TWI503743B - A method for controlling the information gateway of the vehicle controller and controlling the vehicle controller - Google Patents

Description

可控制車用控制器之資料閘道器及控制車用控制器之方法

一種，特別是有關於一種資料閘道器，特別有關於一種可介入車用網路以直接控制車用控制器的資料閘道器。

請參照圖1，其為先前技術中，車輛之車用網路的簡視圖，以控制器區域網路200為例，各車用控制器透過控制器區域網路200的網路規格以直接或間接方式相互連接。不同車輛具有的控制器區域網路200會以不同的的運行規則來相互傳輸控制命令與狀態資料，確保各車用控制器彼此的運行正確性。如前車身控制器141告知其它的車用控制器現在應該是車輛靜止不啟動的狀態資料，或者發出目前為禁止啟動車輛的控制命令，此等狀態資料或控制命令會傳輸至後車身控制器142、晶片鎖控制器121及其它間接連接的弓1擎控制器130或自動變速箱控制器132，令其靜止不運行。

然而，車主或車輛維修業者並無法介入或控制車用網路的運行規則。因此，車主或車輛維修業者想額外加裝外部裝置時，僅能根據車用網路的運行規則設計外部裝置的運作行為。更甚者，所加裝的外部裝置無法符合車用網路的運行規則時，外部裝置亦無法使用於其車輛上，大幅限制了外部裝置的適用性。

因此，如何提供一個可介入車用網路，並有效控制車用網路的各車用控制器或控制系統，為當現廠商應思慮的課題。

本發明係提供一種可結合於車用網路，並有效控制車用網路的各車用控制器或控制系統的資料閘道器。

本發明所揭露之技術係在於一種資料閘道器之控制車用控制器之方法，應用於一車用網路，一來源控制器連接於車用網路上。此方法包含：切換來源控制器之一資料傳輸路徑，擷取來源控制器發出之一控制命令。判斷控制命令之一設備代碼是否匹配預儲之至少一識別碼，當符合時，將匹配設備代碼之識別碼所屬之一替換命令取代控制命令，並發送至車用網路。

本發明所揭露之技術係在於一種可控制車用控制器之資料閘道器，應用於一車用網路，一來源控制器連接於車用網路。此資料閘道器包含：一資料庫、一路徑轉換模組與一控制單元。

此資料庫用以儲存至少一替換命令，每一個替換命令都包含有一識別碼。路徑轉換模組係接線於車用控制器的資料傳輸路徑，係受控制單元控制啟動切換資料傳輸路徑至控制單元，以擷取來源控制器傳輸的至少一控制命令，每個控制命令都包含有一設備代碼。控制單元會從路徑轉換模組取得控制命令，並判斷設備代碼是否符合資料庫所儲存的任一個識別碼，如果符合，則將匹配設備代碼的識別碼所屬的替換命令取代控制命令，透過路徑轉換模組發送至車用網路。

本發明所揭露之資料閘道器，係結合於車用網路中，可直接介入與控制車用網路的運行規則，以供車主或車輛維修業者針對所需的控制模式進行控制指令的設計，有效控制車用網路的各車用控制器、外加裝置或控制系統，以利於各種控制情形之需求。

為使對本發明之目的、構造特徵及其功能有進一步之了解，茲配合相關實施例及圖式詳細說明如下：請同時參照圖2至圖6，圖2係本發明實施例資料閘道器300之方塊圖之一例，圖3係本發明實施例資料閘道器300之切換路徑圖之一例，圖4係本發明實施例替換命令儲存示意圖之一例，圖5係本發明實施例之資料封包擷取內容示意圖之一例，圖6係本發明實施例之資料封包更換內容示意圖之一例。在此，車用網路以控制器區域網路200進行說明，車用網路連接有包括一點火開關模組120、一引擎控制器130、一前車身控制器141、一後車身控制器142與一自動變速箱控制器132。但不以此為判，其它的車用控制器亦可。

本實施例中，為避免被擷取的資料量過大，僅將一資料閘道器300連接於於一來源控制器的資料傳輸路徑上，在此假設來源控制器為前車身控制器141，即傳輸線a與傳輸線b上。此資料閘道器300包含有一操控模組310、一資料庫330、一路徑轉換模組350與一控制單元320。

