CN108989167A - 控制器局域网系统 - Google Patents

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庄立明
许凯评
林伯璋
孔繁榕
姚俊纲
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Jiangsu Xing Yun New Energy Co Ltd
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Abstract

一种与具有多个部件的车辆管理系统连接的控制器局域网系统，包括物理节点模块、处理器模块以及多个虚拟节点模块。物理节点模块用于发送报文至所述多个部件以及接收多个部件所发送的报文；处理器模块与物理节点模块连接，用于中断接收报文以及处理报文；以及多个虚拟节点模块，与处理器模块连接，多个虚拟节点模块对应匹配于多个部件，其中，处理器模块中断接收报文后，依据发送报文的部件将报文发送至对应的虚拟节点模块处收纳，之后，处理器模块分别处理虚拟节点模块所收纳的报文。

Description

控制器局域网系统
技术领域
本发明涉及控制器局域网系统，尤指一种与具有多个部件的车辆管理系统连接的控制器局域网系统。
背景技术
一般而言，具有多个部件的车辆管理系统在多个部件交互信息时是通过控制器局域网(CAN)通信，以电动汽车为例，电动汽车的车辆管理系统包括BMS、VCU以及ECU等部件，在现有的设计中，电池管理系统(BMS)包含三路或以上独立的CAN通信，以满足实际的使用需求。然而，多路CAN系统的设计增加了硬件成本并需要更大的PCB空间。
进一步而言，由于多路CAN系统的接入需要使用多条线路，在布线上增加了施工的复杂性及施工时间，后期对于维修也较为麻烦。以及，由于主处理器CPU一般使用单核，所以多路CAN系统的通信并不会完全并行进行，MCU只能在同一时间处理其中的一路CAN报文。还有，现有在软件设计都采用了固定大小的回环缓冲区设计，在CPU无法及时处理缓冲区的报文时，将因为环型缓冲区在满后会覆盖先前接收的报文，而造成其中一些报文的丢失。此外，虽然每个报文的发送频率并不相同，现有的CPU却以相同频率去处理各缓冲区，然而报文收入频率较低的缓冲区并不需要高的频率去查询处理，这使得CPU增加了不必要的负荷。
因此，如何能提供一种线路简单，并具有高报文处理效率的控制器局域网系统，即为各家业者亟待解决的课题。
发明内容
鉴于现有技术的种种缺失，本发明的主要目的，即在于提供一种线路简单，并具有高报文处理效率的控制器局域网系统。
为了达到上述目的及其他目的，本发明提供一种控制器局域网系统，与具有多个部件的车辆管理系统连接，其特征在于，控制器局域网系统包括物理节点模块、处理器模块以及多个虚拟节点模块。
物理节点模块用于发送报文至所述多个部件以及接收多个部件所发送的报文；处理器模块与物理节点模块连接，用于中断接收报文以及处理报文；以及多个虚拟节点模块，与处理器模块连接，多个虚拟节点模块对应匹配于多个部件，其中，处理器模块中断接收报文后，依据发送报文的部件将报文发送至对应的虚拟节点模块处收纳，之后，处理器模块分别处理虚拟节点模块所收纳的报文。
在一实施例中，多个虚拟节点模块还具有各自的缓冲器，用于收纳及管理报文。
在一实施例中，缓冲器的大小是依据虚拟节点模块所接收的报文频率来设置。
在一实施例中，多个虚拟节点模块各自使用对应于多个部件的通信协议。
在一实施例中，处理器模块在分别处理虚拟节点模块所收纳的报文时，使用对应的通信协议。
在一实施例中，处理器模块中断接收报文后，在小于10微秒内处理报文。
在一实施例中，处理器模块是依据虚拟节点模块所接收的报文频率，分别以对应的频率处理虚拟节点模块所收纳的报文。
相较于现有技术，由于本发明的控制器局域网系统通过物理节点模块接收多个部件所发送的报文，只需要一条通信线路连接至车辆管理系统，大幅精简了BMS的CAN通信的硬件电路设计和布线工作，从而降低了BMS的硬件成本，以及简化后期的维护工作，充分地解决了现有技术的缺失，以及因为本发明的控制器局域网系统的固定模块式的软件设计架构可以被重复使用，这减轻了设计难度和减少了项目设计开发时间。此外针对多个虚拟节点模块作个别设计，多个虚拟模块可具有各自的缓冲器，并依据虚拟节点模块所接收的报文频率设置缓冲器的大小，故不会因缓冲器存满而造成报文的丢失，相同的，处理器模块可依据虚拟节点模块所接收的报文频率，分别以对应的频率处理虚拟节点模块所收纳的报文，故不会浪费处理器模块的处理效能，可提高报文处理效率。
附图说明
图1为本发明一实施例的控制器局域网系统的架构示意图；
图2为本发明一实施例的处理器模块处理多个虚拟节点模块所收纳的报文的示意图。
符号说明：
1 控制器局域网系统
10 物理节点模块
11 处理器模块
12a～12n 虚拟节点模块
13a～13n 缓冲器
2 车辆管理系统
20a～20n 部件
Time_a～Time_n 时间
具体实施方式
