CN218941111U - 一种微控制器、电子设备和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微控制器、电子设备和车辆。微控制器包括：SPI传输部件，SPI传输部件包括第一存储器和至少一个SPI接口，第一存储器与SPI接口连接，第一存储器用于存储由至少一个SPI接口接收到的SPI通信数据包，SPI通信数据包包括N帧控制器局域网络CAN通信数据，N为大于或等于1的正整数；CAN传输部件，CAN传输部件包括第二存储器和至少一个CAN接口，第二存储器与CAN接口连接；数据处理器，数据处理器分别与第一存储器和第二存储器连接，数据处理器用于将第一存储器中的SPI通信数据包解析为N帧CAN通信数据，并将N帧CAN通信数据存入第二存储器，使N帧CAN通信数据通过至少一个CAN接口输出。能够提高通信效率，避免增加硬件电路的成本。

Description

一种微控制器、电子设备和车辆

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种微控制器、电子设备和车辆。

背景技术

随着智能汽车的功能越来越多，车载控制器数量也越来越多。车载控制器通常由多个数据处理器组成。由于不同的数据处理器之间常用的数据传输方式例如控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)、同步串行传输(Serial Peripheral interface,SPI)等。其中，CAN通信具有高可靠、延时可控，以及数据传输灵活等优点，被越来越广泛的应用。

然而，车载控制器的种类多，部分数据处理器没有CAN通信接口，而通过其他通信方式进行数据传输，例如，SPI通信方式。当没有CAN通信接口的数据处理器，与包括CAN接口的数据数据处理器进行通信时，就需要在数据处理器之间设置额外的数据转换电路，如此，不仅降低了通信效率，也增加了硬件电路的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种微控制器、电子设备和车辆，能够提高通信效率，避免增加硬件电路的成本。

第一方面，本申请提供一种微控制器，微控制器包括：

串行外设接口SPI传输部件，SPI传输部件包括第一存储器和至少一个SPI接口，第一存储器与SPI接口连接，第一存储器用于存储由至少一个SPI接口接收到的SPI通信数据包，SPI通信数据包包括N帧CAN通信数据，N为大于或等于1的正整数；

控制器局域网络CAN传输部件，CAN传输部件包括第二存储器和至少一个CAN接口，第二存储器与CAN接口连接；

数据处理器，数据处理器分别与第一存储器和第二存储器连接，数据处理器用于将第一存储器中的SPI通信数据包解析为N帧控制器局域网络CAN通信数据，并将N帧CAN通信数据存入第二存储器，使N帧CAN通信数据通过至少一个CAN接口输出。

在第一方面的一些可实现方式中，SPI传输部件还包括直接存储器访问DMA部件，DMA部件分别与第一存储器和每个SPI接口连接，使每个SPI接口接收到的SPI通信数据包直接存入第一存储器中。

在第一方面的一些可实现方式中，DMA部件与数据处理器连接，DMA部件接收数据处理器的指示信息，指示信息包括第一存储器中的存储位置的存储地址；

DMA部件，用于将预设数量的SPI通信数据包存入存储地址对应的存储位置，并向数据处理器发送下一存储请求信号，其中，存储请求信号用于向数据处理器请求第一存储器中下一存储位置的存储地址。

在第一方面的一些可实现方式中，数据处理器，还用于根据第一预设检测周期，检测第一存储器中是否包括待解析的SPI通信数据包；

数据处理器，还用于在第一存储器中包括待解析的数据包时，将第一存储器中的SPI通信数据包解析为N帧CAN通信数据，并将N帧CAN通信数据存入第二存储器。

在第一方面的一些可实现方式中，SPI通信数据包还包括：顺序标识和CRC校验码；

数据处理器根据顺序标识和CRC校验码对SPI通信数据包进行完整性校验，并在校验通过后，SPI通信数据包解析为N帧CAN通信数据，并将N帧CAN通信数据存入第二存储器。

在第一方面的一些可实现方式中，数据处理器，还用于从第二存储器中获取CAN通信数据，并将解析每帧CAN通信数据解析为CAN接口标识、CAN报文标识符和CAN报文数据。