此資料庫330係儲存有一個以上的替換命令，假設點火開關模組120於控制器區域網路200上的設備代碼為0A，其對應的控制資料的格式為八個位元(8bit)，此控制資料的第1個位元(0000000x)代表車鑰匙插入(Key-insert，1為插入，0為未插入)，第2個位元(000000x0)代表進行離合器與檔位啟動(ACC，Air Condition Clutch，1為啟動，0為關閉)，第3個位元(00000x00)為弓1擎點火(Ignition，IG，1為啟動，0為關閉)，第4個位置為啟動線供電(Start，1為啟動，0為關閉)。然而，車輛要進行啟動引擎的行為，需對點火開關模組120發送引擎點火與離合器與檔位啟動的控制行為。以此方式，在資料庫330預先儲存一個以上的替換命令。

如圖4，在此假設資料庫330儲存有三個替換命令，第一者包含一識別碼為0A，對應之一診斷控制資料為00000110；第二者包含一識別碼為0B，對應之一診斷控制資料為11001100，第三者包含一識別碼為0C，對應之一診斷控制資料為11110000。在此說明，此等替換命令的命令格式係符合ISO-15765格式或ISO-15031格式(但不以此為限，其它相符合格式也可)。

路徑轉換模組350會受控制單元320的控制而切換來源控制器的資料傳輸路徑，即前車身控制器141收發資料用的傳輸線a與傳輸線b，以決定是否使前車身控制器141不直接連接於車用網路，而由控制單元320個別連接至前車身控制器141與車用網路，以擷取前車身控制器141輸出與接收的所有資料封包至控制單元320；或者，使前車身控制器141與車用網路直接連通，且不擷取任何資料封包以將資料封包直接送至前車身控制器141或車用網路上。

控制單元320則是受操控模組310的控制，以決定是否控制路徑轉換模組350進行資料封包擷取的行為，以及決定是否從資料庫330中讀取一替換命令以傳輸至點火開關模組120。

此操控模組310可供使用者操作以發出一切換命令，以命令控制單元320控制路徑轉換模組350進行切換資料傳輸路徑至控制單元，以擷取控制命令；反之，則命令控制單元320控制路徑轉換模組350切換資料傳輸路徑使其回歸原來的路徑，以停止擷取控制命令，以使前車身控制器141與車用網路直接連接以直接傳輸或接收相關的資料封包(控制命令或狀態告知資料)。

此操控模組310可為具有接收無線訊號的遙控模組，在接收由遠端設備傳輸而來的切換命令時，操控模組310會發出切換命令以命令控制單元320運行。以下說明遙控 啟動引擎的流程：車主係先利用遙控器發出一切換命令，此切換命令係為發動車輛。資料閘道器300的操控模組310係以此切換命令告知控制單元320對路徑轉換模組350進行切換前車身控制器141的資料傳輸路徑至控制單元320。

控制單元320會根據切換命令從資料庫330中讀取符合「發動車輛」的替換命令(即上述中，識別碼為0A，診斷控制資料為00000110的替換命令)。

如圖3所示，控制單元320會根據切換命令以控制路徑轉換模組350切換前車身控制器141的資料傳輸路徑至控制單元320，之後開始擷取前車身控制器141與車用網路之間相互傳輸的資料封包(包含控制命令與狀態告知資料)。在此假設，前車身控制器141原先認定點火開關模組120的狀態為未啟動、靜止(disable，close)，因此前車身控制器141週期性發出的狀態告知資料或控制命令的內容如圖6所示，應為：設備代碼0A，控制資料00000000，以及設備代碼0B，控制資料00110010。

當控制單元320透過路徑轉換模組350擷取到前車身控制器141發出的狀態告知資料或控制命令時，係將其與資料庫330所儲存的識別碼相比較，判斷是否將擷取到的控制命令或狀態告知資料由相關的替換命令取代。

以此例而言，控制單元320會判斷出所取得之控制命令包含的設備代碼0A與0B，符合資料庫330所儲存的替 換命令，即識別碼為0A，診斷控制資料為00000110；以及識別碼為0B，診斷控制資料為00110010的替換命令。因此，控制單元320會將此等替換命令取代所擷取到的控制命令，並透過路徑轉換模組350發送至車用網路上，供點火開關模組120或相關的車用控制器透過車用網路以接收。

局部的控制命令被替換命令取代後會如同圖6所示，設備代碼為0A與0B的控制資料皆被識別碼為0A與0B的替換命令所取代，再傳送至點火開關模組120。請參照圖6，設備代碼0A所對應的控制資料係被取代為00000110，而設備代碼0B所對應的控制資料係被取代為11001100。

但設備代碼為000D的控制命令與資料庫330儲存的替換命令不相符，故控制單元320不對此控制命令作任何取代或更新行為，而將其直接釋放並傳輸至點火開關模組120。

此點火開關模組120內建有一晶片鎖控制器121，當點火開關模組120取得上述的替換命令(識別碼為0A，診斷控制資料為00000110)時，係命令晶片鎖控制器121協同引擎控制器130與自動變速箱控制器132進行晶片認證行為；以及取得替換命令(識別碼為0B，診斷控制資料為11001100)時，進行相關運作行為。

