CN114039808A - 基于can的多通道的can/lin/sent转发协议 - Google Patents

基于can的多通道的can/lin/sent转发协议 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车载通讯技术领域，且公开了基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，包括多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备、上位机，所述多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备的一侧分别设置有DB9接口组和220V电源座接口，所述多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备的另一侧设置有CAN接口。本发明提供的基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，ID清晰，可以按照一定的规则过滤，有较好的可拓展性，因为所有的协议均在同一条CAN总线上传输，因此严格的区分各种报文是否是传给自己的很重要，较好的屏蔽规则，可以有效的节省MCU资源占用，提高报文转发的实时性。

Description

基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议
技术领域
本发明涉及车载通讯技术领域，具体为基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议。
背景技术
现有的车载通信系统，是在智能交通系统、传感器网络技术发展基础上，在车辆上应用先进的无线通信技术，实现交通高度信息化、智能化的手段，车载通讯系统的广泛定义是指装载在汽车上的移动通讯系统，它通过车车、车路通信将交通参与者、交通工具及其环境有机结合，来提高交通系统的安全和效率，目前汽车零部件多采用CAN/LIN/SENT协议，但是市场上少有同时对以上三种协议都支持的通信板卡，而且就算支持，也没有做成多通道可拓展的情况，现有的方案只是一张一张地加卡，需要支持SENT的话需要特别定制的板卡，因此就导致后续使用的成本高、需要有足够的插槽(USB/PCI等)、接线复杂，上位机控制难度大等问题。
发明内容
本发明提供了基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，解决了上述背景技术提出的问题。
本发明提供如下技术方案：基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，包括多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备、上位机，所述多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备的一侧分别设置有DB9接口组和220V电源座接口，所述多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备的另一侧设置有CAN接口，所述上位机的一侧安装有CAN卡，所述多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备具体采用总体控制协议协议、CAN相关协议、LIN相关协议、SENT相关协议。
精选的，所述DB9接口组的内部包括有数量不少于两个的DB9接口，且DB9接口与产品端的待测产品通过线束连接。
精选的，所述多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备另一侧的CAN接口通过CAN线与上位机连接，所述多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备内部包括有通信卡，且通信卡内部的MCU的两个CAN接口一个对内一个对外，两个TIMER组成了两个SENT采集接口，两组UART接驳LIN通信芯片组成了两个LIN通信接口，对内的CAN口多模块并联后，与控制CAN相连，对外的CAN口则为每个通道可连接各个产品的CAN口。
精选的，所述总体控制协议协议包括使用ID为0x10？0x15？0x16？0x17？开头的控制协议，来对多通道转发设备进行各项配置。
精选的，所述CAN相关协议包括使用ID为0x15？来配置CAN转发模式和内容，通过0x5？？来获取CAN接口收到的内容，以及以上指令的执行情况。
精选的，所述LIN相关协议使用ID为0x16？来配置LIN转发模式和内容，通过0x6？？来获取LIN接口收到的内容，以及以上指令的执行情况。
