CN112379660A - 一种汽车自动驾驶域控制器用uart及调试系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车驾驶域控制器通信接口技术领域，公开了一种汽车自动驾驶域控制器用UART及调试系统和方法，其中汽车自动驾驶域控制器用UART包括串口通讯单元、网络通讯单元、模式切换单元和串口单元，串口单元用于与域控制器进行连接，串口通讯单元与网络通讯单元各自均能通过串口单元与域控制器交互数据，模式切换单元用于选择、控制串口通讯单元和网络通讯单元两者其中之一处于工作状态；该装置通过增加模式切换模块以及网络协议模块，异步收发器为整体网络的物理层，通过异步收发器的分时复用实现整体的网络通信功能，简化了域控制器的网口，与网口配套使用的网络的PHY和变压器等，从而降低了硬件设计的复杂性和软件的调试开销。

Description

一种汽车自动驾驶域控制器用UART及调试系统和方法
技术领域
发明涉及汽车驾驶域控制器通信接口技术领域，具体涉及一种汽车自动驾驶域控制器用UART及调试系统和方法。
背景技术
自动驾驶域控制器是实现汽车自动或者辅助驾驶功能的车载控制器，目前域控制器一般是基于Liunx系统，使用UART(异步收发器)和以太网口去进行调试，串口用于输入指令、输出信息，以太网口用于数据交互、固件升级等；由于网口不仅需要域控制器的CPU支持以外、还需要集成以太网PHY、变压器和网络接口等，既对选用的CPU提出要求，又增加了成本。
发明内容
针对现有技术存在的不足，发明的目的在于提供一种汽车自动驾驶域控制器用UART及调试系统和方法。
为了实现上述目的，发明提供如下技术方案：
一种汽车自动驾驶域控制器用UART，包括串口通讯单元、网络通讯单元、模式切换单元和串口单元，其中：
所述串口单元用于与域控制器进行连接，所述串口通讯单元与所述网络通讯单元各自均能通过所述串口单元与所述域控制器交互数据，所述模式切换单元用于选择、控制所述串口通讯单元和所述网络通讯单元两者其中之一处于工作状态；处于工作状态的所述串口通讯单元用于处理串口调试数据并将其输入所述域控制器；处于工作状态的所述网络通讯单元用于与所述域控制器交互网络数据。
在发明中，优选的，所述串口通讯单元包括依次连接的串口协议模块和网络适配模块，所述串口协议模块用于对串口调试数据的处理，所述网络通讯单元包括一网络协议模块以及与所述串口通讯单元共用的网络适配模块，其中所述网络协议模块与所述网络适配模块连接，用于对网络数据的处理。
在发明中，优选的，还包括有数据收发接口，所述数据收发接口与所述网络适配模块连接，所述数据收发接口用于异步收发器与其他远程控制器连接。
在发明中，优选的，所述网络协议模块内封装有网络协议，所述串口协议模块内封装有串口协议。
在发明中，优选的，所述网络协议为网络协议栈LWIP，用以解析或打包网络数据。
一种汽车自动驾驶域控制器用UART调试系统，包括域控制器以及所述的汽车自动驾驶域控制器用UART，所述域控制器与所述串口单元相连接。
一种汽车自动驾驶域控制器用UART调试方法，包括如下步骤：
S1：域控制器与主控制器连接，通过UART的串口通讯单元进行域控制器初始串口调试；
S2：域控制器初始调试完成后，模式切换模块将串口通讯单元工作切换为网络通讯单元工作，通过网络通讯单元域控制器进行网络通讯调试。
在发明中，优选的，在步骤S1中，网络适配模块将数据转换为并行数据输入到串口协议模块中，串口协议模块依据串口协议对调试数据进行解析，并传输给域控制器，主控芯片域控制器接收调试数据后进行调试。
在发明中，优选的，在步骤S2中，还包括以下步骤：
S201：域控制器完成初始串口调试后发送高电平信号给模式切换模块；
S202：模式切换模块对UART参数重新配置，数据收发接口接收的数据通过网络适配模块传入网络协议模块中进行解码处理；
S203：处理后的数据传输到域控制器的主控芯片中，实现域控制器的数据交互。
在发明中，优选的，在步骤S202中，网络协议模块中的网络协议栈LWIP 对网络数据进行逐层解析，解析为域控制器能识别的数据。
与现有技术相比，发明的有益效果是：
本发明的装置通过增加模式切换模块，以及在异步收发器中增设网络协议模块，以异步收发器为整体网络的物理层，通过通过异步收发器的分时复用实现整体的网络通信功能，简化了域控制器的网口，以及与网口配套使用的网络的PHY和变压器等，从而降低了硬件设计的复杂性和软件的调试开销。
附图说明
图1为本发明所述的一种汽车自动驾驶域控制器用UART的结构框图。
图2为本发明所述的一种汽车自动驾驶域控制器用UART调试系统的流程图。
具体实施方式
