CN111385177A - 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，所述系统包括：诊断端口、CAN网络、以太网络和网关；其中，所述诊断端口通过所述以太网络与所述网关连接；所述网关与所述CAN网络连接；所述网关，接收源网络中传输的数据CAN网络数据转换为以太网数据，对所述源网络中的数据进行转换，以满足所述以太网络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。本发明提供的系统通过网关对源网络传输的数据进行转换，在保证数据能够正常传输的情况下，使得外部设备连接到诊断端口时，接收的数据变得更加复杂，提升了破解难度，增加了信息的安全。

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；其中，动力网、舒适网、ECM网、ESC网都连接着诊断端口(简称OBD)。通过将外部设备连接到诊断端口上，以获取车内各个网络中数据，进而了解到整车的运行情况。

目前，整车内所有网络交互的数据信息均是完全透明的。无论整车在公司内部调试，还是整车上市后，当外部设备接到诊断端口后，只要连接通畅，就可以通过该诊断设备轻松的获取整车各个网络的数据。由于目前诊断设备获取到的整车中的网络数据较为简单，因此通过对各个网络的数据进行简单分析，就可了解到车辆生产商的控制策略，这对车辆生产商的信息安全非常不利。

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，能够使得外部设备接收的数据变得更加复杂，提升了破解难度，增强了信息的安全性。

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。

本发明的第五个目的在于提供一种非临时性计算机可读存储介质。

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：

诊断端口、CAN网络、以太网络和网关；

其中，所述诊断端口通过所述以太网络与所述网关连接；所述网关与所述 CAN网络连接；

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 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CAN网络包括第一CAN网络和第二CAN网络。

根据本发明的一个实施例，所述网关为多个，多个所述网关分别与所述第一CAN网络和所述第二CAN网络连接。

根据本发明的一个实施例，所述网关，还用于接收所述CAN网络传输的数据，缓存接收到的所述CAN网络的数据，以及将多帧所述CAN网络的数据转换后组合为一个所述以太网数据。

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；其中，所述输入接口和所述输出接口均通过所述以太网络与所述网关连接。

本发明实施例提供的车辆的通讯系统，该系统通过网关对源网络传输的数据进行转换，在保证数据能够正常传输的情况下，，使通过与诊断端口相连的外部设备只能采集到复杂的以太网数据，提升了数据的破解难度，增强了信息的安全性。

本发明第二方面实施例提供了一种车辆的通讯方法，所述车辆的通讯系统包括：诊断端口、CAN网络、以太网络和网关，其中，所述诊断端口通过所述以太网络与所述网关连接；所述网关与所述CAN网络连接；

所述方法包括：

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，所述方法还包括：

缓存接收到的所述CAN网络的数据；

将多帧所述CAN网络的数据转换后组合为一个所述以太网数据。

本发明实施例提供的车辆的通讯方法，通过对源网络传输的数据进行转换，在保证数据能够正常传输的情况下，，使通过与诊断端口相连的外部设备只能采集到复杂的以太网数据，提升了数据的破解难度，增强了信息的安全性。

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。

本发明第五方面实施例提供了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现第二方面中所述的车辆的通讯方法。

附图说明

图1是相关技术中一个实施例中车辆的通讯系统的结构示意图；

图2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3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4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5是图4中诊断端口的结构示意图；

图6是图5中使能脚控制电压示意图；

图7是本发明公开的一个实施例中车辆的通讯系统中诊断端口与外部设备连接的示意图；

图8是本发明公开的一个实施例中车辆的通讯方法的流程图；

图9时本发明公开的一个实施例中车辆的结构示意图；

图10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是相关技术中一个实施例中车辆的通讯系统的结构示意图；图2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1所示，相关技术中的车辆通讯系统包括诊断端口10和CAN网络11，且CAN网络11与诊断端口10直接连接。当外部设备与诊断端口10相连时， CAN网络11中的数据将会直接被发送至外部设备中。由于，目前整车内所有网络交互的数据，均没有采用加密和认证的方式，车辆的网络数据信息完全是透明，因此，当外部人员通过外部设备获取到CAN网络中的数据后，即可轻松获取到车辆CAN网络中的数据信息内容，并通过对这些信息的详细分析，了解到车辆生产商的控制策略，对车辆生产商的信息安全非常不利。