在點火開關模組120等相關車用控制器在運行期間或 完成認證行為時，點火開關模組120係發出一回應資料。此回應資料會經過車用網路而被路徑轉換模組350所擷取並傳送至控制單元320。同理，控制單元320判斷回應資料之一設備代碼是否匹配預儲之至少一識別碼，也就是判斷回應資料欲傳送的車用控制器的設備代碼為何，是否符合資料庫儲存替換命令包含的識別碼。

在此假設，如果資料庫儲存的替換命令中，任一替換命令的識別碼為前車身控制器141，且控制單元320判斷出所擷取的回應資料的設備代碼符合上述替換命令的識別碼時，係將替換命令取代回應資料以發送至前車身控制器141，即前述的來源控制器。反之，回應資料包含的設備代碼不符合替換命令的識別碼時，控制單元即將回應資料直接給來源控制器，本實施例中係指前車身控制器141。

如圖2，在此說明，一般控制器區域網路200是由兩種不同速度的網路所組成，一者稱高速控制器區域網路201(High Speed Can，HI-CAN)，一者稱為低速控制器區域網路202(Low Speed Can，LO-CAN)。根據各控制指令與狀態告知資料的類型與急迫性的不同，各車用控制器與各車用控制器(車用控制器)係使用不同速度的網路連線。因此，為確保資料閘道器300可完整的擷取得前車身控制器141收發的資料封包(控制命令或狀態告知資料)，路徑轉換模組350係連接於前車身控制電腦的傳輸線a與傳輸線b，兩個不同速度的網路線段(HI-CAN與LO-CAN)。

此外，為證明資料閘道器300的運作原理是可行，係以下列較為嚴格的資料傳輸環境，以計算指令運行數量來進行說明。在此假設，控制器區域網路200的鮑率(波特率，baud rate)為500K，即2毫秒(ms)，資料封包傳輸格式為50bit，包含表頭(head)11bit，起啟位元2bit，資料欄位與驗證碼(cyclic redundancy check，crc)共50bit(假設，但不以此為限)。控制單元320為一16位元的中央處理單元(CPU)，運算速度為50MHz，即10微秒(us)。則每一控制單元320於每一微秒可運算的指令數為(50bitX2ms)/10us=10000個指令數，遠遠超出控制器區域網路200進行控制指令傳輸的數量，故本發明所揭露的資料閘道器300為可行。

請參照圖7，圖7係本發明實施例之控制車用控制器之方法。請同時參考圖2至圖6以利於了解，此流程如下：切換來源控制器之一資料傳輸路徑，擷取來源控制器發出之一控制命令(步驟S110)。

如前述，控制單元320取得切換命令時，會控制路徑轉換模組350，以切換來源控制器的資料傳輸路徑，使得控制單元可取得來源控制器輸出與接收的所有資料封包。

判斷控制命令之一設備代碼是否匹配預儲之至少一識別碼(步驟S120)。

當控制單元320透過路徑轉換模組350擷取到來源控制器發出的控制命令時，係將控制命令與資料庫330儲存 的替換命令的識別碼相比較，判斷是否將擷取到的控制命令由相關的替換命令取代。

當符合時，將匹配設備代碼之識別碼所屬之一替換命令取代控制命令，並發送至車用網路(步驟S121)。被發送的替換命令在被控制單元320發送至車用網路後，會經由相關的車用控制器透過車用網路以接收。反之，當不符合時，控制單元320會將控制命令直接發送至車用網路(步驟S122)，供相關的車用控制器透過車用網路以接收。

請參照圖8，圖8係本發明實施例之控制車用控制器之另一方法，係應用於擷取回應資料的流程。請同時參考圖2至圖6以利於了解，此流程如下：擷取車用網路傳輸之一回應資料(步驟S210)。路徑轉換模組350會從車用網路上擷取到欲傳輸至來源控制器的回應資料，並將其送至控制單元320。

判斷回應資料之一設備代碼是否匹配預儲之至少一識別碼(步驟S220)。控制單元320判斷回應資料之一設備代碼是否匹配預儲之至少一識別碼，也就是判斷回應資料欲傳送的車用控制器的設備代碼為何，是否符合資料庫儲存替換命令包含的識別碼。

