CN110995555B - 使用移位can消息参考控制车辆中的can通信方法、系统及介质 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于控制车辆中的控制器局域网络(CAN)通信的方法和系统及非暂时性计算机可读介质，该车辆包括多个电子控制单元(ECU)以及多个ECU可访问的多个CAN数据库，该方法可以包括：将CAN消息信息存储在多个CAN数据库中，使得每个CAN数据库存储CAN消息信息的固有配置；建立多个周期性间隔；以及当多个周期性间隔中的后续间隔开始时：接收从车辆中配备的多个传感器导出的多个测量值，基于多个测量值计算数据库参考标号，该数据库参考标号新标识多个CAN数据库中的特定CAN数据库，并且基于新标识的CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息来通过每个ECU执行CAN通信。

Description

使用移位CAN消息参考控制车辆中的CAN通信方法、系统及 介质
技术领域
本公开整体涉及车辆中的控制器局域网络(CAN)通信，并且更具体地，涉及使用移位CAN消息参考来控制车辆中的CAN通信。
背景技术
控制器局域网络或CAN通常用于车辆中以实现稳健的、相对便宜的车载网络，其连接负责控制某些车辆功能(诸如气候控制、车辆显示器(即，仪表组)、信息娱乐系统等)的若干电子控制单元(ECU)。通常CAN使用CAN总线，其使CAN中的ECU能够在没有主计算机的情况下彼此通信。ECU可以在称为帧的数据包中跨CAN总线发送和接收数据。
在这方面，图1是示出常规CAN数据帧的示图。CAN数据帧的目的通常是传输车辆数据、用户数据等。CAN数据帧由若干不同的分量组成，每个都被指定用于执行特定任务，其包括帧起始(SOF)比特、设定数据帧优先级的标识符(ID)、远程传输请求(RTR)比特、标识符扩展(IDE)比特、数据长度代码(DLC)、数据字段、循环冗余校验(CRC)序列、分隔符(DEL)比特、应答(ACK)比特和帧结束(EOF)比特。其中，有效载荷字节可以在数据字段中传输，并且DLC字段可以将有效载荷字节的数量传送给接收器。
问题是，当ECU跨网络传输CAN数据帧时，由于CAN中使用的开放式通信信道，这些通信可能容易受到黑客攻击。因此，车辆CAN 可能容易受到黑客入侵，黑客可以通过物理连接到CAN总线或使用板载(OBD)端口访问CAN总线来尝试读取和解码CAN消息。然后，黑客可以对截获的数据进行解码或反向工程。黑客还可以在CAN总线上注入消息，这可能触发系统故障或不当行为。
发明内容
本公开提供用于使用以周期性间隔移位的CAN消息参考来安全地控制车辆中的控制器局域网络(CAN)通信的系统和方法。CAN中可以包括多个电子控制单元(ECU)和多个ECU可访问的多个CAN数据库。每个CAN数据库可以存储CAN消息信息的固有(unique)配置，其定义CAN消息参考，并且ECU可以基于存储的CAN消息信息在CAN内进行通信。在预定义时间，根据周期性间隔，ECU可以根据车辆中配备的多个传感器接收的测量输入来标识新的CAN数据库，并且可以基于存储在新标识的CAN数据库中的固有配置的CAN消息信息来执行CAN通信。通过使CAN通信所基于的CAN消息参考周期性地移位，CAN可以更好地抵御来自入侵者或黑客的攻击，在早期阶段检测系统攻击，并且在发生系统违规时限制任何损害。
根据本公开的实施例，一种用于控制车辆中的控制器局域网络 (CAN)通信的方法，该车辆包括多个电子控制单元(ECU)以及多个ECU可访问的多个CAN数据库，该方法可以包括：将CAN消息信息存储在多个CAN数据库中，使得每个CAN数据库存储CAN消息信息的固有配置；建立多个周期性间隔，在周期性间隔期间，每个ECU 基于多个CAN数据库中的特定CAN数据库中存储的固有配置的CAN 消息信息来执行CAN通信；以及当多个周期性间隔中的后续间隔开始时：接收从车辆中配备的多个传感器导出的多个测量值，基于多个测量值计算数据库参考标号，该数据库参考标号新标识多个CAN数据库中的特定CAN数据库，并且基于新标识的CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息，通过每个ECU执行CAN通信。
该方法还可以包括将多个ECU中的特定ECU指定为主ECU，以控制用于控制CAN通信的方法的一个或多个操作，使得剩余的ECU 作为从ECU操作。
在这方面，建立多个周期性间隔可以包括通过主ECU定义多个数据库参考标号计算时间。此外，该方法还可以包括：在从ECU处从主 ECU接收所定义的多个数据库参考标号计算时间；并且当所定义的多个数据库参考标号计算时间中的后续数据库参考标号计算时间开始时，基于多个测量值，通过从ECU计算数据库参考标号。
