CN113110172B - 一种基于can网关控制器的车辆can网络监控系统 - Google Patents
一种基于can网关控制器的车辆can网络监控系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统，通过CAN网关控制器监测所述车辆控制单元的CAN报文频率，当CAN报文频率超过设定第一阈值，所述CAN网关控制器会对频率过高的CAN报文进行分析，若频率过高的CAN报文为错误帧，则CAN网关控制器舍弃转发该CAN报文，并将该故障状态发送给车辆仪表；若频率过高的CAN报文不是错误帧，则所述CAN网关控制器对CAN报文内容进行分析，若内容一致，所述CAN网关控制器舍弃内容一致的报文，按照报文原周期进行转发；所述CAN网关控制器对所述CAN总线的负载率进行监测，当负载率超过设定的第二阈值，发出负载率报警信息。本申请能够有效的避免高频重复CAN报文对CAN总线负载的影响，避免因高频重复CAN报文导致超时。
Description
技术领域
本发明涉及车辆网络监控系统领域，尤其涉及一种基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统。
背景技术
目前，随着车辆智能化、电动化、网联化、共享化的不断发展，车辆控制单元数量、车辆功能日趋增多，车辆中用于通信的数据越来越多，如何保证数据迅速准确地传输是车辆网络的关键，目前汽车上最常用的是CAN总线技术。
车辆控制单元之间交互的CAN报文中，有些是重要的控制命令、有些是车辆控制单元功能实现的逻辑输入信息，不同的报文信息共用CAN总线，CAN总线协议规定CAN报文通过仲裁来确定使用CAN总线优先级，而这些报文一旦出现某CAN报文频率过高会影响整个CAN总线，尤其是对于在仲裁中优先级低于该CAN报文的其他CAN报文来说，CAN总线被高频的该CAN报文占据得不到转发机会造成很长的转发延时，导致CAN报文转发超时、而超时则会影响某些功能的实现，进而影响车辆的控制安全，存在重大安全隐患。
发明内容
为解决上述的问题本申请提供一种基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统。
本申请提供一种基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统，应用于包括CAN网关控制器和车辆控制单元的车辆控制网络，所述CAN网关控制器通过CAN总线与车辆控制单元相连，
所述CAN网关控制器处理转发所述车辆控制单元交互的CAN报文：
所述CAN网关控制器监测所述车辆控制单元的CAN报文频率，当CAN报文频率超过设定第一阈值，所述CAN网关控制器会对频率过高的CAN报文进行分析，若频率过高的CAN报文为错误帧，则CAN网关控制器舍弃转发该CAN报文，并将该故障状态发送给车辆仪表；若频率过高的CAN报文不是错误帧，则所述CAN网关控制器对CAN报文内容进行分析，若内容一致，所述CAN网关控制器舍弃内容一致的报文，按照报文原周期进行转发；
所述CAN网关控制器对所述CAN总线的负载率进行监测，当负载率超过设定的第二阈值，发出负载率报警信息。
更进一步地，所述车辆控制单元包括车辆仪表、车身控制单元、发动机控制单元、AMT控制单元、EBS控制单元和T-BOX。
更进一步地，所述车辆控制单元交互的CAN报文包括设定车辆控制单元发出的时刻报文、灯具控制报文、车速报文、发动机转速报文、档位报文、制动气压报文、制动系统工作状态报文，设定保证车辆运行的相关CAN报文为关键CAN报文。
更进一步地，所述CAN网关控制器检测CAN报文是否发生超时，发生超时时，所述CAN网关控制器发送超时警报，并记录超时发生时其他CAN报文收发状态以及发送该CAN报文的CAN总线的负载率。
更进一步地，所述CAN网关控制器对所述关键CAN报文进行备份，当关键CAN报文的转发产生超时，所述CAN网关控制器将备份的关键CAN报文转发。
更进一步地，所述CAN网关控制器通过监听某一路CAN通道的总线空闲时间估算该CAN总线的负载率，当某一路CAN总线负载率超过60％时，CAN网关控制器会将该CAN总线负载率报警信息发送给车辆仪表显示。
本申请提出的一种基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统具体有以下有益效果：
本发明提供的基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统通过所述CAN网关控制器检测CAN报文发送频率，当某一CAN报文发送频率高时，所述CAN网关控制器检测CAN报文内容，如果高频的CAN报文内容重复时，所述CAN网关控制器舍弃内容一致的报文，按照报文原周期进行转发；从而有效的避免重复高频CAN报文占用CAN总线，使得CAN总线负载率高并导致其他的CAN报文的转发延时时间增长的问题。通过本申请能够保证某CAN报文高频重复时，按原有周期筛选重复CAN报文，降低CAN报文频率，避免对其他CAN报文造成影响，避免CAN报文超时影响车辆的控制安全。另外，本申请可以实时监控CAN总线负载率，保证用户实时了解CAN总线是否处于可靠状态，可以尽早发现车辆CAN网络的故障。本申请能够监控CAN报文超时情况，并记录超时发生时的其他报文状态以及CAN总线负载率，可以帮助维护人员分析CAN报文超时原因。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明实施例中车辆CAN网络的结构图；
