CN108762234A - 一种车身控制器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车身控制器及其控制方法，属于车辆控制器领域，车身控制器包括MCU、SPI转CAN模块以及两个CAN收发器；第一CAN收发器连接MCU的CAN接口，SPI转CAN模块分别连接第二CAN收发器、MCU的SPI接口；第一CAN收发器用于连接第一CAN网段；第二CAN收发器用于连接第二CAN网段；MCU通过两个CAN收发器进行CAN报文的接收和发送，实现了两个CAN网段的数据交互。本发明提供的车身控制器在实现常规控制器功能的基础上，还实现了CAN网关功能，扩展了车身控制器的应用范围，并且，可以避免车辆搭载单独的CAN网关控制器，进而降低了整车成本、节省了车辆空间以及减小了功耗。

Description

一种车身控制器及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆控制器领域，更具体地说，涉及一种车身控制器及其控制方法。

背景技术

目前，车辆交互信息多，需要搭载网关控制器，以实现不同CAN(控制器局域网络，Controller Area Network)网段的信息交互及过滤。网关控制器中集入了两个及以上的CAN通信模块，通过两路CAN通信模块实现报文的接收与发送。现有的这种搭载单独的CAN网关控制器的方案，增加了成本，且占用空间较大，增大了功耗。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种车身控制器及其控制方法，欲实现网关功能，以达到降低成本、节省车辆空间以及减小功耗的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种车身控制器，包括MCU、SPI转CAN模块、第一CAN收发器和第二CAN收发器；

所述MCU包括CAN接口和SPI接口；

所述第一CAN收发器连接所述CAN接口，所述SPI转CAN模块分别连接所述SPI接口和所述第二CAN收发器；

所述第一CAN收发器，用于连接第一CAN网段；

所述第二CAN收发器，用于连接第二CAN网段；

所述MCU，用于CAN报文的接收、解析以及发送，以实现CAN网关功能。

可选的，所述车身控制器还包括负载驱动电路；

所述负载驱动电路与所述MCU的第一IO接口连接；

所述MCU，还用于负载状态控制。

可选的，所述车身控制器还包括开关采集及诊断回采电路；

所述开关采集及诊断回采电路与所述MCU的第二IO接口连接；

所述MCU，还用于负载故障诊断。

一种控制方法，基于上述的车身控制器，所述方法包括：

所述MCU通过所述CAN接口接收所述第一CAN网段的第一CAN报文；

所述MCU解析所述第一CAN报文，并判断所述第一CAN报文是否需要被转发，若是，则通过SPI通信方式将所述第一CAN报文发送至所述SPI转CAN模块，以通过所述第二CAN收发器将所述第一CAN报文发送至所述第二CAN网段。

可选的，在所述通过SPI通信方式将所述第一CAN报文发送至所述SPI转CAN模块之前，还包括：

判断所述SPI转CAN模块是否处于忙碌状态，若是，则在下一个软件调度周期再次判断所述SPI转CAN模块是否处于忙碌状态，若否，则执行所述通过SPI通信方式将所述第一CAN报文发送至所述SPI转CAN模块的步骤。

可选的，所述判断所述第一CAN报文是否需要被转发，具体包括：

将所述第一CAN报文包含的ID与报文路由信息表以及信号路由信息表进行遍历匹配，若匹配成功，则确定所述第一CAN报文需要被转发。

可选的，所述方法还包括：

所述MCU通过所述SPI接口接收所述第二CAN网段的第二CAN报文；

所述MCU解析所述第二CAN报文，并判断所述第二CAN报文是否需要被转发，若是，将所述第二CAN报文发送至所述第一CAN收发器，以通过所述第一CAN收发器将所述第二CAN报文发送至所述第一CAN网段。

可选的，在所述将所述第二CAN报文发送至所述第一CAN收发器之前，还包括：

判断所述CAN接口的内嵌CAN模块是否处于忙碌状态，若是，则下一个软件调度周期再次判断所述CAN接口的内嵌CAN模块是否处于忙碌状态，若否，则执行所述将所述第二CAN报文发送至所述第一CAN收发器的步骤。

