CN111343085A - 车载can总线网关的路由系统及方法 - Google Patents

车载can总线网关的路由系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车载CAN总线网关的路由系统及方法，本发明设计了网关在上电过程中、正常运行过程中但发生源网段信号丢失、源网段信号所在报文的报文计数器和校验值错误、整车下电过程中四种情况下网关的路由策略，上述方式能保证源网段的信号丢失或发生了错误时，网关能有效的进行数据的转发，保证各个CAN总线控制器正常运行。

Description

车载CAN总线网关的路由系统及方法
技术领域
本发明属于汽车电子系统技术领域，具体涉及一种车载CAN总线网关的路由系统及方法。
技术背景
目前，随着汽车电子设备的大量运用，车辆上的CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线控制器越来越多，随之带来的交互信息的增加，使得整车网络结构也从单一网段逐步发展到复杂网段的形式；
网关作为整车网络的桥梁，是整车网络中的核心，两个网段之间的信号交互要通过网关才能实现。在目前的CAN总线网关路由策略中，网段的目标节点无法判断源节点的状态，如果源网段(源节点所在的网段)的信号发生错误，则会影响整车的控制器功能。因此，急需设计一种稳定可靠的网关转发路由策略。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种车载CAN总线网关的路由系统及方法，本发明能在源网段的信号发生错误的情况下保证CAN总线控制器的正常运行。
为实现此目的，本发明所设计的一种车载CAN总线网关的路由系统，它包括网关，该网关用于在上电时，进行如下处理：
对于网关自身的CAN信号，网关向CAN总线发送网关自身CAN信号默认值；对于信号路由CAN信号，在网关未收到源网段发送的信号路由CAN信号时，网关向CAN总线发送信号路由CAN信号默认值；且在车辆ON档上电后的预设时间内，网关不检测需要转发的信号路由CAN信号是否丢失；
该网关还用于在车载CAN总线正常工作过程中，出现源网段需要通过网关转发的CAN信号未发出时，进行如下处理为：
对于信号路由CAN信号，如果网关未收到源网段发送的信号路由CAN信号，则网关向目标网段发送信号路由CAN信号的无效值，如果信号路由CAN信号没有无效值，则网关发送上一时刻从源网段收到的信号路由CAN信号；
对于报文路由CAN信号，如果网关无报文路由CAN信号输入，则网关不进行报文路由CAN信号转发。
车辆OFF档下电后，网关对转发的CAN信号的处理策略为：
网关对CAN总线上的各个控制器进行分析，分析各个控制器在下电后的功能需求，是否需要其它控制器发出的网络信号；
源节点按照目标节点的需求延时下电，网关也按照控制器的延时需求进行CAN信号的转发。
本发明设计了网关在上电过程中、正常运行过程中但发生源网段信号丢失、源网段信号所在报文的报文计数器和校验值错误、整车下电过程中四种情况下网关的路由策略，上述方式能保证源网段的信号丢失或发生了错误时，网关能有效的进行数据的转发，保证各个CAN总线控制器正常运行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中报文路由示意图；
图3为本发明中信号路由示意图。
其中，1—网关、2—CAN总线、3—源网段、4—目标网段。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示的一种车载CAN总线网关的路由系统，其特征在于：它包括网关1，该网关1用于在上电时，进行如下处理：
对于网关自身的CAN信号，网关1向CAN总线2发送网关自身CAN信号默认值(CAN总线2上的信号，在本网段上的ECU都可以接收)；对于信号路由CAN信号，在网关1未收到源网段3(源节点所在的网段)发送的信号路由CAN信号时，网关1向CAN总线2发送信号路由CAN信号默认值；且在车辆ON档(KL15)上电后的500ms～1s内，网关1不检测需要转发的信号路由CAN信号是否丢失，CAN网络上不同的ECU，上电后初始化时间不同，初始化时间短的ECU先发出报文，初始化时间长的ECU后发出报文，如果不设置500ms～1s，对初始化时间比较长的ECU，网关就会判断这个ECU发挥出的CAN信号已经丢失；
该网关1还用于在车载CAN总线正常工作过程中，出现源网段3需要通过网关1转发的CAN信号未发出时，进行如下处理为：
