CN117461292A - 通信装置以及数据通信方法 - Google Patents

Abstract

通信装置(120)具备至少一个发送用缓冲器(Tx1)以及至少一个接收缓冲器(Rx1～RxN)。此外，通信装置(120)经由CAN收发器(160)将附加了识别信息的数据从发送缓冲器(Tx1)发送到CAN总线(200)，接收流过CAN总线(200)的数据并存储于接收缓冲器(Rx1～RxN)中的任一个。而且，通信装置(120)对于存储于接收缓冲器(Rx1～RxN)的数据，识别从本节点发送的数据并进行处理。

Description

通信装置以及数据通信方法

技术领域

本发明涉及在搭载于车辆的电子控制装置间发送接收任意数据的通信装置以及数据通信方法。

背景技术

在电子控制装置间发送接收的数据中附加了用于识别数据内容、发送节点等的识别信息。通过车载系统的高功能化等，在电子控制装置间发送接收的数据中附加的识别信息也具有增加倾向。此外，在内置于电子控制装置的通信装置中，还存在这样的制约：在形成节点的各信道中能够接收的识别信息是有限的。因此，如专利文献1所记载的那样，提出了如下技术：通过综合地利用通信接口所具备的多个信道来接收在单个信道中无法接收的识别信息数的数据。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-142646号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，从通信接口的一个信道发送的数据流过构建车载网络的通信总线，并被通知给与该通信总线连接的全部信道。在通信装置中，例如，为了镜像(mirroring)，需要直接从通信总线接收发送到通信总线的数据并进行处理。但是，在通信装置中，有时也从其他通信装置接收附加了与发送到通信总线的数据相同的识别信息的数据，无法识别是发送到通信总线的数据还是从其他通信装置发送的数据，而难以适当地对它们进行处理。

因此，本发明的目的在于，提供对于附加了相同的识别信息的数据，能够识别是从本节点发送的数据还是从其他节点发送的数据的通信装置以及数据通信方法。

用于解决课题的手段

通信装置具备至少一个发送缓冲器以及至少一个接收缓冲器。此外，通信装置将附加了识别信息的数据从发送缓冲器发送到通信总线，接收流过通信总线的数据并存储于接收缓冲器。而且，通信装置对于存储于接收缓冲器的数据，识别从本节点发送的数据并进行处理。

发明效果

根据本发明，在通信装置中，对于附加了相同的识别信息的数据，能够识别是从本节点发送的数据还是从其他节点发送的数据。

附图说明

图1是示出车载网络的一例的概要图。

图2是示出数据帧的一例的说明图。

图3是示出远程帧的一例的说明图。

图4是示出内置于电子控制装置的通信装置的一例的概要图。

图5是示出接收规则表的一例的说明图。

图6是示出配置表(configuration table)的一例的说明图。

图7是示出使用配置表来设定的接收规则表的一例的说明图。

图8是示出内置于电子控制装置的通信装置的其他例的概要图。

图9是数据阻断电路的工作时的数据阻断功能的说明图。

图10是数据阻断电路的非工作时的数据阻断功能的说明图。

图11是示出接收规则表的其他例的说明图。

具体实施方式

以下，参照附加的附图对用于实施本发明的实施方式进行详细叙述。

图1示出了搭载于乘用车、公共汽车、卡车、建筑机械等车辆的线路型的车载网络的一例。对发动机系统、自动变速系统、防侧滑系统、自动驾驶系统等进行电子控制的多个电子控制装置(ECU)100例如经由CAN(控制器局域网(Controller Area Network))总线200以能够发送接收任意数据的方式连接。CAN总线200根据两条通信线CAN_H以及CAN_L的电压差来判断显性(dominant)以及隐性(recessive)，由此不易受到噪声的影响。

这里，CAN总线200作为通信总线的一例而被列举。然而，作为通信总线，不限于CAN总线200，也可以是LIN(局域互联网络(Local Interconnect Network))总线、FlexRay(注册商标)总线等公知的总线。另外，在图1所示的车载网络的一例中，在车辆搭载有五个电子控制装置100，但电子控制装置100的个数能够任意设定。