下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制发明。本文所使用的术语“及 /或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图1，发明一较佳实施方式提供一种汽车自动驾驶域控制器用UART，主要用在汽车的车载控制器上，即自动驾驶域控制器，通过一个物理接口与域控制器连接，UART(异步收发器)通过一个数据输入口及一个数据输出口实现对串口数据以及网络通信数据的分时解码及传输给域控制器，节省域控制器的数据接口，包括串口通讯单元、网络通讯单元、模式切换单元和串口单元，串口单元用于与域控制器进行连接，串口通讯单元与网络通讯单元各自均能通过串口单元与域控制器交互数据，模式切换单元用于选择、控制串口通讯单元和网络通讯单元两者其中之一处于工作状态；处于工作状态的串口通讯单元用于处理串口调试数据并将其输入域控制器；处于工作状态的网络通讯单元用于与域控制器交互网络数据。
具体的，在实际使用时，串口通讯单元与模式切换单元不同时工作，异步收发器初始状态为串口通讯单元工作，串口数据进入到串口通讯单元，串口通讯单元对数据进行解析处理；当不需要串口通讯单元工作而需要网络通讯单元工作时，模式切换单元对异步收发器进行参数重置，将网络通讯单元设置为工作模式，后输入的网络数据即可进入网络通讯单元进行解析处理；解析处理后的数据都通过串口单元输出到域控制器中。
在本实施方式中，串口通讯单元包括依次连接的串口协议模块和网络适配模块，串口协议模块用于对串口调试数据的处理，网络通讯单元包括一网络协议模块以及与串口通讯单元共用的网络适配模块，其中网络协议模块与网络适配模块连接，用于对网络数据的处理。
在本实施方式中，还包括有数据收发接口，数据收发接口用于异步收发器通过通讯线缆与其他远程控制器连接，接收并发送给其他远程控制器数据。
具体的，网络适配模块连接在串口协议模块与数据链路层之间，其中数据链路层是设置在串口协议模块与网络协议模块中的数据链路层，网络适配模块连接数据收发接口，将传输过来的数据转换为串行数据传输到串口协议模块的数据链路层或将打包数据拆包传送到网络协议模块的数据链路层，从而保证后续数据处理的正常进行。
在本实施方式中，网络协议模块内封装有网络协议，串口协议模块内封装有串口协议。
具体的，串口协议主要为UART通讯协议，UART通讯协议主要用来在串口通信模式下对传输的数据进行解析和传输调试数据，网络协议为网络协议栈 LWIP，网络协议栈LWIP属于轻量级的TCP/IP协议栈，用以在网络通信模式解析或打包网络数据，由于汽车上的域控制器的通信需求并不需要完整的TCP/IP 协议栈，网络协议栈LWIP就可满足域控制器的需求，且占用存储空间小。
发明另一较佳实施方式提供一种汽车自动驾驶域控制器用UART调试系统包括域控制器以及UART，域控制器与串口单元相连接。
在实际域控制器使用时，其数据输出输入端连接异步收发器，在调试网络还未启动时，域控制器主要使用异步收发器的串口通信模式下进行调试数据的传输，通过串口协议模块进行数据传输以实现uboot、内核、设备驱动、文件系统、空板烧录uboot等问题；在域控制器调试完，完全启动后，异步收发器在模式切换模块作用下切换为网络通信模式，通过网络协议模块进行网络数据的传输以实现应用程序升级等，通过模式切换模块的使用，使得仅通过异步收发器即可实现串口通讯和网络通讯的分时复用，减少了域控制器的网口，从而减少了网口配套使用功能的网络的PHY和变压器等，降低了硬件设计的复杂地和软件的调试开销，并且降低域控制器的CPU选型的限制。
请参见图2，发明另一较佳实施方式提供一种汽车自动驾驶域控制器用 UART调试方法，包括如下步骤：
S1：域控制器与主控制器连接，通过异步收发器的串口通讯单元进行域控制器初始串口调试；
S2：域控制器初始调试完成后，模式切换模块将串口通讯单元工作切换为网络通讯单元工作，通过网络通讯单元域控制器进行网络通讯调试。
具体的，在步骤S1中，初始状态下异步收发器处于串口通信模式下，其中波特率使用921600bps，8bit数据，一位停止位，同时增加奇偶校验和硬件流控，此时在域控制器与外部控制器连接后，调试数据通过数据收发接口进入到异步收发器中。
具体的，在步骤S1中，网络适配模块将数据转换为并行数据输入到串口协议模块中，驱动依据UART串口协议对调试数据进行解析，并传输给域控制器，主控芯片域控制器接收调试数据后进行调试。
在本实施方式中，在步骤S2中，还包括以下步骤：
S201：域控制器完成调试后发送高电平信号给模式切换模块；
S202：模式切换模块对异步收发器参数重新配置，数据收发接口接收的数据通过网络适配模块传入网络协议模块中进行解码处理；
S203：处理后的数据传输到域控制器的主控芯片中，实现域控制器的数据交互。
