CN108933719B - 车载can网络管理方法、车载can网络、车辆 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种车载CAN网络管理方法、车载CAN网络、计算机可读存储介质及车辆，车载CAN网络包括一个主节点和至少一个从节点，车载CAN网络管理方法包括：节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态，运行状态包括：唤醒状态；等待休眠状态，该状态下的从节点满足自身的休眠条件，该状态下的主节点检测到所有节点均满足自身的休眠条件；预休眠状态，该状态下的节点均满足自身的休眠条件且停发所有报文；休眠状态。本发明公开的实施例提供的车载CAN网络管理方法，易于利用结构相对简单的车载CAN网络实现不同节点间的可靠的同步管理，节省了大量的软件和硬件的成本。

Description

车载CAN网络管理方法、车载CAN网络、车辆

技术领域

本发明涉及车载总线技术领域，具体而言，涉及一种车载CAN网络管理方法、一种车载CAN网络、一种计算机可读存储介质及一种车辆。

背景技术

传统汽车电子控制器(ECU，Electronic Control Unit)间采用点对点的单一通信方式，相互之间少有联系，不需要专门的网络管理模块对网络通讯进行管理。但是随着汽车电子控制越来越多，从核心的发动机控制器到动力传动、监控、娱乐、定位等电子设备的集成使用，比如整车控制器、电池控制器、自动变速箱控制器、防抱死制动系统(ABS，AntilockBrake System)、防滑控制系统(ASR，Acceleration Slip Regulation)、定速巡航系统、空调系统等。这就导致车形成了一个相对复杂的网络通讯系统，为了满足各子系统的实时性要求，需要对网络通信状态进行监控和管理。

网络管理系统主要用于协调CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)网络中不同节点间的同步休眠、同步唤醒、约束总线时间参数和约束总线相关诊断行为。目前，国外已开发出较成熟的网络管理系统，例如OSEK(Open system and thecorresponding interfaces for automotive electronics，汽车电子类开放系统和对应接口标准)直接网络管理系统。

然而，购买相应的软件和硬件的成本较高，而国内的ECU厂商的技术水平往往达不到生产OSEK标准器件的要求。并且，对于国内的整车主机厂来说，绝大多数车型的CAN网络结构相对简单，为了OSEK的网络管理投入大量成本显得没必要。

发明内容

本发明公开的实施例旨在解决现有技术或相关技术中针对CAN网络中不同节点间的同步采用OSEK直接网络管理系统需要相应标准的接口，硬件和软件的成本较高的问题。

为此，本发明公开的实施例的第一方面提出了一种车载CAN网络管理方法。

本发明公开的实施例的第二方面提出了一种车载CAN网络。

本发明公开的实施例的第三方面提出了一种计算机可读存储介质。

本发明公开的实施例的第四方面提出了一种车辆。

鉴于上述，根据本发明公开的实施例的第一方面，提供了一种车载CAN网络管理方法，车载CAN网络包括一个主节点和至少一个从节点，车载CAN网络管理方法包括：节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态，其中，运行状态包括：唤醒状态；等待休眠状态，该状态下的从节点满足自身的休眠条件，该状态下的主节点检测到所有节点均满足自身的休眠条件；预休眠状态，该状态下的节点均满足自身的休眠条件且停发所有报文；休眠状态。

本发明公开的实施例提供的车载CAN网络管理方法，将车载CAN网络中的节点分为一个主节点和多个从节点，各节点在唤醒状态、等待休眠状态、预休眠状态和休眠状态之间切换，具体而言，当车载CAN网络正常通信时，各节点处于唤醒状态。当唤醒状态下的从节点满足自身的休眠条件时，进入等待休眠状态，表明该从节点有进入休眠状态的需求，但为保证各节点同步休眠，暂不进入休眠状态；当唤醒状态下的主节点检测到所有节点均满足自身的休眠条件时，进入等待休眠状态，表明所有节点都有进入休眠状态的需求。当等待休眠状态下的各节点确认均满足自身的从节点后，即停发所有报文，进入预休眠状态，此时，由于各节点之间需通过网络管理报文来沟通彼此的状态，通过预留一个预休眠状态而不直接进入休眠状态，可以避免某一从节点突然被唤醒而不满足自身的休眠条件时，其网络管理报文发送存在延时造成的信息不同步，各节点不恰当地休眠。当所有节点均彼此确认满足各自自身的休眠条件时，具体地，可在确认所有节点均已切换到预休眠状态时，同步进入休眠状态，保证了同步休眠的可靠实现。换言之，网络休眠前应进入预休眠状态，预休眠状态是进入休眠状态的必要条件。该车载CAN网络管理方法通过统计各节点是否分别满足自身的休眠条件，易于利用结构相对简单的车载CAN网络实现不同节点间的可靠的同步管理，节省了大量的软件和硬件的成本。

另外，本发明公开的实施例提供的上述技术方案中的车载CAN网络管理方法，还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，进一步地，节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体包括：处在唤醒状态下的从节点在满足自身的休眠条件时，切换到等待休眠状态，并发送包含满足信号的网络管理报文，满足信号代表从节点满足自身的休眠条件；处在唤醒状态下的主节点在满足自身的休眠条件且接收到所有从节点发送的满足信号时，切换到等待休眠状态，并发送包含休眠命令的网络管理报文。

在上述技术方案中，进一步地，节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：处在等待休眠状态下的从节点在接收到休眠命令或在第一预设时长内未接收到主节点的网络管理报文时，切换到预休眠状态，并停发所有报文；处在等待休眠状态下的主节点在发送休眠命令后，若在第二预设时长内未接收到从节点发送的网络管理报文，则切换到预休眠状态，并停发所有报文。