可选的，所述判断所述第二CAN报文是否需要被转发，具体包括：

将所述第二CAN报文包含的ID与所述报文路由信息表以及所述信号路由信息表进行遍历匹配，若匹配成功，则确定所述第二CAN报文需要被转发。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的一种车身控制器，包括MCU以及SPI(Serial PeripheralInterface，串行外设接口)转CAN模块、第一CAN收发器和第二CAN收发器；第一CAN收发器连接MCU的CAN接口，SPI转CAN模块分别连接第二CAN收发器、MCU的SPI接口；第一CAN收发器用于连接第一CAN网段；第二CAN收发器用于连接第二CAN网段；MCU通过两个CAN收发器分别进行CAN报文的接收和发送，进行两个CAN网段的数据交互，实现了CAN网关功能。本发明提供的车身控制器在实现常规控制器功能的基础上，还实现了CAN网关功能，扩展了车身控制器的应用范围，并且，可以避免车辆搭载单独的CAN网关控制器，进而降低了整车成本、节省了车辆空间以及减小了功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种车身控制器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种车身控制器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的MCU的软件系统框架图；

图4为本发明实施例提供的实现内部CAN转发扩展CAN的网关功能的方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的实现扩展CAN转发内部CAN的网关功能的方法的流程图。

具体实施方式

现有的车身控制器只有一路CAN接口，连接到一个CAN网段上进行信息交互，不具有CAN网关功能；车辆需要搭载单独的CAN网关控制器实现不同CAN网段的信息交互；本发明的核心思路是在现有的车身控制器基础上，增加SPI转CAN模块，实现CAN网关功能，避免搭载单独的CAN网关控制器，进而降低了整车成本、节省了车辆空间以及减小了功耗。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种车身控制器，参见图1所示，该车身控制器包括MCU11、SPI转CAN模块12、第一CAN收发器13和第二CAN收发器14。

MCU11包括CAN接口111和SPI接口112；第一CAN收发器13连接CAN接口111，SPI转CAN模块12分别连接SPI接口112和第二CAN收发器14。

第一CAN收发器13，用于连接第一CAN网段15；第二CAN收发器14，用于连接第二CAN网段16。第一CAN收发器13的输出端CANH与CANL接入第一CAN网段15；第二CAN收发器14的输出端CANH与CANL接入第二CAN网段16。

MCU11，用于CAN报文的接收、解析以及发送，以实现CAN网关功能。MCU11通过第一CAN收发器13实现与第一CAN网段15的信息交互、以及通过SPI转CAN模块12和第二CAN收发器14实现与第二CAN网段16的信息交互，进而可以进行两个CAN网段的信息交互，实现了CAN网关功能。

本实施例提供的车身控制器在实现常规控制器功能的基础上，还实现了CAN网关功能，扩展了车身控制器的应用范围，并且，可以避免搭载单独的CAN网关控制器，进而降低了整车成本、节省了车辆空间以及减小了功耗。

需要说明的是，本实施例中SPI转CAN模块12连接的SPI接口112为车身控制器实现其他常规功能未用到的SPI接口。SPI接口在现有的车身控制器中属于选配功能，并没有被用到；并且，现有的MCU集成有多个SPI接口。

本实施例提供一种车身控制器，参见图2所示，该车身控制器相比于图1所示的车身控制器还包括负载驱动电路17和开关采集及诊断回采电路18。

负载驱动电路17与MCU11的第一IO接口113连接；开关采集及诊断回采电路18与MCU11的第二IO接口114连接。MCU11，还用于负载状态控制以及负载故障诊断。

MCU11的软件系统框架图如图3所示，通过数字量采集、模拟量采集、CAN Driver、SPI Driver、LIN Driver等模块得到输入信息，然后经过逻辑APP(Application，计算机应用程序)处理，得到输出结果后通过输出管脚控制、CAN Driver、SPI Driver、LIN Driver等模块给出相应的外在表现，从而实现相关功能。电源管理模块获取模拟量采集模块采集的电源电压，以实现电源管理；输出状态回采模块获取模拟量采集模块采集的负载输出状态，以实现负载故障诊断功能。CAN Driver负责解析寄存器CAN Data中寄存的CAN报文，然后通过起滤波器功能的CANIF以及网关软件模块GATEWAY的处理；GATEWAY得到需要转发的CAN报文时，依次通过SPI转CAN、SPI Driver发出CAN报文，实现内部CAN转发扩展CAN的网关功能。CANIF分析得到需要接收的报文时将其分配到不同的应用场景下实现内部CAN报文接收功能，应用场景包括但不限于COM、TP、1939、NM、DCM等。COM是普通信息分享交互类报文的收发控制层；TP是CAN报文多包传输方法实现的控制层；1939分为1939TP和1919DCM，1939TP是基于SAE1939协议规范的多包传输方法实现控制层，1939DCM是基于1939诊断协议的诊断方法实现控制层；NM是网络管理功能实现控制层；DCM是基于ISO14229统一诊断服务规范的诊断方法实现控制层。由于内部CAN报文接收功能为现有车身控制器的常规功能，本实施例不再赘述。SPIDriver解析SPI寄存器中的SPI数据，然后传递给逻辑APP使用，实现常规SPI通信功能；或者通过SPI转CAN，根据转换规则将SPI数据转换为CAN信息，然后过程与内部CAN接收功能的实现过程一致，实现扩展CAN接收功能，或者通过SPI转CAN，根据转换规则将SPI数据转换为CAN信息，然后通过GATEWAY处理后调用内部CAN报文的发送流程实现扩展CAN转发内部CAN的网关功能。