如图2所示，相关技术中的诊断端口上布置有大量的引脚，具体每个引脚的定义，详见表格一。当有一个引脚发生损坏时，就会导致诊断端口不能正常使用。

表格一

Pin脚	功能	Pin脚	功能
				1	预留	9	ECM网(CAN_H)
2	预留	10	ECM网(CAN_L)
				3	舒适网(CAN_H)	11	舒适网(CAN_L)
4	车身地(GND)	12	动力网(CAN_H)
				5	信号地(GND)	13	动力网(CAN_L)
6	ESC网(CAN_H)	14	ESC网(CAN_L)
				7	预留	15	预留
8	预留	16	+12V

为此，本发明实施例提供了一种车辆的通讯系统。

图3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。

如图3所示，本发明实施例中车辆的通讯系统，包括诊断端口20、以太网络21、网关22和CAN网络23。诊断端口20通过以太网络21与网关22 连接；网关22与CAN网络23连接。在本实施例中，CAN网络23包括第一 CAN网络和第二CAN网络。其中，第一CAN网络为带宽为1M的总线方式CAN 网络；第二CAN网络为带宽为8M的总线方式的CAN-FD网络。

网关22，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。在本实施例中，网关22主要用于将CAN网络的数据转换为以太网络数据，当外部设备接入到诊断端口20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网络数据，而是CAN网络数据被转换后的以太网数据。由于以太网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网络数据转换为以太网数据，可以通过网关22缓存接收到的 CAN网络的数据，以及将多帧CAN网络的数据转换后，组合为一个以太网数据。举例来说，在网关22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23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。

参见表格二和表格三，每一帧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(表格二的形式)；在网关24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 23的帧数据区中，以太网络23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(表格三的形式)。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。

表格二

CAN/CANFD数据帧

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

表格三

以太网数据帧

外部设备连接在诊断端口20上时，如果外部设备需要读取整车数据，通过诊断端口20向网关22转发请求，网关22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或CAN-FD网络数据存储在发送缓存区中，将这些CAN/CANFD网络数据帧重新组帧，组成表格三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数据时，外部设备接入到诊断端口20，将以太网数据发送到网关22，网关22根据数据将要发送到的网络，判断以太网数据中的数据是CAN网络数据还是CANFD网络数据，再对以太网数据根据整车ID协议数据表进行拆分，拆分成表格二形式的CAN/CAN-FD网络数据，再根据整车内数据转发表，将报文发送到整车内的各个网络。应当理解是，此时，网关22能够将以太网络的数据转换为CAN网络的数据。

图4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5是是图4中诊断端口的结构示意图；图6是图5中使能脚控制电压示意图。

如图4所示，可以通过优化网络拓扑结构，采用多种总线共存的传输方式，根据不同网络内模块的功能特点，对不同的网络使用不同的总线形式，满足了不同功能特点的网络的数据量的传输。在本实施例中，网关、车身域、动力域、智能驾驶域、媒体信息域等几个域控制器构成整车网络的主干网。网关支持 CAN/CAN-FD/以太网三种总线数据方式，整车控制信号的传输主要由CAN和 CAN-FD间转换传输；在与车辆外部数据的交互时，通过CAN网络数据和以太网数据的相互转换来实现。

在本实施例中，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，车辆的车身域传输的数据量内容较少，因此可以采用CAN网络进行数据传输，即车身域通过CAN 网络与网关进行连接。

车辆的动力域是整车的核心网络，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，对数据的实时性要求高，而且传输的数据量较大，传统的CAN网络已不能满足其传输数据的要求，因此，将动力域通过CAN-FD网络与网关进行连接。

车辆的媒体域，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，由于CAN网络或 CAN-FD网络的传输带宽限制，使得这两种网络均不能满足传输要求。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会有限制。USB传输又会有信号的衰减，且传输的线长会有限制。综合考虑，本实施例中，采用以太网络进行数据的传输，即媒体域通过以太网与网关进行连接。

