CN113364654A - 一种车载混合网关控制器、信息处理方法及汽车 - Google Patents

一种车载混合网关控制器、信息处理方法及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例提供一种车载混合网关控制器、信息处理方法及汽车，车载混合网关控制器包括：中央处理器；与所述中央处理器连接的至少两种不同网络协议的协议通信模块；所述不同网络协议的协议通信模块，通过所述中央处理器进行报文的传输和/或进行报文的协议格式转换。本发明的方案而具备以太网、CANFD以及LIN等网络协议的混合通信、路由能力，满足技术迭代和兼容传统网络的设计。

Description

一种车载混合网关控制器、信息处理方法及汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是指一种车载混合网关控制器、信息处理方法及汽车。
背景技术
传统车载CAN总线网关通信速率低，安全可靠性差，功能局限性高。随着智能驾驶和智能驾舱技术的发展，通信速率越发提升，为了传输视频、图片、高速数据流等的信息，目前的车载以太网络无法满足通信的需求。传统车载CAN总线网关通信速率低，安全可靠性差，功能局限性高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是车载混合网关控制器、信息处理方法及汽车，该网关控制器具备以太网、CANFD以及LIN等网络协议的混合通信、路由能力，满足技术迭代和兼容传统网络的设计。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种车载混合网关控制器，包括：
中央处理器；
与所述中央处理器连接的至少两种不同网络协议的协议通信模块；
所述不同网络协议的协议通信模块，通过所述中央处理器进行报文的传输和/或进行报文的协议格式转换。
可选地，所述协议通信模块包括以下至少两种：
控制器局域网络CAN FD收发器，与所述中央处理器连接，所述CAN FD收发器接收来自外部设备发送的CAN FD协议格式的报文，并发送给所述中央处理器；
局域互联网络LIN收发器，与所述中央处理器连接，所述LIN收发器接收来自外部设备发送的LIN协议格式的报文，并发送给所述中央处理器；
以太网模块，与所述中央处理器连接，所述以太网模块接收来自外部设备发送的以太网协议格式的报文，并发送给所述中央处理器。
可选地，所述以太网模块包括以下至少一项：
以太网交换机芯片，与所述中央处理器连接，接收来自第一外部设备发送的第一以太网协议格式的报文，将所述第一以太网协议格式的报文转发给所述中央处理器或者与所述以太网交换机芯片连接的第二外部设备；
以太网处理层芯片，与所述中央处理器连接，与以太网诊断接口连接，将通过所述以太诊断接口发送的诊断需求报文发送给中央处理器，并接收所述中央处理器反馈的诊断结果报文。
可选地，所述中央处理器将所述CANFD协议格式的报文转换为LIN协议格式的报文发送给所述LIN收发器，和/或，将所述CAN FD协议格式的报文转换为以太网协议格式的报文发送给所述以太网模块；或者，
所述处理器将所述LIN协议格式的报文转换为CAN FD协议格式的报文发送给所述CAN FD收发器，和/或，将所述LIN协议格式的报文转换为以太网协议格式的报文发送给所述以太网模块；或者，
所述处理器将所以太网协议格式的报文转换为CAN FD协议格式的报文发送给所述CAN FD收发器，和/或，将所述以太网协议格式的报文转换为LIN协议格式的报文发送给所述LIN收发器。
可选地，所述中央处理器还包括：网络管理模块，用于通过网络管理软件，对所述网关控制器的启动、故障处理和协同休眠进行管理。
可选地，外部设备为电子控制单元ECU。
可选地，车载混合网关控制器还包括：电源控制模块，用于所述中央处理器以及协议通信模块提供电源。
