CN110891023A - 一种基于优先级策略的信号路由转换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于优先级策略的信号路由转换方法，包括以下步骤：步骤S1，通过以太网接口，将以太网网络节点接入中央网关，通过CAN接口，将CAN网络节点接入中央网关；步骤S2，与以太网相连的信号数据通过以太网网络流入中央网关，中央网关对接收到的信号数据的优先级进行判断并按照优先级对信号数据归入队列，然后根据预设规则对不同优先级的信号数据进行转发。本发明能够在预分配时刻对动态缓存空间进行缓存分配并在预设的时间段内根据信号数据的大小和优先级高低进行调整动态缓存的大小，在确保优先数据能够被优先传输的情况下，最大程度减少基于车载以太网网络与CAN网络之间的数据传输的丢包问题。

Description

一种基于优先级策略的信号路由转换方法及装置

技术领域

本发明涉及信号路由转化技术领域，尤其涉及一种基于优先级策略的信号路由转换方法和转换装置。

背景技术

随着汽车的普及，越来越多的汽车进入千家万户，人民生活消费水平的不断提高，汽车的数量也不断的增多，大家对车内电器的智能化要求越来越高。在汽车智能化数据要求提高的同时，也带来大流量数据的传输瓶颈，通常情况下，智能驾驶或无人驾驶汽车都需要装有摄像头和雷达，通过摄像头获取的图像数据以及雷达获取的点云数据，通过内置算法计算对获取的数据进行分析计算从而操作汽车进行行驶。在大数量传输流量的前提下，汽车网络中存在着多种不同的网络，如车载以太网网络以及CAN网络，二者基于不同协议的网络之间的信号传输是通过中央网关进行的。中网网关一端连接着车载以太网网络，另一端连接着CAN网络，信号数据(如控制信号)需要在中央网关路由转发，常规的处理方法按照接收立即转发方式，当大量数据短时间内到达车载以太网端等待转发时，以太网网关装置就会出现数据拥塞，来不及转发，一般的处理方法即丢掉来不及转发的信号数据包。另外当车内有优先级较高的信号数据等待转发时，并没有优先转发，依然按照接收即转发，尤其在出现拥塞时，优先级高的数据也有丢失的风险。

以太网最大带宽一般达到100M，CAN接口最大带宽一般达到2M，那么比如存在短时间内大量数据到达以太网接口端等待转发装置转发，(例如1us内10帧数据)当以太网数据通过网关装置转发到CAN总线是就会遇到如下问题：1.当以太网接口大量数据到达转发装置，因为CPU处理能力及CAN总线传输能力，无法在短时间内转发现有信号数据，使得出现拥塞；2.出现拥塞后，许多的处理方法即丢掉来不及处理的信号数据，这是极其危险的处理方式；3.发送拥塞后，当汽车关键信号数据需要转发时，也会因为拥塞延迟发送乃至丢弃，这是非常危险的。目前同行有进行队列缓存的方式处理拥塞，但是并没有解决关键信号数据在拥塞发生时的延迟发送情况，而我们采用，提供了一种有效的解决办法。

因此为了解决上述问题，迫切需要提供一种能够解决优先权信号的路由转发方法以及装置。

发明内容

基于现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于优先级策略的信号路由转换方法，包括以下步骤：

步骤S1，通过以太网接口，将以太网网络节点接入中央网关，通过CAN接口，将CAN网络节点接入中央网关；

步骤S2，与车载以太网相连的信号数据通过以太网网络流入中央网关，中央网关对接收到的信号数据的优先级进行判断并按照优先级对信号数据归入队列，然后根据预设规则对不同优先级的信号数据进行转发；

所述信号数据根据其优先级不同分别存入与信号数据优先级对应的缓存区域中，缓存区域包括用于存储数据的缓存空间；

所述预设规则包括多种信号数据转发机制，其中一种信号数据转发机制1至少包括对不同优先级的信号数据按照优先级从高到低进行排序并优先转发高优先级的信号数据。

一种基于优先级策略的信号路由转换方法，进一步地，所述信号数据转发机制1中，当大量信号数据到达以太网接口端，根据不同情形选择不同的转发方式；

所述情形至少包括：第一种情形，Pi至Pn存储的缓存未满，P1至Pi-1存储的缓存已满；第二种情形，P1至Pn的缓存都已满；

在所述第一种情形下，转发方式包括：Pi至Pn信号报文正常转发，丢弃P1至Pi-1缓存队列满以后接收到报文,同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块；

