CN115085867B - 一种can总线报文的e2e校验方法及装置 - Google Patents

一种can总线报文的e2e校验方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种CAN总线报文的E2E校验方法及装置，涉及车载设备技术领域，具体为：从CAN总线中获取各车载设备发送的被E2E保护的报文；利用预先生成的配置文件对被E2E保护的报文进行E2E校验，得到校验结果，所述配置文件记录了对各车载设备发送的报文进行校验的配置信息。本申请通过设置配置文件提高了校验的灵活性，加密性更强，提高CAN报文数据传输的安全性。

Description

一种CAN总线报文的E2E校验方法及装置
技术领域
本申请涉及车载设备技术领域，尤其是涉及一种CAN总线报文的E2E校验方法及装置。
背景技术
目前常用的CAN数据校验方案，大多数采用的基本是在CAN报文中定义checksum和count，使用CRC校验简单的对该数据进行填充校验值，该方案校验方式简单，仅能校验单帧是否数据出错以及是否有数据丢失的情况发生，无法提供更灵活的数据校验和纠错机制，比如校验指定位数数据、丢帧容错机制、信息地址错误、数据顺序错误等。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种CAN总线报文的E2E校验方法及装置，以解决上述技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种CAN总线报文的E2E校验方法，包括：
从CAN总线中获取各车载设备发送的被E2E保护的报文；
利用预先生成的配置文件对被E2E保护的报文进行E2E校验，得到校验结果，所述配置文件记录了对各车载设备发送的报文进行校验的配置信息。
进一步，所述配置文件包括：各车载设备报文的E2E数据填充配置信息和各车载设备报文的E2E校验配置信息；所述E2E数据填充配置信息包括：报文中各字段无效位的填充掩码，填充掩码为1或0；所述E2E校验配置信息包括：报文类型编号ID、需校验的数据位、校验数据长度、是否检验完成的标志位、CRC错误最大允许次数、最大重复次数和counter丢失最大允许个数。
进一步，所述报文的报文结构体中添加E2Echecksum位和counter位，其中，E2Echecksum位用于记录检验值，counter位用于标识发送报文的个数；所述被E2E保护的报文的生成步骤包括：
将counter值的初始值设为0，按照0-15进行轮询计数，将counter值填充至报文的counter位中；
根据车载设备的E2E数据填充掩码对报文进行填充，得到填充后的报文；
将车载设备的报文类型编号ID和填充后的报文中的需校验的数据位进行拼接，得到拼接后的数据；
使用CRC算法对拼接后的数据进行计算，得到计算结果checksum值，将checksum值填充至报文的E2EChecksum位中。
进一步，利用预先生成的配置文件和E2E校验算法，对被E2E保护的报文进行E2E校验，得到校验结果；包括：
根据接收到的被E2E保护的报文所属的车载设备，从所述配置文件中获取对应的E2E数据填充配置信息和E2E校验配置信息；
根据E2E校验配置信息从被E2E保护的报文中提取出counter值、checksum值和需校验的数据；
利用E2E数据填充配置信息对被E2E保护的报文进行填充，得到填充后的报文；
将E2E校验配置信息中的报文类型编号ID和填充后的报文中的需校验的数据进行拼接，得到拼接后的数据；
根据E2E数据填充配置信息对拼接后的数据进行校验，获取校验结果。
进一步，根据E2E数据填充配置信息对拼接后的数据进行校验，获取校验结果；包括：
步骤S1：对拼接后的数据使用CRC算法计算checksum值，并与报文中提取的checksum值进行对比，若两者相同，进入步骤S3；否则，进入步骤S2；
步骤S2：判断报文出现CRC错误，将报文出现CRC次数的值加1，然后判断报文出现CRC次数是否大于CRC错误最大允许次数，若为是，则校验未通过，否则，进入步骤S3；
步骤S3：判断报文提取的counter值是否在[0,15]内，若为是，则进入步骤S4；否则，判断报文出现counter序列错误，校验未通过；
步骤S4：判断报文的counter值和上一帧报文的counter值是否相同，若为是，进入步骤S5；否则，进入步骤S6；所述上一帧报文与报文来自同一车载设备；
步骤S5：判断报文为重复报文，将报文重复次数加1，判断报文重复次数是否大于最大重复次数，若为是，则校验未通过，否则，进入步骤S6；
步骤S6：判断报文的counter值和上一帧报文的counter值的差是否大于counter丢失最大允许个数，若为是，校验未通过，否则，校验通过。
进一步，所述方法还包括：当报文的校验结果为校验通过，则将报文转发至上层应用。
进一步，所述方法还包括：
针对各车载设备建立多个异步检验进程，每个检验进程对同一个车载设备的被E2E保护的报文进行检验。
第二方面，本申请实施例提供了一种CAN总线报文的E2E校验装置，包括：
获取单元，用于从CAN总线中获取各车载设备发送的被E2E保护的报文；
校验单元，用于利用预先生成的配置文件对被E2E保护的报文进行E2E校验，得到校验结果，所述配置文件记录了对各车载设备发送的报文进行校验的配置信息。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例的CAN总线报文的E2E校验方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现本申请实施例的CAN总线报文的E2E校验方法。