在多个电子控制装置100之间，作为附加了识别信息的数据的一例，发送接收在CAN协议中利用的数据帧DF或远程帧RF。

如图2所示，数据帧DF包含SOF(帧开始(Start Of Frame))、ID(标识符(Identifier))、RTR(远程发送请求(Remote Transmission Request))、控制字段、数据字段、CRC(循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check))字段、ACK(肯定响应(Acknowledgement))字段、和EOF(帧结束(End Of Frame))而构成。这里，ID作为附加于数据的识别信息的一例而被列举。

SOF表示数据帧DF的开始。ID用于识别数据内容以及发送节点，并且表示通信仲裁的优先顺序。RTR用于识别数据帧DF和远程帧RF。控制字段包含IDE(标识符扩展(Identifier Extension))、预留比特r、表示在数据字段中被发送多少字节的数据的DLC(数据长度码(Data Length Code))而构成。数据字段用于存储所发送的数据的主体。CRC字段包含用于判断是否能够正常接收数据的CRC序列和表示CRC序列的结束的CRC定界符而构成。ACK字段包含ACK时隙和表示ACK时隙的结束的ACK定界符而构成。EOF表示数据帧DF的结束。另外，图2所示的数据帧DF是标准格式的数据帧的一例，但也可以是扩展帧的数据帧。

远程帧RF用于请求数据帧DF，如图3所示，包含SOF、ID、RTR、控制字段、CRC字段、ACK字段、和EOF而构成。即，远程帧RF的基本结构为从数据帧DF中除去了数据字段的结构。因此，这里以排除重复说明为目的，省略关于远程帧RF的详细情况的说明。如果需要，可以参照数据帧DF的说明。

如图4所示，电子控制装置100除了用于对控制对象设备进行控制的微型计算机(未图示)之外，还至少内置有与CAN总线200连接并用于发送接收任意数据的通信装置120。通信装置120包含数据发送接收用的微控制器140和CAN收发器160而构成。

微控制器140包含缓冲器模块140A、非易失性存储器140B、易失性存储器140C、和将它们连接成能够相互通信的内部总线140D而构成。

缓冲器模块140A的通信接口具备作为节点发挥功能的多个信道CH_1～CH_N(N：2以上的自然数)。这里，内置于缓冲器模块140A的信道的个数例如能够考虑电子控制装置100的控制对象设备、搭载于车辆的电子控制装置100的个数等来适当设定。

信道CH_1具备至少一个发送缓冲器Tx和至少一个接收缓冲器Rx。此外，信道CH_2～CH_N分别具备至少一个接收缓冲器Rx。在图4所示的一例中，信道CH_1～CH_N的每一个具备一个接收缓冲器Rx，但可以理解为该接收缓冲器Rx是可以包含多个接收缓冲器的集合性的表现。在以下的说明中，根据需要，将信道CH_i(i：1～N的自然数)的接收缓冲器表示为“Rxi”。此外，在接收缓冲器Rxi包含多个接收缓冲器的情况下，根据需要，将各接收缓冲器表示为“Rxn(j)”(j：接收缓冲器Rxn中包含的接收缓冲器的数量)。

在信道CH_i中，根据与其一对一地进行了关联的接收规则表RTBL(详细情况将后述)，被预先设定接收缓冲器Rxi(j)的每一个接收附加了怎样的ID的数据。总而言之，接收缓冲器Rxi(j)的每一个按数据的每个ID被分配。这里，信道CH_i的至少一部分接收缓冲器Rxi(j)也可以被构成为通过使用了通配符(wildcard)的屏蔽(mask)处理，接收超过接收缓冲器Rxi(j)的个数的附加了不同的ID的多个数据。

非易失性存储器140B由即使阻断电源供给也能够保持数据的闪存ROM(只读存储器(Read Only Memory))、EEPROM(电擦除可编程只读存储器(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory))等构成，存储一个配置表CTBL以及多个接收规则表RTBL。这里，存储于非易失性存储器140B的配置表CTBL以及接收规则表RTBL分别作为第二表以及第一表的一例而被列举。