在第一方面的一些可实现方式中，数据处理器，还用于在第二存储器中包括待传输的CAN通信数据时，继续对CAN通信数据进行解析处理，并将解析得到的CAN报文数据和CAN报文标识符从CAN接口标识对应CAN接口发送。

在第一方面的一些可实现方式中，CAN接口的数量为多个；

数据处理器，还用于根据第二预设检测周期，检测第二存储器中是否包括待传输的CAN通信数据，当检测到第二存储器包括待传输的CAN通信数据时，将CAN报文数据和CAN报文标识符从CAN接口标识对应CAN接口发送。

第二方面，本申请提供一种电子设备，电子设备包括第一方面或者第一方面任一可实现方式中所述的微控制器。

第三方面，本申请提供一种车辆，所述车辆包括第一方面或者第一方面任一可实现方式中所述的微控制器。

本实用新型提供的一种微控制器、电子设备和车辆，在数据通信过程中，无需添加额外的转换电路，即可实现不同通信格式的数据转换，从而避免增加硬件电路的成本。此外，由于每个接口充分发挥自身最大的数据传输能力，且支持多路SPI接口和CAN接口的之间的数据转换，从而可以有效提高通信效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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是本实用新型实施例提供的一种微控制器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种SPI传输部件的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种微控制器的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，并不被配置为限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，在本文中，“多个”的意思为两个以上，“以上”、“以下”为包括本数。

随着智能汽车的功能越来越多，车载控制器数量也越来越多。车载控制器通常由多个数据处理器组成。由于不同的数据处理器之间常用的数据传输方式例如控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)、同步串行传输(Serial Peripheral interface，SPI)等。其中，CAN通信具有高可靠、延时可控，以及数据传输灵活等优点，被越来越广泛的应用。

然而，车载控制器的种类多，部分数据处理器没有CAN通信接口，而通过其他通信方式进行数据传输，例如，SPI通信方式。当没有CAN通信接口的数据处理器，与包括CAN接口的数据数据处理器进行通信时，就需要在数据处理器之间设置额外的数据转换电路，如此，不仅降低了通信效率，也增加了硬件电路的成本。

针对上述的一个或多个问题，本实用新型提供了一种微控制器、电子设备和车辆，能够提高通信效率，避免增加硬件电路的成本。

图1是本实用新型实施例提供的一种微控制器的结构示意图。结合图1所示，微控制器包括串行外设接口SPI传输部件100、控制器局域网络CAN传输部件200和数据处理器300。其中，SPI传输部件100包括第一存储器110和至少一个SPI接口120。第一存储器110与SPI接口连接120。CAN传输部件200包括第二存储器210和至少一个CAN接口220。第二存储器210与CAN接口220连接。数据处理器300，数据处理器300分别与第一存储器110和第二存储器210连接。

其中，第一存储器110用于存储由至少一个SPI接口120接收到的SPI通信数据包，SPI通信数据包包括N帧CAN通信数据，N为大于或等于1的正整数。数据处理器300用于将第一存储器110中的SPI通信数据包解析为N帧CAN通信数据，并将N帧CAN通信数据存入第二存储器210，使N帧CAN通信数据通过至少一个CAN接口220输出。

在一些实施例中，微控制器可以基于微控制单元(Micro Control Unit，MCU)进行构建。示例性的，SPI接口120的数量可以为一个，也可以为多个，具体数量可以根据实际应用需求进行设置。例如，可根据实时性的要求而设定。其中，每个SPI接口的传输速率为0～50Mbps。SPI接口120接收到的数据可以直接存入第一存储器110中。

第一存储器110用来存储SPI接口120接收到的数据。可选地，第一存储器存储的数据的方式可以为循环队列的存储方式，在此不做具体限制。

CAN接口220的数量可以为一个，也可以为多个，具体数量可以根据实际应用需求进行设置。例如，可根据实时性的要求而设定。

本申请实施例中，SPI接口120接收到的数据为SPI通信数据包。SPI通信数据包是位于SPI物理层帧格式之上传输的通信数据。具体地，SPI数据包可以在链路层传输。在SPI通信数据包中可以划分多个字段，每个字段分别可以对应不同的内容，不同字段之间的长度可以不同。

