CN112486894A - 一种基于4g+mcu双系统的数据高速处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于4G+MCU双系统的数据高速处理方法，涉及车载控制器的数据处理技术领域。本发明是为了解决TBOX利用MCU进行CAN通信会导致4G通信与CAN刷写在双系统上响应速度慢的问题。本发明所述的一种基于4G+MCU双系统的数据高速处理方法，采用SPI+UART双通道的方式进行通信，MCU依序向每个存储部分存储数据，判断第i个部分的数据是否存满，是则MCU通过CAN总线对第i个部分中存储的数据进行刷写，否则等待1ms之后再判断。当刷写完成后，判断i是否等于N，是则继续返回第一个部分进行存储，否则使i＝i+1，然后继续判断第i个部分的数据是否存满。
Description
技术领域
本发明属于车载控制器的数据处理技术领域。
背景技术
FOTA(远程固件升级)近几年在车载领域的应用越来越广泛，功能也越来越重要。FOTA解决了整车控制器一旦出现问题，只能回4S店维修的难题。还能够通过云端对整车控制器进行升级，从而修复产品故障。上述功能主要集成在TBOX(远程信息处理箱)产品上，TBOX从云端将需要升级的程序下载，然后通过CAN总线对控制器进行程序升级。TBOX使用的方案一般是主CPU自带CAN总线，这样既方便利用4G下载数据，也方便数据的CAN刷写。随着整车成本的降低，TBOX为了节省一颗CPU，利用4G模组进行软件开发，但是由于4G模组没有CAN总线接口，所以只能再选取一颗MCU进行CAN通信。CPU变成了MCU成本大幅降低，可是由此会导致4G通信与CAN刷写在双系统上很难做到高速响应。
发明内容
本发明是为了解决TBOX利用MCU进行CAN通信会导致4G通信与CAN刷写在双系统上响应速度慢的问题，现提供一种基于4G+MCU双系统的数据高速处理方法。
一种基于4G+MCU双系统的数据高速处理方法，4G模组CPU与MCU之间利用UART+SPI双通道的通信方式进行通信，数据高速处理方法具体如下：
初始化：将MCU中的RAM区域分为有序的N个存储部分，N大于等于2，
步骤一：MCU依序向每个存储部分存储数据，
步骤二：判断第i个部分的数据是否存满，其中i的初始值为1，是则执行步骤三，否则执行步骤四，
步骤三：MCU通过CAN总线对第i个部分中存储的数据进行刷写，当刷写完成后执行步骤五，
步骤四：等待1ms，然后返回步骤二，
步骤五：判断i是否等于N，是则使i＝1，然后返回步骤一，否则使i＝i+1，然后返回步骤二。
上述SPI通道用于将数据从MCU发送至4G模组CPU，UART通道用于将数据从4G模组CPU发送至MCU。
本发明所述的一种基于4G+MCU双系统的数据高速处理方法，采用SPI+UART双通道的方式进行通信，实测数据通信量比SPI与UART同时工作时，效率提高1.2倍。
附图说明
图1为4G与CAN总线都在CPU上的TBOX框图；
图2为4G与CAN总线分别在CPU和MCU上的TBOX框图；
图3为基于UART+SPI双通道的TBOX框图；
图4为匹配电阻20欧姆时UART传输示意图；
图5为MCU的数据存储及刷写示意图；
图6为具体实施方式一所述一种基于4G+MCU双系统的数据高速处理方法流程图。
具体实施方式
图1是高成本TBOX的框图，其中4G与CAN总线都在CPU系统内；图2是低成本TBOX的框图，其中4G与CAN总线分别在CPU和MCU上。低成本TBOX引入的问题是4G下载的程序需要传达到MCU端，再由MCU把程序刷写到CAN总线上。在刷写过程中要求总线延迟不能超过50ms，否则会导致总线错误，最终刷写失败。除去MCU自身的延迟10ms左右，就要求MCU与CPU之间的数据交互不能超过40ms，这给数据交互带来了极大的难度。
由于MCU自身只有64K的RAM用于数据存储，而一个控制器的程序一般在200M左右。由于存储空间不足，MCU无法一次全部接收控制器程序，所以只能采取部分接收原则，即：收到一部分再通过CAN刷写一部分。然后继续接收，继续CAN刷写，直到刷写结束。这就需要将200M的程序分成多段进行发送，MCU收到单独段的程序后，用CAN总线刷写控制器，刷写完毕后再通知CPU，继续获取下一段程序。整个过程需要连续无间断，且延迟小于40ms。