在上述技术方案中，进一步地，节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：处在预休眠状态下的从节点在检测到主节点停发所有报文且经过第三预设时长后，切换到休眠状态；处在预休眠状态下的主节点在第四预设时长内未接收到从节点的网络管理报文时，切换到休眠状态。

在上述任一技术方案中，进一步地，节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：未处在唤醒状态下的主节点在不满足自身的休眠条件时或接收到从节点发送的不满足信号时，切换到唤醒状态，并发送包含唤醒命令的网络管理报文，不满足信号代表从节点不满足自身的休眠条件。

在上述技术方案中，进一步地，节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：处在休眠状态下的从节点在不满足自身的休眠条件时或接收到唤醒命令或其他从节点发送的不满足信号时，切换到唤醒状态，并发送包含不满足信号的网络管理报文。

在上述任一技术方案中，进一步地，节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：处在休眠状态下的从节点在满足自身的休眠条件且接收到其他节点发送的网络管理报文时，切换到等待休眠状态。

在上述任一技术方案中，进一步地，节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：处在等待休眠状态或预休眠状态下的从节点在不满足自身的休眠条件时，切换到唤醒状态，并发送包含不满足信号的网络管理报文。

在上述任一技术方案中，进一步地，节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：处在预休眠状态下的从节点在满足自身的休眠条件并接收到唤醒命令时，切换到等待休眠状态。

在上述任一技术方案中，优选地，第一预设时长的取值范围为9s至11s；第二预设时长的取值范围为4.9s至5.1s；第三预设时长的取值范围为2.9s至3.1s；第四预设时长的取值范围为4.9s至5.1s。

根据本发明公开的实施例的第二方面，提供了一种车载CAN网络，包括一个主节点和至少一个从节点，每个节点均包括：控制器，配置为按上述任一技术方案所述的车载CAN网络管理方法切换运行状态。

本发明公开的实施例提供的车载CAN网络，将各通信节点分为一个主节点和多个从节点，主节点与从节点之间通过Gate Way(网关)进行协调通讯。主节点负责整个网络的休眠协同、唤醒协同等工作。每个从节点也可以接收到各个其他从节点和主节点的网络管理报文并综合自身的状态来执行各种网络管理操作，例如网络同步休眠、网络同步唤醒。控制器控制各节点在唤醒状态、等待休眠状态、预休眠状态和休眠状态之间切换，具体而言，当车载CAN网络正常通信时，各节点处于唤醒状态。当唤醒状态下的从节点满足自身的休眠条件时，进入等待休眠状态，表明该从节点有进入休眠状态的需求，但为保证各节点同步休眠，暂不进入休眠状态；当唤醒状态下的主节点检测到所有节点均满足自身的休眠条件时，进入等待休眠状态，表明所有节点都有进入休眠状态的需求。当等待休眠状态下的各节点确认均满足自身的从节点后，即停发所有报文，进入预休眠状态，此时，由于各节点之间需通过网络管理报文来沟通彼此的状态，通过预留一个预休眠状态而不直接进入休眠状态，可以避免某一从节点突然被唤醒而不满足自身的休眠条件时，其网络管理报文发送存在延时造成的信息不同步，各节点不恰当地休眠。当所有节点均彼此确认满足各自自身的休眠条件时，具体地，可在确认所有节点均已切换到预休眠状态时，同步进入休眠状态，保证了同步休眠的可靠实现。换言之，网络休眠前应进入预休眠状态，预休眠状态是进入休眠状态的必要条件。该车载CAN网络通过统计各节点是否分别满足自身的休眠条件，易于实现不同节点间的可靠的同步管理，相较于OSEK直接网络管理系统，结构相对简单，节省了大量的软件和硬件的成本。

在上述技术方案中，进一步的，每个节点还包括：收发器，配置为接收和发送网络管理报文。

在上述技术方案中，优选地，收发器具有指定唤醒功能。

根据本发明公开的实施例的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案所述方法的步骤。

根据本发明公开的实施例的第四方面，提供了一种车辆，包括如上述任一技术方案所述的车载CAN网络和/或如上述技术方案所述的计算机可读存储介质。

根据本发明公开的实施例的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明公开的实施例的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的第一个实施例的车载CAN网络管理方法的示意流程图；

图2示出了根据本发明的第二个实施例的车载CAN网络管理方法的示意流程图；

图3示出了根据本发明的第三个实施例的车载CAN网络管理方法的示意流程图；

图4示出了根据本发明的第四个实施例的车载CAN网络管理方法的示意流程图；

图5示出了根据本发明的第五个实施例的车载CAN网络管理方法的示意流程图；

图6示出了根据本发明的一个实施例的主节点运行状态转换图；

图7示出了根据本发明的一个实施例的从节点运行状态转换图；

图8示出了根据本发明的一个实施例的车载CAN网络的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明第一方面的实施例提供了一种车载CAN网络管理方法，车载CAN网络包括一个主节点和至少一个从节点。

图1示出了根据本发明的第一个实施例的车载CAN网络管理方法的示意流程图。如图1所示，该车载CAN网络管理方法包括：

S102，节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态。

其中，运行状态包括：唤醒状态，该状态下的节点保持通信；等待休眠状态，该状态下的从节点满足自身的休眠条件，该状态下的主节点检测到所有节点均满足自身的休眠条件；预休眠状态，该状态下的节点均满足自身的休眠条件且停发所有报文；休眠状态，该状态下的节点最终确认所有节点均满足自身的休眠条件，并运行低功耗模式。