在所述第二种情形下，转发方式包括：Pn的信号报文正常转发，丢弃P1至Pn-1缓存队列满以后接收到报文,同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块。

一种基于优先级策略的信号路由转换方法，进一步地，所述信号数据转发机制1中，当大量信号数据到达以太网接口端，在优先级高的缓存已满的情况下，将队列中的信号数据按照优先级从低到高进行排序，将优先级低的缓存空间擦除后存储高优先级别的信号数据并升级该低缓存队列的优先级使其跟信号数据的优先级相匹配。

一种基于优先级策略的信号路由转换方法，进一步地，经过以太网传输的信号数据通过SOME/IP协议进行传输控制，通过CAN网络的信号数据通过CAN协议进行传输控制；

对需要转发基于SOME/IP协议传输的信号数据转化为基于CAN协议传输的控制信号后通过CAN网络发送给目标；

所述基于SOME/IP协议传输的信号数据转化为基于CAN协议传输的信号数据具体包括以下步骤：

步骤S301，对基于SOME/IP协议传输的数据进行解析，获取SOME/IP的信息地址识别码和载荷信息；

步骤S302，通过在映射表模块查询映射表，找出SOME/IP的信息地址识别码对应的CAN地址识别码；

步骤S303：将接收的CAN地址识别码和载荷信息按照CAN协议格式进行封装后传输到CAN网络；

或所述信号数据分为多个优先级，不同优先级的信号数据存储在不同的缓存队列空间，信号数据采用队列机制，按照先入先出的原则缓存待转发的控制信号。

一种基于优先级策略的信号路由转换方法，进一步地，所述缓存区域包括固定缓存空间和动态缓存空间，固定缓存空间和动态缓存空间都分配有不同优先级的信号数据的存储空间；

所述固定缓存空间中存储不同优先级的信号数据存储空间保持固定不变，所述动态缓存空间存储不同优先级的信号数据存储空间根据信号数据的大小和优先级高低进行动态调整。

一种基于优先级策略的信号路由转换方法，进一步地，所述预设规则还包括信号数据转发机制2，信号数据转发机制2包括：在预分配时刻对动态缓存空间进行缓存分配并在预设的时间段内根据信号数据的大小和优先级高低进行调整动态缓存的大小。

一种基于优先级策略的信号路由转换方法，进一步地，所述信号数据转发机制2具体包括：

当其中一个优先级的信号数据存储的动态缓存空间已满时，对当前所有的动态缓存空间进行查看是否存在空闲的存储空间，若动态缓存区域存在空闲的存储空间，则从空闲的存储空间中取出部分空闲的存储空间提供给该优先级的信号数据进行存储；

若动态缓存区域都不存在空闲的存储空间，从优先级低的队列依次查找，查看低优先级队列是否占用了超过预设阈值的缓存，若占用的缓存资源大于预设阈值，则取出预设大小的缓存空间，分配给该优先级的信号数据进行存储。

一种基于优先级策略的信号路由转换方法，进一步地，所述信号数据转发机制2具体包括：

当其中一个优先级的信号数据存储的动态缓存空间已满时，对优先级小于当前优先级的动态缓存空间进行查看是否存在空闲的存储空间，

若动态缓存区域存在空闲的存储空间，则按照优先级从低到高排序，优先从低的优先级队列的存储空间中取出部分空闲的存储空间提供给该优先级高的信号数据进行存储；

若动态缓存区域都不存在空闲的存储空间，从优先级低的队列依次查找，查看低优先级队列是否占用超过预设阈值的缓存，若占用的缓存资源大于预设阈值，则擦除预设的大小的缓存空间并分配给高优先级的信号数据进行存储。

一种基于优先级策略的信号路由转换方法，进一步地，所述预设规则还包括信号数据转发机制3，转发机制3具体包括以下步骤：

步骤S21，当携带有信号数据Pi通过以太网网络到达中央网关；

步骤S22，判断信号数据的优先级并获取信号数据的优先级Pi,将数据首先存储于固定缓存中，当固定缓存存满之后，则判断动态缓存空间是否存在空余的存储空间；

步骤S23，动态缓存空间初始化缓存存储空间分配；

将n个优先级队列的缓存大小S1，S2，S3,……,Sn清除，当达到需要进行缓存分配的条件时，按照缓存空间分配系数给各优先级队列分配缓存：Si＝S*δi/(δ1+δ2+δ3+δn)，其中S为动态缓存空间存储空间的总和，δi表示Pi优先级在动态缓存空间内的缓存分配系数，Si经过分配后Pi优先级获得动态缓存空间中的存储空间；