易失性存储器140C由若阻断电源供给则数据消失的DRAM(动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory))、SRAM(静态随机存取存储器(Static Random AccessMemory))等构成，分别存储转发并临时保管存储于缓冲器模块140A的接收缓冲器Rxi的数据的缓冲器A以及B、以及FIFO(先入先出(First In First Out))缓冲器。这里，存储于易失性存储器140C的缓冲器以及FIFO缓冲器的个数例如能够根据控制对象设备的控制内容来适当变更。

CAN收发器160是用于将微控制器140与其他微控制器连接的总线接口用IC(集成电路(Integrated Circuit))，进行总线发送电压的产生、调整、动作电流的确保、布线的保护等。CAN收发器160的数据输入端口与缓冲器模块140A中的信道CH_1的发送缓冲器Tx1连接。CAN收发器160的数据输出端口与缓冲器模块140A中的信道CH_1～CH_N的全部接收缓冲器Rx1～RxN连接。此外，CAN收发器160的串行通信用的两个端口分别与CAN总线200的通信线CAN_H以及CAN_L连接。

因此，在缓冲器模块140A中，能够综合地利用多个信道CH_1～CH_N的接收缓冲器Rx1～RxN来接收在一个信道CH_i中无法接收的ID数的数据。例如，若将在一个信道CH_i中能够接收的ID数的数据设为128，则通过综合地利用N个信道，从而能够接收128×N个附加了不同的ID的数据。

存储于非易失性存储器140B的接收规则表RTBL按缓冲器模块140A的每个信道CH_i设置。在接收规则表RTBL中，如图5所示，定义了至少一个记录，该记录与能够确定接收数据的接收缓冲器Rxi(j)的信道编号、所接收的数据的ID(接收ID)、以及存储目的地进行了关联。

在图5所示的接收规则表RTBL中，以在各信道CH_i中有128个接收缓冲器Rx为前提，定义了在附加了信道编号“0”的接收缓冲器Rxi(0)中，接收附加了接收ID“0x100”的数据，并存储于易失性存储器140C的缓冲器A。此外，定义了在附加了信道编号“1”的接收缓冲器Rxi(1)中，接收附加了接收ID“0x111”的数据，并存储于易失性存储器140C的缓冲器B。进而，定义了在附加了信道编号“127”的接收缓冲器Rxi(127)中，通过使用了通配符的屏蔽处理来接收附加了不同的ID的多个数据，并存储于由先入先出形式的多个缓冲器构成的FIFO缓冲器。

存储于非易失性存储器140B的配置表CTBL为了镜像、其他目的等而用于能够识别附加了与所发送的数据相同的ID的数据。在配置表CTBL中，如图6所示，定义了至少一个记录，该记录与发送数据的ID(发送ID)、接收数据的ID(接收ID)、以及能够识别接收数据是从本节点发送的数据还是从其他节点发送的数据的发送节点进行了关联。总而言之，在配置表CTBL的各记录中，至少关联有发送数据的ID以及接收数据的ID。此外，作为选项，在配置表CTBL的各记录中，除了发送数据的ID以及接收数据的ID之外，还可以关联能够识别接收数据是从本节点发送的数据还是从其他节点发送的数据的发送节点。

在图6所示的配置表CTBL的最初的记录中，定义了发送ID为“0x100”、接收ID为“0x100”以及发送节点为“其他节点”、即附加了接收ID“0x100”的数据是从其他节点发送的数据。此外，在配置表CTBL的下一个记录中，定义了发送ID为“0x105”、接收ID为“0x105”以及发送节点为“本节点”、即附加了接收ID“0x105”的数据是从本节点发送的数据。

并且，电子控制装置100的通信装置120在通信装置120被起动的初始化时，参照配置表CTBL来设定接收规则表RTBL。

这里，说明通信装置120使用图6所示的配置表CTBL来设定接收规则表RTBL的方法。通信装置120参照配置表CTBL，从该最初的记录起依次扫描到最后的记录，并提取发送ID和接收ID相同的记录、例如最初的记录以及其下一个记录。然后，如图7所示，通信装置120针对与信道CH_1～CH_N一对一地对应的多个接收规则表RTBL，对设定有所提取的记录的接收ID的记录设定“本节点”或“其他节点”作为发送节点。总而言之，在接收规则表RTBL的各记录中，至少关联有从CAN总线200接收的接收数据的ID以及能够识别接收数据是从本节点发送的数据还是从其他节点发送的数据的发送节点。另外，接收规则表RTBL的设定通过构成通信装置120的缓冲器模块140A的电子电路等以硬件方式进行，因此能够抑制电子控制装置100的微型计算机的处理负荷增大。

