CN217932473U - 一种智能网关控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通信网络技术领域，具体公开了一种智能网关控制器，包括网关控制系统，所述网关控制系统包括主控制器、开关量采集电路、高边驱动电路、LIN收发器以及CAN收发器，四者与主控制器电性连接；所述开关量采集电路、高边驱动电路、LIN收发器、CAN收发器分别与车载传感器、高边负载、车载LIN电器、车载CAN电器对应连接；所述主控制器连接有供电模块、本地存储器、硬件看门狗电路，所述供电模块与车载电池相连接；本实用新型通过将车载CAN网关、车载LIN网关、开关量采集电路、高边驱动电路、硬件看门狗电路和存储电路设置在一个主控制器内，提高集成度、降低成本，提高数据交互效率和数据可靠性。

Description

一种智能网关控制器

技术领域

本实用新型涉及通信网络技术领域，具体为一种智能网关控制器。

背景技术

随着车载网络技术的快速发展，传统汽车、自动驾驶汽车及未来的无人驾驶汽车，一般都会配置复杂的车载网络系统。车载网关控制器是整车电子电气架构中的核心部件，其作为整车网络的数据交互枢纽，负责协调不同结构特征的CAN总线网络和其他数据网络之间的协议转换、数据交换、故障诊断等工作。整车电子电气构架可以基于网关而更加优化，网关也可以提高整车拓扑结构的可扩展性和整车的安全性，整车网络数据的保密性也可以得到加强。此外，由于独立网关控制器的存在，整车电子电气架构的设计可以更加优化，整车厂可以通过它来提高整车拓扑结构的可扩展性、整车的安全性，以及整车网络数据的保密性。因此，网关控制器已经日益成为整车电子电气架构中的重要部件。

目前，现有的车载网关控制器产品，主要是单一的CAN总线网关功能，或者单一的LIN总线网关功能，且不具备开关量采集功能、不具备高边驱动输出功能、不具备关键信号的诊断功能。随着车载电子电气模块的增加，功能越来越复杂，及各设备模块数据信息交互逻辑和应用场景越来越多，现有单一的网关控制器不能满足需求，如果将CAN网关、LIN网关、开关量采集、高边驱动及诊断功能独立开发，会增加安装成本及安装空间，也不符合汽车电子设备向更高集成度发展的趋势。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能网关控制器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种智能网关控制器，包括网关控制系统，所述网关控制系统包括主控制器、开关量采集电路、高边驱动电路、LIN收发器以及CAN收发器，四者与主控制器电性连接；所述开关量采集电路、高边驱动电路、LIN收发器、CAN收发器分别与车载传感器、高边负载、车载LIN电器、车载CAN电器对应连接；所述主控制器设置有供电模块、本地存储器、硬件看门狗电路，所述供电模块与车载电池相连接。

优选的，所述开关量采集电路、高边驱动电路、LIN收发器、CAN收发器均设置不少于一组，所述开关量采集电路、高边驱动电路分别通过网关接口与车载传感器、高边负载相连，所述LIN收发器、CAN收发器分别通过LIN总线、CAN总线与车载LIN电器、车载CAN电器相连。

优选的，所述车载电池经由供电模块的电路降压，供主控制器及其他电路使用。

优选的，所述本地存储器设置有Flash存储IC及电阻电容网络，所述硬件看门狗电路与硬件看门狗控制器相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过将车载CAN 网关、车载LIN网关、开关量采集电路、高边驱动电路、硬件看门狗电路和存储电路设置在一个主控制器内，提高集成度、降低成本，提高数据交互效率和数据可靠性，使得车载智能网关控制器利用一个主控制器就能够实现与车载各电器设备的CAN交互和LIN交互。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例电路示意图；

图中标号：1、网关控制系统；2、主控制器；3、开关量采集电路；4、高边驱动电路；5、LIN收发器；6、CAN收发器；7、供电模块；8、本地存储器；9、硬件看门狗电路；10、车载传感器；11、高边负载；12、车载LIN电器；13、车载CAN电器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种智能网关控制器，包括网关控制系统1，所述网关控制系统1包括主控制器2、开关量采集电路3、高边驱动电路4、LIN收发器5以及CAN收发器6，四者与主控制器2电性连接；所述开关量采集电路3、高边驱动电路4、LIN收发器5、CAN收发器6分别与车载传感器10、高边负载11、车载LIN电器12、车载CAN电器13对应连接；所述主控制器2设置有供电模块7、本地存储器8、硬件看门狗电路9，所述供电模块7与车载电池相连接。

进一步的，所述开关量采集电路3、高边驱动电路4、LIN收发器5、CAN 收发器6均设置不少于一组，所述开关量采集电路3、高边驱动电路4分别通过网关接口与车载传感器10、高边负载11相连，所述LIN收发器5、CAN收发器6分别通过LIN总线、CAN总线与车载LIN电器12、车载CAN电器13相连。