具体的，域控制器在完成前期调试后发送一高电平信号给模式切换模块，模式切换模块接收到该信号后工作，对异步收发器进行参数重置，将网络适配模块输出地址配址对应到网络协议模块上，后期数据通过数据收发接口进入网络适配模块，网络适配模块将数据转换为串行数据后输入到网络协议模块中，网络协议模块中的网络协议栈LWIP对网络数据进行逐层解析，解析为域控制器能识别的数据。
工作原理：
域控制器是实现汽车自动或者辅助驾驶功能的车载控制器，在实际域控制器调试过程中，异步收发器和网口并不需要同时使用，异步收发器主要用于初期调试，网口在域控制器完全启动后对应用程序的升级调试，故本发明仅使用异步收发器来解决域控制器前期后期的调试，通过增加模式切换模块，以及在异步收发器中增设网络协议模块，以异步收发器为整体网络的物理层，通过通过异步收发器的分时复用实现整体的网络通信功能，简化了域控制器的网口，以及与网口配套使用的网络的PHY和变压器等，从而降低了硬件设计的复杂性和软件的调试开销。
具体在使用时，首先初始状态下，与域控制器连接的异步收发器处于串口通信模式下，数据通过数据收发接口进入到网络适配模块中，网络适配模块将数据转换为串行数据后传输到串口协议模块中，串口协议模块中UART串口协议对调试数据进行解析，并传输给域控制器，主控芯片域控制器接收调试数据后进行调试；域控制器完成调试后发送高电平信号给模式切换模块，模式切换模块对异步收发器参数重新配置，将其切换为网络通信模块，数据收发接口接收的数据传入网络协议模块中进行解码处理；处理后的数据传输到域控制器的主控芯片中，实现域控制器的数据交互。
上述说明是针对发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定发明的专利申请范围，凡发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种汽车自动驾驶域控制器用UART，其特征在于，包括串口通讯单元、网络通讯单元、模式切换单元和串口单元，其中：
所述串口单元用于与域控制器进行连接，所述串口通讯单元与所述网络通讯单元各自均能通过所述串口单元与所述域控制器交互数据，所述模式切换单元用于选择、控制所述串口通讯单元和所述网络通讯单元两者其中之一处于工作状态；处于工作状态的所述串口通讯单元用于处理串口调试数据并将其输入所述域控制器；处于工作状态的所述网络通讯单元用于与所述域控制器交互网络数据。
2.根据权利要求1所述的一种汽车自动驾驶域控制器用UART，其特征在于，所述串口通讯单元包括依次连接的串口协议模块和网络适配模块，所述串口协议模块用于对串口调试数据的处理，所述网络通讯单元包括一网络协议模块以及与所述串口通讯单元共用的网络适配模块，其中所述网络协议模块与所述网络适配模块连接，用于对网络数据的处理。
3.根据权利要求2所述的一种汽车自动驾驶域控制器用UART，其特征在于，还包括有数据收发接口，所述数据收发接口与所述网络适配模块连接，所述数据收发接口用于异步收发器与其他远程控制器连接。
4.根据权利要求3所述的一种汽车自动驾驶域控制器用UART，其特征在于，所述网络协议模块内封装有网络协议，所述串口协议模块内封装有串口协议。
5.根据权利要求4所述的一种汽车自动驾驶域控制器用UART，其特征在于，所述网络协议为网络协议栈LWIP，用以解析或打包网络数据。
6.一种汽车自动驾驶域控制器用UART调试系统，其特征在于，包括域控制器以及权利要求1-5任一所述的汽车自动驾驶域控制器用UART，所述域控制器与所述串口单元相连接。
7.一种汽车自动驾驶域控制器用UART调试方法，根据权利要求6所述的一种汽车自动驾驶域控制器用UART调试系统，其特征在于，包括如下步骤：
S1：域控制器与主控制器连接，通过UART的串口通讯单元进行域控制器初始串口调试；
S2：域控制器初始调试完成后，模式切换模块将串口通讯单元工作切换为网络通讯单元工作，通过网络通讯单元域控制器进行网络通讯调试。
8.根据权利要求7所述的一种汽车自动驾驶域控制器用UART调试方法，其特征在于，在步骤S1中，网络适配模块将数据转换为并行数据输入到串口协议模块中，串口协议模块依据串口协议对调试数据进行解析，并传输给域控制器，主控芯片域控制器接收调试数据后进行调试。
9.据权利要求7所述的一种汽车自动驾驶域控制器用UART调试方法，其特征在于，在步骤S2中，还包括以下步骤：
S201：域控制器完成初始串口调试后发送高电平信号给模式切换模块；
S202：模式切换模块对UART参数重新配置，数据收发接口接收的数据通过网络适配模块传入网络协议模块中进行解码处理；
S203：处理后的数据传输到域控制器的主控芯片中，实现域控制器的数据交互。
10.权利要求9所述的一种汽车自动驾驶域控制器用UART调试方法，其特征在于，在步骤S202中，网络协议模块中的网络协议栈LWIP对网络数据进行逐层解析，解析为域控制器能识别的数据。
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