络局部唤醒协议数据单元用于存储与所述过滤条件的格式相匹配的子网信息；

在唤醒过程中：

各节点从CAN总线上监听CAN报文；

所述过滤器将过滤后通过的CAN报文发送给所在节点的CAN收发器以唤醒节点。

优选地，所述网络管理信息格式包括：CAN ID和CAN DATA；

所述CAN ID包括：网络信息属性和控制器源地址；

所述CAN DATA，包括：目的地址、控制域和预留数据位。

优选地，所述预留数据位共6位，每位共8个比特，每个比特对应一种待实现功能的子网。

优选地，所述网络局部唤醒协议数据单元以从后向前的顺序占用预留数据位。

优选地，当预留数据位被占用2位或多位时，以每个被占用的预留数据位以及被占用的预留数据位的整体表征需要唤醒的节点。

优选地，所述过滤器通过过滤掩码设置参数拒收非网络管理数据属性的CAN报文；以及

所述过滤器通过过滤掩码设置参数拒收非唤醒当前节点的CAN报文。

本发明提供的一种基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统及方法，包括：CAN网络，以及与所述CAN网络相连的数个节点，每个节点包括CAN收发器和过滤器，所述过滤器串联在所述CAN收发器和所述CAN网络之间；所述过滤器将过滤后通过的CAN报文发送给所述CAN收发器。这样使得本发明的各个节点在接收到唤醒报文之后，并非直接唤醒，而是首先通过过滤器进行过滤，当CAN报文的信息与过滤器相匹配时，则唤醒该节点，当CAN报文的信息与过滤器不匹配时，则由过滤器滤除该唤醒报文，使得当前节点保持休眠状态，可以有效节省能源。

进一步地，本发明实施例提供的基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统及方法，所述过滤器包括：网络信息属性过滤器和网络唤醒过滤器；所述过滤器通过网络信息属性过滤器将属性为网络管理数据的CAN报文发送给所述网络唤醒过滤器，所述网络唤醒过滤器将与掩码相适配的CAN报文发送给所述CAN收发器，以唤醒该过滤器所在的节点。这样可以有效提升过滤器的工作效率，避免由于过滤器导致网络速度变慢。

进一步地，本发明实施例提供的基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统及方法，为每个过滤器设置各自的过滤条件；然后确定休眠状态时的待实现功能、以及每个待实现功能所需唤醒的节点；接着将现有的网络管理信息格式的至少一个预留数据位作为网络局部唤醒协议数据单元，该网络局部唤醒协议数据单元用于存储与所述过滤条件的格式相匹配的子网信息，这样使得本发明无需构建新的网络管理框架，利用已有的网络管理信息格式中的预留数据位即可实现过滤不相关的唤醒报文，简单高效的实现了CAN网络的局部唤醒。

进一步地，本发明实施例提供的基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统及方法，还提供了具体的网络管理信息格式，以便于推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的CAN总线的一种结构示意图；

图2为根据本发明实施例提供的CAN总线的第一种结构示意图；

图3为根据本发明实施例提供的CAN总线的第二种结构示意图；

图4为根据本发明实施例提供的基于传统OSEK网络管理的局部唤醒方法的一种流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的参数或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提供的一种基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统及方法。由于汽车在很多使用工况下需要实现的控制功能，只需要一个控制器或少数几个控制器协作即可实现，因此，唤醒其它无关控制器是没有必要的，无关控制器仍可以继续保持休眠状态，因此本发明提出一种实现局部网络唤醒的方法，实现一个或少数几个控制器独立唤醒的功能，这样将需要启动的控制器进行唤醒，不需要启动的控制器保持休眠，从而达到降低能源损耗的目的。

为了更好的理解本发明的技术方案和技术效果，以下将结合流程示意图对具体的实施例进行详细的描述。如图2所示，为根据本发明实施例提供的CAN总线的第一种结构示意图，在本实施例中，该基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统，包括：CAN网络，以及与所述CAN网络相连的数个节点，每个节点包括CAN收发器，其特征在于，每个节点还包括：过滤器，所述过滤器串联在所述CAN收发器和所述CAN网络之间；所述过滤器将过滤后通过的CAN报文发送给所述CAN收发器。

