CN111385176A - 车辆及其通讯系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆及其通讯系统与方法，车辆的通讯系统包括：第一CAN网络、第二CAN网络、以太网络和网关；第一CAN网络、第二CAN网络和以太网络均与网关相连；第一CAN网络、第二CAN网络和以太网络，分别用于按照自身的网络要求传输目标域的数据；网关用于接收源网络中传输的数据，对源网络中的数据进行转换，以满足目标网络的传输要求；源网络和目标网络为第一CAN网络、第二CAN网络和以太网络中的任意一个，源网络与目标网络在同一时刻为不同的网络。该系统实现了整车中各个网络间数据正常交互，有效避免数据丢帧或出现错误帧，以及数据不能交互现象的发生。

Description

车辆及其通讯系统与方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种车辆及其通讯系统与方法。

背景技术

汽车整车的网络主要由动力网、舒适网、ECM网、ESC网、启动网等几个网络。相关技术中，整车中的网关将整车中的各个网络连接在一起，通过网关转发不同网络间的数据，以实现不同网络的数据交互。但在不同网络间进行数据交互的过程中，经常出现数据丢帧或出现错误帧的现象，以及出现数据不能交互的现象。

发明内容

本发明旨在至少一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提供一种车辆的通讯系统，能够实现整车中各个网络间数据正常交互，有效避免数据丢帧或出现错误帧，以及数据不能交互现象的发生。

本发明的第二个目的在于提供一种车辆的通讯方法。

本发明的第三个目的在于提供一种车辆。

本发明的第四个目的在于提供一种电子设备。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提供了一种车辆的通讯系统，包括：

第一CAN网络、第二CAN网络、以太网络和网关；

所述第一CAN网络、所述第二CAN网络和所述以太网络均与所述网关相连；

所述第一CAN网络、所述第二CAN网络和所述以太网络，分别用于按照自身的网络要求传输中目标域的数据；

所述网关，用于接收源网络中传输的数据，对所述源网络中的数据进行转换，以满足目标网络的传输要求；其中，所述源网络和所述目标网络为所述第一CAN网络、所述第二CAN网络和所述以太网络中的任意一个，所述源网络与所述目标网络在同一时刻为不同的网络。

根据本发明的一个实施例，所述第一CAN网络为CAN网络，所述第二CAN网络为CAN-FD网络。

根据本发明的一个实施例，所述目标域包括：车身域、动力域和媒体域，不同的目标域对应不同的网络；

其中，所述车身域对应所述CAN网络，所述动力域对应所述CAN-FD网络，所述媒体域对应所述以太网络。

根据本发明的一个实施例，还包括：诊断端口，所述诊断端口和所述网关通过所述以太网络连接；

所述网关，还用于接收第一CAN网络中传输的数据和/或所述第二CAN网络中传输的数据，对所述接收到的数据进行转换，以满足所述以太网络的传输要求。

根据本发明的一个实施例，所述诊断端口上设置有使能脚、至少一个输入接口和至少一个输出接口。

根据本发明的一个实施例，所述网关为多个，每个所述网关对应一个网络。

本发明实施例提供的车辆的通讯系统，该系统在整车中设置有多个网络，各个网络按照自身的网络要求传输车辆中目标域的数据，进一步地，通过网关将接收到的各个网络中传输的数据进行转换，进而满足了目标网络的传输要求，实现了整车中各个网络间数据正常交互，有效避免数据丢帧或出现错误帧，以及数据不能交互现象的发生。

本发明第二方面实施例提供了一种车辆的通讯方法，所述车辆之上的通讯系统包括：第一CAN网络、第二CAN网络、以太网络和网关；所述第一CAN网络、所述第二CAN网络和所述以太网络均与所述网关相连，所述第一CAN网络、所述第二CAN网络和所述以太网络，分别用于按照自身的网络要求传输目标域的数据；

所述方法包括：

获取源网络中传输的数据；

对所述源网络中的数据进行转换，以满足目标网络的传输要求；其中，所述源网络和所述目标网络为所述第一CAN网络、所述第二CAN网络和所述以太网络中的任意一个，所述源网络与所述目标网络在同一时刻为不同的网络。

