CN114900392B - 一种利用can总线传输串口数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用CAN总线传输串口数据的方法，属于数据传输技术领域，具体步骤包括：步骤一：将PCU和ECU之间通过电源线和CAN信号线进行连接；所述PCU的电源由ECU进行提供；PCU和ECU内均设有MCU，所述MCU的UART与CAN收发器进行通信连接；步骤二：建立PCU和ECU之间的通讯流程；将PCU和ECU之间的通讯流程分为握手部分和工作模式部分；步骤三：根据建立的通讯流程进行运行；通过将MCU的UART控制器与CAN收发器结合起来，达到既可以发送可变帧长的数据，将不适合拆分的数据一次送达，又使通讯更加稳定可靠。

Description

一种利用CAN总线传输串口数据的方法

技术领域

本发明属于数据传输技术领域，具体是一种利用CAN总线传输串口数据的方法。

背景技术

在工程机械行业，多见伸缩臂、折叠臂、升降平台等，在这些可伸展的部件的两端，往往存在需要通讯的设备。比如机械臂顶端的传感器与车上的控制器之间，剪叉平台顶端的PCU与底盘上的ECU之间。对于非载人平台，不涉及安全的，数据周期发送的如传感器，只要通讯距离能满足要求即可将数据送达。对于载人平台，除了通讯距离要有足够的冗余，还必须保证数据能稳定可靠的送达。

ECU、PCU主要应用在剪叉式车辆上，PCU安装在载人平台上，采集手柄信号、按键信号等发送给底盘的ECU，由ECU执行车辆的行走、升降控制等。根据不同的车型配置不同，要采集的信号多少也不同，那么一帧数据的长度就不固定。ECU做为主设备，PCU作为从设备，它们之间是一主一从的通讯方式。

CAN总线是在工程机械行业应用最广泛的总线，它的抗干扰性、错误检测能力是经过检验和认可的。但是目前的CAN总线一次只能发送8个字节数据，多于8个字节的数据需要分包发送。

MCU的UART口一般通过RS232或者RS485总线对外传输信号，可以传输不定长数据包。RS232一般传输距离是15m，而有些剪叉式车辆的高度是超过15m的，总线的长度会更长。而RS485和CAN都是差分信号传输，都有比较高的抗干扰能力，但是CAN收发器的节点保护能力更强。因此本发明基于上述问题和各自特征，提供了一种利用CAN总线传输串口数据的方法。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种利用CAN总线传输串口数据的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种利用CAN总线传输串口数据的方法，具体步骤包括：

步骤一：将PCU和ECU之间通过电源线和CAN信号线进行连接；所述PCU的电源由ECU进行提供；

PCU和ECU内均设有MCU，所述MCU的UART与CAN收发器进行通信连接；

步骤二：建立PCU和ECU之间的通讯流程；将PCU和ECU之间的通讯流程分为握手部分和工作模式部分；

步骤三：根据建立的通讯流程进行运行。

进一步地，握手部分的通讯过程为：

步骤SA1：ECU向PCU发送ASK指令；

步骤SA2：PCU接收到ASK指令，并应答ACK数据；

步骤SA3：当ECU接收到PCU的应答ACK数据时，则ECU与PCU之间的通讯建立；否则在LED上显示lost communication故障码，并重复步骤SA1-步骤SA2，直到通讯建立。

进一步地，工作模式部分的通讯过程为：

设置ECU的发送周期，ECU根据设置的发送周期定周期的发送请求和控制数据给PCU，采集操作信息，并将采集到的操作信息发送给ECU，ECU根据自身采集的信息和接收到的操作信息做出相应的动作，并匹配需要显示的数据，将显示数据发送给PCU，PCU控制LED进行显示。

进一步地，采集操作信息的方法包括：

设置需要采集的操作信息种类，识别对应操作信息种类的数据特征信息，将获得的数据特征信息进行特征数值转化，获得匹配特征；根据获得的匹配特征匹配对应的操作信息采集方法，根据匹配的采集方法进行操作进行采集。

进一步地，将获得的数据特征信息进行特征数值转化的方法包括：

建立第一数据库，获取具有的操作信息种类和对应的数据特征信息，根据获得的操作信息种类和对应的数据特征信息在第一数据库中设置若干个储存节点，为储存节点打上对应的操作信息种类标签和数据特征信息标签，根据数据特征信息内具有的单一特征设置对应的赋值，获取具有的单一特征组合，设置组合赋值模型，将当前第一数据库标记为特征赋值库；

