CN205596136U - 一种冗余can网络系统拓扑结构和汽车 - Google Patents

一种冗余can网络系统拓扑结构和汽车 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种冗余CAN网络系统拓扑结构和汽车。该拓扑结构包括：缺省CAN总线和备份CAN总线；多个依次排列设置的冗余CAN节点，每个所述冗余CAN节点分别与所述缺省CAN总线和备份CAN总线连接；每个所述冗余CAN节点包括：微控制器；两条CAN收发线路，分别与所述微控制器连接；其中一条所述CAN收发线路与所述缺省CAN总线连接，其中另一条所述CAN收发线路与所述备份CAN总线连接。本实用新型的冗余CAN网络系统拓扑结构可以保证了军车通信网络在缺省总线发生故障时，能够快速切换到备份总线上，维持整车的正常通信，极大程度降低了整车通信丢失的概率，提高CAN网络系统通信的安全性。

Description

一种冗余CAN网络系统拓扑结构和汽车
技术领域
本实用新型涉及汽车制造技术领域，尤其涉及一种冗余CAN网络系统拓扑结构和汽车。
背景技术
随着汽车上的电子装置越来越多，汽车网络应运而生。控制器局域网，即CAN总线，大量应用于汽车之上。如何利用汽车中的网络实现车辆内部各控制器之间的信息传递，确保整车安全，是一项需要展开的研究。
军车作为汽车工业里重要的分支，由于其特殊的应用场合及作战的需要，对于车辆可靠及信息安全有着更高的需求。目前，汽车上控制器之间采用单路CAN总线的通讯连接，如果遇到恶劣情况导致开路、短路等故障，将使得车辆部分或全部功能丧失。
实用新型内容
为了克服现有技术中，军车中采用单路CAN总线的通讯连接易发生故障导致功能丧失的技术问题，本实用新型提供了一种冗余CAN网络系统拓扑结构和汽车。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供了一种冗余CAN网络系统拓扑结构，包括：
缺省CAN总线和备份CAN总线；
多个依次排列设置的冗余CAN节点，每个所述冗余CAN节点分别与所述缺省CAN总线和备份CAN总线连接；
每个所述冗余CAN节点包括：
微控制器；
两条CAN收发线路，分别与所述微控制器连接；其中一条所述CAN收发线路与所述缺省CAN总线连接，其中另一条所述CAN收发线路与所述备份CAN总线连接。
进一步来说，所述的冗余CAN网络系统拓扑结构中，
每个所述冗余CAN节点还包括：
两个CAN控制器，分别与所述微控制器连接；
两个CAN收发器，分别连接一个所述CAN控制器；
其中一个所述CAN收发器与所述缺省CAN总线连接，其中另一个所述CAN收发器与所述备份CAN总线连接。
进一步来说，所述的冗余CAN网络系统拓扑结构中，
还包括：
终端电阻，设置于所述冗余CAN网络系统拓扑结构两端的所述冗余CAN节点与所述缺省CAN总线之间，和所述冗余CAN网络系统拓扑结构两端的所述冗余CAN节点与所述备份CAN总线之间。
进一步来说，所述的冗余CAN网络系统拓扑结构中，所述冗余CAN节点的数量不超过35个。
本实用新型还提供了一种汽车，包括如上任意一项所述的冗余CAN网络系统拓扑结构。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的冗余CAN网络系统拓扑结构可以保证了军车通信网络在缺省总线发生故障时，能够快速切换到备份总线上，维持整车的正常通信，极大程度降低了整车通信丢失的概率，提高CAN网络系统通信的安全性。
附图说明
图1表示本实用新型实施例中冗余CAN网络系统拓扑结构的连接结构示意图；
图2表示本实用新型实施例中冗余CAN网络系统拓扑结构中冗余CAN节点的连接示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。
参照图1和图2所示，本实用新型还提供了一种冗余CAN网络系统拓扑结构，包括：缺省CAN总线2、备份CAN总线3和多个依次排列设置的冗余CAN节点1。每个冗余CAN节点1分别与缺省CAN总线2和备份CAN总线3连接；每个冗余CAN节点1包括：微控制器10和两条CAN收发线路；两条CAN收发线路分别与微控制器10连接；其中一条CAN收发线路与缺省CAN总线2连接，其中另一条CAN收发线路与备份CAN总线3连接。
具体来说，本实用新型的冗余CAN网络系统拓扑结构中，每个冗余CAN节点1分别与缺省CAN总线2和备份CAN总线3连接。其中每个冗余CAN节点1内包括两条与微控制器10连接的CAN收发线路，两条CAN收发线路分别与缺省CAN总线2和备份CAN总线3连接。其中，备份CAN总线3在缺省CAN总线2发生损坏时进行代替工作。该拓扑结构可以提高CAN网络系统通信的安全性，极大程度降低总线通信终止的可能。