车身控制器的常规功能依然可以通过图3中的软件框架实现。例如实现制动灯负载控制的功能，首先数字量采集从IO口资源采集制动灯开关电路的电平状态，采集完成后通过电平高低转换及滤波确定实际开关状态，如：开关/档位值，然后将开关状态作为输入量给逻辑APP去判断是否满足了负载的工作条件，当满足条件时逻辑APP会得出负载点亮结论，然后通过输出管脚控制驱动芯片使其驱动输出来点亮制动灯，同时驱动芯片会根据负载实际输出状态反馈出一个模拟信号，采集该模拟信号后通过采样比率计算及滤波得到负载的工作情况，如果没有正常点亮，则该值还会作为一个输入量传入逻辑APP使其再次判断是否继续驱动输出，同时把负载输出诊断结果及负载工作情况通过COM层、1939或TP层组合成特定报文，然后通过CANIF得到报文ID长度信息后再通过CAN Driver使报文变为物理信号发送到CAN总线上，以此告知诊断仪或其他控制器制动灯的实际状态。

下面介绍车身控制器实现CAN网关功能的具体流程。实现内部CAN转发扩展CAN的网关功能的方法参见图4所示，该方法包括步骤：

S11：MCU11通过CAN接口111接收第一CAN网段15的第一CAN报文。

第一CAN收发器13将第一CAN网段15的CAN报文，通过CAN接口111发送至MCU11。在本发明中称第一CAN网段15的报文信息为第一CAN报文。

S12：MCU11解析第一CAN报文，并判断第一CAN报文是否需要被转发，若是，则通过SPI通信方式将第一CAN报文发送至SPI转CAN模块12，以通过第二CAN收发器14将第一CAN报文发送至第二CAN网段16。

读取相关寄存器获取第一CAN报文包含的ID等信息，将ID与报文路由信息表以及信号路由信息表进行遍历匹配，若匹配成功，则确定该第一CAN报文需要被转发。报文路由是指从源CAN网段发送过来的CAN报文不经更改直接原样发送到目标CAN网段；信号路由是指从源CAN网段发送过来的CAN报文中提取出有效的数据内容，之后将有效的数据内容即CAN报文发送至目标CAN网段。报文路由信息表和信号路由信息表均包括ID、ID长度、转发方向等信息。整车厂预先会定义报文或信号转发需求，形成报文路由信息表和信号路由信息表。遍历匹配是指将目标ID与数据库内的ID进行逐一比较，相同则匹配成功，数据查完没有相同的则匹配失败。

可选的，在通过SPI通信方式将第一CAN报文发送至SPI转CAN模块之前，还可以包括：判断SPI转CAN模块12是否处于忙碌状态，若是，则由MCU11暂存第一CAN报文，在下一个软件调度周期再次判断SPI转CAN模块12是否处于忙碌状态，直至将第一CAN报文发送至SPI转CAN模块为止；若否，则执行通过SPI通信方式将第一CAN报文发送至SPI转CAN模块12的步骤。以此保证数据无丢失。

嵌入式软件为循环执行的软件系统，每循环执行一遍代码为1个软件调度周期，有些工作无需每个调度周期都执行，例如CAN报文接收这种随机事件，处理这些工作则是使用暂停循环事件的执行过程，优先执行随机事件，处理完毕随机事件后回到循环事件暂停的位置继续执行。

实现扩展CAN转发内部CAN的网关功能的方法参见图5所示，该方法包括步骤：

S21：MCU11通过SPI接口112接收第二CAN网段16的第二CAN报文；

第二CAN收发器14将第二CAN网段16的CAN报文通过SPI转CAN模块12以及SPI接口112发送至MCU11。在本发明中称第二CAN网段16的报文信息为第二CAN报文。