本发明的实施例还提供一种车载混合网关控制器的信息处理方法，应用于车载混合网关控制器，所述车载混合网关控制器包括：中央处理器以及与所述中央处理器连接的至少两种不同网络协议的协议通信模块；所述方法包括：所述不同网络协议的协议通信模块，通过所述中央处理器进行报文的传输和/或进行报文的协议格式转换。
可选地，所述协议通信模块包括以下至少两种：
控制器局域网络CAN FD收发器，与所述中央处理器连接；
局域互联网络LIN收发器，与所述中央处理器连接；
以太网模块，与所述中央处理器连接；
其中，所述CAN FD收发器接收来自外部设备发送的CAN FD协议格式的报文，并发送给所述中央处理器；
所述LIN收发器接收来自外部设备发送的LIN协议格式的报文，并发送给所述中央处理器；
所述以太网模块接收来自外部设备发送的以太网协议格式的报文，并发送给所述中央处理器。
本发明的实施例还提供一种汽车，包括如上所述的车载混合网关控制器。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
本发明的上述方案，车载混合网关控制器包括：中央处理器；与所述中央处理器连接的至少两种不同网络协议的协议通信模块；所述不同网络协议的协议通信模块，通过所述中央处理器进行报文的传输和/或进行报文的协议格式转换。从而具备以太网、CANFD以及LIN等网络协议的混合通信、路由能力，满足技术迭代和兼容传统网络的设计。
附图说明
图1是本发明的车载混合网关控制器的系统架构示意图；
图2是本发明的车载混合网关控制器的信息处理方法流程示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明的实施例提出一种车载混合网关控制器，包括：
中央处理器；该中央处理器可以是微控制单元MCU；
与所述中央处理器连接的至少两种不同网络协议的协议通信模块；
所述不同网络协议的协议通信模块，通过所述中央处理器进行报文的传输和/或进行报文的协议格式转换。
这里不同网络协议，可以包括比如，CAN/CANFD网络协议、局域互联网络LIN网络协议以及以太网(Ethernet)网络协议等，但不限于这些网络协议。
本发明的该实施例的上述车载混合网关控制器，具备以太网、CANFD以及LIN混合通信、路由能力，满足技术迭代和兼容传统网络的设计。
本发明的一可选的实施例中，所述协议通信模块包括以下至少两种：
1)控制器局域网络CAN FD收发器，与所述中央处理器连接，所述CAN FD收发器接收来自外部设备发送的CAN FD协议格式的报文，并发送给所述中央处理器；
2)局域互联网络LIN收发器，与所述中央处理器连接，所述LIN收发器接收来自外部设备发送的LIN协议格式的报文，并发送给所述中央处理器；
3)以太网模块，与所述中央处理器连接，所述以太网模块接收来自外部设备发送的以太网协议格式的报文，并发送给所述中央处理器。
该实施例，通过所述中央处理器进行报文的传输，可以实现网关对于以太网网段、CANFD网段、LIN网段等不同网段、不同网络协议之间的报文路由、信号路由。
本发明的一可选的实施例中，所述以太网模块包括以下至少一项：
1)以太网交换机芯片，与所述中央处理器连接，接收来自第一外部设备发送的第一以太网协议格式的报文，将所述第一以太网协议格式的报文转发给所述中央处理器或者与所述以太网交换机芯片连接的第二外部设备；
2)以太网物理层芯片，与所述中央处理器连接，与以太网诊断接口连接，将通过所述以太诊断接口发送的诊断需求报文发送给中央处理器，并接收所述中央处理器反馈的诊断结果报文。
本发明的该实施例中，通过以太网交换机芯片，可以实现不同外部设备的报文或者信号的路由，通过以太网物理层PHY芯片，可以满足外接OBD接口对于整车以太网诊断，通过CANFD诊断接口，可以满足CANFD诊断的需求。
本发明的一可选的实施例中，所述中央处理器将所述CANFD协议格式的报文转换为LIN协议格式的报文发送给所述LIN收发器，和/或，将所述CAN FD协议格式的报文转换为以太网协议格式的报文发送给所述以太网模块；