在这样的通信装置120中，在从电子控制装置100向CAN总线200例如发送附加了ID“0x100”的数据的情况下，未图示的微型计算机在缓冲器模块140A的信道CH_1的发送缓冲器Tx1中存储数据。若数据被存储于发送缓冲器Tx1，则缓冲器模块140A通过硬件上的处理，将发送缓冲器Tx1的数据送出到CAN收发器160的数据输入端口，并且清除发送缓冲器Tx1。接收到数据的CAN收发器160将从微控制器140接收到的数据变换为适合于CAN总线200的协议，并且从串行通信用的两个端口向CAN总线200送出。

送出到CAN总线200的数据流过CAN总线200，并被通知给与CAN总线200连接的全部电子控制装置100的通信装置120。具体而言，与CAN总线200连接的CAN收发器160将从CAN总线200接收到的数据变换为适合于微控制器140的协议，并且从数据输出端口向信道CH_1～CH_N的全部接收缓冲器Rx1～RxN送出。

此时，缓冲器模块140A参照存储于非易失性存储器140B的多个接收规则表RTBL，根据在那里定义的接收规则，将数据存储于相应的接收缓冲器Rx。以具体例对其进行说明，在接收数据的ID为“0x100”的情况下，缓冲器模块140A参照图7所示的接收规则表RTBL，在对应于与接收ID“0x100”进行了关联的信道编号0的信道CH_1的接收缓冲器Rx中存储数据。此外，缓冲器模块140A在接收缓冲器Rx中存储了数据之后，参照图7所示的接收规则表RTBL，在与接收ID“0x100”进行了关联的存储目的地的缓冲器A中存储数据，并清除接收缓冲器Rx。

此时，缓冲器模块140A通过参照图7所示的接收规则表RTBL的接收ID以及发送节点，能够识别接收数据是从本节点发送的数据还是从其他节点发送的数据。即，缓冲器模块140A从接收数据中提取ID，并判定该ID是否存在于接收规则表RTBL。然后，如果判定为接收数据的ID存在于接收规则表RTBL，则缓冲器模块140A参照与其进行了关联的记录的发送节点，如果发送节点为“本节点”，则识别为接收数据是从本节点发送的数据。另一方面，如果与接收数据的ID进行了关联的记录的发送节点为“其他节点”，则缓冲器模块140A识别为接收数据是从其他节点发送的数据。

以图7所示的接收规则表RTBL为例对识别处理进行说明，在接收数据的ID为“0x100”的情况下，缓冲器模块140A参照接收规则表RTBL来确定接收ID为“0x100”的记录。然后，缓冲器模块140A参照该记录的发送节点，由于其为“其他节点”，所以识别为接收数据是从其他节点发送的数据。此外，在接收数据的ID为“0x105”的情况下，缓冲器模块140A参照接收规则表RTBL来确定接收ID为“0x105”的记录。然后，缓冲器模块140A参照该记录的发送节点，由于其为“本节点”，所以识别为接收数据是从本节点发送的数据、即用于镜像的数据。

因此，通信装置120在接收到附加了与所发送的数据相同的ID的数据时，能够参照接收规则表RTBL，来识别接收数据是从本节点发送的数据还是从其他节点发送的数据。然后，通信装置120能够根据这样的识别结果适当地处理接收数据。

然而，在电子控制装置100中不需要镜像的情况下，在从通信装置120发送了数据时，即使接收到附加了与其相同的ID的数据，该数据也不会被利用于控制对象设备的控制，难以认为资源被有效利用。因此，如图8所示，也可以设为在连接微控制器140的缓冲器模块140A和CAN收发器160的两条线路上配置在数据发送中丢弃来自CAN收发器160的数据的数据丢弃电路180。总而言之，也可以在发送缓冲器Tx1以及接收缓冲器Rx1～RxN与CAN总线200之间配置数据丢弃电路180。这里，为了降低电子控制装置100的微型计算机的处理负荷，数据丢弃电路180例如优选为专用的IC。