网络管理的重要任务是保证网络通信的安全可靠。网络管理可以实现初始化ECU资源，检测、处理及通知网络和节点的状态，协调网络节点同步进入休眠等功能。本发明公开的实施例提供的车载CAN网络管理方法，将车载CAN网络中的节点分为一个主节点和多个从节点，各节点在唤醒状态、等待休眠状态、预休眠状态和休眠状态之间切换，具体而言，当车载CAN网络正常通信时，各节点处于唤醒状态。当唤醒状态下的从节点满足自身的休眠条件时，进入等待休眠状态，表明该从节点有进入休眠状态的需求，但为保证各节点同步休眠，暂不进入休眠状态；当唤醒状态下的主节点检测到所有节点均满足自身的休眠条件时，进入等待休眠状态，表明所有节点都有进入休眠状态的需求。当等待休眠状态下的各节点确认均满足自身的从节点后，即停发所有报文，进入预休眠状态，此时，由于各节点之间需通过网络管理报文来沟通彼此的状态，通过预留一个预休眠状态而不直接进入休眠状态，可以避免某一从节点突然被唤醒而不满足自身的休眠条件时，其网络管理报文发送存在延时造成的信息不同步，各节点不恰当地休眠。当所有节点均彼此确认满足各自自身的休眠条件时，具体地，可在确认所有节点均已切换到预休眠状态时，同步进入休眠状态，保证了同步休眠的可靠实现。换言之，网络休眠前应进入预休眠状态，预休眠状态是进入休眠状态的必要条件。该车载CAN网络管理方法通过统计各节点是否分别满足自身的休眠条件，易于利用结构相对简单的车载CAN网络实现不同节点间的可靠的同步管理，节省了大量的软件和硬件的成本。

图2示出根据本发明的第二个实施例的车载CAN网络管理方法的示意流程图。如图2所示，该车载CAN网络管理方法包括：

S202，处在唤醒状态下的从节点在满足自身的休眠条件时，切换到等待休眠状态，并发送包含满足信号的网络管理报文，满足信号代表从节点满足自身的休眠条件；

S204，处在唤醒状态下的主节点在满足自身的休眠条件且接收到所有从节点发送的满足信号时，切换到等待休眠状态，并发送包含休眠命令的网络管理报文。

在该实施例中，具体限定了主节点和从节点如何由唤醒状态切换至等待休眠状态，其切换简单可靠。在S202中，唤醒状态下，对于从节点来说，若本身应用需求满足休眠条件，则发送包含满足信号的网络管理报文，从节点立刻进入等待休眠状态，具体而言，可在其网络管理报文中加入休眠准备信号，休眠准备信号的值可为0或1，分别代表相应的从节点不满足或满足自身的休眠条件，也就是说，满足信号对应的是值为1的休眠准备信号。在S204中，唤醒状态下，对于主节点来说，若接收到所有从节点发送的满足信号，也就是检测到在线的所有从节点的休眠准备信号的值均为1，且主节点本身应用需求满足休眠条件，则主节点进入等待休眠状态，并发送包含休眠命令的网络管理报文，具体而言，可在其网络管理报文中加入休眠信号，休眠信号是值为0或1，分别代表存在不满足自身休眠条件的节点或所有节点均满足自身的休眠条件，对于后者，即为发出休眠命令，前者则为发出唤醒命令，将在下文的实施例中进行介绍。

图3示出根据本发明的第三个实施例的车载CAN网络管理方法的示意流程图。如图3所示，该车载CAN网络管理方法包括：

S302，处在唤醒状态下的从节点在满足自身的休眠条件时，切换到等待休眠状态，并发送包含满足信号的网络管理报文，满足信号代表从节点满足自身的休眠条件；

S304，处在唤醒状态下的主节点在满足自身的休眠条件且接收到所有从节点发送的满足信号时，切换到等待休眠状态，并发送包含休眠命令的网络管理报文；

S306，处在等待休眠状态下的从节点在接收到休眠命令或在第一预设时长内未接收到主节点的网络管理报文时，切换到预休眠状态，并停发所有报文；

S308，处在等待休眠状态下的主节点在发送休眠命令后，若在第二预设时长内未接收到从节点发送的网络管理报文，则切换到预休眠状态，并停发所有报文。

需注意的是，以上各步骤的序号并不限制其执行的先后顺序，只要逻辑上能够实现，则可以调整其执行顺序，并均处于本发明的保护范围之中。

在该实施例中，进一步具体限定了主节点和从节点如何由等待休眠状态切换至预休眠状态，其切换简单可靠。在S306中，等待休眠状态下，对于从节点来说，有两个条件可以进入预休眠状态，一个是接收到主节点的休眠命令，从节点即获悉了所有节点此时均满足自身的休眠条件；另一个是在等待休眠状态下持续第一预设时长未接收到主节点的网络管理报文时，此时认为主节点掉线，从节点自行进入预休眠状态，预休眠下的从节点停止发送所有报文。在S308中，等待休眠状态下，对于主节点来说，在发送休眠命令后，若超过第二预设时长没有收到任何从节点的网络管理报文，则认为所有节点均未突然被唤醒，均仍然满足自身的休眠条件，第二预设时长为网络管理报文的接收延时留下了的足够的时间，以此再次确认所有节点均满足自身的休眠条件，此时主节点进入预休眠状态，停止发送所有报文。