精选的，所述SENT相关协议包括使用ID为0x17？来配置LIN转发模式和内容，通过0x7？？来获取LIN接口收到的内容，以及以上指令的执行情况。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明提供的基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，ID清晰，可以按照一定的规则过滤，有较好的可拓展性，因为所有的协议均在同一条CAN总线上传输，因此严格的区分各种报文是否是传给自己的很重要，较好的屏蔽规则，可以有效的节省MCU资源占用，提高报文转发的实时性，因此我们将主机下发的指令，限制在了0x10？、0x15？、0x16？、0x17？这几个范围，因此我们可以在通信卡中设置对最高3位的锁定，只接收0x1？？开始的数据，同时我们所有的回复均为0x4？？、0x5？？、0x6？？、0x7？？这几个数字开头的，4开头为针对所有板卡的配置的回复，5开头的为CAN操作的回复，6开头的为LIN操作的回复，7开头的为SENT操作的回复，其中的末尾位或者中间位即可标识该报文为哪个通道的回复，剩下的则是那位则表明对哪条指令的回复，同时还有空余资源，存在较好的可拓展性。
2、本发明提供的基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，所有指令均有来自板卡的回复，通道数据繁杂，如果下发的指令在某一步没有相应的反馈，那么我们很难及时有效的分析和解决问题，因此，我们对配置指令、无回复型数据下发、有回复型数据下发、超时未回复等情况均做了设计，它们都有各自独特的回复格式，这一举措有效地保证了每条指令的可达性，提高了产品的可维护性。
3、本发明提供的基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，创新性的设计了CAN透传模式，针对CAN报文的应用场景，我们已经设计了有回复型，无回复型，远程帧型几种模式，但在实际使用过程中，为了满足许多使用CAN的产品的周期上传特性，我们设计了特定ID的透传模式，对各个通道的几个特定ID进行了一对一映射，启用透传模式后，可以及时的获取各个通道的关心的数据，综上可见，本设计的硬件电路较为简单，架构也是常规插卡机箱架构，但相关的软件转发协议才是本设计的核心，合理的规划和设计，对各个协议格式的完整支持，才是本设计有效的关键，因此本设计能满足一CAN口对多接口多协议的转发和多接口多协议对一CAN口的转发。
附图说明
图1为本发明的整体框架示意图；
图2为本发明内部逻辑结构框示意图；
图3为本发明多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备内部模块框示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本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本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2、图3，基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，包括多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备、上位机，多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备的一侧分别设置有DB9接口组和220V电源座接口，DB9接口组的内部包括有数量不少于两个的DB9接口，且DB9接口与产品端的待测产品通过线束连接，多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备的另一侧设置有CAN接口，多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备另一侧的CAN接口通过CAN线与上位机连接，多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备内部包括有通信卡，且通信卡内部的MCU的两个CAN接口一个对内一个对外，两个TIMER组成了两个SENT采集接口，两组UART接驳LIN通信芯片组成了两个LIN通信接口，对内的CAN口多模块并联后，与控制CAN相连，对外的CAN口则为每个通道可连接各个产品的CAN口，上位机的一侧安装有CAN卡，多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备具体采用总体控制协议协议、CAN相关协议、LIN相关协议、SENT相关协议，CAN相关协议包括使用ID为0x15？来配置CAN转发模式和内容，通过0x5？？来获取CAN接口收到的内容，以及以上指令的执行情况，LIN相关协议使用ID为0x16？来配置LIN转发模式和内容，通过0x6？？来获取LIN接口收到的内容，以及以上指令的执行情况，SENT相关协议包括使用ID为0x17？来配置LIN转发模式和内容，通过0x7？？来获取LIN接口收到的内容，以及以上指令的执行情况。
工作原理：使用时，先将220V电源接上，开关打开，使用线束将产品端的待测产品与多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备的DB9接口连接，且需要几个通道就连接几个，上位机的CAN卡与多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备的CAN接口连接，完成后，然后打多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备内基于此协议开发的控制软件，即可对各个通道的各个产品进行通信，而多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备内部CAN采用制定好的协议进行交互。