步骤S24,判断相应优先级Pi对应的动态缓存空间是否有对应的空余缓存空间存储数据，若没有，则执行步骤S25，若存在空余的缓存空间，则执行步骤S27；

步骤S25，判断优先级比当前优先级Pi低的动态缓存空间是否有空余的存储空间，若否，则执行步骤S28，若是，则执行步骤S26；

步骤S26，从低优先级的动态缓存空间内取出固定大小空余存储空间分配给Pi进行数据存储，数据存储之后跳转执行步骤S32；

步骤S27，将该数据插入动态缓存空间对应动态缓存空间，跳转执行步骤S32；

步骤S28，计算Pi优先级数据的大小；

步骤S29，判断能够擦除优先级低于Pi优先级的动态缓存空间的大小能够满足Pi数据的存储，若能够满足Pi存储，则执行步骤S31，若不能满足Pi存储，则执行步骤S30；

步骤S30，将Pi的数据依次存储于空余空间中直至存储满为止，多余的Pi数据则进行丢失，此时同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块，跳转执行步骤S32；

步骤S31，将Pi的数据存储于被清除的存储空间中并等待传输，跳转执行步骤S32；

步骤S32，等待预设触发时间后，跳转执行步骤S23。

一种基于优先级策略的信号路由转换装置，信号路由转换装置包括中央网关，其中，中央网关一端接入车载以太网网络，另一端接入CAN网络；

信号数据经过车载以太网网络流入中央网关，然后中央网关识别出信号数据的优先级并通过CAN网络优先转发优先级高的信号数据；

还包括上述基于优先级策略的信号路由转换方法。

有益效果：

1.本发明提供技术方案在针对大流量的数据中央网关中，根据当前缓存空间的存储状态制定相应的信号流量转发机制，相比现有技术中的流量转发机制，优先保证高优先级高的信号数据被转发的情况下能够极大的减少数据传送过程中的丢包速率。

2.本发明提供技术方案中对不同优先级数据的传输分配了固定缓存空间和动态缓存空间，通过计算预设的时间段内不同优先级的流量的大小，动态调整动态缓存空间大小，使其尽可能满足不同优先级的流量进行传输。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为本发明一实施例中基于优先级策略的信号路由转换装置的结构示意图。

图2为本发明一实施例中协议转化模块中SOME/IP与CAN协议之间相互转化的映射表。

图3为本发明一实施例中协议转化模块中SOME/IP的详情表。

图4为本发明一实施例中数据流入采用先进先出的机制存储于缓存空间的示意图。

图5为本发明一实施例中多种不同优先级信号数据流入采用先进先出的机制存储于对应缓存空间队列的示意图。

图6为本发明一实施例中第二种情形下不同优先级的信号数据转发方式示意图。

图7为本发明一实施例中短时间内大流量数据不同优先级信号数据另一转发方式示意图。

图8为本发明一实施例中缓存区域包括动态缓存空间和固定缓存空间的结构示意图。

图9为本发明一实施例中转发机制选择模块的结构示意图。

具体实施方式

为了对本文的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。为使图面简洁，各图中的示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

关于控制系统，功能模块、应用程序(APP)本领域技术人员熟知的是，其可以采用任何适当的形式，既可以是硬件也可以是软件，既可以是离散设置的多个功能模块，也可以是集成到一个硬件上的多个功能单元。作为最简单的形式，所述控制系统可以是控制器，例如组合逻辑控制器、微程序控制器等，只要能够实现本申请描述的操作即可。当然，控制系统也可以作为不同的模块集成到一个物理设备上，这些都不偏离本发明的基本原理和保护范围。

本发明中“连接”，即可包括直接连接、也可以包括间接连接、通信连接、电连接，特别说明除外。

本文中所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文中所使用地，单数形式“一个”、“一种”、以及“该”旨在也包括复数形式，除非上下文明确地另作规定。还将理解的是，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”是指存在有所陈述的特征、数值、步骤、操作、元件和/或组分，但是并不排除存在有或额外增加一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组分和/或其组成的群组。作为在本文中所使用的，术语“和/或”包括列举的相关项的一个或多个的任何和全部的组合

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

此外，本公开的控制器可被具体化为计算机可读介质上的非瞬态计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器或类似物执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括，但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在通过网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)以分布式方式存储和执行。