识别数据特征信息中的单一特征，将识别的单一特征输入到特征赋值库中，匹配到单一特征对应的赋值集，根据所有单一特征匹配到的赋值集通过组合赋值模型获得组合赋值，将组合赋值标记为匹配特征。

进一步地，根据获得的匹配特征匹配对应的操作信息采集方法的方法包括：

获取具有的操作信息种类和对应的数据特征信息，整合为目标数据，获取ECU的发送周期，根据发送周期和目标数据设置对应的采集分包点，根据设置的采集分包点和目标数据设置对应的操作信息采集方法，并通过特征赋值库获得操作信息采集方法对应的匹配特征，给操作信息采集方法打上对应的匹配特征标签，根据操作信息采集方法建立特征采集方法匹配库；

识别需要进行匹配的匹配特征，将识别的匹配特征输入到特征采集方法匹配库中进行匹配，获得对应的操作信息采集方法。

进一步地，根据发送周期和目标数据设置对应的采集分包点的方法包括：

识别发送周期，并标记为ET，建立操作信息种类的类型修正系数匹配表，根据目标数据从类型修正系数匹配表中匹配对应的类型修正系数，并标记为LX；设置对应数据特征信息的分度修正系数，将设置的分度修正系数进行汇总并建立分度修正系数匹配表，根据目标数据从分度修正系数匹配表中匹配对应的分度修正系数，并标记为FX，根据定位值公式DW=b1×ET×b2×(LX+FX)计算定位值，其中b1、b2均为比例系数，取值范围为0<b1≤1，0<b2≤1，将定位值和发送周期整合为采集坐标，建立采集定位模型，将采集坐标输入到采集定位模型中，获得对应操作信息种类的采集分包点。

进一步地，匹配需要显示的数据的方法包括：

设置需要进行显示的数据种类，标记为显示种类，根据设置的显示种类在PCU的LED上规划对应的显示区域；

根据显示种类进行数据匹配，将匹配到的数据标记为显示数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过将MCU的UART控制器与CAN收发器结合起来，达到既可以发送可变帧长的数据，将不适合拆分的数据一次送达，又使通讯更加稳定可靠；通过设置采集分包点，根据采集分包点可以确定对应的采集时间段、反应时间等，保障数据采集后发送的完整性和及时性；优化两者之间的数据传输。

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的介绍，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获得其他的附图。

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明连接示意图；

图3为本发明通讯流程图。

实施方式

下面将结合实施例对本发明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。

如图1至图3所示，一种利用CAN总线传输串口数据的方法，具体步骤包括：

步骤一：将PCU和ECU之间通过电源线和CAN信号线进行连接；所述PCU的电源由ECU进行提供；

PCU和ECU内均设有MCU，所述MCU的UART与CAN收发器进行通信连接；实现UART通过CAN Transceiver可以将数据发送到总线上；

通过将MCU的UART控制器与CAN收发器结合起来，达到既可以发送可变帧长的数据，将不适合拆分的数据一次送达，又使通讯更加稳定可靠；因为目前的CAN总线一次只能发送8个字节数据，多于8个字节的数据需要分包发送，

MCU的UART口一般通过RS232或者RS485总线对外传输信号，可以传输不定长数据包；RS485和CAN都是差分信号传输，都有比较高的抗干扰能力，但是CAN收发器的节点保护能力更强，通过两者的结合，实现既可以发送可变帧长的数据，将不适合拆分的数据一次送达，又使通讯更加稳定可靠。

步骤二：建立PCU和ECU之间的通讯流程；

由于CAN总线上同一时刻只能有一个设备发送数据，所以PCU作为从设备，从不主动往总线上发送数据，所有的通讯都是ECU发起，PCU应答；

将PCU和ECU之间的通讯流程分为握手部分和工作模式部分；

握手部分的通讯过程为：

步骤SA1：ECU向PCU发送ASK指令；

步骤SA2：PCU接收到ASK指令，并应答ACK数据；

步骤SA3：当ECU接收到PCU的应答ACK数据时，则ECU与PCU之间的通讯建立；否则在LED上显示lost communication故障码，并重复步骤SA1-步骤SA2，直到通讯建立。