其中总体控制协议中的功能模式的格式(0x1？？)如下：
使用ID为0x101内容为0x07的CAN报文设置工作模式。
使用ID为0x102内容为0xFF 0xFF的CAN报文设置开启哪些特定通道。
使用ID为0x103内容为0x01的CAN报文控制复位、急停等功能。
使用ID为0x150内容为0x01 0x14的CAN报文设置拓展CAN口的波特率和超时时间。
使用ID为0x160内容为0x4B 0x00表示配置LIN通信的波特率。
使用ID为0x170内容为0x01 0x14长度2字节的CAN报文表示设置SENT通信的时基Ticks和反馈频率(也是超时时间)。
以上都是回复0x4F1-0x4F8内容为0x01的CAN报文表示1-8#通信板卡的成功反馈。
具体协议部分CAN相关协议中的有回复的报文格式(0x151 0x152)如下：
使用ID为0x151内容为0x00 0x00 0x03 0xFF 0x01 0x08长度6字节的CAN报文表示下发报文ID(前4字节)、ID类型(第5字节)、报文长度(第6字节)，且表示此报文必有回复。
使用ID为0x152内容为任意值的CAN报文表示下发CAN报文的内容。
这些指令一般用于一些有回复的查询或配置操作场景。这些指令的回复格式如下：
回复ID为0x511内容为0x00 0x00 0x03 0xFF 0x01 0x08 0x01长度7字节的报文表示1#通道收到的报文ID(前4字节)、ID类型(第5字节)、报文长度(第6字节)，是否超时未收到回复(第7字节)。
回复ID为0x512内容为任意值的CAN报文表示1#通道收到的报文内容。
以此类推：0x521和0x522为2#通道收到的报文ID和报文内容。
0x531和0x532为3#通道收到的报文ID和报文内容。
……
0x581和0x582为8#通道收到的报文ID和报文内容。
CAN相关协议中无回复的报文格式(0x153 0x154)如下：
使用ID为0x153内容为0x00 0x00 0x03 0xFF 0x01 0x08长度6字节的CAN报文表示下发报文ID(前4字节)、ID类型(第5字节)、报文长度(第6字节)，且表示此报文没有回复。
使用ID为0x154内容为任意值的CAN报文表示下发CAN报文的内容。
这些指令一般用于一些无回复的配置操作场景。这些指令的回复格式如下：
回复0x5F1-0x5F8内容为0x01的CAN报文表示1-8#通道的成功反馈。
CAN相关协议中的远程帧格式(0x155)如下：
使用ID为0x155内容0x00 0x00 0x03 0xFF 0x01 0x08长度6字节的CAN报文表示下发报文ID(前4字节)、ID类型(第5字节)、报文长度(第6字节)，且表示此报文为远程帧，有回复。
这条指令专用于远程帧，远程帧默认其回复ID与发送的远程帧相同，报文内容即使我们需要查询的数据。因此，这条指令的回复格式如下：
回复ID为0x515内容为任意值的CAN报文表示1#通道收到的报文内容。
以此类推：0x525为2#通道收到的报文内容。
0x535为3#通道收到的报文内容。
……
0x585为8#通道收到的报文内容。
若超时没有收到回复则回复如下格式：
回复0x5F1-0x5F8内容为0x02的CAN报文表示1-8#通道的超时反馈。
CAN相关协议中的透传模式(0x156-0x15E)中的具体配置格式如下：
如使用了ID为0x156内容为0x00 0x00 0x03 0xFF 0x01 0x08配置信息，那么建立的映射关系如下：
回复ID为0x516内容为任意值的报文表示1#通道对0x156这个配置信息(即ID为0x3FF帧类型为标准帧，数据长度为8字节)吻合后的报文回复。
回复ID为0x526内容为任意值的报文表示2#通道对0x156这个配置信息吻合后的报文回复。
……
回复ID为0x586内容为任意值的报文表示8#通道对0x156这个配置信息吻合后的报文回复。
同理，若配置了0x157内容为0x00 0x00 0x04 0xFF 0x01 0x08配置信息，那么建立的映射关系即匹配的ID为0x4FF且回复的ID则相应变为0x517-0x587，内容为任意值。
若配置了0x15E内容为0x00 0x00 0x05 0xFF 0x01 0x08配置信息，那么建立的映射关系即匹配的ID为0x5FF且回复的ID则相应变为0x51E-0x58E，内容为任意值。
其中LIN相关协议中的无LIN回复格式(0x161+0x162)，即主机发送ID+报文的格式如下：
使用ID为0x161内容为0x20 0x08 0x01长度3字节的CAN报文表示要下发的LIN信息：LIN不含校验位ID(第1字节)，内容帧长度(第2字节)，校验类型(第3字节)。
使用ID为0x162内容为任意值的CAN报文来表示要下发的LIN报文内容。
通信卡在收到以上两条指令后，对其进行校验无误后，重新拼接为LIN报文下发，然后回复执行情况。