进一步的，所述车载电池经由供电模块7的电路降压，供主控制器2及其他电路使用。

进一步的，所述本地存储器8设置有Flash存储IC及电阻电容网络，所述硬件看门狗电路9与硬件看门狗控制器相连。

实施例：请参阅图1、图2，提供本实用新型的一个实施例，以作进一步的说明。

网关控制系统1包括但不限于主控制器2、至少一个LIN收发器5、至少一个CAN收发器6、至少一个开关量采集电路3、至少一个高边驱动电路4、一个供电模块7、一个本地存储器8和一个硬件看门狗电路9。

主控制器2设置有多个接口，分别与不同模块相连。其中一个接口与LIN 收发器5相连，以通过LIN收发器5及LIN总线与至少一个车载LIN电器12 进行通信。同理，与CAN收发器6相连，与车载CAN电器13进行通信；与高边驱动电路4相连，以通过高边驱动电路4给至少一个高边负载11进行供电；与开关量采集电路3相连，以通过开关量采集电路3给至少一个车载传感器 10进行采集；与本地存储器8相连，以实现车辆诊断故障代码存储。

主控制器2中包括CAN控制器。每个CAN收发器6均包含UART串口、STB 接口及CAN控制器对外输出接口，每个CAN收发器6中的UART接口与STB接口均对应连接至CAN控制器，每个CAN收发器6中的CAN控制器对外输出接口通过CAN总线连接至至少一个车载CAN电器13。其中，STB接口表示低电平唤醒。CAN控制器至少包括六个CAN控制器接口，并在每个CAN控制器接口处设置一个CAN收发器6。本实施例中CAN控制器至少为六个，形成六个CAN 控制器对外接口CAN_1、CAN_2、CAN_3、CAN_4、CAN_5、CAN_6，每个CAN控制器对外输出接口可以与一个车载CAN电器13连接，以实现对外网络功能接口。换而言之，本实施方式的网关控制系统1可以实现至少六个车载CAN电器13通过CAN进行交互。

同理，LIN收发器5的设置方式与CAN收发器6相似，LIN控制器至少为一个，形成一个LIN控制器对外接口LIN_1，每个LIN控制器对外输出接口可以与一个车载LIN电器12连接，以实现对外网络功能接口。换而言之，本实施方式的网关控制系统1可以实现至少一个车载LIN电器12通过LIN进行交互。

主控制器2包括高边负载开关控制器，每个高边驱动电路4均包含GPIO 接口、Dig_GPIO接口，GPIO接口、Dig_GPIO接口至高边负载开关控制器，每个高边驱动电路4对外输出接口通过连接器连接至至少一个高边负载11，其中，Dig_GPIO接口表示诊断接口，高电平有效。高边负载开关控制器至少为一个，形成一个高边驱动电路4对外接口HS_OUT，每个高边驱动电路4对外输出接口可以与一个高边负载11连接，以实现对外供电功能接口。换而言之，本实施方式的网关控制系统1可以实现至少一个高边负载11供电功能。

主控制器2包括开关量采集控制器ADC，每个开关量采集电路3均包含两个电阻，每个开关量采集电路3对外输出接口通过连接器连接至至少一个车载传感器10。主控制器2的开关量采集控制器ADC至少包括一个开关量采集控制器ADC接口，并在每个开关量采集控制器ADC接口处设置一个开关量采集电路3。开关量采集控制器ADC至少为一个，形成一个开关量采集电路3对外接口S_ADC，每个开关量采集电路3对外输出接口可以与一个车载传感器10连接，以实现对外开关量的采集功能接口。换而言之，本实施方式的网关控制系统1可以实现至少一个车载传感器10的采集功能。

主控制器2包括硬件看门狗控制器RESET，硬件看门狗电路9包含集成看门狗IC及电阻电容网络，硬件看门狗电路9连接至硬件看门狗控制器RESET。在本实施例中硬件看门狗控制器RESET至少为一个。换而言之，本实施方式的网关控制系统1具备一个硬件看门狗电路9包含集成看门狗IC及电阻电容网络，以实现系统抗干扰的能力。

主控制器2包括SPI总线，一个本地存储器8包含Flash存储IC及电阻电容网络，本地存储器8连接至SPI总线。在本实施例中SPI总线至少为一个。换而言之，本实施方式的网关控制系统1具备一个本地存储器8包含Flash 存储IC及电阻电容网络，以实现车辆故障码存储功能。

综上所述，本申请实施例提供的网关控制系统1可以实现一个主控制器2，同时实现CAN交互、LIN交互、开关量采集和高边驱动输出，大大丰富和增强了车身各电器设备的交互功能及采集功能，也能够增强车载的数据共享功能。