图4示出根据本发明的第四个实施例的车载CAN网络管理方法的示意流程图。如图4所示，该车载CAN网络管理方法包括：

S402，处在唤醒状态下的从节点在满足自身的休眠条件时，切换到等待休眠状态，并发送包含满足信号的网络管理报文，满足信号代表从节点满足自身的休眠条件；

S404，处在唤醒状态下的主节点在满足自身的休眠条件且接收到所有从节点发送的满足信号时，切换到等待休眠状态，并发送包含休眠命令的网络管理报文；

S406，处在等待休眠状态下的从节点在接收到休眠命令或在第一预设时长内未接收到主节点的网络管理报文时，切换到预休眠状态，并停发所有报文；

S408，处在等待休眠状态下的主节点在发送休眠命令后，若在第二预设时长内未接收到从节点发送的网络管理报文，则切换到预休眠状态，并停发所有报文；

S410，处在预休眠状态下的从节点在检测到主节点停发所有报文且经过第三预设时长后，切换到休眠状态；

S412，处在预休眠状态下的主节点在第四预设时长内未接收到从节点的网络管理报文时，切换到休眠状态。

需注意的是，以上各步骤的序号并不限制其执行的先后顺序，只要逻辑上能够实现，则可以调整其执行顺序，并均处于本发明的保护范围之中。

在该实施例中，进一步具体限定了主节点和从节点如何由预休眠状态切换至休眠状态，其切换简单可靠。在S410中，对于从节点来说，在预休眠状态下检测到主节点停止发送网络管理报文后，经过第三预设时长后则认为所有节点都切换到了预休眠状态而未被唤醒，从节点可进入休眠状态，因为若有其他从节点被唤醒，则被唤醒的从节点会退出预休眠状态并向主节点发送包含不满足信号(即值为0的休眠准备信号)的网络管理报文，此时主节点也退出预休眠状态，继续发送网络管理报文，从节点也就无法进入休眠状态了。在S412中，预休眠状态下，对于主节点来说，停发所有报文的时间超过第四预设时长且期间没有收到任何从节点的网络管理报文，则认为所有节点都已切换到预休眠状态而未被唤醒，主节点进入休眠状态。

在本发明的一个实施例中，优选地，第一预设时长的取值范围为9s至11s；第二预设时长的取值范围为4.9s至5.1s；第三预设时长的取值范围为2.9s至3.1s；第四预设时长的取值范围为4.9s至5.1s。

在该实施例中，具体给出了四个预设时长的取值范围，其中第一预设时长是从节点检测到主节点掉线而进入预休眠状态的超时时长，其取值范围为9s至11s，优选10s。第二预设时长是主节点进入预休眠状态前网络的延时时长，其取值范围为4.9s至5.1s，优选5s。第三预设时长是从节点进入休眠状态前网络的延时时长，其取值范围为2.9s至3.1s，优选3s。第四预设时长是主节点进入休眠状态前网络的延时时长，其取值范围为4.9s至5.1s，优选5s。

综上，休眠状态保证了车辆在长时间未充电的情况下保持低功耗；唤醒状态是指网络的本地事件激活或网络事件不满足休眠条件后的持续通信状态。等待休眠状态是指主节点检测到所有从节点休眠准备信号的值为1且自身满足休眠条件，随后向从节点发送休眠信号的值为1的网络管理报文的状态，从节点自身满足休眠条件。预休眠状态是指处于等待休眠状态的主节点若超过5s未收到从节点的网络管理报文即进入预休眠状态，处于等待休眠状态的从节点收到主节点休眠信号的值为1的网络管理报文或者超过10s未收到主节点的网络管理报文即进入预休眠状态，可检测网络是否有激活请求，此时从节点停发所有报文，预休眠状态是进入休眠状态的必要状态。

图5示出根据本发明的第五个实施例的车载CAN网络管理方法的示意流程图。如图5所示，该车载CAN网络管理方法包括：

S502，处在唤醒状态下的从节点在满足自身的休眠条件时，切换到等待休眠状态，并发送包含满足信号的网络管理报文，满足信号代表从节点满足自身的休眠条件；

S504，处在唤醒状态下的主节点在满足自身的休眠条件且接收到所有从节点发送的满足信号时，切换到等待休眠状态，并发送包含休眠命令的网络管理报文；

S506，处在等待休眠状态下的从节点在接收到休眠命令或在第一预设时长内未接收到主节点的网络管理报文时，切换到预休眠状态，并停发所有报文；

S508，处在等待休眠状态下的主节点在发送休眠命令后，若在第二预设时长内未接收到从节点发送的网络管理报文，则切换到预休眠状态，并停发所有报文；

S510，处在预休眠状态下的从节点在检测到主节点停发所有报文且经过第三预设时长后，切换到休眠状态；

S512，处在预休眠状态下的主节点在第四预设时长内未接收到从节点的网络管理报文时，切换到休眠状态；

S514，未处在唤醒状态下的主节点在不满足自身的休眠条件时或接收到从节点发送的不满足信号时，切换到唤醒状态，并发送包含唤醒命令的网络管理报文，不满足信号代表从节点不满足自身的休眠条件；