图2是本发明实施例中基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统的流程图；
图3是本发明实施例中CAN网关控制器监测CAN总线负载率的流程图；
图4是本发明实施例中CAN网关控制器监测CAN报文超时的流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明进行说明，其中，图1是本发明实施例中车辆CAN网络的结构图；图2是本发明实施例中基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统的流程图；图3是本发明实施例中CAN网关控制器监测CAN总线负载率的流程图；图4是本发明实施例中CAN网关控制器监测CAN报文超时的流程图。
参阅图1所示，本发明提供一种基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统，应用于包括CAN网关控制器和车辆控制单元的车辆控制网络，所述CAN网关控制器通过CAN总线与车辆控制单元相连，所述CAN网关控制器处理转发所述车辆控制单元交互的CAN报文，所述车辆控制单元交互的CAN报文包括设定车辆控制单元发出的时刻报文、灯具控制报文、车速报文、发动机转速报文、档位报文、制动气压报文、制动系统工作状态报文，设定保证车辆运行的相关CAN报文为关键CAN报文。具体的，参阅图1所示，所述车辆控制单元包括车辆仪表、车身控制单元、发动机控制单元、AMT控制单元、EBS控制单元和T-BOX，所述CAN网关控制器连接OBD接口，相应CAN报文例子如：车辆仪表发出包含车速信息的CAN报文TCO1，车身控制单元发出包含灯具控制命令的CAN报文CM2和车身控制单元工作状态的CAN报文CM1，发动机控制单元发出包含发动机转速信息的CAN报文EEC1，AMT控制单元发出包含车辆档位信息的CAN报文ETC2，EBS控制单元发出包含制动系统工作状态的CAN报文EBC5，T-BOX发出包含时间信息的CAN报文TD。所述CAN网关控制器将车辆控制单元交互的数据转化为通过CAN总线传输的数据帧，当CAN总线上有多个CAN报文竞争CAN总线使用权时，所述CAN网关控制器按照CAN协议根据CAN报文数据帧的ID部分的数值完成CAN报文仲裁，数据帧的ID部分数值越小优先级越高。由于CAN协议采用载波监听多路访问以及冲突检测机制实现CAN总线的访问，这就导致多个车辆控制单元连接到同一CAN总线时，当CAN总线被一个车辆控制单元占用，其他车辆控制单元会进入监听状态，直到冲突过后，才开始发送，因此在CAN网络中，如果某一车辆控制单元产生高频重复CAN报文时，导致CAN总线本高频重复CAN报文占据，影响其他车辆控制单元的通信。
参阅图2所示，在本申请的基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统中，所述CAN网关控制器执行指令监测所述车辆控制单元的CAN报文频率，当CAN报文频率超过设定第一阈值，具体的，所述第一阈值针对不同的车辆控制单元的实际情况具体进行设定。
当CAN报文频率超过所述第一阈值时，所述CAN网关控制器会对频率过高的CAN报文进行分析，首先判断CAN报文是否为错误帧，若频率过高的CAN报文为错误帧，则CAN网关控制器舍弃转发该CAN报文，并将该故障状态发送给车辆仪表；若频率过高的CAN报文不是错误帧，则所述CAN网关控制器对CAN报文内容进行分析，判断相邻的CAN报文的内容是否一致，若内容一致，所述CAN网关控制器舍弃部分内容一致的报文，按照报文原周期进行转发，从而实现对内容重复的CAN报文进行删减，避免使CAN总线超负载。当CAN报文内容不一致时，所述CAN网关控制器根据CAN报文内容的对比来判断CAN报文是否满足数据缩减条件，如果满足则对CAN报文进行数据缩减，忽略重复数据，对于有变化的内容按照数据缩减协议对CAN报文进行处理，来减少重复数据的发送，降低CAN总线负载。
具体的，CAN网关控制器会将EBS控制器发出的CAN报文EBC5发送给车辆仪表和车身控制单元，用于显示和逻辑计算。下面以EBS控制器与车辆仪表和车身控制单元的通信进行说明。若CAN网关控制器接收到的EBC5的频率过高，对接收到的EBC5的内容进行对比分析，判断EBC5报文是否为错误帧，若EBC5报文有填充错误为错误帧，则CAN网关控制器停止转发该报文，并将该故障状态转发给车辆仪表；所述CAN网络控制器还判断当前EBC5报文与前一次EBC5若内容一致，则CAN网关控制器仍以EBC5的原周期转发给车辆仪表和车身控制单元。
参阅图3所示，在本申请的基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统中，所述CAN网关控制器对所述CAN总线的负载率进行监测，当负载率超过设定的第二阈值，发出负载率报警信息。具体实施过程中，所述CAN网关控制器监测其连接的CAN总线空闲时间，所述CAN网关控制器根据CAN总线的空闲时间在一段时间内的占比计算CAN总线的负载率。当某一路CAN总线负载率超过60％时，CAN网关控制器会将该CAN总线负载率报警信息发送给车辆仪表显示。