本申请通过设置配置文件提高了报文校验的灵活性，加密性更强，提高CAN报文数据传输的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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为本申请实施例提供的CAN总线报文的E2E校验方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的CAN总线报文的E2E校验装置的功能结构图；
图3为本申请实施例提供的电子设备的结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
首先对本申请实施例的设计思想进行简单介绍。
目前常用的CAN数据校验方案，大多数采用的基本是在CAN报文中定义checksum和count，使用CRC校验简单的对该数据进行填充校验值，该方案校验方式简单，仅能校验单帧是否数据出错以及是否有数据丢失的情况发生，无法提供更灵活的数据校验和纠错机制。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种CAN总线报文的E2E校验方法，该方法的应用场景为：各车载设备通过CAN总线与车机通信，各车载设备的CAN报文采用自定义的报文结构体，其中报文结构体中添加了E2Echecksum位和counter位，其中，E2Echecksum位用于记录检验值，counter位用于标识发送报文的个数；各车载设备上预先存储了对CAN报文进行E2E保护的配置信息，包括E2E数据填充配置信息和E2E校验配置信息；利用E2E数据填充配置信息和E2E校验配置信息得到counter值和checksum值，将counter值和checksum值分别填充到E2Echecksum位和counter位，然后将CAN报文发送至车机；
车机收到被保护的CAN报文后，从配置文件中获取对应车载设备的E2E数据填充配置信息和E2E校验配置信息，对CAN报文进行校验，得到报文校验结果，并将校验通过的报文上传至上层应用，例如显示屏。
本申请支持E2E校验的报文加载E2E配置文件，配置数据掩码、校验数据位和校验参数。不同报文E2E校验异步进行，使用独立检测通道，互不干扰。
与现有技术相比，本申请的技术优势包括：
1、校验灵活，加密性更强。通过配置文件可灵活配置一帧数据中所需校验的位数，每个信号组存在一个报文类型编号ID，并参与数据校验计算，提高数据安全性。
2、数据纠错机制完善，可根据不同需求配置容错策略。对每一组需要校验的数据进行单独配置，提供CRC错误最大允许次数、最大重复次数和counter丢失最大允许个数所需的数据数、数据验证结果等参数，满足信息重复、信息丢失、信息错误、信息延迟等检测要求。
在介绍了本申请实施例的应用场景和设计思想之后，下面对本申请实施例提供的技术方案进行说明。
如图1所示，本申请实施例提供了一种CAN总线报文的E2E校验方法，包括：
步骤101：从CAN总线中获取各车载设备发送的被E2E保护的报文；
其中，所述配置文件包括：各车载设备报文的E2E数据填充配置信息和各车载设备报文的E2E校验配置信息；所述E2E数据填充配置信息包括：报文中各字段无效位的填充掩码，填充掩码为1或0；所述E2E校验配置信息包括：报文类型编号ID、需校验的数据位、校验数据长度、是否检验完成的标志位、CRC错误最大允许次数、最大重复次数和counter丢失最大允许个数。
在本实施例中，被E2E保护的报文由各车载设备生成并通过CAN总线进行发送。所述报文的报文结构体中添加E2Echecksum位和counter位，其中，E2Echecksum位用于记录检验值，counter位用于标识发送报文的个数；所述被E2E保护的报文的生成步骤包括：
将counter值的初始值设为0，按照0-15进行轮询计数，将counter值填充至报文的counter位中；
根据车载设备的E2E数据填充掩码对报文进行填充，得到填充后的报文；
需要说明的是，这种掩码填充不是真的对报文中各字段无效位进行掩码重置，只是为了方便后续计算checksum值，而且填充0还是1已通过E2E数据填充配置信息预先配置完成。
将车载设备的报文类型编号ID和填充后的报文中的需校验的数据位进行拼接，得到拼接后的数据；
其中，报文类型编号ID和车载设备一一对应。
使用CRC算法对拼接后的数据进行计算，得到计算结果checksum值，将checksum值填充至报文的E2EChecksum位中。
步骤102：利用预先生成的配置文件对被E2E保护的报文进行E2E校验，得到校验结果，所述配置文件记录了对各车载设备发送的报文进行校验的配置信息。
具体的，根据E2E数据填充配置信息对拼接后的数据进行校验，获取校验结果；包括：
步骤S1：对拼接后的数据使用CRC算法计算checksum值，并与报文中提取的checksum值进行对比，若两者相同，进入步骤S3；否则，进入步骤S2；
步骤S2：判断报文出现CRC错误，将报文出现CRC次数的值加1，然后判断报文出现CRC次数是否大于CRC错误最大允许次数，若为是，则校验未通过，否则，进入步骤S3；