以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可藉由其他不同的具体实施例加以施行或应用。
请参阅图1，图1为本发明一实施例的控制器局域网系统的架构示意图。如图所示，本发明的控制器局域网系统1，与具有多个部件20a～20n的车辆管理系统2连接，控制器局域网系统1包括物理节点模块10、处理器模块11以及多个虚拟节点模块12a～12n。举例来说，车辆管理系统2可以是电动汽车的车辆管理系统，部件20a～20n可以是BMS、VCU以及ECU等部件，处理器模块11可以是CPU，以及可以由软件设计上映像出多个虚拟节点模块12a～12n。进一步而言，现有技术的多路CAN系统具有多个物理节点，然而本发明的控制器局域网系统1仅具有一个物理节点模块10，因此控制器局域网系统1与车辆管理系统2之间可通过单一通信线路连接。
物理节点模块10用于发送报文至多个部件20a～20n以及接收多个部件20a～20n所发送的报文；处理器模块11与物理节点模块10连接，用于中断接收报文以及处理报文；以及多个虚拟节点模块12a～12n，与处理器模块11连接，多个虚拟节点模块12a～12n对应匹配于多个部件20a～20n，其中，处理器模块11中断接收报文后，依据发送报文的部件将报文发送至对应的虚拟节点模块12a～12n处收纳，之后，处理器模块11分别处理虚拟节点模块12a～12n所收纳的报文。
举例来说，虚拟节点模块12a可对应部件20a，虚拟节点模块12b可对应部件20b，因此由部件20a发出的报文，在经物理节点模块10再到处理器模块11中断接收所述报文后，将发送至虚拟节点模块12a收纳，同理，由部件20b发出的报文最后将发送至虚拟节点模块12b收纳，故多个虚拟节点模块12a～12n能替代现有技术的多个物理节点以满足实际通信需求。
在一实施例中，多个虚拟节点模块12a～12n还可具有各自的缓冲器13a～13n，用于收纳及管理报文，例如虚拟节点模块12a具有缓冲器13a。
在一实施例中，缓冲器13a～13n的大小是依据虚拟节点模块12a～12n所接收的报文频率来设置，虚拟节点模块12a～12n所接收的报文频率越高，则缓冲器13a～13n应设置越大，则举例来说，假如虚拟节点模块12a在1秒的周期内接收大约30个报文并收纳至缓冲器13a，且处理器模块11以1秒的频率处理缓冲器13a所收纳的报文，则缓冲器13a的大小可设置为50。如此，能有效利用存储空间又不至于因为缓冲器13a～13n存满而丢失报文。
在一实施例中，多个虚拟节点模块12a～12n各自使用对应于多个部件20a～20n的通信协议，多种通信协议匹配不同的虚拟节点模块12a～12n解析报文。
在一实施例中，处理器模块11在分别处理虚拟节点模块12a～12n所收纳的报文时，使用对应的通信协议。各个虚拟节点模块12a～12n有各自的通信协议，举例来说，例如内CAN自由通信协议、VCU整车通信协议等。处理器模块11需要在一定的时间内去处理各个虚拟节点模块12a～12n的缓冲器13a～13n，调用与之对应的通信协议去处理消息，这在实际使用中完全等同于物理节点。
考虑整个系统的实时性，在较佳实施例中，处理器模块11中断接收报文后，在小于10微秒内处理报文。此外，对于无效报文作丢弃处理。
请参阅图2，图2为本发明一实施例的处理器模块处理多个虚拟节点模块所收纳的报文的示意图。如图所示，在一实施例中，处理器模块11是依据虚拟节点模块12a～12n所接收的报文频率，分别以对应的频率处理虚拟节点模块12a～12n所收纳的报文。也就是说，虚拟节点模块12a～12n所接收的报文频率越高，处理器模块11处理虚拟节点模块12a～12n的频率也越高。举例来说，虚拟节点模块12a～12n所接收的报文频率不同，则处理器模块11分别以Time_a～Time_n的时间处理虚拟节点模块12a～12n所收纳的报文。
综上所述，由于本发明的控制器局域网系统通过物理节点模块接收多个部件所发送的报文，只需要一条通信线路连接至车辆管理系统，大幅精简了BMS的CAN通信的硬件电路设计和布线工作，从而降低了BMS的硬件成本，以及简化后期的维护工作，充分地解决了现有技术的缺失，以及因为本发明的控制器局域网系统的固定模块式的软件设计架构可以被重复使用，这减轻了设计难度和减少了项目设计开发时间。此外针对多个虚拟节点模块作个别设计，多个虚拟模块可具有各自的缓冲器，并依据虚拟节点模块所接收的报文频率设置缓冲器的大小，故不会因缓冲器存满而造成报文的丢失，相同的，处理器模块可依据虚拟节点模块所接收的报文频率，分别以对应的频率处理虚拟节点模块所收纳的报文，故不会浪费处理器模块的处理效能，可提高报文处理效率。
藉由以上较佳具体实施例的描述，本领域具有通常知识者当可更加清楚本发明的特征与精神，惟上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，而非用以限制本发明。因此，任何对上述实施例进行的修改及变化仍不脱离本发明的精神，且本发明的权利范围应如权利要求书所列。