如图9所示，数据丢弃电路180在从缓冲器模块140A的信道CH_1的发送缓冲器Tx1向CAN收发器160发送数据的期间，丢弃从CAN收发器160向缓冲器模块140A发送的数据。具体而言，数据丢弃电路180在数据为隐性时，判断为正在向CAN收发器160发送数据，并将从CAN收发器160发送的数据的隐性强制变更为显性(参照图中的虚线)。然后，数据丢弃电路180使得具有意义的数据不被发送到缓冲器模块140A，实质上丢弃数据。

通过追加数据丢弃电路180，从而在缓冲器模块140A中，在从信道CH_1的发送缓冲器Tx1发送数据的期间，从CAN收发器160向信道CH_1～CH_N的接收缓冲器Rx1～RxN发送的数据被丢弃。因此，通信装置120在不需要镜像的情况下，无需接收用于不是处理对象的镜像的数据，而能够有效地利用缓冲器模块140A的接收缓冲器Rx1～RxN。另外，为了能够将数据丢弃电路180切换为有效或无效，例如，也可以具备机械开关、软件开关等切换功能。

在通过屏蔽处理在FIFO缓冲器中存储了多个数据的情况下，电子控制装置100的微型计算机在利用特定的数据时，需要通过应用程序扫描FIFO缓冲器来取舍选择数据。此外，电子控制装置100的微型计算机为了避免FIFO缓冲器变满而无法存储数据，需要以某种程度的周期进行数据扫描。因此，电子控制装置100的微型计算机的FIFO缓冲器的扫描所需的处理负荷增加。另外，通信装置120的缓冲器单元120A也可以利用DMA(直接存储器访问(Direct Memory Access))，将存储于接收缓冲器Rx的数据转发到虚拟的储存器，但产生与FIFO缓冲器同样的问题。

因此，如图11所示，在接收规则表RTBL中，例如也可以根据数据的接收周期、按功能等规定规则对数据进行分组，针对各组在不同的FIFO缓冲器中存储数据。在图11所示的一例中，在信道编号“125”的屏蔽1中，定义了接收周期10ms的数据被存储于FIFO缓冲器A，在信道编号“126”的屏蔽2中，定义了安全这样的功能的数据被存储于FIFO缓冲器B。总而言之，通信装置120能够按具有根据规定规则被分类的ID的每个组设定多个屏蔽处理。另外，信道编号“127”的屏蔽3表示根据任意的规定规则而定义了接收ID以及存储目的地。

由此，例如关于接收周期短的数据缩短扫描FIFO缓冲器的周期，关于接收周期长的数据延长扫描FIFO缓冲器的周期等，能够使数据的扫描频度、扫描对象最佳化。此外，关于在特定的功能中使用的数据，通过以考虑该数据的功能等而设定的周期来扫描FIFO缓冲器，从而能够避免在该功能中不使用的无关的数据的扫描，能够使数据的扫描频度、扫描对象最佳化。并且，通过数据的扫描频度、扫描对象的最佳化，能够避免FIFO缓冲器变满而无法存储数据，并且能够降低电子控制装置100的微型计算机的处理负荷。

因此，根据本实施方式的通信装置120，即使不是资源具有余量的高功能的微控制器140，也能够有效利用微控制器140的资源，增加可接收的ID数。

另外，本领域技术人员能够容易地理解，对于各种各样的上述实施方式的技术思想，通过省略其一部分，或者适当组合其一部分，或者将其一部分置换为公知技术，从而能够产生新的实施方式。

列举其一例，接收到的数据向缓冲器、FIFO缓冲器的存储不限于缓冲器模块140A，也可以由接收到数据的各信道CH_1～CH_N进行。

此外，缓冲器模块140A也可以不参照图7所示的接收规则表RTBL，而参照图6所示的配置表CTBL来识别接收数据是从本节点发送的数据还是从其他节点发送的数据。在该情况下，作为接收规则表RTBL，也可以不使用图7所示的接收规则表，而使用作为其基础的图5所示的接收规则表即可。