本发明的一可选的实施例中，所述处理器将所述LIN协议格式的报文转换为CANFD协议格式的报文发送给所述CAN FD收发器，和/或，将所述LIN协议格式的报文转换为以太网协议格式的报文发送给所述以太网模块；
本发明的一可选的实施例中，所述处理器将所以太网协议格式的报文转换为CANFD协议格式的报文发送给所述CAN FD收发器，和/或，将所述以太网协议格式的报文转换为LIN协议格式的报文发送给所述LIN收发器。
本发明的该实施例中，通过中央处理器可以实现不同的网络协议之间的转换，满足以太网、CANFD、CAN协议转换需求，满足以太网、CANFD、CAN同协议以及不同协议之间的路由需求，包含报文路由、信号路由、诊断路由等。
本发明一可选的实施例中，所述中央处理器还包括：网络管理模块，用于通过网络管理软件，对所述网关控制器的启动、故障处理和协同休眠进行管理。该实施例中，通过网络管理模块，满足CAN/CANFD OSEK和AUTOSAR混合网络管理需求，以太网满足UDP NM(UDP网管)要求。
本发明的上述实施例中，外部设备为电子控制单元ECU。如图1所示，以太网交换机芯片可以连接多个ECU，CAN FD收发器可以连接多个ECU，LIN收发器也可以连接多个ECU。
本发明的一可选实施例中，车载混合网关控制器还包括：电源控制模块，用于所述中央处理器以及协议通信模块提供电源。
下面再结合图1说明上述车载混合网关控制器的具体实现功能，如图所示，车载混合网关控制器包括：中央处理器(如微控制单元MCU)、电源控制模块、CAN(控制器局域网络)FD(是CAN的升级版)收发器组、LIN(Local Interconnect Network，局域互联网络)收发器组、以太网SWITCH(以太网交换机)芯片、以太网PHY(物理层)芯片组成，可以实现网关对于以太网网段、CANFD网段、LIN网段等不同网段、不同网络协议之间的报文路由、信号路由，同时满足外接OBD(On Board Diagnostics，车载诊断系统)接口对于整车以太网诊断、CANFD诊断的需求。
上述车载混合网关控制器的具体功能如下：
1、对于以太网SWITCH(交换机)芯片，可以实现7路以太网通讯，其中6路速率为100Mbps ORBA以太网通讯，1路100Mbps Tx以太网通讯，交换机连接各个PHY以及MCU。
2、对于CAN FD收发器，最多可以具有8路CAN FD，全部满足最高2MbpsCANFD通讯或500kbps CAN通讯，CAN/CANFD可根据架构配置。
3、本发明的车载混合网关控制器，满足以太网、CAN FD、CAN协议转换需求，满足以太网、CANFD、CAN同协议以及不同协议之间的路由需求，包含报文路由、信号路由、诊断路由等。
4、中央处理器安装有网络管理相关的应用，比如满足CAN/CANFD OSEK和AUTOSAR，从而满足混合网络管理需求，以太网满足UDP NM要求。
5、本发明的车载混合网关控制器，还可以满足以太网、CANFD/CAN不同协议下的多路UDS的诊断需求，即CAN FD的诊断需求，也可以满足DoIP诊断需求，即PHY层的诊断需求，满足整车SOME/IP需求，支持本地诊断；支持远程诊断。
本发明的上述车载混合网络控制器，参数可以设计如下：
Figure BDA0002401195570000061
Figure BDA0002401195570000062
Figure BDA0002401195570000071
本发明的上述车载混合网关控制器的软件协议栈设计如下：