参阅图4所示，在本申请的基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统中，所述CAN网关控制器通过ACK响应来确定CAN报文是否被接收，具体实施过程中，预设判断CAN报文是否超时的第三阈值，所述CAN网关控制器按第三阈值设定值与ACK响应时间比较确定CAN报文是否发生超时，发生超时时，所述CAN网关控制器发送超时警报，所述超时报警通过车辆仪表显示，并记录超时发生时其他CAN报文收发状态以及发送该CAN报文的CAN总线的负载率。所述CAN网关控制器所记录的超时发生时其他CAN报文收发状态以及发送该CAN报文的CAN总线的负载率可以通过OBD接口获取。具体的，下面以车身控制单元与车辆仪表之间的通信进行说明。CAN网关控制器会将车身控制单元发出的CM2报文转发给车辆仪表，当CAN网关控制器超时接收不到车身控制单元发出的CM2报文时，CAN网关控制器会将备份的CM2报文进行转发，以免车辆夜间行驶时出现灯具熄灭的情况；CAN网关控制器会将该超时警报发送给车辆仪表；同时，CAN网关控制器会通过TD报文记录故障发生时间，通过TCO1报文记录车辆速度，通过EEC1报文记录发动机转速，通过EBC5报文记录制动系统工作状态，通过CM1报文记录车身控制单元工作状态；CAN网关控制器还会记录CAN负载率。
在本申请的基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统中，所述CAN网关控制器还对所述关键CAN报文进行备份，当关键CAN报文的转发产生超时，所述CAN网关控制器将备份的关键CAN报文转发。
本发明提供的基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统通过所述CAN网关控制器检测CAN报文发送频率，当某一CAN报文发送频率高时，所述CAN网关控制器检测CAN报文内容，如果高频的CAN报文内容重复时，所述CAN网关控制器舍弃部分内容一致的报文，按照报文原周期进行转发；从而有效的避免重复高频CAN报文占用CAN总线，使得CAN总线负载率高并导致其他的CAN报文的转发延时时间增长的问题。通过本申请能够保证某CAN报文高频重复时，按原有周期筛选重复CAN报文，降低CAN报文频率，避免对其他CAN报文造成影响，避免CAN报文超时影响车辆的控制安全。另外，本申请可以实时监控CAN总线负载率，保证用户实时了解CAN总线是否处于可靠状态，可以尽早发现车辆CAN网络的故障。本申请能够监控CAN报文超时情况，并记录超时发生时的其他报文状态以及CAN总线负载率，可以帮助维护人员分析CAN报文超时原因。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明区域的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和区域。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的区域之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统，应用于包括CAN网关控制器和车辆控制单元的车辆控制网络，所述CAN网关控制器通过CAN总线与车辆控制单元相连，其特征在于，
所述CAN网关控制器处理转发所述车辆控制单元交互的CAN报文：
所述CAN网关控制器监测所述车辆控制单元的CAN报文频率，当CAN报文频率超过设定第一阈值，所述CAN网关控制器会对频率过高的CAN报文进行分析，若频率过高的CAN报文为错误帧，则CAN网关控制器舍弃转发该CAN报文，并将该CAN报文故障状态发送给车辆仪表；若频率过高的CAN报文不是错误帧，则所述CAN网关控制器对CAN报文内容进行分析，若内容一致，所述CAN网关控制器舍弃内容一致的报文，按照报文原周期进行转发；
所述CAN网关控制器对所述CAN总线的负载率进行监测，当负载率超过设定的第二阈值，发出负载率报警信息。
2.根据权利要求1所述的基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统，其特征在于，所述车辆控制单元包括车辆仪表、车身控制单元、发动机控制单元、AMT控制单元、EBS控制单元和T-BOX。
3.根据权利要求1所述的基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统，其特征在于，所述车辆控制单元交互的CAN报文包括设定车辆控制单元发出的时刻报文、灯具控制报文、车速报文、发动机转速报文、档位报文、制动气压报文、制动系统工作状态报文，设定保证车辆运行的相关CAN报文为关键CAN报文。
4.根据权利要求3所述的基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统，其特征在于，所述CAN网关控制器检测CAN报文是否发生超时，发生超时时，所述CAN网关控制器发送超时警报，并记录超时发生时其他CAN报文收发状态以及发送该CAN报文的CAN总线的负载率。
5.根据权利要求4所述的基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统，其特征在于，所述CAN网关控制器对所述关键CAN报文进行备份，当关键CAN报文的转发产生超时，所述CAN网关控制器将备份的关键CAN报文转发。
6.根据权利要求1所述的基于CAN网关控制器的车辆CAN网络监控系统，其特征在于，所述CAN网关控制器通过监听某一路CAN通道的总线空闲时间估算该CAN总线的负载率，当某一路CAN总线负载率超过60％时，CAN网关控制器会将该CAN总线负载率报警信息发送给车辆仪表显示。
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| GR01 | Patent grant | ||
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