实施例1：

本实施例提供了基于优先级策略的信号路由转换装置，参见图1，路由转换装置包括中央网关，其中，中央网关一端接入车载以太网网络，另一端接入CAN网络；

中央网关包括管理控制模块、优先级判断模块、缓存区域、数据临时备用模块、协议转化模块，计算模块、转发机制选择模块，其中，管理控制模块、优先级判断模块、缓存区域、数据临时备用模块、协议转化模块，计算模块、转发机制选择模块都通过数据通信总线进行连接；

管理控制模块，被配置为用于对各功能模块的管理与控制以及系统各进程的调用；

优先级判断模块，被配置为对数据的优先级别进行判断并确定其数据传输的优先级；

转发机制选择模块，被配置为根据信号数据的优选级以及当前缓存队列中的空余空间选择相应的预设数据转发模块转发信号数据；

信号数据经过车载以太网网络流入中央网关，然后中央网关通过优先级判断模块识别出信号数据的优先级并运用转发机制选择模块通过CAN网络转发出信号数据。

参见图9，图9为实施例中转发机制选择模块的结构示意图。转发机制选择模块包括预设数据转发模块，预设数据转发模块包括第一调节模块和第二调节转发模块，所述第二调节转发模块包括第一模式和第二模式；

或预设数据转发模块包括第一调节转发模块、第二调节转发模块中的一种或两种，第一调节转发模块、第二调节转发模块都需要确保优先级高的信号数据比优先级低的信号数据优先被转发。

具体地，信号数据包括控制信号，在汽车领域，本实施例中将控制信号分为三类，

第一类信号为与汽车安全无关的参量采样信号，包括车内的温度传感器、湿度传感器、风量等；

第二类信号为基于摄像头、激光雷达、超声波雷达、毫米波雷达获取的数据经过计算后产生对汽车转向、速度有关的决策信号；

第三类为与安全有关的实时控制信号，如：刹车、油门、发动机、车门开关、胎压监测、燃油温度等。

因此，第三类信号优先级大于第二类信号，第二类型的优先级大于第一类信号；

缓存区域，被配置为用于存储来自不同目标发来的数据，缓存区域分为固定缓存区域和动态缓存区域，固定缓存区域的区域针对不同优先级信号，预留固定大小的存储空间进行存储，动态缓存区域针对不同的优先级信号，则分配的存储空间是动态可调整的，根据信号的优先级以及流量的大小动态调整。具体参见图8，缓存区域包括动态缓存空间和固定缓存空间。

信号数据的存储采用先进先出的发的方式缓存待转发的信号数据；

数据临时备用模块，被配置为当系统分配的缓存空间都已满并且无触发告知信号数据停止发送的情况下，用户临时存储来不及转发但又不能丢失的高优先级信号数据；

该存储区域可以采用非易失性存储器进行存储，如相变存储器、磁性随机存储器、阻变存储器。

当缓存空间的存储区域已经被预设需要保留的高优先级别的数据填满时，多余的高优先级别数据存储到数据临时备用模块。

协议转化模块，被配置为用于车载以太网中SOME/IP协议与CAN之间的相互转化；

协议转化模块配置有CAN节点ID与SOME/IP的信息映射表(图2)和SOME/IP的详情表(图3)，图2显示了CAN节点ID与SOME/IP的信息映射表包括CAN节点的ID以及车载以太网的信息ID的对应关系，如：CAN节点ID中的“0x200”对应车载以太网的信息ID中的“0x1F008000”。

在SOME/IP的详情表图3中，至少包括信息ID的地址，协议类型，端口号，ECU的IP地址。如：信息ID的地址“0x1F008000”，协议类型为：TCP，端口号为：3000，ECU的IP地址为192.168.1.100。

通过查询图2和图3，找出Message ID与CAN ID的对应关系，然后将CAN ID和载荷数据基于CAN协议的方式封装后进行转发。

计算模块，被配置为用于计算在预设的时间段内不同优先级的信号流量。

第一调节转发模块被配置为根据不同情形选择不同的方式转发信号数据，所述情形包括第一种情形和第二种情形；

第一种情形，Pi至Pn存储的缓存未满，P1至Pi-1存储的缓存已满，此时，Pi至Pn信号报文正常转发，丢弃P1至Pi-1缓存队列满以后接收到报文,同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块

第二种情形，P1至Pn的缓存都已满，此时，Pi至Pn信号报文正常转发，丢弃P1至Pi-1缓存队列满以后接收到报文,同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块。