步骤S3：判断报文提取的counter值是否在[0,15]内，若为是，则进入步骤S4；否则，判断报文出现counter序列错误，校验未通过；
步骤S4：判断报文的counter值和上一帧报文的counter值是否相同，若为是，进入步骤S5；否则，进入步骤S6；所述上一帧报文与报文来自同一车载设备；
步骤S5：判断报文为重复报文，将报文重复次数加1，判断报文重复次数是否大于最大重复次数，若为是，则校验未通过，否则，进入步骤S6；
步骤S6：判断报文的counter值和上一帧报文的counter值的差是否大于counter丢失最大允许个数，若为是，校验未通过，否则，校验通过。
此外，当报文的校验结果为校验通过，则将报文转发至上层应用。
为了提高校验速度，可以针对各车载设备建立多个异步检验进程，每个检验进程对同一个车载设备的被E2E保护的报文进行检验。
基于上述实施例，本申请实施例提供了一种CAN总线报文的E2E校验装置，参阅图2所示，本申请实施例提供的CAN总线报文的E2E校验装置200至少包括：
获取单元201，用于从CAN总线中获取各车载设备发送的被E2E保护的报文；
校验单元202，用于利用预先生成的配置文件对被E2E保护的报文进行E2E校验，得到校验结果，所述配置文件记录了对各车载设备发送的报文进行校验的配置信息。
需要说明的是，本申请实施例提供的CAN总线报文的E2E校验装置200解决技术问题的原理与本申请实施例提供的CAN总线报文的E2E校验方法相似，因此，本申请实施例提供的CAN总线报文的E2E校验装置200的实施可以参见本申请实施例提供的CAN总线报文的E2E校验方法的实施，重复之处不再赘述。
如图3所示，本申请实施例提供的电子设备300至少包括：处理器301、存储器302和存储在存储器302上并可在处理器301上运行的计算机程序，处理器301执行计算机程序时实现本申请实施例提供的CAN总线报文的E2E校验方法。
本申请实施例提供的电子设备300还可以包括连接不同组件(包括处理器301和存储器302)的总线303。其中，总线303表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线、外围总线、局域总线等。
存储器302可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存储器(RandomAccess Memory，RAM)3021和/或高速缓存存储器3022，还可以进一步包括只读存储器(ReadOnly Memory，ROM)3023。
存储器302还可以包括具有一组(至少一个)程序模块3025的程序工具3024，程序模块3025包括但不限于：操作子系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
电子设备300也可以与一个或多个外部设备304(例如键盘、遥控器等)通信，还可以与一个或者多个使得用户能与电子设备300交互的设备通信(例如手机、电脑等)，和/或，与使得电子设备300与一个或多个其它电子设备300进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入/输出(Input/Output，I/O)接口305进行。并且，电子设备300还可以通过网络适配器306与一个或者多个网络(例如局域网(Local AreaNetwork，LAN)，广域网(Wide Area Network，WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图3所示，网络适配器306通过总线303与电子设备300的其它模块通信。应当理解，尽管图3中未示出，可以结合电子设备300使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列(Redundant Arrays of IndependentDisks，RAID)子系统、磁带驱动器以及数据备份存储子系统等。
需要说明的是，图3所示的电子设备300仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现本申请实施例提供的CAN总线报文的E2E校验方法。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
尽管已描述了本申请的优选实施例，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申请范围的所有变更和修改。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种CAN总线报文的E2E校验方法，其特征在于，包括：
从CAN总线中获取各车载设备发送的被E2E保护的报文；
利用预先生成的配置文件对被E2E保护的报文进行E2E校验，得到校验结果，所述配置文件记录了对各车载设备发送的报文进行校验的配置信息；
利用预先生成的配置文件对被E2E保护的报文进行E2E校验，得到校验结果；包括：根据接收到的被E2E保护的报文所属的车载设备，从所述配置文件中获取对应的E2E数据填充配置信息和E2E校验配置信息；根据E2E校验配置信息从被E2E保护的报文中提取出counter值、checksum值和需校验的数据；利用E2E数据填充配置信息对被E2E保护的报文进行填充，得到填充后的报文；将E2E校验配置信息中的报文类型编号ID和填充后的报文中的需校验的数据进行拼接，得到拼接后的数据；根据E2E数据填充配置信息对拼接后的数据进行校验，获取校验结果；