接收多个测量值可以包括仅在主ECU处接收从车辆中配备的多个传感器导出的多个测量值。此外，该方法还可以包括：在从ECU处从主ECU接收多个测量值；并且基于所接收的多个测量值，通过从ECU 计算数据库参考标号。
计算数据库参考标号可以包括基于多个测量值，仅通过主ECU计算数据库参考标号。此外，该方法还可以包括：在从ECU处从主ECU 接收所计算的数据库参考标号；并且基于由所接收的数据库参考标号新标识的CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息，通过每个 ECU执行CAN通信。
接收多个测量值可以包括在每个ECU处接收从分别由每个ECU 控制的多个传感器导出的多个测量值，使得每个ECU接收固有测量值分组；基于主ECU接收的多个测量值，仅通过主ECU计算数据库参考标号；通过主ECU将所计算的数据库参考标号传输到从ECU；以及基于由传输的数据库参考标号新标识的CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息，通过每个ECU执行CAN通信。
该方法还可以包括通过主ECU指定多个ECU中的特定ECU作为新的主ECU，以控制用于控制CAN通信的方法的一个或多个操作。
另外，接收多个测量值可以包括在每个ECU处接收从车辆中配备的多个传感器导出的多个测量值，使得每个ECU接收公共测量值分组。
计算数据库参考标号可以包括基于多个测量值，通过每个ECU计算数据库参考标号。
数据库参考标号可以是基于多个测量值的随机计算数。
建立多个周期性间隔可以包括根据由车辆中配备的计时装置设定的共同时间来建立多个周期性间隔。
另外，执行CAN通信可以：包括经由CAN总线在多个ECU中的 ECU处接收CAN消息；并且基于新标识的CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息，通过ECU确定CAN消息的内容。
CAN消息信息的每个固有配置可以包括CAN消息的多个数据字段的固有标识方案。
此外，根据本公开的实施例，一种用于控制车辆中的控制器局域网络(CAN)通信的系统可以包括：配备在车辆中的多个电子控制单元(ECU)；多个CAN数据库，其被配置成存储CAN消息信息，使得每个CAN数据库存储CAN消息信息的固有配置；配备在车辆中的多个传感器，其通信耦合到多个ECU；以及CAN总线，多个ECU通过该CAN总线执行CAN通信。多个ECU中的一个或多个可以被配置成建立多个周期性间隔，在周期性间隔期间，每个ECU基于多个CAN数据库中的特定CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息来执行CAN通信，并且当多个周期性间隔中的后续间隔开始时：接收从多个传感器导出的多个测量值，基于多个测量值计算数据库参考标号，数据库参考标号新标识多个CAN数据库中的特定CAN数据库，并且基于新标识的CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息来执行CAN通信。
此外，根据本公开的实施例，一种非暂时性计算机可读介质，其包含用于控制车辆中的控制器局域网络(CAN)通信的程序指令，该车辆包括多个电子控制单元(ECU)和多个ECU可访问的多个CAN 数据库，多个CAN数据库存储CAN消息信息，使得每个CAN数据库存储CAN消息信息的固有配置，该非暂时性计算机可读介质可以包括程序指令，使得多个ECU中的一个或多个：建立多个周期性间隔，在周期性间隔期间，每个ECU基于多个CAN数据库中的特定CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息来执行CAN通信；并且当多个周期性间隔中的后续间隔开始时：接收从车辆中配备的多个传感器导出的多个测量值，基于多个测量值计算数据库参考标号，数据库参考标号新标识多个CAN数据库中的特定CAN数据库，并且基于新标识的CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息来执行CAN通信。
附图说明
通过结合附图参考以下描述可更好地理解本文的实施例，附图中相同的附图标记表示相同或功能相似的元件，其中：
图1是示出常规CAN数据帧的示图；
图2是示出CAN数据库中存储的CAN消息信息的示例性简化版本的示图；
图3是示出用于使用移位CAN消息参考来控制CAN通信的示例性简化过程的流程图；