进而，图7所示的接收规则表RTBL也可以不使用配置表CTBL，例如由设计者等预先制作。在该情况下，通信装置120当然不需要具备配置表CTBL。

附图标记说明

120：通信装置；

140A：缓冲器模块；

200：CAN总线(通信总线)；

ID：识别信息；

CAN_H：通信线；

CAN_L：通信线；

CH_1～CH_N：信道；

Tx1：发送缓冲器；

Rx1～RxN：接收缓冲器；

DF：数据帧(数据)；

RF：远程帧(数据)。

Claims (15)

1.一种通信装置，具备至少一个发送缓冲器以及至少一个接收缓冲器，将附加了识别信息的数据从所述发送缓冲器发送到通信总线，接收流过所述通信总线的数据并存储于所述接收缓冲器，

所述通信装置对于存储于所述接收缓冲器的数据，识别从本节点发送的数据并进行处理。

2.如权利要求1所述的通信装置，其中，

存在多个所述接收缓冲器，

所述接收缓冲器的每一个按数据的每个识别信息被分配。

3.如权利要求2所述的通信装置，其中，

所述接收缓冲器能够使用通配符而被分配给多个识别信息。

4.如权利要求3所述的通信装置，其中，

所述通配符能够按根据规定规则被分类的每个识别信息设定多个。

5.如权利要求1所述的通信装置，其中，

所述通信装置具备第一表，所述第一表存储至少一个与从所述通信总线接收的接收数据的识别信息、以及能够识别所述接收数据是从本节点发送的数据还是从其他节点发送的数据的发送节点进行了关联的记录，

使用所述第一表来识别是否是从本节点发送的数据。

6.如权利要求1所述的通信装置，其中，

所述通信装置具备第二表，所述第二表存储至少一个与从所述发送缓冲器发送的发送数据的识别信息、以及从所述通信总线接收的接收数据的识别信息进行了关联的记录，

使用所述第二表来识别是否是从本节点发送的数据。

7.如权利要求6所述的通信装置，其中，

所述第二表存储除了所述发送数据的识别信息以及所述接收数据的识别信息之外，还与能够识别所述接收数据是从本节点发送的数据还是从其他节点发送的数据的发送节点进行了关联的记录。

8.如权利要求1所述的通信装置，其中，

所述通信装置还具备数据丢弃电路，所述数据丢弃电路配置在所述发送缓冲器以及所述接收缓冲器、与所述通信总线之间，在从所述发送缓冲器向所述通信总线发送数据的期间，丢弃从所述通信总线向所述接收缓冲器发送的数据。

9.如权利要求8所述的通信装置，其中，

所述通信装置还具备将所述数据丢弃电路切换为有效或无效的切换功能。

10.一种数据通信方法，

具备至少一个发送缓冲器以及至少一个接收缓冲器，并将附加了识别信息的数据从所述发送缓冲器发送到通信总线，并接收流过所述通信总线的数据并存储于所述接收缓冲器的通信装置对于存储于所述接收缓冲器的数据，识别从本节点发送的数据并进行处理。

11.如权利要求10所述的数据通信方法，其中，

存在多个所述接收缓冲器，

所述接收缓冲器的每一个按数据的每个识别信息被分配。

12.如权利要求11所述的数据通信方法，其中，

所述接收缓冲器能够使用通配符而被分配给多个识别信息。

13.如权利要求12所述的数据通信方法，其中，

所述通配符能够按根据规定规则被分类的每个识别信息设定多个。

14.如权利要求10所述的数据通信方法，其中，

具备第一表，所述第一表存储至少一个与从所述通信总线接收的接收数据的识别信息、以及能够识别所述接收数据是从本节点发送的数据还是从其他节点发送的数据的发送节点进行了关联的记录，

所述通信装置使用所述第一表来识别是否是从本节点发送的数据。

15.如权利要求10所述的数据通信方法，其中，

具备第二表，所述第二表存储至少一个与从所述发送缓冲器发送的发送数据的识别信息、以及从所述通信总线接收的接收数据的识别信息进行了关联的记录，

所述通信装置使用所述第二表来识别是否是从本节点发送的数据。