第二调节转发模块被配置为在预分配时刻对动态缓存空间进行缓存分配并在预设的时间段内根据信号数据的大小和优先级高低进行调整动态缓存的大小。

第二调节转发模块包括第一模式，第一模式被配置为：

当其中一个优先级的信号数据存储的动态缓存空间已满时，对当前所有的动态缓存空间进行查看是否存在空闲的存储空间，若动态缓存区域存在空闲的存储空间，则从空闲的存储空间中取出部分空闲的存储空间提供给该优先级的信号数据进行存储；若动态缓存区域都不存在空闲的存储空间，从优先级低的队列依次查找，查看低优先级队列是否占用了较多的缓存，若占用的缓存资源较多，则取出预设大小的缓存空间，分配给该优先级的信号数据进行存储。

或第二调节转发模块包括第二模式，第一模式被配置为：当其中一个优先级的信号数据存储的动态缓存空间已满时，对优先级小于当前优先级的动态缓存空间进行查看是否存在空闲的存储空间，若小于当前优先级中的动态缓存区域存在空闲的存储空间，则按照优先级从低到高排序，优先从低的优先级队列的存储空间中取出部分空闲的存储空间提供给该优先级的信号数据进行存储；若动态缓存区域都不存在空闲的存储空间，从优先级低的队列依次查找，查看低优先级队列是否占用了较多的缓存，若占用的缓存资源较多，则擦除预设的大小的缓存空间并分配给该优先级的信号数据进行存储。

实施例2：

本实施例提供了基于优先级策略的信号路由转换方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，通过以太网接口，将以太网节点接入该中央网关，通过CAN接口，将CAN网络节点接入中央网关，其中，以太网的信号数据通过SOME/IP协议进行传输控制，CAN网络信号数据通过CAN协议进行传输控制；

步骤S2，根据需求，与车载以太网相连的信号数据通过车载以太网网络流入中央网关，中央网关对接收到的数据的优先级进行判断并按照优先级对信号数据进行归类，然后按照根据预设规则对不同优先级的信号数据进行转发；

预设规则包括：按照优先级的高低，首要转发优先级高的信号数据，低优先级的信号数据后发送。

信号数据根据其优先级不同分别存入与信号数据优先级对应的缓存区域中，缓存区域包括用于存储数据的缓存空间。

具体地，所述的信号数据分为多个优先级，不同优先级的信号存储在不同的缓存队列空间，信号数据采用队列机制，按照先入先出(FIFO)的原则缓存待转发的信号数据；

具体参见图4，缓存队列中，先来的信号先存储在排在前面的缓存队列，按照先进先出排序，Data 1,Data 2,Data 3……,Data n,其中，Data 1区域存储最先到达的信号数据，以此类推，按照时间排序，Data n存储最后达到的信号，然后Data 1中的数据被发送，接着Data的数据被发送，以此类推被转发。当缓存的数据被转送完成后，如data 1数据被转送完后，其data 1存储的数据就被清除，等待下一个数据的存入。

参见图5，当多个不同优先级数据通过车载以太网网络流入中央网关时，首选通过优先级判断模块判断数据的优先级，数据的优先级确定后，按照优先级将数据进行入队，如P3优先级的数据存储P3队列，P2优先级的数据存入P2缓存队列，以此类推。然后选择高优先级P3的数据进行转发，P2和P1的数据处于等待中，待P3中的数据转发完成后，再进行P2，然后进行P1。

对需要转发基于SOME/IP协议传输的信号数据转化为基于CAN协议传输的信号数据后通过CAN网络发送给目标。

所述步骤S2中，短时间内大量数据到达以太网接口端，装置首先按照优先级将信号数据入队，则按照如下预设规则入队：

设有P1,P2,……,Pn-1,Pn不同的优先级，其中，下标越大，等级越高，优先级Pn>Pn-1>……>P2>P1,则存在多种情形。

第一种情形，Pi至Pn存储的缓存未满，P1至Pi-1存储的缓存已满，Pi至Pn信号报文正常转发，丢弃P1至Pi-1缓存队列满以后接收到报文,同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块；

第二种情形，P1至Pn的缓存都已满，Pn的信号报文正常转发，丢弃P1至Pn-1缓存队列满以后接收到报文,同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块；

为了进一步详细说明，如图4所述，假设收到的当前信号数据存在三个不同的优先级，令n＝3其中，分别是优先级P3、优先级P2、优先级P1，

参见图6，首先判断数据的优先级，分为P3，P2,P1，然后将相应的优先级的信号数据放入与优先级对应的缓存中，缓存采用先进先出的机制。

假设i＝n＝3,此时，则此时设P3存储的缓存未满，P2，P1存储的缓存已满，则P3信号报文正常转发，丢弃P2和P1缓存队列满以后接收到报文,同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块。