图4是示出用于使用移位CAN消息参考来控制CAN通信的示例性操作模式的示图；以及
图5是示出用于使用移位CAN消息参考来控制CAN通信的另一示例性操作模式的示图。
应当理解，以上参考的附图未必按比例绘制，其呈现示出本发明的基本原理的各种优选特征部的某种程度的简化表示。包括例如具体尺寸、取向、位置和形状的本公开的具体设计特征将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。在不偏离本公开的精神和范围的情况下，可以以各种不同的方式修改所描述的实施例。此外，在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
在本文所用的术语仅是为了描述具体实施例，而并非旨在限制本公开。如本文所使用的，除非上下文清楚地指出了其他情况，否则单数形式“一种”、“一个”以及“该”旨在包括复数形式。还应当理解，当词语“包括”和/或“包含”用于本说明书中时，其指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并非排除其一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组群的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括相关的所列项目的一个或多个的任何和所有组合。
应当理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他的类似术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆，包括各种小船和轮船的水运工具，飞机等等，包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其他替代燃料车辆(例如，来源于除石油之外的资源的燃料)，并且还包括其他“车辆”，诸如火车、建筑设备、无人机、航天器及其任何其他合适的例示例。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力车辆和电动车辆两者。
另外，应当理解，以下方法或其方面中的一个或多个可以由至少一个控制单元(或电子控制单元(ECU))执行。如本文所述，至少一个控制单元或ECU可以在车辆中实现。术语“控制单元”可以指代包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置成存储程序指令，并且处理器被具体编程为执行程序指令，以执行下面进一步描述的一个或多个过程。如本文所述，控制单元可以控制单元、模块、部件等的操作。此外，应当理解，如本领域普通技术人员将理解的，下面的方法可以由包括控制单元连同一个或多个其他部件的装置执行。
此外，本公开的控制单元可以实现为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。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、智能卡以及光学数据存储设备。计算机可读记录介质还可以分布在计算机网络中，使得程序指令以分布式方式被存储和执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)。计算机网络可以指代本地网络、远程网络(例如，云)或其任何合适的组合或变型。
现在参考本公开的实施例，车辆CAN可以包括多个ECU。每个 ECU可以负责控制车辆的某些部件或功能。作为示例，CAN可以包括第一ECU以控制车辆气候控制的操作。CAN还可以包括第二ECU以控制车辆仪表组的操作。CAN还可以包括第三ECU以控制车辆信息娱乐系统(例如，音频视频导航(AVN)设备)的操作。三个ECU中的每一个都可以通过CAN总线在CAN内彼此通信。应该理解，该示例是非限制性的，并且仅用于示范性目的。
ECU可以利用存储在CAN数据库中的信息以在CAN中执行彼此之间的通信。例如，ECU可访问的一个或多个CAN数据库可以存储 CAN消息信息，其提供接收输入CAN数据帧的ECU应如何解释所接收的信息的指示。CAN消息信息也可以被称为CAN消息参考。
更详细地，图2是示出CAN数据库110中存储的CAN消息信息 100的示例性简化版本的示图。如图2所示，多个CAN数据库110 (即，CAN数据库1和CAN数据库2)中的每一个可以存储相同的 CAN消息信息100。然而，CAN数据库110中存储的CAN消息信息 100可以包括用于标识数据字段输入的固有标识方案。因此，每个 CAN数据库110可以存储相同CAN消息信息100的固有配置。