S516，处在休眠状态下的从节点在不满足自身的休眠条件时或接收到唤醒命令或其他从节点发送的不满足信号时，切换到唤醒状态，并发送包含不满足信号的网络管理报文；

S518，处在休眠状态下的从节点在满足自身的休眠条件且接收到其他节点发送的网络管理报文时，切换到等待休眠状态；

S520，处在等待休眠状态或预休眠状态下的从节点在不满足自身的休眠条件时，切换到唤醒状态，并发送包含不满足信号的网络管理报文；

S522，处在预休眠状态下的从节点在满足自身的休眠条件并接收到唤醒命令时，切换到等待休眠状态。

需注意的是，以上各步骤的序号并不限制其执行的先后顺序，只要逻辑上能够实现，则可以调整其执行顺序，并均处于本发明的保护范围之中。

在该实施例中，进一步限定了各节点在同步休眠的过程中若不满足逐步切换运行状态的条件时如何处理以及未处在唤醒状态时如何实现同步唤醒，从而使得控制方案更完善并实现了同步唤醒。具体如下：

在S514中，对于处于唤醒状态以外的其他状态的主节点来说，若接收到不满足信号，即值为0的休眠准备信号，则表明有从节点被唤醒，若不满足自身的休眠条件，则表明主节点被唤醒，此时主节点将休眠信号赋值为0，直接切换到唤醒状态并发送相应的网络管理报文以实现各节点的同步唤醒。

在S516中，当从节点处于休眠状态时，有三个条件可以被唤醒，一是该从节点本身应用需求不满足休眠条件时，二是检测到任一其他从节点的不满足信号(即值为0的休眠准备信号)时，三是检测到主节点的唤醒命令(即值为0的休眠信号)时，此时该从节点将休眠准备信号赋值为0，同时将自身保存的休眠信号赋值为0，切换到唤醒状态并发送网络管理报文。

在S518中，若休眠状态下的从节点满足自身的休眠条件，则其休眠准备信号保持为1，若还接收到其他节点的网络管理报文，则表明存在其他被唤醒的节点，此时该从节点并不直接切换到唤醒状态而切换到等待休眠状态，从而实现了需要唤醒的节点的同步唤醒，降低了功耗。此外，在S516中，从节点在接收到其他从节点的不满足信号或主节点的唤醒命令时会切换至唤醒状态，但在S502中，其满足自身的休眠条件时又会切换至等待休眠状态，因而S518与S516中的切换是不矛盾的。

由于预休眠状态是休眠状态的必要状态，因而不设置休眠状态到预休眠状态的切换，而是如前所述切换至等待休眠状态或唤醒状态。

在S520中，当从节点处于中间状态，如等待休眠状态或预休眠状态时，若该从节点不满足自身的休眠条件，则该从节点不能与其他节点同步休眠，发送不满足信号，也就是将其休眠准备信号赋值为0，直接切换到唤醒状态。

在S522中，当从节点处于预休眠状态时，若满足自身的休眠条件，则应当继续处于向休眠状态切换的进程中而不被唤醒，此时若接收到唤醒命令，则停止休眠切换进程，倒退至自身满足休眠条件而存在其他节点不满足休眠条件的等待休眠状态。

对于以上从节点从休眠状态或预休眠状态切换到等待休眠状态的两个切换过程，由于主节点负责整个网络的休眠协同、唤醒协同等工作，不负责实现具体功能，因而在同步休眠的过程中只会返回到唤醒状态，而不会返回到等待休眠状态这样的中间状态，更不会返回到预休眠状态。

接下来介绍前述的休眠条件。

若节点被本地唤醒或网络唤醒，则认为节点的本地事件或网络事件不满足休眠条件，此时节点会请求进入网络激活条件；若节点的本地事件与网络事件满足休眠条件，节点会请求释放网络，进入休眠。网络启动则是指通过上电、本地事件唤醒或者远程事件唤醒后的ECU初始化过程，网络的初始状态为休眠状态。

对于网络启动，具体而言，在上电前、本地事件触发前或远程事件唤醒前，ECU的发送和接收应处于禁止状态；上电后或本地事件触发后，ECU被唤醒，接收到远程事件后，须在tWakeupRemote时长内发送特定的网络管理报文，ECU接收到该特定的网络管理报文而唤醒，其中tWakeupRemote时长的最大值为50ms；唤醒后的ECU必须在tCANAck时长内使能接收功能，即激活CAN控制器，并开始处理应用报文，其中tCANAck时长是CAN控制器接收使能，能够实现ACK(Acknowledgement，确认字符)应答的时长，其最大值为150ms；ECU还必须在tCANInit时长内完成初始化过程并发送第一帧为网络管理的报文，其中tCANInit时长是CAN控制器发送使能，发送第一条报文的时长，其最大值为200ms；ECU还必须在tSignalValue时长内发送信号的真实值，其中休眠信号的初始值为0，休眠准备信号的初始值为0，tSignalValue时长的最大值为600ms；ECU还必须在tMsgStart时长内至少完成1次所有周期型应用报文的发送，其中tMsgStart时长是ECU至少发送一次所有周期报文的时长，其最大值为700ms。

综上所述，网络关闭前应进入预休眠状态，预休眠状态是网络休眠的必要条件。如图6所示，若唤醒状态下的主节点满足本地休眠条件且从节点发送的休眠准备信号的值均为1后，主节点会切换到等待休眠状态并发送值为1的休眠信号，若经过第二预设时长，如5s后未收到任何从节点的休眠准备信号的值为0的网络管理报文，则主节点进入预休眠状态并停发所有报文；若主节点在预休眠状态仍未检测到任何从节点的网络管理报文，则经过第四预设时长，如5s后主节点进入休眠状态。在预休眠状态和等待休眠状态下，主节点若不满足自身休眠条件或接收到任一从节点发送的值为0的休眠准备信号，则切换到唤醒状态。如图7所示，唤醒状态下的从节点若满足自身的休眠条件，则切换到等待休眠状态并发送值为1的休眠准备信号。等待休眠状态下的从节点收到主节点发送的休眠信号的值为1的网络管理报文后进入预休眠状态；若从节点未收到主节点的网络管理报文的时长达到第一预设时长，如10s，则从节点也进入预休眠状态。若主节点停止发送网络管理报文达到第三预设时长，如3s后，从节点进入休眠状态。在唤醒状态以外的任何状态下，若从节点发生本地或远程唤醒事件，则需要立即发送第一帧为网络管理报文，执行网络启动流程，进入唤醒状态，此时未被唤醒的从节点进入等待休眠状态，进而实现车载CAN网络中不同节点间的同步休眠、同步唤醒。