回复ID为0x6F0-0x6FF内容为0x01的报文表示第1-16通道的成功反馈。
若某些通道没有开启，则没有该通道的回复；若开启了，则一定有回复；否则就是发生了一些硬件故障。
LIN相关协议中的有LIN回复格式(0x163)，即主机只发送ID，从机回复报文的格式如下：
使用ID为0x163内容为0x20 0x08 0x01长度3字节的CAN报文表示要下发的LIN信息：LIN不含校验位ID(第1字节)，内容帧长度(第2字节)，校验类型(第3字节)。
通信卡在收到以上指令后，对直接发送间隔场、同步场、ID场，然后等待从机回复报文和校验信息，然后根据是否收到回复和收到的回复校验是否通过，来决定回复的信息。
若回复ID为0x630-0x63F内容为4字节(1状态包+6个半字节组成的数据包)的CAN报文即表示第1-16通道回复的正确报文。
若回复ID为0x6F0-0x6FF内容为0x02的CAN报文即表示第1-16通道无回复，或校验不通过。
其中SENT相关协议中的配置报文格式(0x170-0x172)如下：
使用ID为0x170内容为0x01 0x14长度2字节的CAN报文表示设置SENT通信的时基Ticks和反馈频率(也是超时时间)。
回复0x4F1-0x4F8内容为0x01的CAN报文表示1-8#通信板卡的成功反馈。
使用ID为0x171内容为0x01的CAN报文表示开始周期反馈。
使用ID为0x172内容为0x01的CAN报文表示开始单次反馈。
回复ID为0x710-0x71F内容为任意4字节内容的CAN报文即表示第1-16通道正确收到了SENT数据，并且将这个4字节内容拆分开即可获得一个状态半字节内容，6个半字节数据包。
回复ID为0x720-0x72F内容为0x01的CAN报文表示第1-16通道超时没有收到SENT数据包。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本发明的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，包括多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备、上位机，其特征在于：所述多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备的一侧分别设置有DB9接口组和220V电源座接口，所述多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备的另一侧设置有CAN接口，所述上位机的一侧安装有CAN卡，所述多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备具体采用总体控制协议协议、CAN相关协议、LIN相关协议、SENT相关协议。
2.根据权利要求1所述的基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，其特征在于：所述DB9接口组的内部包括有数量不少于两个的DB9接口，且DB9接口与产品端的待测产品通过线束连接。
3.根据权利要求1所述的基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，其特征在于：所述多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备另一侧的CAN接口通过CAN线与上位机连接，所述多通道CAN转CAN/LIN/SENT设备内部包括有通信卡，且通信卡内部的MCU的两个CAN接口一个对内一个对外，两个TIMER组成了两个SENT采集接口，两组UART接驳LIN通信芯片组成了两个LIN通信接口，对内的CAN口多模块并联后，与控制CAN相连，对外的CAN口则为每个通道可连接各个产品的CAN口。
4.根据权利要求1所述的基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，其特征在于：所述总体控制协议协议包括使用ID为0x10？0x15？0x16？0x17？开头的控制协议，来对多通道转发设备进行各项配置。
5.根据权利要求4所述的基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，其特征在于：所述CAN相关协议包括使用ID为0x15？来配置CAN转发模式和内容，通过0x5？？来获取CAN接口收到的内容，以及以上指令的执行情况。
6.根据权利要求1所述的基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，其特征在于：所述LIN相关协议使用ID为0x16？来配置LIN转发模式和内容，通过0x6？？来获取LIN接口收到的内容，以及以上指令的执行情况。
7.根据权利要求1所述的基于CAN的多通道的CAN/LIN/SENT转发协议，其特征在于：所述SENT相关协议包括使用ID为0x17？来配置LIN转发模式和内容，通过0x7？？来获取LIN接口收到的内容，以及以上指令的执行情况。
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