对于信号路由CAN信号，如果网关1未收到源网段3发送的信号路由CAN信号，则网关1向目标网段4(目标节点所在的网段)发送信号路由CAN信号的无效值，如果信号路由CAN信号没有无效值，则网关1发送上一时刻从源网段3收到的信号路由CAN信号；
对于报文路由CAN信号，如果网关1无报文路由CAN信号输入，则网关1不进行报文路由CAN信号转发。
上述技术方案中，对于信号路由CAN信号，网关1对信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值进行检测，上述信号路由CAN信号为源网段3中的信号，并根据检测结果进行如下处理为：
网关1对信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值进行检测，但不将所述信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值信号路由到目标网段。如果网关1检测到信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值发生错误，则网关1在转发信号路由CAN信号到目标网段的同时，网关1会向目标节点发出一个错误指示报文，告知目标节点源节点发出的信号发生了错误。
对于报文路由CAN信号，网关1不检测报文路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值是否正确，直接对报文路由CAN信号进行转发。由目标节点对接收到的报文进行报文计数器和校验值进行校验。
上述技术方案中，车辆OFF档下电后，网关1对转发的CAN信号的处理策略为：
网关1对CAN总线2上的各个控制器进行分析，分析各个控制器在下电后的功能需求，是否需要其它控制器发出的网络信号，对信号路由CAN信号所在的报文，下电后，如果源节点继续发送报文，则网关1转发真实值；如果有源节点停发报文，则网关1转发来自这个源节点的CAN信号默认值到目标网段；
源节点按照目标节点的需求延时下电，网关1也按照控制器的延时需求进行CAN信号的转发。
上述技术方案中，如果信号路由CAN信号中存在源节点已下电的信息，则网关1采用信号路由CAN信号的默认值进行转发，对于报文路由CAN信号，如果网关1收到即进行转发，没有收到就不发。
上述技术方案中，信号路由是指网关可以根据需要提取不同报文的信号，重组成一个新的报文并转发到目标网段，而且网关能够更改新报文的发送方式和发送周期，如图1所示。报文路由是指网关从源网段接收到需要路由的报文后，直接将其转发到目标网段，而不作任何更改，如图2所示。
上述技术方案中，源节点是车型网络架构中CAN网段上需要通过网关将信号转发到另一个网段的网络节点；源节点在发送一个周期型或周期事件型报文时，每发一次后将计数器加1；目标节点接收到报文时也会计数，如果报文中的计数器值和自己计算的相同，表示报文没有丢失，计数器一般在报文中占4位或8位；
检验值一般为8位，将一帧报文中信号的数值通过校验算法进行计算，得到一个值。源节点发送报文时包含这个值，目标节点接收到这帧报文后会按照相同算法进行解析，得到一个值，如果这个值和源节点发送的校验值数值相同，表示该报文的信号从源节点发送到CAN总线传输，没受到干扰或错误，报文中的信号是真实可信的。
本实施例中，对某一个信号，源节点只有一个，但目标节点和目标网段可能不止一个，比如：ESC(Electronic Speed Controller，车身电子稳定性控制系统)发出的车速信号，BCM(Body Control Module车身控制模块)、BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM电池管理系统)都可能接收，那么源节点是ESC，源网段是ESC所在网段，目标节点就有2个：BCM和BMS，目标网段为BMS所在网段和BCM所在网段。
一种车载CAN总线网关的路由方法，它包括如下步骤：
步骤1：网关1在上电时，进行如下处理：
对于网关自身的CAN信号，网关1向CAN总线2发送网关自身CAN信号默认值；对于信号路由CAN信号，在网关1未收到源网段3发送的信号路由CAN信号时，网关1向CAN总线2发送信号路由CAN信号默认值；且在车辆ON档上电后的预设时间内，网关1不检测需要转发的信号路由CAN信号是否丢失；
步骤2：网关1在车载CAN总线正常工作过程中，出现源网段3需要通过网关1转发的CAN信号未发出时，进行如下处理为：