本发明第二方面的实施例提供了一种车载CAN网络，如图8所示，该车载CAN网络中共有八个节点执行同步休眠，其中包括一个主节点MasterModule和七个从节点SlaverModule1～Slaver Module7，主节点和从节点之间通过Gate Way连接，每个节点均包括：控制器，配置为在满足相应的状态切换条件时，切换节点的运行状态；其中，运行状态包括：唤醒状态；等待休眠状态，该状态下的从节点满足自身的休眠条件，该状态下的主节点检测到所有节点均满足自身的休眠条件；预休眠状态，该状态下的节点均满足自身的休眠条件且停发所有报文；休眠状态。

网络管理的重要任务是保证网络通信的安全可靠。网络管理可以实现初始化ECU资源，检测、处理及通知网络和节点的状态，协调网络节点同步进入休眠等功能。本发明公开的实施例提供的车载CAN网络，将各通信节点分为主节点和从节点，主节点与从节点之间通过Gate Way进行协调通讯。主节点负责整个网络的休眠协同、唤醒协同等工作。每个从节点也可以接收到各个其他从节点和主节点的网络管理报文并综合自身的状态来执行各种网络管理操作，例如网络同步休眠、网络同步唤醒。控制器控制各节点在唤醒状态、等待休眠状态、预休眠状态和休眠状态之间切换，具体而言，当车载CAN网络正常通信时，各节点处于唤醒状态。当唤醒状态下的从节点满足自身的休眠条件时，进入等待休眠状态，表明该从节点有进入休眠状态的需求，但为保证各节点同步休眠，暂不进入休眠状态；当唤醒状态下的主节点检测到所有节点均满足自身的休眠条件时，进入等待休眠状态，表明所有节点都有进入休眠状态的需求。当等待休眠状态下的各节点确认均满足自身的从节点后，即停发所有报文，进入预休眠状态，此时，由于各节点之间需通过网络管理报文来沟通彼此的状态，通过预留一个预休眠状态而不直接进入休眠状态，可以避免某一从节点突然被唤醒而不满足自身的休眠条件时，其网络管理报文发送存在延时造成的信息不同步，各节点不恰当地休眠。当所有节点均彼此确认满足各自自身的休眠条件时，具体地，可在确认所有节点均已切换到预休眠状态时，同步进入休眠状态，保证了同步休眠的可靠实现。换言之，网络休眠前应进入预休眠状态，预休眠状态是进入休眠状态的必要条件。该车载CAN网络通过统计各节点是否分别满足自身的休眠条件，易于实现不同节点间的可靠的同步管理，相较于OSEK直接网络管理系统，结构相对简单，节省了大量的软件和硬件的成本。

在本发明的一个实施例中，进一步地，每个节点还包括：收发器，配置为接收和发送网络管理报文。

在该实施例中，通过配置收发器以收发各节点的网络管理报文，可便于不同节点之间沟通彼此状态。具体地，在从节点发送的网络管理报文中包括休眠准备信号，其值为0或1，分别代表相应的从节点不满足或满足自身的休眠条件；在主节点发送的网络管理报文中可加入休眠信号，休眠信号是值为0或1，分别代表存在不满足自身休眠条件的节点或所有节点均满足自身的休眠条件。

在本发明的一个实施例中，优选地，控制器按所属的节点类型分为主控制器和从控制器；从控制器配置为在唤醒状态下，若满足自身的休眠条件，则切换到等待休眠状态，并发送包含满足信号的网络管理报文，满足信号代表从节点满足自身的休眠条件；主控制器配置为在唤醒状态下，若满足自身的休眠条件且接收到所有从节点发送的满足信号，则切换到等待休眠状态，并发送包含休眠命令的网络管理报文。

在该实施例中，具体限定了主控制器和从控制器如何配置以实现由唤醒状态向等待休眠状态的切换。对于从控制器来说，唤醒状态下，若从节点本身应用需求满足休眠条件，则收发器发送包含满足信号的网络管理报文，从节点立刻进入等待休眠状态，具体地，满足信号对应的是值为1的休眠准备信号。对于主控制器来说，在唤醒状态下，若收发器接收到所有从节点发送的满足信号，也就是检测到在线的所有从节点的休眠准备信号的值均为1，且主节点本身应用需求满足休眠条件，则主节点进入等待休眠状态，收发器发送包含休眠命令的网络管理报文，具体地，休眠命令对应的是值为1的休眠信号。

在本发明的一个实施例中，优选地，从控制器还配置为在等待休眠状态下，若接收到休眠命令或在第一预设时长内未接收到主节点的网络管理报文，则切换到预休眠状态，并停发所有报文；主控制器还配置为在发送休眠命令后，若在第二预设时长内未接收到从节点发送的网络管理报文，则切换到预休眠状态，并停发所有报文。