假设i<n,令n＝3,i＝2，设P3未满，P2未满，P3和P2信号报文正常转发，丢弃P1缓存队列满以后接收到的报文,同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块。假设i<n,令i＝1，n＝3,则此时设P3，P2，P1的缓存均已满，此时P3信号报文正常转发，丢弃P2、P1缓存队列满以后接收到的报文,同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块。

短时间内大流量数据的转发方法还可以包括以下步骤，参见图7：

步骤S21，携带有信号数据的数据包Pi通过以太网网络到达中央网关；

步骤S22，判断数据的优先级Pi,将数据首先存储于固定缓存中，当固定缓存存满之后，则判断动态缓存空间是否存在空余的存储空间；

具体地，参见图8，将缓存区域设有固定缓存空间和动态缓存空间，固定缓存根据信号优先级的流量经过计算后进行固定分配，其优先级中队列的缓存空间大小不变；动态缓存空间为动态缓存区域，其空间的分配随着不同优先级的数据流量大小而进行动态调整；

步骤S23，动态缓存空间初始化缓存存储空间分配；

具体地，设有Pn个优先级队列，则Pn个优先级队列的缓存预分配系数分别为δ1，δ2，δ3，……，δn，

初始时，将Pn个优先级队列的缓存大小S1，S2，S3,……,Sn清除，当达到需要进行缓存分配的条件时，按照缓存空间分配系数给各优先级队列分配缓存：

Si＝S*δi/(δ1+δ2+δ3+δn)，其中S为动态缓存空间存储空间的总和，Si经过分配后Pi优先级获得动态缓存空间中的存储空间；

步骤S24,判断相应优先级Pi对应的动态缓存空间是否有对应的空余缓存空间存储数据，若没有，则执行步骤S25，若存在空余的缓存空间，则执行步骤S27。

具体地，对于每个优先级的数据，在固定缓存有设有专门存储该优先级数据对应的固定缓存空间，在动态缓存空间，根据分配系数，也设有专门用于存储该优先级数据的缓存空间。数据包首先存入该优先级对应的固定缓存空间，当对应的固定缓存空间存储满后，才存储到优先级对应的动态缓存空间的存储空间。

步骤S25，判断优先级比当前优先级Pi低的动态缓存空间是否有空余的存储空间，若否，则执行步骤S28，若是，则执行步骤S26；

具体地，判断，P1,P2，P3，……,Pi-1优先级对应的动态缓存空间S1,S2，S3,……,Si-1是否存在空余的缓存空间。

步骤S26，从低优先级的动态缓存空间内取出固定大小空余存储空间分配给Pi进行数据存储，数据存储之后跳转执行步骤S32；

具体地，从S1,S 2，S3,……,Si-1中，若S1中的空余空间能够存储，则仅从S1取剩余空间即可，结束该进程；若S1空余空间不够存储，则从S2取空余空间，以此类推，直至取出的空余空间满足Pi中的数据存储。

步骤S27，将该数据插入动态缓存空间对应动态缓存空间，跳转执行步骤S32；

步骤S28，计算Pi优先级数据的大小；

步骤S29，判断能够擦除优先级低于Pi优先级的动态缓存空间的大小能够满足Pi数据的存储，若能够满足Pi存储，则执行步骤S31，若不能满足Pi存储，则执行步骤S30；

具体地，能够擦除动态缓存空间中的空间只能是优先级小于Pi，即可以擦除S1，S2，S3，……,Si-1，但是也不是全都擦除，只需要擦除的缓存空间能够满足Pi数据的存储即可。

步骤S30，将Pi的数据依次存储于空余空间中直至存储满为止，多余的Pi数据则进行丢失，此时同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块，跳转执行步骤S32；

步骤S31，将Pi的数据存储于被清除的存储空间中并等待传输，跳转执行步骤S32；

步骤S32，等待预设触发时间后，跳转执行步骤S23。

触发时间可以是预设的周期，也可以是根据流量的需求，如高优先级的缓存数据已经被传送完成，或者数据阻塞现象已经没有发生了，此时，可以将动态缓存空间的存储空间根据下一刻的不同优先级的数据流量动态分配存储空间。