当SPI转CAN模块12收到CAN报文时，该SPI转CAN模块12会将SPI通信的INT管脚拉低，拉低后就会在MCU11上产生一个IO口中断，然后MCU11就会执行中断程序；与此同时SPI转CAN模块12基于SPI通信方式多次向MCU11的SPI发送寄存器里发送指定格式的数据，MCU11读取SPI接收寄存器里的数据，得到第二CAN报文的相关数据，特定规则组装后即为第二CAN报文。

S22：MCU11解析第二CAN报文，并判断第二CAN报文是否需要被转发，若是，将第二CAN报文发送至第一CAN收发器13，以通过第一CAN收发器13将第二CAN报文发送至第一CAN网段15。

判断第二CAN报文是否需要被转发的具体过程为将第二CAN报文包含的ID与报文路由信息表以及信号路由信息表进行遍历匹配，若匹配成功，则确定第二CAN报文需要被转发。

可选的，在将第二CAN报文发送到第一CAN收发器13之前还包括：判断CAN接口111的内嵌CAN模块是否处于忙碌状态，若是，则下一个软件调度周期再次判断CAN接口111的内嵌CAN模块是否处于忙碌状态，若否，则执行将第二CAN报文发送至第一CAN收发器13的步骤。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种车身控制器，包括MCU，所述MCU包括CAN接口和SPI接口，其特征在于，所述车身控制器还包括：SPI转CAN模块、第一CAN收发器和第二CAN收发器；

所述第一CAN收发器连接所述CAN接口，所述SPI转CAN模块分别连接所述SPI接口和所述第二CAN收发器；

所述第一CAN收发器，用于连接第一CAN网段；

所述第二CAN收发器，用于连接第二CAN网段；

所述MCU，用于CAN报文的接收、解析以及发送，以实现CAN网关功能。

2.根据权利要求1所述的车身控制器，其特征在于，所述车身控制器还包括负载驱动电路；

所述负载驱动电路与所述MCU的第一IO接口连接；

所述MCU，还用于负载状态控制。

3.根据权利要求1所述的车身控制器，其特征在于，所述车身控制器还包括开关采集及诊断回采电路；

所述开关采集及诊断回采电路与所述MCU的第二IO接口连接；

所述MCU，还用于负载故障诊断。

4.一种控制方法，其特征在于，基于如权利要求1所述的车身控制器，所述方法包括：

所述MCU通过所述CAN接口接收所述第一CAN网段的第一CAN报文；

所述MCU解析所述第一CAN报文，并判断所述第一CAN报文是否需要被转发，若是，则通过SPI通信方式将所述第一CAN报文发送至所述SPI转CAN模块，以通过所述第二CAN收发器将所述第一CAN报文发送至所述第二CAN网段。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述通过SPI通信方式将所述第一CAN报文发送至所述SPI转CAN模块之前，还包括：

判断所述SPI转CAN模块是否处于忙碌状态，若是，则在下一个软件调度周期再次判断所述SPI转CAN模块是否处于忙碌状态，若否，则执行所述通过SPI通信方式将所述第一CAN报文发送至所述SPI转CAN模块的步骤。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断所述第一CAN报文是否需要被转发，具体包括：

将所述第一CAN报文包含的ID与报文路由信息表以及信号路由信息表进行遍历匹配，若匹配成功，则确定所述第一CAN报文需要被转发。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述MCU通过所述SPI接口接收所述第二CAN网段的第二CAN报文；

所述MCU解析所述第二CAN报文，并判断所述第二CAN报文是否需要被转发，若是，将所述第二CAN报文发送至所述第一CAN收发器，以通过所述第一CAN收发器将所述第二CAN报文发送至所述第一CAN网段。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述将所述第二CAN报文发送至所述第一CAN收发器之前，还包括：

判断所述CAN接口的内嵌CAN模块是否处于忙碌状态，若是，则下一个软件调度周期再次判断所述CAN接口的内嵌CAN模块是否处于忙碌状态，若否，则执行所述将所述第二CAN报文发送至所述第一CAN收发器的步骤。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述判断所述第二CAN报文是否需要被转发，具体包括：

将所述第二CAN报文包含的ID与所述报文路由信息表以及所述信号路由信息表进行遍历匹配，若匹配成功，则确定所述第二CAN报文需要被转发。