在该实施例中，进一步具体限定了主控制器和从控制器如何配置以实现由等待休眠状态向预休眠状态的切换。对于从控制器来说，等待休眠状态下，有两个条件可以进入预休眠状态，一个是收发器接收到主节点的休眠命令，从节点即获悉了所有节点此时均满足自身的休眠条件；另一个是在等待休眠状态下持续第一预设时长未接收到主节点的网络管理报文时，此时认为主节点掉线，从节点自行进入预休眠状态，预休眠下的从节点停止发送所有报文。对于主控制器来说，等待休眠状态下，发送休眠命令后，若超过第二预设时长没有收到任何从节点的网络管理报文，则认为所有节点均未突然被唤醒，均仍然满足自身的休眠条件，第二预设时长为网络管理报文的接收延时留下了的足够的时间，以此再次确认所有节点均满足自身的休眠条件，此时主节点进入预休眠状态，停止发送所有报文。

在本发明的一个实施例中，优选地，从控制器还配置为在预休眠状态下，若检测到主节点停发所有报文且经过第三预设时长后，切换到休眠状态；主控制器还配置为在预休眠状态下，若在第四预设时长内未接收到从节点的网络管理报文，则切换到休眠状态。

在该实施例中，进一步具体限定了主控制器和从控制器如何配置以实现由预休眠状态向休眠状态的切换。对于从控制器来说，在预休眠状态下检测到主节点停止发送网络管理报文后，经过第三预设时长后则认为所有节点都切换到了预休眠状态而未被唤醒，从节点可进入休眠状态，因为若有其他从节点被唤醒，则被唤醒的从节点会退出预休眠状态并向主节点发送包含不满足信号(对应值为0的休眠准备信号)的网络管理报文，此时主节点也退出预休眠状态，继续发送网络管理报文，从节点也就无法进入休眠状态了。对于主控制器来说，预休眠状态下，停发所有报文的时间超过第四预设时长且期间没有收到任何从节点的网络管理报文，则认为所有节点都已切换到预休眠状态而未被唤醒，主节点进入休眠状态。

在本发明的一个实施例中，优选地，主控制器还配置为在唤醒状态之外的其他状态下，若不满足自身的休眠条件或接收到从节点发送的不满足信号，则切换到唤醒状态，并发送包含唤醒命令的网络管理报文，不满足信号代表从节点不满足自身的休眠条件。

在该实施例中，对于主控制器来说，当处于唤醒状态以外的其他状态下时，若收发器接收到不满足信号，即值为0的休眠准备信号，则表明有从节点被唤醒，若不满足自身的休眠条件，则表明主节点被唤醒，此时主控制器将休眠信号赋值为0，直接切换到唤醒状态并由收发器发送相应的网络管理报文以实现各节点的同步唤醒。

在本发明的一个实施例中，优选地，从控制器还配置为在休眠状态下，若不满足自身的休眠条件或接收到唤醒命令或接收到其他从节点发送的不满足信号，则切换到唤醒状态，并发送包含不满足信号的网络管理报文。

在该实施例中，对于从控制器来说，若处于休眠状态，有三个条件可以被唤醒，一是该从节点本身应用需求不满足休眠条件时，二是接收到任一其他从节点的不满足信号(即值为0的休眠准备信号)时，三是接收到主节点的唤醒命令(即值为0的休眠信号)时，此时从控制器将休眠准备信号赋值为0，同时将自身保存的休眠信号赋值为0，切换到唤醒状态并由收发器发送网络管理报文。

在本发明的一个实施例中，优选地，从控制器还配置为在休眠状态下，若满足自身的休眠条件且接收到其他节点发送的网络管理报文，则切换到等待休眠状态。

在该实施例中，对于从控制器来说，若休眠状态下的从节点满足自身的休眠条件，则其休眠准备信号保持为1，若还接收到其他节点的网络管理报文，则表明存在其他被唤醒的节点，此时该从节点并不直接切换到唤醒状态而切换到等待休眠状态，从而实现了需要唤醒的节点的同步唤醒，降低了功耗。此外，在前述实施例中，从节点在接收到其他从节点的不满足信号或主节点的唤醒命令时会切换至唤醒状态，但在满足自身的休眠条件时又会切换至等待休眠状态，因而这些实施例彼此之间是不矛盾的。

在本发明的一个实施例中，优选地，从控制器还配置为在等待休眠状态或预休眠状态下，若不满足自身的休眠条件，则切换到唤醒状态，并发送包含不满足信号的网络管理报文。

在该实施例中，对于从控制器来说，当从节点处于中间状态，如等待休眠状态或预休眠状态时，若该从节点不满足自身的休眠条件，则该从节点不能与其他节点同步休眠，发送不满足信号，也就是将其休眠准备信号赋值为0，直接切换到唤醒状态。

在本发明的一个实施例中，优选地，从控制器还配置为在预休眠状态下，若满足自身的休眠条件并接收到唤醒命令，则切换到等待休眠状态。

在该实施例中，对于从控制器来说，当处于预休眠状态时，若满足自身的休眠条件，则应当继续处于向休眠状态切换的进程中而不被唤醒，此时若接收到唤醒命令，则停止休眠切换进程，倒退至自身满足休眠条件而存在其他节点不满足休眠条件的等待休眠状态。

在本发明的一个实施例中，优选地，第一预设时长的取值范围为9s至11s；第二预设时长的取值范围为4.9s至5.1s；第三预设时长的取值范围为2.9s至3.1s；第四预设时长的取值范围为4.9s至5.1s。