工作模式部分的通讯过程为：

设置ECU的发送周期，一般为50ms，ECU根据设置的发送周期定周期的发送请求和控制数据给PCU，采集操作信息，并将采集到的操作信息发送给ECU，ECU根据自身采集的如DI、AI等信息和接收到的操作信息做出相应的动作，并匹配需要显示的数据，将显示数据发送给PCU，PCU控制LED进行显示。

在一个实施例中，采集操作信息的方法为直接使用现有的数据采集方法。

在另一个实施例中，采集操作信息的方法包括：

设置需要采集的操作信息种类，如操作按键使用信息、操作手柄位置信息等具有操作控制功能的操作信息，识别对应操作信息种类的数据特征信息，如信息种类、采集方式、处理方式等特征信息，通过现有方法可以获取，因此不进行详细叙述；将获得的数据特征信息进行特征数值转化，获得匹配特征；根据获得的匹配特征匹配对应的操作信息采集方法，根据匹配的采集方法进行操作进行采集。

将获得的数据特征信息进行特征数值转化的方法包括：

建立第一数据库，获取具有的操作信息种类和对应的数据特征信息，根据获得的操作信息种类和对应的数据特征信息在第一数据库中设置若干个储存节点，为储存节点打上对应的操作信息种类标签和数据特征信息标签，根据数据特征信息内具有的单一特征设置对应的赋值，可以采用人工或者建立学习模型的方式进行设置赋值，且单一特征可对应多个赋值，根据对应的单一特征组合确定使用哪个赋值；单一特征指的是数据特征信息中信息种类、采集方式等特征；获取具有的单一特征组合，设置组合赋值模型，由专家组进行设置，是基于神经网络根据具有的单一特征组合进行建立的，具体的建立和训练为本领域常识，组合赋值模型用于根据单一特征组合中各个单一特征对应的赋值集确定单一特征组合的组合赋值；将当前第一数据库标记为特征赋值库；

识别数据特征信息中的单一特征，将识别的单一特征输入到特征赋值库中，匹配到单一特征对应的赋值集，根据所有单一特征匹配到的赋值集通过组合赋值模型获得组合赋值，将组合赋值标记为匹配特征。

根据获得的匹配特征匹配对应的操作信息采集方法的方法包括：

获取具有的操作信息种类和对应的数据特征信息，整合为目标数据，获取ECU的发送周期，根据发送周期和目标数据设置对应的采集分包点，根据设置的采集分包点和目标数据由专家组设置对应的操作信息采集方法，并通过特征赋值库获得操作信息采集方法对应的匹配特征，给操作信息采集方法打上对应的匹配特征标签，根据操作信息采集方法建立特征采集方法匹配库；

识别需要进行匹配的匹配特征，将识别的匹配特征输入到特征采集方法匹配库中进行匹配，获得对应的操作信息采集方法。

根据发送周期和目标数据设置对应的采集分包点的方法包括：

识别发送周期，并标记为ET，由专家组建立操作信息种类的类型修正系数匹配表，具体的类型修正系数主要是参照操作信息种类对应的数据处理进行设置的；根据目标数据从类型修正系数匹配表中匹配对应的类型修正系数，并标记为LX；由专家组设置对应数据特征信息的分度修正系数，将设置的分度修正系数进行汇总并建立分度修正系数匹配表，分度修正系数是参照对应的数据特征信息，在到达发送周期时，进行数据打包发送的过程进行设置的；根据目标数据从分度修正系数匹配表中匹配对应的分度修正系数，并标记为FX，根据定位值公式DW=b1×ET×b2×(LX+FX)计算定位值，其中b1、b2均为比例系数，取值范围为0<b1≤1，0<b2≤1，将定位值和发送周期整合为采集坐标，建立采集定位模型，将采集坐标输入到采集定位模型中，获得对应操作信息种类的采集分包点，根据采集分包点可以确定对应的采集时间段、反应时间等，用于保障数据采集后发送的完整性和及时性。

采集定位模型是基于CNN网络或DNN网络建立的，采用人工的方式建立训练集，通过训练集进行训练，具体未公开的部分为本领域常识，因此不进行详细叙述。

ECU根据自身采集的信息和接收到的操作信息做出相应的动作，对应的动作均可通过现有的技术或方法进行匹配，因此不进行详细叙述。

匹配需要显示的数据的方法包括：

设置需要进行显示的数据种类，标记为显示种类，根据设置的显示种类在PCU的LED上规划对应的显示区域；

根据显示种类进行数据匹配，将匹配到的数据标记为显示数据。

步骤三：根据建立的通讯流程进行运行。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (3)