对于信号路由CAN信号，如果网关1未收到源网段3发送的信号路由CAN信号，则网关1向目标网段4发送信号路由CAN信号的无效值，如果信号路由CAN信号没有无效值，则网关1发送上一时刻从源网段3收到的信号路由CAN信号；
对于报文路由CAN信号，如果网关1无报文路由CAN信号输入，则网关1不进行报文路由CAN信号转发；
步骤3：车辆OFF档下电后，网关1对转发的CAN信号的处理策略为：
网关1对CAN总线2上的各个控制器进行分析，分析各个控制器在下电后的功能需求，是否需要其它控制器发出的网络信号，对信号路由CAN信号所在的报文，下电后，如果源节点继续发送报文，则网关1转发真实值；如果有源节点停发报文，则网关1转发来自这个源节点的CAN信号默认值到目标网段；
源节点按照目标节点的需求延时下电，网关1也按照控制器的延时需求进行CAN信号的转发，如果信号路由CAN信号中存在源节点已下电的信息，则网关1采用信号路由CAN信号的默认值进行转发，对于报文路由CAN信号，如果网关1收到即进行转发，没有收到就不发。
上述技术方案的步骤2中，对于信号路由CAN信号，网关1对信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值进行检测，上述信号路由CAN信号为源网段3中的信号，并根据检测结果进行如下处理为：
网关1对信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值进行检测，但不将所述信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值信号路由到目标网段，如果网关1检测到信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值发生错误，则网关1在转发信号路由CAN信号到目标网段的同时，网关1会向目标节点发出一个错误指示报文，告知目标节点源节点发出的信号发生了错误；
对于报文路由CAN信号，网关1不检测报文路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值是否正确，直接对报文路由CAN信号进行转发，由目标节点对接收到的报文进行报文计数器和校验值进行校验。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种车载CAN总线网关的路由系统，其特征在于：它包括网关(1)，该网关(1)用于在上电时，进行如下处理：
对于网关自身的CAN信号，网关(1)向CAN总线(2)发送网关自身CAN信号默认值；对于信号路由CAN信号，在网关(1)未收到源网段(3)发送的信号路由CAN信号时，网关(1)向CAN总线(2)发送信号路由CAN信号默认值；且在车辆ON档上电后的预设时间内，网关(1)不检测需要转发的信号路由CAN信号是否丢失；
该网关(1)还用于在车载CAN总线正常工作过程中，出现源网段(3)需要通过网关(1)转发的CAN信号未发出时，进行如下处理为：
对于信号路由CAN信号，如果网关(1)未收到源网段(3)发送的信号路由CAN信号，则网关(1)向目标网段(4)发送信号路由CAN信号的无效值，如果信号路由CAN信号没有无效值，则网关(1)发送上一时刻从源网段(3)收到的信号路由CAN信号；
对于报文路由CAN信号，如果网关(1)无报文路由CAN信号输入，则网关(1)不进行报文路由CAN信号转发。
2.根据权利要求1所述的车载CAN总线网关的路由系统，其特征在于：对于信号路由CAN信号，网关(1)对信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值进行检测，上述信号路由CAN信号为源网段(3)中的信号，并根据检测结果进行如下处理为：
网关(1)对信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值进行检测，但不将所述信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值信号路由到目标网段，如果网关(1)检测到信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值发生错误，则网关(1)在转发信号路由CAN信号到目标网段的同时，网关(1)会向目标节点发出一个错误指示报文，告知目标节点源节点发出的信号发生了错误。