其中，所述过滤器可以通过掩码进行过滤。例如，节点A接受前四位为1010的数据，即ID：1010xxxxxxx的数据都可以被接受，具体地，使用掩码可屏蔽后七位。

优选地，如图3所示，为根据本发明实施例提供的CAN总线的第二种结构示意图，其中，所述过滤器包括：

网络信息属性过滤器和网络唤醒过滤器；所述过滤器通过网络信息属性过滤器将属性为网络管理数据的CAN报文发送给所述网络唤醒过滤器，所述网络唤醒过滤器将与掩码相适配的CAN报文发送给所述CAN收发器，以唤醒该过滤器所在的节点。

如表1所示，为传统OSEK网络管理消息的数据结构：

表1网络管理信息格式

CAN ID共有11个bit数据：

CAN ID高3位：用于区分数据属性，例如：0x700-0x7FF作为诊断数据，0x600-0x6FF作为网络管理数据。

SA：控制器源地址，CAN ID低8位，主要用于表示发送该数据的控制器表明自身地址信息，其数值范围为：0x00-0xFF，例如：GW的源地址为0x00，那么GW网络管理数据ID为：0x600，BCM的源地址为0x01，那么BCM网络管理数据ID为：0x601，ICM的源地址为0x02，那么ICM网络管理数据ID为：0x602。

CAN数据共8个字节数据，其数据由以下部分组成：

DA：目的地址，为CAN Data中的Byte0，数值范围为：0x00-0xFF，即本控制器的后续控制器ID；例如：GW网络管理数据ID为：0x600，BCM网络管理数据ID为：0x601，ICM网络管理数据ID为：0x602；GW的DA为0x01；BCM的DA为0x02；ICM的DA为0x00。

CF：控制域，为CAN Data中的Byte1，其数值范围为：0x00-0xFF；此处实现广播各个控制器的休眠唤醒请求命令。

RES：预留数据，为CAN Data中的Byte2-Byte7，未定义数据。

上述即为传统网络的休眠唤醒协议，当网络上有一个控制器需要唤醒网络时，发送本控制器的CF唤醒指令(唤醒命令：如0x01)，其它所有控制器接收到CF唤醒指令后，将同时启动唤醒流程，实现全部控制器唤醒操作；当控制器无需唤醒时，将发送CF休眠指令(休眠命令：如0x32)，所有控制器将同时启动休眠流程，实现全部控制器休眠操作。

在本实施例中，由于包含唤醒信息的CAN报文中还存在具体的需要唤醒的节点的信息，因此可以根据需要唤醒的节点的信息对唤醒CAN报文进行过滤，具体可以通过针对CAN ID高3位的掩码将属性为非网络管理数据的CAN报文过滤掉，然后利用CAN DATA中对应的掩码将不是针对本节点的CAN报文过滤掉，这样就可以实现局部唤醒功能。

在一个具体实施例中，所述节点可以包括以下任意多种：车身控制器、网关控制器、仪表控制器、无钥匙进入控制器、座椅控制器、后视镜控制器、空调控制器、导航主机、门控制区、尾门控制器等。

本发明提供的基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统，包括：CAN网络，以及与所述CAN网络相连的数个节点，每个节点包括CAN收发器和过滤器，所述过滤器串联在所述CAN收发器和所述CAN网络之间；所述过滤器将过滤后通过的CAN报文发送给所述CAN收发器。这样使得本发明的各个节点在接收到唤醒报文之后，并非直接唤醒，而是首先通过过滤器进行过滤，当CAN报文的信息与过滤器相匹配时，则唤醒该节点，当CAN报文的信息与过滤器不匹配时，则由过滤器滤除该唤醒报文，使得当前节点保持休眠状态，可以有效节省能源。

相应地，本发明还提供了与上述系统对应的基于传统OSEK网络管理的局部唤醒方法，如图4所示，为根据本发明实施例提供的基于传统OSEK网络管理的局部唤醒方法的一种流程图。

在本实施例中，该唤醒方法可以包括以下步骤：

步骤S01，为每个过滤器设置各自的过滤条件。

具体地，过滤器由两部分组成，分别为ID_MASK和NPDU_MASK：

其中，ID_MASK：CAN ID过滤掩码设置参数，为CAN ID过滤，其目的是按网络信息属性进行过滤，其它非网络管理数据均被拒绝接收，提高过滤效率；例如：当ID_MASK设置为0x000时，所有数据均拒绝接收，当设置为0x600时，CAN ID处于0x600-0x6FF范围内的数据可接收，其它范围数据均拒绝接收。

NPDU_MASK：网络协议数据单元过滤掩码设置参数，将唤醒的局域网络与非唤醒局域网络区分，达到局部唤醒功能；例如：当NPDU_MASK设置为0x01(0b00000001)时，表示被设置控制器仅参与0bxxxxxxx1(x代表掩码)网络唤醒操作；当NPDU_MASK设置为0x03(0b00000011)时，表示被设置控制器不仅参与0bxxxxxxx1的网络唤醒操作，也参与0bxxxxxx1x的网络唤醒操作。