为了解决上述问题，参照图3至图6具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于4G+MCU双系统的数据高速处理方法，4G模组CPU与MCU之间利用UART+SPI双通道的通信方式进行通信。SPI通道与UART通道都是双向的，两者都可以做到MCU与CPU之间的双向交互，但由于数据量大，而且要求延时极低，所以本实施方式采用SPI+UART双通道的方式进行通信，如图3所示。
SPI的特点是双向同时通信，而且通信速度远高于UART；缺点是SPI属于主从方式通信，而由于硬件固有限值，MCU端只能做主栈，带来的问题就是无法第一时间获得来自4G模组CPUCPU的数据，因此必须定时去CPU端取，这样就无法满足通信的实时性要求。由于数据读取不及时，就会导致CPU侧(从栈)数据阻塞甚至丢数据。为此，本实施方式中SPI通道用于将数据从MCU发送至4G模组CPU；UART通道用于将数据从4G模组CPU发送至MCU。将UART波特率开到MCU极限2M，通过实验得到匹配电阻20欧姆时稳定性最高，如图4所示。
经过上述改造后，实测数据通信量比SPI与UART同时工作时，效率提高1.2倍，稳定性也大幅提高，解决了SPI从栈数据阻塞的问题。实测24小时通信错误包小于千分之一，满足使用需求。
进一步的，在数据的传输过程中，采用分段、连续发送数据的模式，并进行阶段缓存。缓存的数据通过CAN刷写到总线上，即：将刷写完毕的时候，继续收取分段数据并进行缓存和刷写，如此循环，直到刷写完成。如图5所示。
经测试，使用3块数据存储的方式可以在节约RAM的同时，提高数据通信和刷写效率。如图6所示，数据高速处理方法具体如下：
初始化：将MCU中的RAM区域分为有序的3个存储部分，每个存储部分的存储容量均为16K，UART通道和SPI通道均按照16K的传输量进行数据传输，
步骤一：MCU依序向每个存储部分存储数据，
步骤二：判断第i个部分的数据是否存满，其中i＝1,2,3，是则执行步骤三，否则执行步骤四，
步骤三：MCU通过CAN总线按照16K对第i个部分中存储的数据进行刷写，当刷写完成后执行步骤五，
步骤四：等待1ms，然后返回步骤二，
步骤五：判断i是否等于3，是则使i＝1，然后返回步骤一，否则使i＝i+1，然后返回步骤二。
Claims (6)
1.一种基于4G+MCU双系统的数据高速处理方法，其特征在于，4G模组CPU与MCU之间利用UART+SPI双通道的通信方式进行通信，
数据高速处理方法具体如下：
初始化：将MCU中的RAM区域分为有序的N个存储部分，N大于等于2，
步骤一：MCU依序向每个存储部分存储数据，
步骤二：判断第i个部分的数据是否存满，其中i的初始值为1，是则执行步骤三，否则执行步骤四，
步骤三：MCU通过CAN总线对第i个部分中存储的数据进行刷写，当刷写完成后执行步骤五，
步骤四：等待1ms，然后返回步骤二，
步骤五：判断i是否等于N，是则使i＝1，然后返回步骤一，否则使i＝i+1，然后返回步骤二。
2.根据权利要求1所述的一种基于4G+MCU双系统的数据高速处理方法，其特征在于，N等于3，每个存储部分的存储容量为16K。
3.根据权利要求2所述的一种基于4G+MCU双系统的数据高速处理方法，其特征在于，UART通道和SPI通道均按照16K的传输量进行数据传输。
4.根据权利要求2所述的一种基于4G+MCU双系统的数据高速处理方法，其特征在于，CAN总线的刷写量为16K。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种基于4G+MCU双系统的数据高速处理方法，其特征在于，
SPI通道用于将数据从MCU发送至4G模组CPU，
UART通道用于将数据从4G模组CPU发送至MCU。
6.根据权利要求5所述的一种基于4G+MCU双系统的数据高速处理方法，其特征在于，UART通道的波特率为2M。
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