如图5所示，本实施例提供的诊断端口20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和输出脚、以及设置有使能脚，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2，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20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6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。

图7是本发明公开的一个实施例中车辆的通讯系统中诊断端口与外部设备连接的示意图。

如图7所示，为保证外部设备与诊断端口连接时，能够正常接收或发送数据，图7中的各个电气性能参数需满足如下要求：

综上所述，根据本发明实施例提供的车辆的通讯系统，包括诊断端口、以太网络、网关和CAN网络，通过网关对源网络传输的数据进行转换，在保证数据能够正常传输的情况下，使通过与诊断端口相连的外部设备只能采集到复杂的以太网数据，提升了数据的破解难度，增强了信息的安全性。

为了实现上述实施例，本发明还提供了一种车辆的通讯方法，该车辆之上的通讯系统包括：诊断端口、CAN网络、以太网络和网关，其中，诊断端口通过以太网络与网关连接；网关与CAN网络连接。

图8是本发明公开的一个实施例中车辆的通讯方法的流程图。

如图8所示，该方法包括：

S801：接收源网络中传输的数据。

需要说明的是，源网络包括CAN网络和以太网络。当外部设备与诊断端口连接时，外部设备即发送接收数据的信号，此时车辆中的CAN网络数据将会被发送至外部设备，在该过程中，CAN网络数据需要先被传输至网关，即先由网关获取CAN网络数据。

或者，外部设备发出发送数据的信号，此时，外部设备中的以太网的数据将会通过诊断端口发送至网关，即由网关获取到以太网络的数据。

应当理解的是，CAN网络包括第一CAN网络和第二CAN网络。其中，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

S802：对源网络中的数据进行转换，以满足目标网络的传输要求。

网关接收到源网络的数据后，将源网络的数据进行转换至符合目标网络传输要求的数据。其中，源网络和目标网络为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。

举例来说，网关接收到CAN网络传输的数据，即缓存接收到的CAN网络的数据，进一步，将多个CAN网络的数据转换后，组合为一个以太网数据，以满足以太网络的传输要求。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。

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。

综上所述，本发明实施例提供的车辆的通讯方法，通过对源网络传输的数据进行转换，在保证数据能够正常传输的情况下，使通过与诊断端口相连的外部设备只能采集到复杂的以太网数据，提升了数据的破解难度，增强了信息的安全性。

为了实现上述实施例，本发明还提供了一种车辆，如图9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10是本发明公开的一个实施例中电子设备的结构框图。

如图10所示，该电子设备包括存储器1001、处理器1002；其中，处理器 1002通过读取存储器1001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。

为了实现上述实施例，本发明还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上文所述方法的各个步骤。

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：

诊断端口、CAN网络、以太网络和网关；

其中，所述诊断端口通过所述以太网络与所述网关连接；所述网关与所述CAN网络连接；

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CAN网络包括第一CAN网络和第二CAN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，所述网关为多个，多个所述网关分别与所述第一CAN网络和所述第二CAN网络连接。

4.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，还用于接收所述CAN网络传输的数据，缓存接收到的所述CAN网络的数据，以及将多帧所述CAN网络的数据转换后组合为一个所述以太网数据。

5.根据权利要求1至4任一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；其中，所述输入接口和所述输出接口均通过所述以太网络与所述网关连接。

6.一种车辆的通讯方法，其特征在于，所述车辆的通讯系统包括：诊断端口、CAN网络、以太网络和网关，其中，所述诊断端口通过所述以太网络与所述网关连接；所述网关与所述CAN网络连接；

所述方法包括：

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。

7.根据权利要求6所述的车辆的通讯方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收所述CAN网络传输的数据，缓存接收到的所述CAN网络的数据；

将多帧所述CAN网络的数据转换后组合为一个所述以太网数据。

8.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一所述的车辆的通讯系统。

9.一种电子设备，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6或7中所述的车辆的通讯方法。

10.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求6或7中所述的车辆的通讯方法。

Images