基于SOME/IP协议传输的数据转化为基于CAN协议传输的数据具体包括以下步骤：

步骤S301，对基于SOME/IP协议传输的数据进行解析，获取SOME/IP的信息地址识别码和载荷信息；

步骤S302，通过在映射表模块查询映射表，找出SOME/IP的信息地址识别码对应的CAN地址识别码；

具体地，参见图2和图3，协议转化模块能够处理映射表的创建、添加、删除、修改，以及映射表查询，载荷信号数据的转发是通过查找映射表实现转换的。映射表格式就如图2所示，将CAN载荷信号数据包中的CAN ID和SOME/IP的信息地址识别码字段Message ID之间进行对应。例如，CAN ID为“0x200”转换为Message ID“0x1F008000”。

在SOME/IP的详情表中，至少包括信息ID的地址，协议类型，端口号，ECU的IP地址。如：信息ID的地址“0x1F008000”，协议类型为：TCP，端口号为：3000，ECU的IP地址为192.168.1.100。

步骤S303：将接收的CAN地址识别码和载荷信息按照CAN协议格式进行封装后传输到CAN网络。

具体地，需要说明的是，本实施中的以太网不仅包括普通的以太网，而且还包括车载以太网。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。本领域的技术人员可以清楚，该实施例中的形式不局限于此，同时可调整方式也不局限于此。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于优先级策略的信号路由转换方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，通过以太网接口，将以太网网络节点接入中央网关，通过CAN接口，将CAN网络节点接入中央网关；

步骤S2，与车载以太网相连的信号数据通过以太网网络流入中央网关，中央网关对接收到的信号数据的优先级进行判断并按照优先级对信号数据归入队列，然后根据预设规则对不同优先级的信号数据进行转发；

所述信号数据根据其优先级不同分别存入与信号数据优先级对应的缓存区域中，缓存区域包括用于存储数据的缓存空间；

所述预设规则包括多种信号数据转发机制，其中一种信号数据转发机制1至少包括对不同优先级的信号数据按照优先级从高到低进行排序并优先转发高优先级的信号数据。

2.如权利要求1所述的一种基于优先级策略的信号路由转换方法，其特征在于，所述信号数据转发机制1中，当大量信号数据到达以太网接口端，根据不同情形选择不同的转发方式；

所述情形至少包括：第一种情形，Pi至Pn存储的缓存未满，P1至Pi-1存储的缓存已满；第二种情形，P1至Pn的缓存都已满；

在所述第一种情形下，转发方式包括：Pi至Pn信号报文正常转发，丢弃P1至Pi-1缓存队列满以后接收到报文,同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块；

在所述第二种情形下，转发方式包括：Pn的信号报文正常转发，丢弃P1至Pn-1缓存队列满以后接收到报文，同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块。

3.如权利要求1所述的一种基于优先级策略的信号路由转换方法，其特征在于，所述信号数据转发机制1中，当大量信号数据到达以太网接口端，在优先级高的缓存已满的情况下，将队列中的信号数据按照优先级从低到高进行排序，将优先级低的缓存空间擦除后存储高优先级别的信号数据并升级该低缓存队列的优先级使其跟信号数据的优先级相匹配。

4.如权利要求1所述的一种基于优先级策略的信号路由转换方法，其特征在于，经过以太网传输的信号数据通过SOME/IP协议进行传输控制，通过CAN网络的信号数据通过CAN协议进行传输控制；

对需要转发基于SOME/IP协议传输的信号数据转化为基于CAN协议传输的控制信号后通过CAN网络发送给目标；

所述基于SOME/IP协议传输的信号数据转化为基于CAN协议传输的信号数据具体包括以下步骤：

步骤S301，对基于SOME/IP协议传输的数据进行解析，获取SOME/IP的信息地址识别码和载荷信息；

步骤S302，通过在映射表模块查询映射表，找出SOME/IP的信息地址识别码对应的CAN地址识别码；

步骤S303：将接收的CAN地址识别码和载荷信息按照CAN协议格式进行封装后传输到CAN网络；

或所述信号数据分为多个优先级，不同优先级的信号数据存储在不同的缓存队列空间，信号数据采用队列机制，按照先入先出的原则缓存待转发的控制信号。

5.如权利要求1所述的一种基于优先级策略的信号路由转换方法，其特征在于，所述缓存区域包括固定缓存空间和动态缓存空间，固定缓存空间和动态缓存空间都分配有不同优先级的信号数据的存储空间；