Claims (7)

1.一种控制器局域网系统，与具有多个部件的车辆管理系统连接，其特征在于，所述控制器局域网系统包括：
物理节点模块，用于发送报文至所述多个部件以及接收所述多个部件所发送的报文；
处理器模块，与所述物理节点模块连接，用于中断接收所述报文以及处理所述报文；以及
多个虚拟节点模块，与所述处理器模块连接，所述多个虚拟节点模块对应匹配于所述多个部件，
其中，所述处理器模块中断接收所述报文后，依据发送所述报文的部件将所述报文发送至对应的所述虚拟节点模块处收纳，之后，所述处理器模块分别处理所述虚拟节点模块所收纳的所述报文。
2.如权利要求1所述的控制器局域网系统，其特征在于，所述多个虚拟节点模块还具有各自的缓冲器，用于收纳及管理所述报文。
3.如权利要求2所述的控制器局域网系统，其特征在于，所述缓冲器的大小是依据所述虚拟节点模块所接收的报文频率来设置。
4.如权利要求1所述的控制器局域网系统，其特征在于，所述多个虚拟节点模块各自使用对应于所述多个部件的通信协议。
5.如权利要求4所述的控制器局域网系统，其特征在于，所述处理器模块在分别处理所述虚拟节点模块所收纳的所述报文时，使用对应的所述通信协议。
6.如权利要求1所述的控制器局域网系统，其特征在于，所述处理器模块中断接收所述报文后，在小于10微秒内处理所述报文。
7.如权利要求1所述的控制器局域网系统，其特征在于，所述处理器模块是依据所述虚拟节点模块所接收的报文频率，分别以对应的频率处理所述虚拟节点模块所收纳的所述报文。
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