例如，在第一字段中可以设置SPI通信数据包的包号，当有多个SPI通信数据包需要传输时，多个SPI通信数据包可以分别在第一字段中添加顺序标识；在第二字段中可以设置循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)码；在第三字段中可以设置数量字段，用于表示SPI数据包中CAN通信数据的帧数，示例性的，CAN通信数据的帧数为N；在第四字段中，可以依次放置N帧CAN通信数据。在本申请实施例中N个数据量可以根据实际需要进行设置，在此不做具体限制。

作为一个具体的示例，当一个SPI通信数据包传输完成时，下一个需要传输的SPI通信数据包中的顺序加1。通过在SPI通信数据包的字段中设置顺序标识，可以方便的判断需要传输的多个SPI通信数据包中是否存在传输丢失的情况。通过CRC校验码可以设置为用来校验第三字段和第四字段是否存在数据传输错误，提高数据传输的准确性。

图2是本申请实施例提供的一种SPI传输部件的结构示意图。结合图2所示。SPI传输部件100还包括直接存储器访问(Direct Memory Access，DMA)部件130，DMA部件130分别与第一存储器和每个SPI接口120连接，使每个SPI接口120接收到的SPI通信数据包直接存入第一存储器110中。

具体地，DMA部件130可以独立于数据处理器300进行数据传输。DMA部件130将SPI接口120接收到的SPI数据搬运到第一存储器110中。如此，可以提高将SPI通信数据与CAN通信数据之间的通信效率。

在一些实施例中，DMA部件130与数据处理器300连接，DMA部件130接收数据处理器300的指示信息，指示信息包括第一存储器110中的存储位置的存储地址。

DMA部件130用于将预设数量的SPI通信数据包存入存储地址对应的存储位置，并向数据处理器300发送下一存储请求信号，其中，存储请求信号用于向数据处理器300请求第一存储器中下一存储位置的存储地址。

具体地，DMA部件130可以与数据处理器300通信。数据处理器300可以决定每个SPI通信数据包的在第一存储器110中的存储位置，当SPI接口120接收到SPI通信数据包时，DMA部件可以直接接收数据处理器300发送的指示信息，从而可以将SPI接口120接收到SPI通信数据包存入第一存储器110中存储地址对应的存储位置。同时，数据处理器300也会记录存储有SPI通信数据包的每个存储地址，以便于从第一存储器110中依次提取并解析SPI数据包。

由于DMA部件130无需数据处理器300控制，能够直接将SPI接口120接收到的SPI数据搬运到第一存储器110中，如此，可以降低数据处理器整体的运行负载。此外，在每个SPI通信数据包搬运完成后，DMA部件可以执行中断，即，每个SPI通信数据包搬运完成后生成，并向数据处理器发送提示信息，提醒SPI数据包搬运完成，如此减少了数据处理器300中断处理方式和恢复现场的过程，能够有效提高通信效率。

在一些实施例中，数据处理器300还用于根据第一预设检测周期，检测第一存储器110中是否包括待解析的SPI通信数据包；数据处理器300还用于在第一存储器110中包括待解析的数据包时，将第一存储器110中的SPI通信数据包解析为N帧CAN通信数据，并将N帧CAN通信数据存入第二存储器120。

第一预设检测周期可以根据数据传输过程对实时性的要求进行设置，例如，实时性要求越高，时间间隔就越小。数据处理器300可以根据第一预设检测周期，检测第一存储器110中是否包括待解析的SPI通信数据包。当检测到第一存储器110中包括待解析的数据包时，将第一存储器110中的SPI通信数据包解析为N帧CAN通信数据，并将N帧CAN通信数据存入第二存储器120。