根据本发明的一个实施例，所述车辆之上的通讯系统还包括：诊断端口，所述诊断端口和所述网关通过所述以太网络连接；

所述方法还包括：

接收第一CAN网络中传输的数据和/或所述第二CAN网络中传输的数据；

对所述接收到的数据进行转换，以满足所述以太网络的传输要求。

本发明实施例提供的车辆的通讯方法，该方法根据整车中的网络数据类型，为其配置相应的传输网络，进一步地，将数据转换为目标网络的数据类型，实现了整车中各个网络间数据正常交互，有效避免数据丢帧或出现错误帧，以及数据不能交互现象的发生。

本发明第三方面实施例提供了一种车辆，其特征在于，包括如第一方面中所述的车辆的通讯系统。

本发明第四方面实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器；

其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如第二方面中所述的车辆的通讯方法。

附图说明

图1是本发明公开的一个实施例中车辆的通讯系统的结构示意图；

图2是本发明公开的一个实施例中车辆的通讯系统中车辆的网络拓扑示意图；

图3是本发明公开的另一个实施例中车辆的通讯系统的结构示意图；

图4是图3中车辆的通讯系统中诊断端口的结构示意图；

图5是图4中诊断端口上使能脚控制电压的示意图；

图6是相关技术中一个实施例中车辆的通讯系统的诊断端口示意图；

图7是本发明公开的一个实施例中车辆的通讯方法的流程示意图；

图8是本发明公开的一个实施例中车辆的结构示意图；

图9是本发明公开的一个实施例中电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1是本发明公开的一个实施例中车辆的通讯系统的结构示意图；图2是本发明公开的一个实施例中车辆的通讯系统中车辆的网络拓扑示意图。

如图1所示，本发明实施例中车辆的通讯系统，第一CAN网络11、第二CAN网络12、以太网络13和网关14；第一CAN网络11、第二CAN网络12和以太网络13均与网关14相连。第一CAN网络11、第二CAN网络12和以太网络13，分别用于按照自身的网络要求传输目标域的数据。网关14，用于接收源网络中传输的数据，对源网络中的数据进行转换，以满足目标网络的传输要求；其中，源网络和目标网络为第一CAN网络11、第二CAN网络12和以太网络13中的任意一个，源网络与目标网络在同一时刻为不同的网络。例如，当源网络为第一CAN网络11时，目标网络可以为第二CAN网络12或以太网络13，而当源网络为第二CAN网络12时，目标网络为第一CAN网络11或以太网络13，当源网络为以太网络13时，目标网络可以为第一CAN网络11或第二CAN网络12。

在本发明实施例中，第一CAN网络为带宽为1M的总线方式的CAN网络；第二CAN网络为带宽为8M的总线方式的CAN-FD网络。

需要说明的是，本实施例中的网关为多个，多个网关组合在一起构成网络。此外，每个网关对应着一个源网络。例如，包括三个网关，分别标记为网关A，网关B和网关C，网关A与第一CAN网络11对应，网关B与第二CAN网络12对应，网关C与以太网络13对应。

如图2所示，本实施例中车辆的目标域包括：车身域、动力域和媒体域，且不同的目标域对应不同的网络。其中，车身域对应CAN网络，所述动力域对应CAN-FD网络，所述媒体域对应以太网络。

具体的，车辆中的车身域主要包括车身控制模块、车内低压电子模块、空调系统、座椅记忆系统，前舱配电盒等，由此可见，车身域中的数据对传输的实时性要求不高，所以在本实施例中通过带宽为1M的总线方式的CAN网络(即第一CAN网络)来传输车身域中的数据。

车辆中的动力域是整车的核心，在动力域中包括了车辆的电机控制器，电池管理控制器，电压转换模块，驾驶模式切换开关等。在汽车行驶过程中，均需要实时采集动力域中各个组件状态的数据，由此可见，动力域中的数据的对传输的实时性要求高，而且数据量比较大，传统的CAN网络已不能满足动力系统对数据的负载的要求，所以在本实施例中通过带宽为8M的总线方式的CAN-FD网络(即第二CAN网络)来传输动力域中的数据。