步骤S02，确定休眠状态时的待实现功能、以及每个待实现功能所需唤醒的节点，将一个待实现功能所需唤醒的节点作为一个子网。

所述待实现功能包括但不限于以下任意一种或多种：遥控锁车、遥控升降窗、座椅记忆调节、寻车。其中，执行各控制功能所需的控制器为以下任意一种或多种：车身控制器、无钥匙进入控制器、仪表、座椅控制器、后视镜控制器、空调控制器、导航主机、门控制区、尾门控制器。如表2所示，为待实现功能所需唤醒的节点的示意对照表。

表2待实现功能所需唤醒的节点的示意对照表

该步骤需要在功能设计阶段完成，确定每个具体功能所需要的控制器。以遥控锁门功能为例进行说明，共需要车身控制器、无钥匙进入控制器、仪表这三个控制器。也就是说，将车身控制器、无钥匙进入控制器、仪表这三个控制器作为一个子网。

步骤S03，将现有的网络管理信息格式的至少一个预留数据位作为网络局部唤醒协议数据单元，该网络局部唤醒协议数据单元用于存储与所述过滤条件的格式相匹配的子网信息。

在本实施例中，所述网络管理信息格式包括：CAN ID和CAN DATA；所述CAN ID包括：网络信息属性和控制器源地址；所述CAN DATA，包括：目的地址、控制域和预留数据位。优选地，所述预留数据位共6位，每位共8个比特，每个比特对应一种待实现功能的子网。如表3所示，为本发明实施例提供的网络管理信息格式：

表3网络管理信息格式

如表4所示，为本发明实施例提供的N_PDU的格式：

表4 N_PDU的格式

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

WP7

WP6

WP5

WP4

WP3

WP2

WP1

WP0

其中：WP0-WP7表示需要唤醒的局部网络组(子网)；以CAN网络包括网关GW、车身控制器BCM和仪表ICM为例进行说明，网络组定义为：

WP0：为全部控制器唤醒组。

WP1：局部网络组1，例如：表示GW和BCM唤醒，ICM保持休眠的网络组。

WP2：局部网络组2，例如：表示GW和ICM唤醒，BCM保持休眠的网络组。

定义WP3-WP7：其它局部网络(子网)。

上述存在WP0-WP7，共计8种局部网络。如果设计实现中不足使用，可以将NPDU扩展到RES中的Byte6字节，这样就存在16种不同的局部网络。优选地，所述网络局部唤醒协议数据单元以从后向前的顺序占用预留数据位。当预留数据位被占用2位或多位时，以每个被占用的预留数据位以及被占用的预留数据位的整体表征需要唤醒的节点。

上述定义是基于传统OSEK网络管理协议，因此就实现了兼容传统OSEK网络管理的目的。

例如，当NPDU_MASK设置为0x01(0b00000001，即WP0位置“1”)时，表示被设置控制器仅参与WP0网络唤醒操作；当NPDU_MASK设置为0x03(0b00000011，即WP0、WP1位置“1”)时，表示被设置控制器不仅参与WP0网络唤醒操作，也参与WP1网络唤醒操作。

在一个具体实施例中，设定局部唤醒工况有以下三种：

工况一模式下，仅需要GW与BCM保持通讯状态，定义为WP1局部网络组(子网1)。

工况二模式下，仅需要GW与ICM保持通讯状态，定义为WP2局部网络组(子网2)。

工况三模式下，需要所有控制器保持通讯状态，定义为WP0局部网络组(子网3)。

实现上述三种局部网络唤醒的过滤器参数配置：

将三个控制器的ID_MASK设置为0x6FF，表示网络管理信息可通过。

将GW的NPDU_MASK设置为0x07(0b00000111)，表示GW模块参与WP0、WP1、WP2网络组唤醒操作。

将BCM的NPDU_MASK设置为0x03(0b00000011)，表示BCM模块参与WP0、WP1网络组唤醒操作。

将ICM的NPDU_MASK设置为0x05(0b00000101)，表示ICM模块参与WP0、WP2网络组唤醒操作。

在工况一情况下：仅需要GW与BCM保持通讯状态，此唤醒网络定义为WP1网络唤醒，此时GW模块主动发送网络管理唤醒数据，如表5所示：

表5 WP1网络主动唤醒数据信息解析

此时GW模块发送的NPDU为0x02(0b00000010)，由于BCM的NPDU_MASK设置为0x03(0b00000011)，所以该网络管理信息会被BCM接收，并且启动唤醒流程。ICM的NPDU_MASK设置为0x06(0b00000101)，所以ICM的收发器将过滤掉该网络管理信息，因此，GW发送的NPDU数据不会被ICM接收，从而达到ICM继续保持休眠工况。因此，当网络需要仅仅唤醒GW和BCM参与协作时，只需要将WP1网络唤醒即可，网络上其它控制器将继续保持休眠状态，从而达到降低能源消耗的目的。