具备管理ECU和BSW模式的基础软件(ECU状态管理、BSW模式管理、同步时基管理)；具备CAN/CANFD组件(CanIF、CanSM、CanNM、CanTP)；具备以太网件(EthIF、EthSM、UdpNM、TcpIp)；具备COM组件(COM、ComM、PDUR、IPduM)；网络管理组件(OsekNM、AutosarNM)；具备UDS诊断组件(DEM、DCM)；具备MEM组件(NVM、MemIF)，EEPROM具备冗余备份及CRC数据校验功能；具备Safety组件；看门狗功能及接口,具备现场监督管理(alive supervision)，最后截止期限监督管理(deadline supervision)，逻辑监督管理功能(logic supervision)，可监控安全任务运行周期，可进行程序流监控；端对端(E2E)通信，用于网络通讯安全；CRC校验功能；复杂驱动模块(将较为复杂的外围芯片驱动进行统一封装，如高、低边芯片驱动、实时时钟芯片驱动、EEPROM)；ECU抽象模块(标准化执行器、传感器及外设的访问，主要包括：ADC(模数转换)、PWM(脉冲宽度调制)、ICU(额定分断电流)、DIO、GTM(燃气轮机组件)等模块的芯片抽象功能模块)RTE：具备RTE层，即实时运行层，应用层和底层驱动之间的分隔层，用于提供APP运行环境。
随着智能驾驶和智能驾舱技术的发展，通信速率越发提升，为了传输视频、图片、高速数据流等的信息，以太网网关的设计被提出，同时为了兼容传统网络的CAN通信ECU，本发明的上述实施例，设计了具备以太网、CAN FD混合通信、路由能力的混合通信网关，满足技术迭代和兼容传统网络的设计。
本发明的实施例还提供一种车载混合网关控制器的信息处理方法，应用于车载混合网关控制器，所述车载混合网关控制器包括：中央处理器以及与所述中央处理器连接的至少两种不同网络协议的协议通信模块；所述方法包括：
步骤21，所述不同网络协议的协议通信模块，通过所述中央处理器进行报文的传输和/或进行报文的协议格式转换。
可选地，所述协议通信模块包括以下至少两种：
控制器局域网络CAN FD收发器，与所述中央处理器连接；
局域互联网络LIN收发器，与所述中央处理器连接；
以太网模块，与所述中央处理器连接；
其中，所述CAN FD收发器接收来自外部设备发送的CAN FD协议格式的报文，并发送给所述中央处理器；
所述LIN收发器接收来自外部设备发送的LIN协议格式的报文，并发送给所述中央处理器；
所述以太网模块接收来自外部设备发送的以太网协议格式的报文，并发送给所述中央处理器。
可选地，所述以太网模块包括以下至少一项：
以太网交换机芯片，与所述中央处理器连接，接收来自第一外部设备发送的第一以太网协议格式的报文，将所述第一以太网协议格式的报文转发给所述中央处理器或者与所述以太网交换机芯片连接的第二外部设备；
以太网处理层芯片，与所述中央处理器连接，与以太网诊断接口连接，将通过所述以太诊断接口发送的诊断需求报文发送给中央处理器，并接收所述中央处理器反馈的诊断结果报文。
可选地，所述中央处理器将所述CANFD协议格式的报文转换为LIN协议格式的报文发送给所述LIN收发器，和/或，将所述CAN FD协议格式的报文转换为以太网协议格式的报文发送给所述以太网模块；或者，
所述处理器将所述LIN协议格式的报文转换为CAN FD协议格式的报文发送给所述CAN FD收发器，和/或，将所述LIN协议格式的报文转换为以太网协议格式的报文发送给所述以太网模块；或者，
所述处理器将所以太网协议格式的报文转换为CAN FD协议格式的报文发送给所述CAN FD收发器，和/或，将所述以太网协议格式的报文转换为LIN协议格式的报文发送给所述LIN收发器。
可选地，所述中央处理器还包括：网络管理模块，通过网络管理软件，对所述网关控制器的启动、故障处理和协同休眠进行管理。
需要说明的是，该方法是与上述车载混合网关控制器对应的方法，上述混合网关控制器的实施例中所有实现方式均适用于该方法的实施例中，也能达到相同的技术效果。
本发明的实施例还提供一种汽车，包括如上所述的车载混合网关控制器。从而可以实现兼容传统网络的CAN通信ECU，特设计了具备以太网、CANFD混合通信、路由能力的混合通信网关，满足技术迭代和兼容传统网络的设计。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车载混合网关控制器，其特征在于，包括：