3.根据权利要求2所述的车载CAN总线网关的路由系统，其特征在于：对于报文路由CAN信号，网关(1)不检测报文路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值是否正确，直接对报文路由CAN信号进行转发，由目标节点对接收到的报文进行报文计数器和校验值进行校验。
4.根据权利要求1所述的车载CAN总线网关的路由系统，其特征在于：车辆OFF档下电后，网关(1)对转发的CAN信号的处理策略为：
网关1对CAN总线2上的各个控制器进行分析，分析各个控制器在下电后的功能需求，是否需要其它控制器发出的网络信号，对信号路由CAN信号所在的报文，下电后，如果源节点继续发送报文，则网关1转发真实值；如果有源节点停发报文，则网关1转发来自这个源节点的CAN信号默认值到目标网段；
源节点按照目标节点的需求延时下电，网关1也按照控制器的延时需求进行CAN信号的转发。
5.根据权利要求4所述的车载CAN总线网关的路由系统，其特征在于：如果信号路由CAN信号中存在源节点已下电的信息，则网关(1)采用信号路由CAN信号的默认值进行转发。
6.根据权利要求1所述的车载CAN总线网关的路由系统，其特征在于：所述车辆ON档上电的预设时间范围为500ms～1s。
7.一种车载CAN总线网关的路由方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：网关(1)在上电时，进行如下处理：
对于网关自身的CAN信号，网关(1)向CAN总线(2)发送网关自身CAN信号默认值；对于信号路由CAN信号，在网关(1)未收到源网段(3)发送的信号路由CAN信号时，网关(1)向CAN总线(2)发送信号路由CAN信号默认值；且在车辆ON档上电后的预设时间内，网关(1)不检测需要转发的信号路由CAN信号是否丢失；
步骤2：网关(1)在车载CAN总线正常工作过程中，出现源网段(3)需要通过网关(1)转发的CAN信号未发出时，进行如下处理为：
对于信号路由CAN信号，如果网关(1)未收到源网段(3)发送的信号路由CAN信号，则网关(1)向目标网段(4)发送信号路由CAN信号的无效值，如果信号路由CAN信号没有无效值，则网关(1)发送上一时刻从源网段(3)收到的信号路由CAN信号；
对于报文路由CAN信号，如果网关(1)无报文路由CAN信号输入，则网关(1)不进行报文路由CAN信号转发。
8.根据权利要求7所述的车载CAN总线网关的路由方法，其特征在于：所述步骤2中，对于信号路由CAN信号，网关(1)对信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值进行检测，上述信号路由CAN信号为源网段(3)中的信号，并根据检测结果进行如下处理为：
网关(1)对信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值进行检测，但不将所述信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值信号路由到目标网段，如果网关(1)检测到信号路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值发生错误，则网关(1)在转发信号路由CAN信号到目标网段的同时，网关(1)会向目标节点发出一个错误指示报文，告知目标节点源节点发出的信号发生了错误；
对于报文路由CAN信号，网关(1)不检测报文路由CAN信号所在报文的报文计数器和校验值是否正确，直接对报文路由CAN信号进行转发，由目标节点对接收到的报文进行报文计数器和校验值进行校验。
9.根据权利要求7或8所述的车载CAN总线网关的路由方法，其特征在于：所述步骤2后还包括步骤3：
车辆OFF档下电后，网关(1)对转发的CAN信号的处理策略为：
网关1对CAN总线2上的各个控制器进行分析，分析各个控制器在下电后的功能需求，是否需要其它控制器发出的网络信号，对信号路由CAN信号所在的报文，下电后，如果源节点继续发送报文，则网关1转发真实值；如果有源节点停发报文，则网关1转发来自这个源节点的CAN信号默认值到目标网段；
源节点按照目标节点的需求延时下电，网关1也按照控制器的延时需求进行CAN信号的转发。
10.根据权利要求9所述的车载CAN总线网关的路由方法，其特征在于：
所述步骤3中，如果信号路由CAN信号中存在源节点已下电的信息，则网关(1)采用信号路由CAN信号的默认值进行转发。
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