根据图2所示的示例，两个CAN数据库110中存储的每个CAN 消息信息(即，CAN消息参考)表包含三个输入数据字段：速度、温度和发动机温度。数据代码长度(DLC)字段以及三个输入数据字段中的每一个的有效载荷字节字段中存储的信息跨两个CAN数据库110 可以是一致的，但是三个输入数据字段的标识符(ID)跨CAN数据库 110可以是固有的。
例如，根据CAN数据库1中存储的CAN消息信息100，输入数据字段“速度”对应于ID100，输入数据字段“温度”对应于ID 101，并且输入数据字段“发动机温度”对应于ID 102。相反，根据 CAN数据库2中存储的CAN消息信息100，输入数据字段“速度”对应于ID 102，输入数据字段“温度”对应于ID 100，并且输入数据字段“发动机温度”对应于ID 101。因此，分别存储在CAN数据库110 中的CAN消息信息100中的每一个可以经由CAN消息的多个数据字段(例如，速度、温度、发动机温度等)的固有标识方案来固有配置。应该理解，该示例是非限制性的，并且仅用于示范性目的。
ECU 120可以利用存储在特定CAN数据库110中的CAN消息信息100来彼此通信。具体地，如图2所示，ECU 120可以参考每个输入数据字段的ID，以解释通过CAN总线150从另一ECU接收的CAN 数据。
问题是，如果黑客获得由ECU 120用作参考的CAN消息信息 100，则黑客可能能够解码截取的数据。为了防止这种入侵，预期 ECU 120可以通过改变定期访问CAN消息信息100的CAN数据库110 来利用移位CAN消息参考，使得黑客不能够知道ECU在给定时间正在使用哪个存储的CAN消息信息100。更具体地，由于跨CAN数据库110改变消息ID，黑客可能不能够确定解码跨CAN总线150传输的数据所需的正确ID。这可以使得黑客错误地计算数据字节长度，导致下一帧的错误启动，这进一步防止CAN消息被秘密解码。
在这方面，图3示出用于使用移位CAN消息参考来控制CAN通信的示例性简化过程的流程图。如图3所示，CAN中的一个或多个 ECU 120可以计算标识特定CAN数据库110的改变数据库参考标号140。然后，ECU 120可以访问所标识的CAN数据库110中存储的 CAN消息信息100，其以图2所示的方式固有配置，并且使用CAN消息信息100来执行CAN中的通信。
首先，ECU 120可以接收从车辆中配备的多个传感器130导出的多个测量值。(需注意，以下步骤可以由单个ECU 120或多个ECU 120 执行。)ECU 120可以与车辆中的任何数量或类型的传感器130通信，并且同样地，ECU 120可以从传感器130接收任何数量或类型的测量输入，诸如例如车辆速度、发动机每分钟转数(RPM)、车辆里程表、车厢温度、鼓风机风扇速度、挡风玻璃雨刷速度、无线电音量水平、当前无线电频率、用户目的地等等。
接下来，ECU 120可以使用这些测量输入来计算标识多个CAN数据库中的特定CAN数据库110的数据库参考标号140。ECU 120可以以各种方式计算数据库参考标号140。在一个示例中，ECU 120可以使用以从多个传感器130接收的测量输入以及一个或多个随机数作为参数的公式来计算数据库参考标号140。计算结果可以应用于N的模(MOD)，其中N是CAN中CAN数据库110的总数。
作为示例，ECU 120可以使用诸如以下所示的公式1的公式来计算数据库参考标号140。
公式1：
P＝((x1*R1+x2*R2+x3*R3+x4*R4))MOD N
关于公式1，P可以是数据库参考标号140，x1、x2、x3和x4可以表示分别从车辆中配备的四个传感器130接收的测量值，R1、R2、 R3和R4可以分别表示四个不同的随机数，并且N可以表示CAN数据库110的总数。
作为另一示例，ECU 120可以使用诸如以下所示的公式2的公式来计算数据库参考标号140。
公式2：
P＝(R*(x1+x2+x3+x4))MOD N
关于公式2，P可以是数据库参考标号140，x1、x2、x3和x4可以表示分别从车辆中配备的四个传感器130接收的测量值，R可以表示随机数，并且N可以表示CAN数据库110的总数。
任何合适的公式，诸如上面的那些可以用于计算数据库参考标号 140，这些公式接受一个或多个随机数以及从传感器130接收的测量输入作为参数。可以调整用于计算数据库参考标号140的公式以匹配期望的复杂度。因此，应该理解，上述公式是非限制性的，并且仅用于示范性目的。