中央处理器；
与所述中央处理器连接的至少两种不同网络协议的协议通信模块；
所述不同网络协议的协议通信模块，通过所述中央处理器进行报文的传输和/或进行报文的协议格式转换。
2.根据权利要求1所述的车载混合网关控制器，其特征在于，所述协议通信模块包括以下至少两种：
控制器局域网络CAN FD收发器，与所述中央处理器连接，所述CAN FD收发器接收来自外部设备发送的CAN FD协议格式的报文，并发送给所述中央处理器；
局域互联网络LIN收发器，与所述中央处理器连接，所述LIN收发器接收来自外部设备发送的LIN协议格式的报文，并发送给所述中央处理器；
以太网模块，与所述中央处理器连接，所述以太网模块接收来自外部设备发送的以太网协议格式的报文，并发送给所述中央处理器。
3.根据权利要求2所述的车载混合网关控制器，其特征在于，所述以太网模块包括以下至少一项：
以太网交换机芯片，与所述中央处理器连接，接收来自第一外部设备发送的第一以太网协议格式的报文，将所述第一以太网协议格式的报文转发给所述中央处理器或者与所述以太网交换机芯片连接的第二外部设备；
以太网处理层芯片，与所述中央处理器连接，与以太网诊断接口连接，将通过所述以太诊断接口发送的诊断需求报文发送给中央处理器，并接收所述中央处理器反馈的诊断结果报文。
4.根据权利要求2所述的车载混合网关控制器，其特征在于，
所述中央处理器将所述CANFD协议格式的报文转换为LIN协议格式的报文发送给所述LIN收发器，和/或，将所述CAN FD协议格式的报文转换为以太网协议格式的报文发送给所述以太网模块；或者，
所述处理器将所述LIN协议格式的报文转换为CAN FD协议格式的报文发送给所述CANFD收发器，和/或，将所述LIN协议格式的报文转换为以太网协议格式的报文发送给所述以太网模块；或者，
所述处理器将所以太网协议格式的报文转换为CAN FD协议格式的报文发送给所述CANFD收发器，和/或，将所述以太网协议格式的报文转换为LIN协议格式的报文发送给所述LIN收发器。
5.根据权利要求2所述的车载混合网关控制器，其特征在于，所述中央处理器还包括：
网络管理模块，用于通过网络管理软件，对所述网关控制器的启动、故障处理和协同休眠进行管理。
6.根据权利要求2所述的车载混合网关控制器，其特征在于，外部设备为电子控制单元ECU。
7.根据权利要求1所述的车载混合网关控制器，其特征在于，还包括：
电源控制模块，用于所述中央处理器以及协议通信模块提供电源。
8.一种车载混合网关控制器的信息处理方法，其特征在于，应用于车载混合网关控制器，所述车载混合网关控制器包括：中央处理器以及与所述中央处理器连接的至少两种不同网络协议的协议通信模块；其特征在于，所述方法包括：
所述不同网络协议的协议通信模块，通过所述中央处理器进行报文的传输和/或进行报文的协议格式转换。
9.根据权利要求8所述的车载混合网关控制器的信息处理方法，其特征在于，所述协议通信模块包括以下至少两种：
控制器局域网络CAN FD收发器，与所述中央处理器连接；
局域互联网络LIN收发器，与所述中央处理器连接；
以太网模块，与所述中央处理器连接；
其中，所述CAN FD收发器接收来自外部设备发送的CAN FD协议格式的报文，并发送给所述中央处理器；
所述LIN收发器接收来自外部设备发送的LIN协议格式的报文，并发送给所述中央处理器；
所述以太网模块接收来自外部设备发送的以太网协议格式的报文，并发送给所述中央处理器。
10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的车载混合网关控制器。
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