进一步来说，每个冗余CAN节点1包括：微控制器10、两个CAN控制器11和两个CAN收发器12。每个冗余CAN节点1都同时挂接到两条CAN总线上，冗余CAN节点1有唯一的微控制器10和应用程序，但是具备两个相对独立的CAN控制器11和CAN收发器12。冗余CAN节点1需要能够支持冗余通信，即它应具备支持同时在两条独立的CAN总线上通信的能力。其中两个CAN控制器11分别与微控制器10连接；两个CAN收发器12分别连接一个CAN控制器11；其中一个CAN收发器12与缺省CAN总线2连接，其中另一个CAN收发器12与备份CAN总线3连接。这样每个冗余CAN节点1组成两条CAN收发线路，当其中的缺省CAN总线2发生损坏时，每个冗余CAN节点1还能与备份CAN总线3产生通讯，以实现整个CAN网络的正常运转。
本实用新型的冗余CAN网络系统拓扑结构由若干个冗余CAN节点1组成，只允许采用总线型拓扑结构，不能采用星型、环型等拓扑结构。该拓扑结构还包括：终端电阻4。设置于该拓扑结构两端的冗余CAN节点1与缺省CAN总线2之间，和该扑结构两端的冗余CAN节点1与备份CAN总线3之间。
本设计理论上支持单个网段内节点数量最多为255，但考虑到实际系统工作条件十分恶劣，且对系统可靠性及寿命的高要求，建议冗余CAN节点1的数量不超过35个。
总体来说，无论是缺省CAN总线2还是备份CAN总线3，若该条总线当前正负责应用报文的通信，则该总线称为“活动总线”，冗余CAN节点1所在“活动总线”的通道称作“活动通道”。
初始上电时，网络中每个冗余CAN节点1只在缺省CAN总线2上周期的发送心跳报文(每个冗余CAN节点1有自己唯一的心跳报文)，同时实时监测和自己相关节点的心跳报文，若某个冗余CAN节点1发现当前活动总线上自己关心的节点的心跳报文在规定时间内发生丢失，则其立刻将自身通道切换，并且在备份CAN总线3发送一条“切换通道”报文。另外，任何冗余CAN节点1一旦在某个通道收到“切换通道”报文，则其立刻进行通道切换，并且在新通道发送自己的心跳报文并同时启动通道监测。通过上述设计，保证了军车通信网络在缺省总线发生故障时，能够快速切换到备份总线上，维持整车的正常通信，极大程度降低了整车通信丢失的概率。
本实用新型还提供了一种汽车，包括如上任意一项所述的冗余CAN网络系统拓扑结构。根据实际的需求，该汽车内可以布置多个冗余CAN网络系统拓扑结构。
需要说明的是，该汽车是包括上述冗余CAN网络系统拓扑结构的汽车，上述冗余CAN网络系统拓扑结构实施例的实现方式同样适用于该汽车的实施例中，也能达到相同的技术效果，在此不再赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种冗余CAN网络系统拓扑结构，其特征在于，包括：
缺省CAN总线(2)和备份CAN总线(3)；
多个依次排列设置的冗余CAN节点(1)，每个所述冗余CAN节点(1)分别与所述缺省CAN总线(2)和备份CAN总线(3)连接；
每个所述冗余CAN节点(1)包括：
微控制器(10)；
两条CAN收发线路，分别与所述微控制器(10)连接；其中一条所述CAN收发线路与所述缺省CAN总线(2)连接，其中另一条所述CAN收发线路与所述备份CAN总线(3)连接。
2.如权利要求1所述的冗余CAN网络系统拓扑结构，其特征在于，
每个所述冗余CAN节点(1)还包括：
两个CAN控制器(11)，分别与所述微控制器(10)连接；
两个CAN收发器(12)，分别连接一个所述CAN控制器(11)；
其中一个所述CAN收发器(12)与所述缺省CAN总线(2)连接，其中另一个所述CAN收发器(12)与所述备份CAN总线(3)连接。
3.如权利要求1所述的冗余CAN网络系统拓扑结构，其特征在于，
还包括：
终端电阻(4)，设置于所述冗余CAN网络系统拓扑结构两端的所述冗余CAN节点(1)与所述缺省CAN总线(2)之间，和所述冗余CAN网络系统拓扑结构两端的所述冗余CAN节点(1)与所述备份CAN总线(3)之间。
4.如权利要求1所述的冗余CAN网络系统拓扑结构，其特征在于，所述冗余CAN节点(1)的数量不超过35个。
5.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至4中任意一项所述的冗余CAN网络系统拓扑结构。
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