网关控制系统1的CAN交互的实例：车辆各种域控制器，如车身域ECU、底盘域ECU、动力域ECU、发动机ECU和诊断仪OBD等设备通过网关控制系统 1的CAN接口相连接，以实现各域控制器的CAN报文路由转发及信息重组路由转发功能。比如想要获取某域控制器的诊断数据时，比方说发动机的诊断数据，可以通过将外接车载诊断仪连接至网关控制系统1的CAN_1接口，外接诊断仪下发诊断启动指令给网关控制系统1，主控制器2响应并解析指令后，将CAN信息报文路由给发动机ECU，然后发动机ECU响应CAN报文后发送故障代码给主控制器2，经过主控制器2处理后通过SPI接口在本地存储器8查询相关故障代码代表的具体信息，最终由主控制器2反馈给外接诊断仪，以实现发动机ECU的诊断功能。

网关控制系统1的LIN_CAN信息交互及转化的实例：如重型商用卡车的多功能方向盘LIN设备，多功能方向盘上面集成了多种车载信息传感器。当相应传感器使能后，多功能方向盘通过LIN_1接口将数据发给网关控制系统1，由主控制器2完成报文的处理与重组并转换为CAN报文格式，再通过CAN接口发给相应的域控制器。比如多功能方向盘上的灯光开关使能后，由多功能方向盘捕获后通过LIN接口上传至网关控制系统1，主控制器2完成数据处理后将控制信息下发给车身域控制器，以打开或关闭相应的车辆灯光。

网关控制系统1实现车辆开关量传感器信息采集实例：重型商用卡车辆布置了多个开关量传感器，如后雾灯开关量传感器，将其连接至网关控制系统1的开关量采集S_ADC接口。当车辆需要打开车辆后雾灯时，使能车辆后雾灯开关，由主控制器2捕获判断属于合法打开后，由主控制器2完成报文的重组并转换为CAN报文格式，主控制器2完成数据处理后将控制信息下发给车身域控制器，以打开车辆的雾灯。

网关控制系统1的高边开关驱动车辆启动继电器实现车辆的正常启动实例：重型商用卡车的车载启动继电器线圈属于高边开关驱动，将其连接至网关控制系统1的高边负载HS_OUT接口。当车辆需要启动时，车辆DR档获取启动信息后，由主控制器2判断属于合法启动后，主控制器2输出相应的控制器信号给高边驱动电路4，然后使得电池电压经过高边驱动电路4，最后驱动车载启动继电器线圈得电，完成车辆的正常启动。高边驱动电路4还具备故障诊断功能，由专用的高边驱动电路4来实现。比如当车载启动继电器线圈发生短路或者开路故障时，车载高边驱动电路4获取Dig_GPIO诊断信号，主控制器2进行识别判断为高边负载故障，并关闭高边驱动电路4，车载启动继电器线圈无法得电，不能实现车辆启动。最后，车载主控制器2将故障代码发送给本地存储器8的EEPROM完成故障信息存储。

本实施例提供的网关控制系统1，通过将开关量采集电路3、高边驱动电路4、LIN收发器5、CAN收发器6设置在一个主控制器2内，降低成本，且减小结构空间，提高数据交互能力及可靠性，并能够很好地丰富和增强汽车的网络系统功能，较大限度满足网络快速发展的需求，使其适应车载网络的发展速度，提高产品的市场竞争力。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种智能网关控制器，其特征在于：包括网关控制系统(1)，所述网关控制系统(1)包括主控制器(2)、开关量采集电路(3)、高边驱动电路(4)、LIN收发器(5)以及CAN收发器(6)，四者与主控制器(2)电性连接；所述开关量采集电路(3)、高边驱动电路(4)、LIN收发器(5)、CAN收发器(6)分别与车载传感器(10)、高边负载(11)、车载LIN电器(12)、车载CAN电器(13)对应连接；所述主控制器(2)设置有供电模块(7)、本地存储器(8)、硬件看门狗电路(9)，所述供电模块(7)与车载电池相连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能网关控制器，其特征在于：所述开关量采集电路(3)、高边驱动电路(4)、LIN收发器(5)、CAN收发器(6)均设置不少于一组，所述开关量采集电路(3)、高边驱动电路(4)分别通过网关接口与车载传感器(10)、高边负载(11)相连，所述LIN收发器(5)、CAN收发器(6)分别通过LIN总线、CAN总线与车载LIN电器(12)、车载CAN电器(13)相连。

3.根据权利要求1所述的一种智能网关控制器，其特征在于：所述车载电池经由供电模块(7)的电路降压，供主控制器(2)及其他电路使用。

4.根据权利要求1所述的一种智能网关控制器，其特征在于：所述本地存储器(8)设置有Flash存储IC及电阻电容网络，所述硬件看门狗电路(9)与硬件看门狗控制器相连。

Images