在工况二情况下，仅需要GW与ICM保持通讯状态，此时GW模块主动发送网络管理唤醒数据，如表6所示：

表6 WP2网络主动唤醒数据信息解析

此时GW发送的NPDU为0x04(0b00000100)，由于BCM的NPDU_MASK设置为0x03(0b00000011)，所以BCM的收发器将会过滤掉该网络管理信息，BCM将会继续保持休眠状态。ICM的NPDU_MASK设置为0x06(0b00000101)，所以ICM的收发器将会接收该网络信息，并且启动唤醒流程。因此，当网络需要仅仅唤醒GW和ICM参与协作时，只需要将WP2网络唤醒即可，网络上其它控制器将继续保持休眠状态。

在工况三情况下，需要所有控制器保持通讯状态，此时GW主动发送网络管理唤醒数据，如表7所示：

表7 WP0网络主动唤醒数据信息解析

此时GW发送的NPDU为0x01(0b00000001)，由于BCM的NPDU_MASK设置为0x03(0b00000011)，所以BCM的收发器将会接收该网络管理信息，并启动唤醒流程。ICM的NPDU_MASK设置为0x06(0b00000101)，所以ICM的收发器也会接收该网络信息，同步启动唤醒流程。因此，当需求唤醒所有网络控制器时，将WP0网络唤醒，网络上GW、BCM、ICM控制器均被唤醒，并参与网络协作。

利用本发明可以可灵活地从传统OESK网络管理切换到具备本发明的局部OESK网络管理。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的装置中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是，上述实施例是对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或者步骤等。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统，包括：CAN网络，以及与所述CAN网络相连的数个节点，每个节点包括CAN收发器，其特征在于，每个节点还包括：过滤器，所述过滤器串联在所述CAN收发器和所述CAN网络之间；

所述过滤器将过滤后通过的CAN报文发送给所述CAN收发器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过滤器通过掩码进行过滤。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述过滤器包括：

网络信息属性过滤器和网络唤醒过滤器；

所述过滤器通过网络信息属性过滤器将属性为网络管理数据的CAN报文发送给所述网络唤醒过滤器，所述网络唤醒过滤器将与掩码相适配的CAN报文发送给所述CAN收发器，以唤醒该过滤器所在的节点。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述节点包括以下任意多种：

车身控制器、网关控制器、仪表控制器、无钥匙进入控制器、座椅控制器、后视镜控制器、空调控制器、导航主机、门控制区、尾门控制器。

5.一种针对如权利要求1至4任一项所述的基于传统OSEK网络管理的局部唤醒系统的局部唤醒方法，其特征在于，包括：

为每个过滤器设置各自的过滤条件；

确定休眠状态时的待实现功能、以及每个待实现功能所需唤醒的节点，将一个待实现功能所需唤醒的节点作为一个子网；

将现有的网络管理信息格式的至少一个预留数据位作为网络局部唤醒协议数据单元，该网络局部唤醒协议数据单元用于存储与所述过滤条件的格式相匹配的子网信息；

在唤醒过程中：

各节点从CAN总线上监听CAN报文；

所述过滤器将过滤后通过的CAN报文发送给所在节点的CAN收发器以唤醒节点。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述网络管理信息格式包括：CAN ID和CANDATA；

所述CAN ID包括：网络信息属性和控制器源地址；

所述CAN DATA，包括：目的地址、控制域和预留数据位。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预留数据位共6位，每位共8个比特，每个比特对应一种待实现功能的子网。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述网络局部唤醒协议数据单元以从后向前的顺序占用预留数据位。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当预留数据位被占用2位或多位时，以每个被占用的预留数据位以及被占用的预留数据位的整体表征需要唤醒的节点。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述过滤器通过过滤掩码设置参数拒收非网络管理数据属性的CAN报文；以及

所述过滤器通过过滤掩码设置参数拒收非唤醒当前节点的CAN报文。