根据图3所示的示例，CAN中的CAN数据库110的总数是500，并且使用如上所述的公式计算的数据库参考标号140等于309。这样，在总共500个CAN数据库110中索引为309的CAN数据库110可以由ECU 120用作用于执行CAN通信的参考。也就是说，ECU 120可以访问CAN数据库#309中存储的固有配置的CAN消息信息100，并且使用该CAN消息信息100以跨CAN总线150彼此通信。
继续在该假设示例中，第一ECU 120可以将指示尾灯(tail light) 状态的消息(即，CAN数据帧)传输到CAN中的其他ECU 120。第一ECU 120可以基于CAN数据库#309中存储的固有配置的CAN消息信息100对消息进行编码。然后，第二ECU 120可以接收从第一 ECU120传输的编码消息。第二ECU 120可以使用CAN数据库#309 中存储的相同固有配置的CAN消息信息100来解码消息，或者确定其内容。应该理解，该示例是非限制性的，并且仅用于示范性目的。
ECU 120(或多个ECU)可以周期性地计算新的数据库参考标号 140，使得可以防止任何潜在的黑客知道在任何给定时间由ECU 120 用于CAN通信的CAN数据库110。为此，ECU120可以建立多个周期性间隔，在周期性间隔期间，每个ECU 120基于特定CAN数据库 110中存储的固有配置的CAN消息信息来执行CAN通信。每当多个周期性间隔中的后续或新间隔开始时，数据库参考标号140可以由 ECU 120重新计算，或换句话说，ECU 120可以计算新的数据库参考标号140。在该计算中，ECU 120可以基于新标识的CAN数据库110 中存储的固有配置的CAN消息信息100来执行CAN通信。下面更详细地描述用于建立多个周期性间隔的示例性过程。
如本文所述，用于使用移位CAN消息参考来控制CAN通信的方法可以使用各种操作模式来实现。例如，图4是示出用于使用移位 CAN消息参考来控制CAN通信的第一示例性操作模式的示图。如图4 所示，在第一示例性操作模式中，特定组的传感器130(例如，传感器1、传感器2、......、传感器k)可以向每个ECU 120(例如，ECU 1、 ECU 2、......、ECU n)提供公共测量值。也就是说，所有ECU 120可以从多个传感器130接收相同的测量输入。
在该示例性操作模式中，每个ECU 120可以使用相同的公式(诸如上述示例性公式中的任一个)独立地计算数据库参考标号140，其中公共测量输入被提供给所有ECU 120。因此，每个ECU 120可以导出相同的数据库参考标号140，允许CAN中的所有ECU 120检索与数据库参考标号140对应的CAN数据库110中存储的相同固有配置的CAN 消息信息100。然后，ECU 120可以基于CAN消息信息100经由CAN 总线150彼此通信。
如上所述，ECU 120可以周期性地计算新的数据库参考标号 140，以便移位CAN消息参考，并且从而阻止黑客解码任何截取的消息。在该示例性操作模式中，根据由车辆中配备的计时装置(诸如内部时钟、全球定位系统(GPS)设备等)设定的公共时间，可以建立多个周期性间隔，在周期性间隔期间，每个ECU 120基于特定CAN数据库110中存储的固有配置的CAN消息信息100来执行CAN通信。因此，根据由计时装置设定的公共时间，当随后的间隔开始时，ECU 120 可以计算新的数据库参考标号140。在该计算中，ECU 120可以基于由数据库参考标号140新标识的CAN数据库110中存储的固有配置的 CAN消息信息100来执行CAN通信。
在第二示例性操作模式中，可以在多个ECU 120中建立主从关系。具体地，CAN中的多个ECU 120中的给定ECU 120可以被指定为主ECU。主ECU可以负责控制用于控制CAN通信的方法的一个或多个操作。同时，剩余的ECU 120可以作为从ECU操作。
在该示例性操作模式中，所有ECU 120可以从多个传感器130接收相同的测量输入，类似于图4中所示的示例。使用所接收的传感器输入，每个ECU 120可以利用相同的公式独立地计算数据库参考标号 140，诸如上述示例性公式中的任一个。因此，每个ECU 120可以导出相同的数据库参考标号140，允许CAN中的所有ECU 120检索与数据库参考标号140对应的CAN数据库110中存储的相同固有配置的 CAN消息信息100。然后，ECU 120可以基于CAN消息信息100经由 CAN总线150彼此通信。
与第一示例性操作模式相比，第二示例性操作模式涉及主ECU建立多个周期性间隔，在周期性间隔期间，每个ECU 120基于特定CAN 数据库110中存储的固有配置的CAN消息信息100来执行CAN通信。例如，主ECU可以定义多个数据库参考标号计算时间，在其每一个处必须计算新的数据库参考标号140。在一个示例中，主ECU可以根据固定间隔(例如，每15秒、每30秒等)或任何其他合适的度量来定义数据库参考标号计算时间。