在该实施例中，具体给出了四个预设时长的取值范围，其中第一预设时长是从节点检测到主节点掉线而进入预休眠状态的超时时长，其取值范围为9s至11s，优选10s。第二预设时长是主节点进入预休眠状态前网络的延时时长，其取值范围为4.9s至5.1s，优选5s。第三预设时长是从节点进入休眠状态前网络的延时时长，其取值范围为2.9s至3.1s，优选3s。第四预设时长是主节点进入休眠状态前网络的延时时长，其取值范围为4.9s至5.1s，优选5s。

对于主控制器和从控制器的控制方案的进一步介绍可参见本发明第一方面的实施例提供的车载CAN网络管理方法，在此不再赘述。

在本发明的一个实施例中，优选地，收发器具有指定唤醒功能。

在该实施例中，由于车载CAN网络中的很多ECU节点并不是一直处于工作状态，甚至很多时候都是在非工作状态，通过选用具有指定ID唤醒功能的CAN收发器，能够在唤醒网络的时候按照应用需求指定节点唤醒需要工作的ECU，而不需要工作的ECU保持休眠状态，这样更能减少车载CAN网络的功耗。

本发明第三方面的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述方法的步骤。

本发明提供的计算机可读存储介质，其上存储的计算机程序被处理器执行时可实现上述任一实施例所述的车载CAN网络管理方法的步骤，因而具有上述车载CAN网络管理方法的全部有益技术效果，在此不再赘述。计算机可读存储介质可以包括能够存储或传输信息的任何介质。计算机可读存储介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

本发明第四方面的实施例提供了一种车辆，包括如上述任一实施例所述的车载CAN网络和/或如上述实施例所述的计算机可读存储介质。

本发明提供的车辆，包括上述任一实施例所述的车载CAN网络和/或如上述实施例所述的计算机可读存储介质，因而具备该车载CAN网络和计算机可读存储介质的全部技术效果，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明公开的实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种车载CAN网络管理方法，其特征在于，车载CAN网络包括一个主节点和至少一个从节点，所述车载CAN网络管理方法包括：

节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态，其中，所述运行状态包括：

唤醒状态；

等待休眠状态，该状态下的所述从节点满足自身的休眠条件，该状态下的所述主节点检测到所有节点均满足自身的休眠条件；

预休眠状态，该状态下的节点均满足自身的休眠条件且停发所有报文；

休眠状态；

所述节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体包括：

处在所述唤醒状态下的所述从节点在满足自身的休眠条件时，切换到所述等待休眠状态，并发送包含满足信号的网络管理报文，所述满足信号代表所述从节点满足自身的休眠条件；

处在所述唤醒状态下的所述主节点在满足自身的休眠条件且接收到所有所述从节点发送的所述满足信号时，切换到所述等待休眠状态，并发送包含休眠命令的网络管理报文。

2.根据权利要求1所述的车载CAN网络管理方法，其特征在于，所述节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：

处在所述等待休眠状态下的所述从节点在接收到所述休眠命令或在第一预设时长内未接收到所述主节点的网络管理报文时，切换到所述预休眠状态，并停发所有报文；

处在所述等待休眠状态下的所述主节点在发送所述休眠命令后，若在第二预设时长内未接收到所述从节点发送的网络管理报文，则切换到所述预休眠状态，并停发所有报文。

3.根据权利要求2所述的车载CAN网络管理方法，其特征在于，所述节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：

处在所述预休眠状态下的所述从节点在检测到所述主节点停发所有报文且经过第三预设时长后，切换到所述休眠状态；

处在所述预休眠状态下的所述主节点在第四预设时长内未接收到所述从节点的网络管理报文时，切换到所述休眠状态。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的车载CAN网络管理方法，其特征在于，所述节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：

未处在所述唤醒状态下的所述主节点在不满足自身的休眠条件时或接收到所述从节点发送的不满足信号时，切换到所述唤醒状态，并发送包含唤醒命令的网络管理报文，所述不满足信号代表所述从节点不满足自身的休眠条件。

5.根据权利要求4所述的车载CAN网络管理方法，其特征在于，所述节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：

处在所述休眠状态下的所述从节点在不满足自身的休眠条件时或接收到所述唤醒命令或其他所述从节点发送的所述不满足信号时，切换到所述唤醒状态，并发送包含所述不满足信号的网络管理报文。

6.根据权利要求4所述的车载CAN网络管理方法，其特征在于，所述节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：

处在所述休眠状态下的所述从节点在满足自身的休眠条件且接收到其他节点发送的网络管理报文时，切换到所述等待休眠状态。

7.根据权利要求4所述的车载CAN网络管理方法，其特征在于，所述节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：

处在所述等待休眠状态或所述预休眠状态下的所述从节点在不满足自身的休眠条件时，切换到所述唤醒状态，并发送包含所述不满足信号的网络管理报文。

8.根据权利要求4所述的车载CAN网络管理方法，其特征在于，所述节点在满足相应的状态切换条件时，切换自身的运行状态的操作具体还包括：

处在所述预休眠状态下的所述从节点在满足自身的休眠条件并接收到所述唤醒命令时，切换到所述等待休眠状态。

9.一种车载CAN网络，其特征在于，包括一个主节点和至少一个从节点，每个节点均包括：

控制器，配置为按权利要求1至8中任一项所述的车载CAN网络管理方法切换运行状态。

10.根据权利要求9所述的车载CAN网络，其特征在于，每个节点还包括：

收发器，配置为接收和发送网络管理报文，所述收发器具有指定唤醒功能。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。

12.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求9或10所述的车载CAN网络和/或如权利要求11所述的计算机可读存储介质。

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