在一些实施例中，由于SPI通信数据包还包括：顺序标识和CRC校验码；数据处理器300根据顺序标识和CRC校验码对SPI通信数据包进行完整性校验，并在校验通过后，SPI通信数据包解析为N帧CAN通信数据，并将N帧CAN通信数据存入第二存储器210。

具体地，数据处理器300在解析出CAN通信数据之前，可以先根据顺序标识和CRC校验码，对SPI通信数据包进行完整性校验。例如，SPI通信数据包中的顺序标识，确定当前接收包是否与上一次接收包连续，从而判断是否有数据丢失的情况。可选地，若存在丢失的情况，则可以请求发送方重新发送SPI通信数据包。发送方可以决定是否进行补发。此外，还可以进行CRC的校验，检查是否有CAN通信数据传输出错的情况，可选地，有传输错误的情况，也可以请求发送方重新发送SPI通信数据包。在向发送方发送补发请求时，在请求信息中可以包括SPI通信数据包的顺序标识，以便于发送方能够准确补发丢失的数据，从而提高数通信效率。

若SPI通信数据包校验通过，则数据处理器300可以将SPI通信数据包解析为N帧CAN通信数据，并将N帧CAN通信数据存入第二存储器210。

在一些实施例中，数据处理器300还用于从第二存储器210中获取CAN通信数据，并将每帧CAN通信数据解析为CAN接口标识、CAN报文标识符和CAN报文数据。

在CAN通信数据中可以划分为多个字段，例如，CAN接口标识字段，该字段用于存放CAN接口标识，用于表示该CAN报文数据将由哪个CAN接口发出；CAN报文标识符字段，该字段标准帧也可以是扩展帧；报文字段，该字段中可以包括预设数量的CAN报文数据。

在一些实施例中，数据处理器300还用于在第二存储器210中包括待传输的CAN通信数据时，继续对CAN通信数据进行解析处理，并将解析得到的CAN报文数据和CAN报文标识符从CAN接口标识对应CAN接口220发送。

数据处理器300在对每帧CAN通信数据解析完成后，可以根据CAN接口标识，找到数据处理器中的CAN接口，由此，可以将CAN报文数据和CAN报文标识符从相应的CAN接口发出。

在一些实施例中，CAN接口的数量为多个；数据处理器300还用于根据第二预设检测周期，检测第二存储器210中是否包括待传输的CAN通信数据，当检测到第二存储器210包括待传输的CAN通信数据时，将CAN报文数据和CAN报文标识符从CAN接口标识对应CAN接口220发送。

示例性的，在可以采用CAN中断嵌套发送的方式处理第二存储器210中存储的CAN通信数据，即，先存入第二存储器210的CAN通信数据会优先被处理和转发。具体地，数据处理器300可以每隔第二预设检测周期检测第二存储器210中是否包括待传输的CAN通信数据。其中，第二预设检测周可以根据数据通信的实时性要求进行设定，实时性要求越高，周期长度越小。数据处理器300检查有待发送的CAN通信数据，根据CAN通信数据中的CAN接口标识，找到CAN接口，发送CAN报文数据。当发送成功后，在触发的中断服务程序中发送缓存中的下一帧CAN通信数据，直到缓存中的CAN通信数据发送完毕。

作为一个具体的示例，结合图3所示，数据处理器基于MCU构建后，可以设置1路SPI接口与第一存储器连接。3路CAN接口和第二存储器连接。在具体应用时，可以设置CAN接口的传输波特率设为10mbps，SPI接口的传输波特率设为10mbps。并设置在每个SPI通信数据包中封装CAN通信数据的数量为10个。设置第一预设检测周期为20毫秒(ms)，数据处理器可以每隔20毫秒从第一存储器中读取数据进行解析，并将解析得到的CAN通信数据发送到第二存储器中。可选地，第二预设检测周期可以为20毫秒(ms)。数据处理器对第二存储器中存储的CAN通信数据进行解析并通过CAN接口发出。

在本申请的一些实施例中，还提供了一种电子设备，电子设备包括如本申请实施例中描述的微控制器。如此，在数据通信过程中，无需添加额外的转换电路，即可实现不同通信格式的数据转换，从而避免增加硬件电路的成本。此外，由于每个接口充分发挥自身最大的数据传输能力，且支持多路SPI接口和CAN接口的之间的数据转换，从而可以有效提高通信效率。