车辆中的媒体域，主要负责将车内的信息显示出来，使驾驶员可以直观的与车辆进行交互。媒体域主要包括中控多媒体、HUD抬头显示、机器人小屏、仪表等组件，车身周围的摄像头视频要显示在多媒体中，多媒体的导航要显示在仪表中。由此可见，媒体域主要传输视频、图片等大数据，使用带宽为1M的总线方式的CAN网络或带宽为8M的总线方式的CAN-FD网络，均不能满足其传输要求；而使用LVDS(Low-Voltage Differential Signaling，即：低电压差分信号)传输，其对传输的文件类型又有限制；此外，使用USB传输则会有信号的衰减，且传输的线长也会有限制。所以在本实施例中通过以太网络来传输动力域中的数据。

在本发明实施例中的网络拓扑中，通过网关将各个不同的域连接在一起，在数据传输过程中，网关需要将不同网络的数据进行转换，以实现不同网络间的数据传输。由于CAN-FD网络的数据可以兼容CAN网络的数据，因此，车身域的数据传到动力域时，网关不需要对数据进行转换；但由于CAN网络的数据不能兼容CAN-FD网络的数据，因此，动力域的数据传输到车身域时，网关需要对数据进行转换，即将CAN-FD格式的数据转化为CAN格式的数据。由于CAN/CAN-FD网络的数据均不能与以太网络的数据兼容，动力域的数据传到媒体域时，需要将CAN-FD网络的数据转化为以太网络的数据，媒体域的数据传输到动力域域，则需要将以太网络的数据转化为CAN-FD网络的数据。应当理解的是，网关进行数据转换时，在同一时刻，数据的源网络与目标网络应为不同的网络。

本发明实施例提供的车辆的通讯系统，该系统在整车中设置有多个网络，各个网络按照自身的网络要求传输车辆中目标域的数据，进一步地，通过网关将接收到的各个网络中传输的数据进行转换，进而满足了目标网络的传输要求，实现了整车中各个网络间数据正常交互，有效避免数据丢帧或出现错误帧，以及数据不能交互现象的发生。

图3是本发明公开的另一个实施例中车辆的通讯系统的结构示意图。

如图3所示，在上述实施例的基础之上，为了提高车辆中数据的信息安全，车辆的通讯系统中的诊断端口30还通过以太网络31与网关10相连。其中，网关10，还用于将第一CAN网络中传输的数据和/或第二CAN网络中传输的数据转换为符合以太网络要求的数据。这使得，当外部设备接入到诊断端口30后，以太网数据将会被发送至外部设备，即外部人员获取到的不是CAN/CAN-FD网络的数据，而是CAN/CAN-FD网络的数据被转换后的以太网络的数据。由于以太网络的数据中的每一帧数据内容都比较多，且数据形式不统一，这就增加了破解的难度，进而提高了信息安全。

对于将CAN/CAN-FD网络的数据转换为以太网络的数据，可以通过网关将CAN/CAN-FD网络的数据进行缓存，并将多个CAN/CAN-FD网络的数据转换后，组合为一个以太网络的数据。举例来说，在网关的主控芯片中有一个接收缓冲区和发送缓冲区，CAN网络数据的每一帧数据区有8个字节，CAN-FD网络数据的每一帧数据区有64个字节，以太网络的每一帧数据区可以存放1436个字节。具体转换过程可参见下文描述。

参见表格一和表格二，每一个CAN/CAN-FD网络的数据在发送缓冲区中，以ID和数据区的形式存储(表格一的形式)；在网关中进行转换时，将CAN/CAN-FD网络的数据中每一帧的帧ID和数据区的数据统一放在以太网络络的帧数据区中，以太网络中每一帧数据中可以存储1436个字节，可以将多帧CAN网络的数据或多帧CAN-FD网络的数据组合在一帧以太网络数据中(表格二的形式)。在数据组合的过程中，可以依次将每个数据进行组合，也可以将它们进行乱序组合，亦或者在数据之间加入复杂字符等等，以提高破解的难度，进一步提高信息的安全性。

表格一

CAN/CANFD数据帧

ID	数据区(8个字节)
		234	1101100111110010101…
152	1001110101000111011…
		…	……

表格二

以太网数据帧

外部设备连接在诊断端口30上时，如果外部设备需要读取整车数据，通过诊断端口30向网关10转发请求，网关10根据外部设备的请求读取某个网络内的数据，并将车内的CAN/CAN-FD网络的数据存储在发送缓存区中，将这些CAN/CANFD网络的数据帧重新组帧，组成表格二形式的以太网络数据，并发送到外部设备。