然后，主ECU可以将所定义的多个数据库参考标号计算时间传输到从ECU。一旦从ECU已经接收到由主ECU设定的多个数据库参考标号计算时间，并且随后的数据库参考标号计算时间开始，则从ECU 可以计算新的数据库参考标号140。(主ECU也可以执行计算。)在该计算中，所有ECU 120可以基于由数据库参考标号140新标识的 CAN数据库110中存储的固有配置的CAN消息信息100来执行CAN 通信。
在第三示例性操作模式中，可以再次在多个ECU 120之间建立主从关系。具体地，CAN中的多个ECU 120中的给定ECU 120可以被指定为主ECU。主ECU可以负责控制用于控制CAN通信的方法的一个或多个操作。同时，剩余的ECU 120可以作为从ECU操作。
与第一操作模式和第二操作模式相比，仅主ECU可以从多个传感器130接收测量输入。使用所接收的传感器输入，主ECU可以使用诸如上述示例性公式中的任一个的公式来计算数据库参考标号140。在这种情况下，从ECU可以不计算数据库参考标号140，并且因此，计算限于单个ECU(即，主ECU)。替代地，主ECU可以将测量输入传输到从ECU，并且从ECU也可以使用从主ECU接收的测量输入来计算数据库参考标号140。
在计算数据库参考标号140之后，主ECU可以将所计算的数据库参考标号140发送到从ECU。这可以允许所有ECU 120检索与数据库参考标号140对应的CAN数据库110中存储的相同固有配置的CAN 消息信息100。然后，ECU 120可以基于CAN消息信息100经由CAN 总线150彼此通信。
类似于第二示例性操作模式，第三示例性操作模式涉及主ECU建立多个周期性间隔，在周期性间隔期间，每个ECU 120基于特定CAN 数据库110中存储的固有配置的CAN消息信息100来执行CAN通信。例如，主ECU可以定义多个数据库参考标号计算时间，在其每一个处必须计算新的数据库参考标号140。在一个示例中，主ECU可以根据固定间隔(例如，每15秒、每30秒等)或任何其他合适的度量来定义数据库参考标号计算时间。
根据主ECU的定义的间隔，一旦后续数据库参考标号计算时间开始，则主ECU可以计算新的数据库参考标号140，并且将其传输到从 ECU。然后，所有ECU 120可以基于由数据库参考标号140新标识的 CAN数据库110中存储的固有配置的CAN消息信息100来执行CAN通信。
在第四示例性操作模式中，可以在多个ECU 120中建立旋转主从关系。也就是说，CAN中的多个ECU 120中的给定ECU 120可以与上述相同的方式被指定为主ECU，并且可以在预定时间指定新的主 ECU。当前的主ECU可以负责指定后续的主ECU。同时，剩余的 ECU 120可以作为从ECU操作。
图5是示出用于使用移位CAN消息参考来控制CAN通信的第四示例性操作模式的示图。如图5所示，与第一操作模式、第二操作模式和第三操作模式相比，每个ECU 120可以接收从分别由每个ECU 120控制的不同组传感器130导出的多个测量值。例如，气候控制 ECU可以从气候控制系统内的传感器接收与车厢温度、鼓风机风扇速度和挡风玻璃雨刷速度相关的测量值，仪表组控制ECU可以从仪表组系统内的传感器接收与发动机RPM、车辆速度和车辆里程表相关的测量值，并且信息娱乐ECU可以从信息娱乐系统内的传感器接收与无线电台频率、用户目的地和无线电音量水平相关的测量值。因此，每个 ECU 120接收固有测量值分组。
使用所接收的传感器输入，仅目前作用的主ECU可以使用诸如上述示例性公式中的任一个的公式来计算数据库参考标号140。在这种情况下，从ECU可以不计算数据库参考标号140，并且因此，计算限于单个ECU(即，目前用作主ECU的ECU)。
在计算数据库参考标号140之后，主ECU可以将所计算的数据库参考标号140发送到从ECU。这可以允许所有ECU 120检索与数据库参考标号140对应的CAN数据库110中存储的相同固有配置的CAN 消息信息100。然后，ECU 120可以基于CAN消息信息100经由CAN 总线150彼此通信。
在第四示例性操作模式中，主ECU可以建立多个周期性间隔，在周期性间隔期间，每个ECU 120基于特定CAN数据库110中存储的固有配置的CAN消息信息100来执行CAN通信。例如，主ECU可以定义多个数据库参考标号计算时间，在其每一个处必须计算新的数据库参考标号140。在一个示例中，主ECU可以根据固定间隔(例如，每 15秒、每30秒等)或任何其他合适的度量来定义数据库参考标号计算时间。