1.一种利用CAN总线传输串口数据的方法，其特征在于，具体步骤包括：

步骤一：将PCU和ECU之间通过电源线和CAN信号线进行连接；所述PCU的电源由ECU进行提供；

PCU和ECU内均设有MCU，所述MCU的UART与CAN收发器进行通信连接；

步骤二：建立PCU和ECU之间的通讯流程；将PCU和ECU之间的通讯流程分为握手部分和工作模式部分；

步骤三：根据建立的通讯流程进行运行；

工作模式部分的通讯过程为：

设置ECU的发送周期，ECU根据设置的发送周期定周期的发送请求和控制数据给PCU，采集操作信息，并将采集到的操作信息发送给ECU，ECU根据自身采集的信息和接收到的操作信息做出相应的动作，并匹配需要显示的数据，将显示数据发送给PCU，PCU控制LED进行显示；

采集操作信息的方法包括：

设置需要采集的操作信息种类，识别对应操作信息种类的数据特征信息，将获得的数据特征信息进行特征数值转化，获得匹配特征；根据获得的匹配特征匹配对应的操作信息采集方法，根据匹配的采集方法进行操作进行采集；

将获得的数据特征信息进行特征数值转化的方法包括：

建立第一数据库，获取具有的操作信息种类和对应的数据特征信息，根据获得的操作信息种类和对应的数据特征信息在第一数据库中设置若干个储存节点，为储存节点打上对应的操作信息种类标签和数据特征信息标签，根据数据特征信息内具有的单一特征设置对应的赋值，获取具有的单一特征组合，设置组合赋值模型，将当前第一数据库标记为特征赋值库；

识别数据特征信息中的单一特征，将识别的单一特征输入到特征赋值库中，匹配到单一特征对应的赋值集，根据所有单一特征匹配到的赋值集通过组合赋值模型获得组合赋值，将组合赋值标记为匹配特征；

根据获得的匹配特征匹配对应的操作信息采集方法的方法包括：

获取具有的操作信息种类和对应的数据特征信息，整合为目标数据，获取ECU的发送周期，根据发送周期和目标数据设置对应的采集分包点，根据设置的采集分包点和目标数据设置对应的操作信息采集方法，并通过特征赋值库获得操作信息采集方法对应的匹配特征，给操作信息采集方法打上对应的匹配特征标签，根据操作信息采集方法建立特征采集方法匹配库；

识别需要进行匹配的匹配特征，将识别的匹配特征输入到特征采集方法匹配库中进行匹配，获得对应的操作信息采集方法；

根据发送周期和目标数据设置对应的采集分包点的方法包括：

识别发送周期，并标记为ET，建立操作信息种类的类型修正系数匹配表，根据目标数据从类型修正系数匹配表中匹配对应的类型修正系数，并标记为LX；设置对应数据特征信息的分度修正系数，将设置的分度修正系数进行汇总并建立分度修正系数匹配表，根据目标数据从分度修正系数匹配表中匹配对应的分度修正系数，并标记为FX，根据定位值公式DW=b1×ET×b2×(LX+FX)计算定位值，其中b1、b2均为比例系数，取值范围为0<b1≤1，0<b2≤1，将定位值和发送周期整合为采集坐标，建立采集定位模型，将采集坐标输入到采集定位模型中，获得对应操作信息种类的采集分包点。

2.根据权利要求1所述的一种利用CAN总线传输串口数据的方法，其特征在于，握手部分的通讯过程为：

步骤SA1：ECU向PCU发送ASK指令；

步骤SA2：PCU接收到ASK指令，并应答ACK数据；

步骤SA3：当ECU接收到PCU的应答ACK数据时，则ECU与PCU之间的通讯建立；否则在LED上显示lost communication故障码，并重复步骤SA1-步骤SA2，直到通讯建立。

3.根据权利要求1所述的一种利用CAN总线传输串口数据的方法，其特征在于，匹配需要显示的数据的方法包括：

设置需要进行显示的数据种类，标记为显示种类，根据设置的显示种类在PCU的LED上规划对应的显示区域；

根据显示种类进行数据匹配，将匹配到的数据标记为显示数据。