具体的，根据E2E数据填充配置信息对拼接后的数据进行校验，获取校验结果；包括：步骤S1：对拼接后的数据使用CRC算法计算checksum值，并与报文中提取的checksum值进行对比，若两者相同，进入步骤S3；否则，进入步骤S2；步骤S2：判断报文出现CRC错误，将报文出现CRC次数的值加1，然后判断报文出现CRC次数是否大于CRC错误最大允许次数，若为是，则校验未通过，否则，进入步骤S3；步骤S3：判断报文提取的counter值是否在[0,15]内，若为是，则进入步骤S4；否则，判断报文出现counter序列错误，校验未通过；步骤S4：判断报文的counter值和上一帧报文的counter值是否相同，若为是，进入步骤S5；否则，进入步骤S6；所述上一帧报文与报文来自同一车载设备；步骤S5：判断报文为重复报文，将报文重复次数加1，判断报文重复次数是否大于最大重复次数，若为是，则校验未通过，否则，进入步骤S6；步骤S6：判断报文的counter值和上一帧报文的counter值的差是否大于counter丢失最大允许个数，若为是，校验未通过，否则，校验通过。
2.根据权利要求1所述的CAN总线报文的E2E校验方法，其特征在于，所述配置文件包括：各车载设备报文的E2E数据填充配置信息和各车载设备报文的E2E校验配置信息；所述E2E数据填充配置信息包括：报文中各字段无效位的填充掩码，填充掩码为1或0；所述E2E校验配置信息包括：报文类型编号ID、需校验的数据位、校验数据长度、是否检验完成的标志位、CRC错误最大允许次数、最大重复次数和counter丢失最大允许个数。
3.根据权利要求2所述的CAN总线报文的E2E校验方法，其特征在于，所述报文的报文结构体中添加E2Echecksum位和counter位，其中，E2Echecksum位用于记录检验值，counter位用于标识发送报文的个数；所述被E2E保护的报文的生成步骤包括：
将counter值的初始值设为0，按照0-15进行轮询计数，将counter值填充至报文的counter位中；
根据车载设备的E2E数据填充掩码对报文进行填充，得到填充后的报文；
将车载设备的报文类型编号ID和填充后的报文中的需校验的数据位进行拼接，得到拼接后的数据；
使用CRC算法对拼接后的数据进行计算，得到计算结果checksum值，将checksum值填充至报文的E2EChecksum位中。
4.根据权利要求1所述的CAN总线报文的E2E校验方法，其特征在于，所述方法还包括：当报文的校验结果为校验通过，则将报文转发至上层应用。
5.根据权利要求1所述的CAN总线报文的E2E校验方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对各车载设备建立多个异步检验进程，每个检验进程对同一个车载设备的被E2E保护的报文进行检验。
6.一种CAN总线报文的E2E校验装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于从CAN总线中获取各车载设备发送的被E2E保护的报文；
校验单元，用于利用预先生成的配置文件对被E2E保护的报文进行E2E校验，得到校验结果，所述配置文件记录了对各车载设备发送的报文进行校验的配置信息；
所述校验单元还用于：根据接收到的被E2E保护的报文所属的车载设备，从所述配置文件中获取对应的E2E数据填充配置信息和E2E校验配置信息；根据E2E校验配置信息从被E2E保护的报文中提取出counter值、checksum值和需校验的数据；利用E2E数据填充配置信息对被E2E保护的报文进行填充，得到填充后的报文；将E2E校验配置信息中的报文类型编号ID和填充后的报文中的需校验的数据进行拼接，得到拼接后的数据；根据E2E数据填充配置信息对拼接后的数据进行校验，获取校验结果；
具体的，所述校验单元还用于：步骤S1：对拼接后的数据使用CRC算法计算checksum值，并与报文中提取的checksum值进行对比，若两者相同，进入步骤S3；否则，进入步骤S2；步骤S2：判断报文出现CRC错误，将报文出现CRC次数的值加1，然后判断报文出现CRC次数是否大于CRC错误最大允许次数，若为是，则校验未通过，否则，进入步骤S3；步骤S3：判断报文提取的counter值是否在[0,15]内，若为是，则进入步骤S4；否则，判断报文出现counter序列错误，校验未通过；步骤S4：判断报文的counter值和上一帧报文的counter值是否相同，若为是，进入步骤S5；否则，进入步骤S6；所述上一帧报文与报文来自同一车载设备；步骤S5：判断报文为重复报文，将报文重复次数加1，判断报文重复次数是否大于最大重复次数，若为是，则校验未通过，否则，进入步骤S6；步骤S6：判断报文的counter值和上一帧报文的counter值的差是否大于counter丢失最大允许个数，若为是，校验未通过，否则，校验通过。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任一项所述的CAN总线报文的E2E校验方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的CAN总线报文的E2E校验方法。
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