所述固定缓存空间中存储不同优先级的信号数据存储空间保持固定不变，所述动态缓存空间存储不同优先级的信号数据存储空间根据信号数据的大小和优先级高低进行动态调整。

6.如权利要求5所述的一种基于优先级策略的信号路由转换方法，其特征在于，所述预设规则还包括信号数据转发机制2，信号数据转发机制2包括：在预分配时刻对动态缓存空间进行缓存分配并在预设的时间段内根据信号数据的大小和优先级高低进行调整动态缓存的大小。

7.如权利要求6所述的一种基于优先级策略的信号路由转换方法，其特征在于，所述信号数据转发机制2具体包括：

当其中一个优先级的信号数据存储的动态缓存空间已满时，对当前所有的动态缓存空间进行查看是否存在空闲的存储空间，若动态缓存区域存在空闲的存储空间，则从空闲的存储空间中取出部分空闲的存储空间提供给该优先级的信号数据进行存储；

若动态缓存区域都不存在空闲的存储空间，从优先级低的队列依次查找，查看低优先级队列是否占用了较多的缓存，若占用的缓存资源大于预设阈值，则取出预设大小的缓存空间，分配给该优先级的信号数据进行存储。

8.如权利要求6所述的一种基于优先级策略的信号路由转换方法，其特征在于，所述信号数据转发机制2具体包括：

当其中一个优先级的信号数据存储的动态缓存空间已满时，对优先级小于当前优先级的动态缓存空间进行查看是否存在空闲的存储空间，

若动态缓存区域存在空闲的存储空间，则按照优先级从低到高排序，优先从低的优先级队列的存储空间中取出部分空闲的存储空间提供给该优先级高的信号数据进行存储；

若动态缓存区域都不存在空闲的存储空间，从优先级低的队列依次查找，查看低优先级队列是否占用了超过预设阈值的缓存，若占用的缓存资源大于预设阈值，则擦除预设的大小的缓存空间并分配给高优先级的信号数据进行存储。

9.如权利要求5所述的一种基于优先级策略的信号路由转换方法，其特征在于，所述预设规则还包括信号数据转发机制3，转发机制3具体包括以下步骤：

步骤S21，当携带有信号数据Pi通过以太网网络到达中央网关；

步骤S22，判断信号数据的优先级并获取信号数据的优先级Pi,将数据首先存储于固定缓存中，当固定缓存存满之后，则判断动态缓存空间是否存在空余的存储空间；

步骤S23，动态缓存空间初始化缓存存储空间分配；

将n个优先级队列的缓存大小S1，S2，S3,……,Sn清除，当达到需要进行缓存分配的条件时，按照缓存空间分配系数给各优先级队列分配缓存：Si＝S*δi/(δ1+δ2+δ3+δn)，其中S为动态缓存空间存储空间的总和，δi表示Pi优先级在动态缓存空间内的缓存分配系数，Si经过分配后Pi优先级获得动态缓存空间中的存储空间；

步骤S24,判断相应优先级Pi对应的动态缓存空间是否有对应的空余缓存空间存储数据，若没有，则执行步骤S25，若存在空余的缓存空间，则执行步骤S27；

步骤S25，判断优先级比当前优先级Pi低的动态缓存空间是否有空余的存储空间，若否，则执行步骤S28，若是，则执行步骤S26；

步骤S26，从低优先级的动态缓存空间内取出固定大小空余存储空间分配给Pi进行数据存储，数据存储之后跳转执行步骤S32；

步骤S27，将该数据插入动态缓存空间对应缓存空间，跳转执行步骤S32；

步骤S28，计算Pi优先级数据的大小；

步骤S29，判断能够擦除优先级低于Pi优先级的动态缓存空间的大小能够满足Pi数据的存储，若能够满足Pi存储，则执行步骤S31，若不能满足Pi存储，则执行步骤S30；

步骤S30，将Pi的数据依次存储于空余空间中直至存储满为止，多余的Pi数据则进行丢失，此时同时记录转发失败信息和告警信息到日志模块，跳转执行步骤S32；

步骤S31，将Pi的数据存储于被清除的存储空间中并等待传输，跳转执行步骤S32；

步骤S32，等待预设触发时间后，跳转执行步骤S23。

10.一种基于优先级策略的信号路由转换装置，其特征在于，包括如权利要求1至9所述的任一项基于优先级策略的信号路由转换方法：

还包括中央网关，其中，中央网关一端接入车载以太网网络，另一端接入CAN网络；

信号数据经过车载以太网网络流入中央网关，然后中央网关识别出信号数据的优先级并通过CAN网络优先转发优先级高的信号数据。

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