根据主ECU的定义的间隔，一旦后续数据库参考标号计算时间开始，则主ECU可以计算新的数据库参考标号140，并且将其传输到从 ECU。然后，所有ECU 120可以基于由数据库参考标号140新标识的 CAN数据库110中存储的固有配置的CAN消息信息100来执行CAN通信。
此外，如上所述，主ECU可以根据固定间隔(例如，每15秒、每30秒等)或任何其他合适的度量在预定时间指定新的主ECU。在指定新的主ECU时，当前的主ECU可以向新的主ECU发送消息，通知主指定。然后，新的主ECU可以负责执行上面列出的功能。
应当理解，上述所有示例性操作模式都是非限制性的，并且仅用于示范性目的。附加的操作模式是可能的，并且可以根据当前所要求保护的内容以任何合适的方式修改上述操作模式。
因此，本文描述了用于使用移位CAN消息参考来控制车辆中的 CAN通信的系统和方法，其可以增强CAN总线上的ECU之间的通信的安全性。由于用于计算数据库参考标号的公式对于外部实体是未知的，因此潜在的黑客可能难以确定ECU参考的CAN数据库。此外，使用来自车辆传感器的物理运行时间输入可以为CAN数据库切换逻辑提供附加的不可预测性，以进一步阻止入侵。如果黑客试图将有害消息注入CAN，一旦参考数据库发生变化，任何ECU都可以检测到它，黑客无法预测参考数据库的变化，并且因此会注入旧的参考消息。另外，即使当系统受到损害时(例如，黑客发现CAN中使用的所有数据库)，由于参考数据库切换，所以可以更快地检测到系统漏洞，并且可以迅速触发预防机制。
前面的描述涉及本公开的实施例。然而，显而易见的是，可以对所描述的实施例进行其他变化和修改，同时获得其一些或全部优点。因此，该描述仅通过示例的方式进行，而不是以其他方式限制本文的实施例的范围。因此，所附权利要求的目的是覆盖落入本文实施例的真实精神和范围内的所有此类变化和修改。

Claims (18)

1.一种用于控制车辆中的控制器局域网络CAN通信的方法，所述车辆包括多个电子控制单元ECU以及多个ECU能够访问的多个CAN数据库，所述方法包括以下步骤：
将CAN消息信息存储在所述多个CAN数据库中，使得每个CAN数据库存储所述CAN消息信息的固有配置；
建立多个周期性间隔，在周期性间隔期间，每个ECU基于所述多个CAN数据库中的特定CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息来执行CAN通信；以及
当所述多个周期性间隔中的后续间隔开始时：
接收从所述车辆中配备的多个传感器导出的多个测量值，
基于所述多个测量值计算数据库参考标号，所述数据库参考标号新标识所述多个CAN数据库中的特定CAN数据库，并且
基于新标识的CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息，通过每个ECU执行CAN通信。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
指定所述多个ECU中的特定ECU作为主ECU，以控制用于控制CAN通信的方法的一个或多个操作，
其中，剩余的ECU作为从ECU操作。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，建立所述多个周期性间隔包括：
通过所述主ECU定义多个数据库参考标号计算时间。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
在所述从ECU处接收来自所述主ECU的所定义的多个数据库参考标号计算时间；并且
当所定义的多个数据库参考标号计算时间中的后续数据库参考标号计算时间开始时，基于所述多个测量值，通过所述从ECU计算所述数据库参考标号。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，接收所述多个测量值包括：
仅在所述主ECU处接收从所述车辆中配备的多个传感器导出的多个测量值。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
在所述从ECU处接收来自所述主ECU的多个测量值；并且
基于所接收的多个测量值，通过所述从ECU计算所述数据库参考标号。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，计算所述数据库参考标号包括：
基于所述多个测量值，仅通过所述主ECU计算所述数据库参考标号。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
在所述从ECU处接收来自所述主ECU的所计算的数据库参考标号；并且