同理，外部设备发送以太网络数据时，外部设备接入到诊断端口，将以太网络数据发送到网关，网关根据数据将要发送到的网络，判断以太网络数据中的数据是CAN网络数据还是CANFD网络数据，再对以太网络数据根据整车ID协议数据表进行拆分，拆分成表格一形式的CAN/CAN-FD网络数据，再根据整车内数据转发表，将数据发送到整车内的各个网络。

图4是图3中车辆的通讯系统中诊断端口的结构示意图；图5是图4中诊断端口上使能脚控制电压的示意图；图6是相关技术中一个实施例中车辆的通讯系统的诊断端口示意图。

如图4所示，本实施例提供的诊断端口30上设置有供以太网输入(Tx+和Tx-)和输出(Rx+和Rx-)脚、以及设置有使能脚(EN)，其中，输入接口和输出接口均通过以太网络与网关连接；使能脚主要用于激活或者停止以太网工作。由于诊断端口的使用频次较低，因此可以通过使能脚控制以太网的工作，只有当该使能脚有效时，以太网才能工作，这样有助于降低整车的功耗，并且能够在整车在行车过程中保证以太网不工作，从而降低了整车的电磁干扰。此外，本实施例中的诊断端口上只设置有以太网输入(Tx+和Tx-)和输出(Rx+和Rx-)脚、以及设置有使能脚(EN)，优化了诊断端口上引脚的布置，降低了故障率。具体的，参考图6，相关技术中的诊断端口上布置有大量的引脚，当其中一个引脚出现故障后，就会造成外部设备不能正常获取整车中的网络数据，而本实施例中，只有以太网输入引脚、输出引脚和使能脚，简化了诊断端口上的引脚布置，进而降低了故障率。需要说明的是，本实施例中的诊断端口30可以选用相关技术中诊断端口上的管脚3和11作为以太网的输入脚，选用管脚12和13作为以太网的输出脚，选用管脚8作为使能脚，此时，相关技术中诊断端口上的其他管脚处于禁用状态。

如图5所示，可以设定使能脚的电压V_act的有效门限电压是5v，当门限电压达到5V，且至少持续200ms时，方可激活以太网络。以及，设定使能脚的电压V_act的无效门限电压是2v，当门限电压低于2V，且至少持续200ms时，方可停止以太网络的使用。

为了实现上述实施例，本发明还提供了一种车辆的通讯方法，该车辆之上的通讯系统包括：第一CAN网络、第二CAN网络、以太网络和网关；第一CAN网络、第二CAN网络和以太网络均与网关相连，第一CAN网络、第二CAN网络和以太网络，分别用于按照自身的网络要求传输目标域的数据。

图7是本发明公开的一个实施例中车辆的通讯方法的流程示意图。

如图7所示，该方法包括：

S701：获取源网络中传输的数据。

需要说明的是，源网络为第一CAN网络、第二CAN网络和以太网络中的任意一个。不同网络间的数据传输过程中，需要将网络数据发送至网关，进一步地，由网关将数据转发至其他网络，即通过网关获取源网络中传输的数据。

S702：对源网络中的数据进行转换，以满足目标网络的传输要求。

需要说明的是，目标网络也为第一CAN网络、第二CAN网络和以太网络中的任意一个，且源网络与目标网络在同一时刻为不同的网络。

需要说明的是，前述对车辆的通讯系统实施例的解释说明也适用于该实施例的车辆的通讯方法，此处不再赘述。

本发明实施例提供的车辆的通讯方法，该方法根据整车中的网络数据类型，为其配置相应的传输网络，进一步地，将数据转换为目标网络的数据类型，实现了整车中各个网络间数据正常交互，有效避免数据丢帧或出现错误帧，以及数据不能交互现象的发生。