在本申请的一些实施例中，还提供了一种车辆，车辆包括如本申请实施例中描述的微控制器。由于通过第一存储器和第二存储器可以为需要传输的通信数据提供足够的缓存，能够防止数据流量大时丢失，同时还包括传输数据的完整性检测和错误反馈机制，提高了数据转换和数据传输的可靠性。因此，本申请实施例提供的车辆，尤其能够适用于车规级的应用场景。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微控制器，其特征在于，包括：

串行外设接口SPI传输部件，所述SPI传输部件包括第一存储器和至少一个SPI接口，所述第一存储器与所述SPI接口连接，所述第一存储器用于存储由所述至少一个SPI接口接收到的SPI通信数据包，所述SPI通信数据包包括N帧控制器局域网络CAN通信数据，N为大于或等于1的正整数；

控制器局域网络CAN传输部件，所述CAN传输部件包括第二存储器和至少一个CAN接口，所述第二存储器与所述CAN接口连接；

数据处理器，所述数据处理器分别与所述第一存储器和第二存储器连接，所述数据处理器用于将所述第一存储器中的SPI通信数据包解析为N帧CAN通信数据，并将所述N帧CAN通信数据存入所述第二存储器，使所述N帧CAN通信数据通过所述至少一个CAN接口输出。

2.根据权利要求1所述的微控制器，其特征在于，

所述SPI传输部件还包括直接存储器访问DMA部件，所述DMA部件分别与所述第一存储器和每个所述SPI接口连接，使每个所述SPI接口接收到的SPI通信数据包直接存入所述第一存储器中。

3.根据权利要求2所述的微控制器，其特征在于，

所述DMA部件与所述数据处理器连接，所述DMA部件接收所述数据处理器的指示信息，所述指示信息包括第一存储器中的存储位置的存储地址；

所述DMA部件，用于将预设数量的SPI通信数据包存入所述存储地址对应的存储位置，并向所述数据处理器发送下一存储请求信号，其中，所述存储请求信号用于向数据处理器请求所述第一存储器中下一存储位置的存储地址。

4.根据权利要求1所述的微控制器，其特征在于，

所述数据处理器，还用于根据第一预设检测周期，检测所述第一存储器中是否包括待解析的SPI通信数据包；

所述数据处理器，还用于在所述第一存储器中包括待解析的数据包时，将所述第一存储器中的SPI通信数据包解析为N帧CAN通信数据，并将所述N帧CAN通信数据存入所述第二存储器。

5.根据权利要求4所述的微控制器，其特征在于，所述SPI通信数据包还包括：顺序标识和CRC校验码；

所述数据处理器根据所述顺序标识和所述CRC校验码对所述SPI通信数据包进行完整性校验，并在校验通过后，SPI通信数据包解析为N帧CAN通信数据，并将所述N帧CAN通信数据存入所述第二存储器。

6.根据权利要求1所述的微控制器，其特征在于，

所述数据处理器，还用于从所述第二存储器中获取CAN通信数据，并将每帧CAN通信数据解析为CAN接口标识、CAN报文标识符和CAN报文数据。

7.根据权利要求6所述的微控制器，其特征在于，所述数据处理器，还用于在所述第二存储器中包括待传输的CAN通信数据时，继续对所述CAN通信数据进行解析处理，并将解析得到的所述CAN报文数据和CAN报文标识符从所述CAN接口标识对应CAN接口发送。

8.根据权利要求7所述的微控制器，其特征在于，所述CAN接口的数量为多个；

所述数据处理器，还用于根据第二预设检测周期，检测所述第二存储器中是否包括待传输的CAN通信数据，当检测到所述第二存储器包括待传输的CAN通信数据时，将所述CAN报文数据和CAN报文标识符从所述CAN接口标识对应CAN接口发送。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-8任意一项所述的微控制器。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-8任意一项所述的微控制器。

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