基于由所接收的数据库参考标号新标识的CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息，通过每个ECU执行CAN通信。
9.根据权利要求2所述的方法，其中，接收所述多个测量值包括：
在每个ECU处接收从分别由每个ECU控制的多个传感器导出的多个测量值，使得每个ECU接收固有测量值分组；
基于由所述主ECU接收的多个测量值，仅通过所述主ECU计算所述数据库参考标号；
通过所述主ECU将所计算的数据库参考标号传输到所述从ECU；以及
基于由所传输的数据库参考标号新标识的CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息，通过每个ECU执行CAN通信。
10.根据权利要求2所述的方法，还包括：
通过所述主ECU指定所述多个ECU中的特定ECU作为新的主ECU，以控制用于控制CAN通信的方法的一个或多个操作。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，接收所述多个测量值包括：
在每个ECU处接收从所述车辆中配备的多个传感器导出的多个测量值，使得每个ECU接收公共测量值分组。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述数据库参考标号包括：
基于所述多个测量值，通过每个ECU计算所述数据库参考标号。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据库参考标号是基于所述多个测量值的随机计算数。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，建立所述多个周期性间隔包括：
根据由所述车辆中配备的计时装置设定的共同时间来建立所述多个周期性间隔。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，执行CAN通信包括：
经由CAN总线在所述多个ECU中的ECU处接收CAN消息；并且
基于新标识的CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息，通过所述ECU确定CAN消息的内容。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述CAN消息信息的每个固有配置包括CAN消息的多个数据字段的固有标识方案。
17.一种用于控制车辆中的控制器局域网络CAN通信的系统，所述系统包括：
多个电子控制单元ECU，配备在所述车辆中；
多个CAN数据库，被配置成存储CAN消息信息，使得每个CAN数据库存储所述CAN消息信息的固有配置；
多个传感器，配备在所述车辆中，通信耦合到所述多个ECU；以及CAN总线，所述多个ECU通过所述CAN总线执行CAN通信，
其中，所述多个ECU中的一个或多个被配置成建立多个周期性间隔，在周期性间隔期间，每个ECU基于所述多个CAN数据库中的特定CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息来执行CAN通信，并且当所述多个周期性间隔中的后续间隔开始时：
接收从所述多个传感器导出的多个测量值，
基于所述多个测量值计算数据库参考标号，所述数据库参考标号新标识所述多个CAN数据库中的特定CAN数据库，并且
基于新标识的CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息来执行CAN通信。
18.一种非暂时性计算机可读介质，包含用于控制车辆中的控制器局域网络CAN通信的程序指令，所述车辆包括多个电子控制单元ECU以及多个ECU能够访问的多个CAN数据库，其中，所述多个CAN数据库存储CAN消息信息，使得每个CAN数据库存储所述CAN消息信息的固有配置，所述程序指令在由所述多个ECU中的一个或多个执行时使得一个或多个ECU：
建立多个周期性间隔，在周期性间隔期间，每个ECU基于所述多个CAN数据库中的特定CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息来执行CAN通信；并且
当所述多个周期性间隔中的后续间隔开始时：
接收从所述车辆中配备的多个传感器导出的多个测量值，
基于所述多个测量值计算数据库参考标号，所述数据库参考标号新标识所述多个CAN数据库中的特定CAN数据库，并且
基于新标识的CAN数据库中存储的固有配置的CAN消息信息来执行CAN通信。
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