在上述实施例的基础之上，为了提高车辆的信息安全，车辆的通讯系统还包括：诊断端口，其中，诊断端口和网关通过以太网络连接；

该方法还包括：

接收第一CAN网络中传输的数据和/或所述第二CAN网络中传输的数据；对所述接收到的数据进行转换，以满足所述以太网络的传输要求。

具体的，网关接收到CAN网络数据，可以通过网关将CAN网络数据进行缓存，并将多个CAN网络数据组合为一个以太网数据。举例来说，在网关的主控芯片中有一个接收缓冲区和发送缓冲区，CAN网络数据的每一帧数据区有8个字节，CAN-FD网络数据的每一帧数据区有64个字节，以太网络的每一帧数据区可以存放1436个字节。每一个CAN/CAN-FD网络数据在发送缓冲区中，以ID和数据区的形式存储；在网关中进行转换时，将CAN/CAN-FD网络数据中每一帧的帧ID和数据区的数据统一放在以太网络的帧数据区中，以太网络中每一帧数据中可以存储1436个字节，可以将多帧CAN网络数据或多帧CAN-FD网络数据组合在一帧以太网数据中。在数据组合的过程中，可以依次将每个数据进行组合，也可以将它们进行乱序组合，亦或者在数据之间加入复杂字符等等，以提高破解的难度，进一步提高信息的安全性。

为了实现上述实施例，本发明还提供了一种车辆，如图8所示，该车辆包括上述实施例中的车辆的通讯系统100。

为了实现上述实施例，本发明还提供了一种电子设备。

图9是本发明公开的一个实施例中电子设备的结构示意图。

如图9所示，该电子设备包括存储器901、处理器902；其中，处理器902通过读取存储器901中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，以用于实现上文方法的各个步骤。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种车辆的通讯系统，其特征在于，包括：

第一CAN网络、第二CAN网络、以太网络和网关；

所述第一CAN网络、所述第二CAN网络和所述以太网络均与所述网关相连；

所述第一CAN网络、所述第二CAN网络和所述以太网络，分别用于按照自身的网络要求传输目标域的数据；

所述网关，用于接收源网络中传输的数据，对所述源网络中的数据进行转换，以满足目标网络的传输要求；其中，所述源网络和所述目标网络为所述第一CAN网络、所述第二CAN网络和所述以太网络中的任意一个，所述源网络与所述目标网络在同一时刻为不同的网络。

2.根据权利要求1所述的车辆的通讯系统，其特征在于，所述第一CAN网络为CAN网络，所述第二CAN网络为CAN-FD网络。

3.根据权利要求2所述的车辆的通讯系统，其特征在于，所述目标域包括：车身域、动力域和媒体域，不同的目标域对应不同的网络；

其中，所述车身域对应所述CAN网络，所述动力域对应所述CAN-FD网络，所述媒体域对应所述以太网络。

4.根据权利要求1所述的车辆的通讯系统，其特征在于，还包括：诊断端口，所述诊断端口和所述网关通过所述以太网络连接；

所述网关，还用于接收第一CAN网络中传输的数据和/或所述第二CAN网络中传输的数据，对所述接收到的数据进行转换，以满足所述以太网络的传输要求。

5.根据权利要求4所述的车辆的通讯系统，其特征在于，所述诊断端口上设置有使能脚、至少一个输入接口和至少一个输出接口。

6.根据权利要求1所述的车辆的通讯系统，其特征在于，所述网关为多个，每个所述网关对应一个网络。

7.一种车辆的通讯方法，其特征在于，所述车辆的通讯系统包括：第一CAN网络、第二CAN网络、以太网络和网关；所述第一CAN网络、所述第二CAN网络和所述以太网络均与所述网关相连，所述第一CAN网络、所述第二CAN网络和所述以太网络，分别用于按照自身的网络要求传输目标域的数据；

所述方法包括：

获取源网络中传输的数据；

对所述源网络中的数据进行转换，以满足目标网络的传输要求；其中，所述源网络和所述目标网络为所述第一CAN网络、所述第二CAN网络和所述以太网络中的任意一个，所述源网络与所述目标网络在同一时刻为不同的网络。

8.如权利要求7所述的车辆的通讯方法，其特征在于，所述车辆之上的通讯系统还包括：诊断端口，所述诊断端口和所述网关通过所述以太网络连接；

所述方法还包括：

接收第一CAN网络中传输的数据和/或所述第二CAN网络中传输的数据；

对所述接收到的数据进行转换，以满足所述以太网络的传输要求。

9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一所述的车辆的通讯系统。

10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器；

其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如权利要求7或8中所述的车辆的通讯方法。

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