當符合時，將匹配該設備代碼之識別碼所屬之一替換命令取代回應資料，並傳輸至來源控制器(步驟S221)。在此假設，如果資料庫儲存的替換命令中，任一替換命令的識別碼為前車身控制器141，且控制單元320判斷出所 擷取的回應資料的設備代碼符合上述替換命令的識別碼時，係將替換命令取代回應資料以發送至前車身控制器141，即前述的來源控制器。反之，控制單元320判斷替換命令，回應資料包含的設備代碼不符合替換命令的識別碼時，控制單元即將回應資料直接發送至來源控制器(步驟S222)，即本例的前車身控制器141。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，所作更動與潤飾之等效替換，仍為本發明之專利保護範圍內。

120‧‧‧點火開關模組

121‧‧‧晶片鎖控制器

130‧‧‧引擎控制器

132‧‧‧自動變速箱控制器

141‧‧‧前車身控制器

142‧‧‧後車身控制器

200‧‧‧控制器區域網路

201‧‧‧高速控制器區域網路

202‧‧‧低速控制器區域網路

300‧‧‧資料閘道器

310‧‧‧操控模組

320‧‧‧控制單元

330‧‧‧資料庫

350‧‧‧路徑轉換模組

a、b‧‧‧傳輸線

圖1係先前技術之一例；圖2本發明實施例資料閘道器300之方塊圖之一例；圖3係本發明實施例資料閘道器300之切換路徑圖之一例；圖4係本發明實施例替換命令儲存示意圖之一例；圖5係本發明實施例之資料封包內容示意圖之一例；圖6係本發明實施例之資料封包更換內容示意圖之一例；圖7係本發明實施例之控制車用控制器之方法；以及圖8係本發明實施例之控制車用控制器之另一方法。

120．．．點火開關模組

121．．．晶片鎖控制器

130．．．引擎控制器

132．．．自動變速箱控制器

141．．．前車身控制器

142．．．後車身控制器

200．．．控制器區域網路

201．．．高速控制器區域網路

202．．．低速控制器區域網路

300．．．資料閘道器

310．．．操控模組

320．．．控制單元

330．．．資料庫

350．．．路徑轉換模組

a、b．．．傳輸線

Claims (10)

1. 一種資料閘道器之控制車用控制器之方法，應用於一車用網路，一來源控制器連接於該車用網路，該方法包含：切換該來源控制器之一資料傳輸路徑，使該來源控制器不直接連接於該車用網路，而由該資料閘道器個別連接至該來源控制器與該車用網路，以由該資料閘道器擷取該來源控制器發出之一控制命令；判斷該控制命令之一設備代碼是否匹配預儲之至少一識別碼；以及當符合時，將匹配該設備代碼之該識別碼所屬之一替換命令取代該控制命令，並發送至該車用網路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之控制車用控制器之方法，其中當判斷該控制命令之一設備代碼未匹配該至少一識別碼時，將該控制命令直接發送至該車用網路。
3. 如申請專利範圍第1項所述之控制車用控制器之方法，其中更包含下列步驟：擷取該車用網路傳輸之一回應資料；判斷該回應資料之一設備代碼是否匹配預儲之至少一識別碼；以及當符合時，將匹配該設備代碼之該識別碼所屬之一替換命令取代該回應資料，並傳輸至該來源控制器。
4. 如申請專利範圍第3項所述之控制車用控制器之方法，其中當判斷該回應資料之一設備代碼未匹配該至少一識 別碼時，將該回應資料直接發送至該來源控制器。
5. 一種可控制車用控制器之資料閘道器，應用於一車用網路，一來源控制器連接於該車用網路，該資料閘道器包含：一資料庫，儲存至少一替換命令，每一替換命令包含有一識別碼；一路徑轉換模組，係受控制啟動時切換該來源控制器之一資料傳輸路徑，使該來源控制器不直接連接於該車用網路，使該資料閘道器個別連接至該來源控制器與該車用網路，以擷取該來源控制器傳輸之至少一控制命令，每一控制命令包含有一設備代碼；以及一控制單元，用以啟動該路徑轉換模組以取得該路徑轉換模組擷取之該控制命令，並判斷該設備代碼是否符合該資料庫儲存之任一之該識別碼，當符合時，將匹配該設備代碼之該識別碼所屬之該替換命令取代該控制命令，並透過該路徑轉換模組發送至該車用網路。
6. 如申請專利範圍第5項所述之資料閘道器，其更包含一操控模組，其取得一切換命令，以命令該控制單元控制該路徑轉換模組進行切換該資料傳輸路徑。
7. 如申請專利範圍第6項所述之資料閘道器，其中該操控模組為一遙控模組。
8. 如申請專利範圍第5項所述之資料閘道器，其中該控制單元判斷該設備代碼未符合該資料庫儲存之任一之該識 別碼，直接將該來源控制器發送之該控制命令發送至該車用網路。
9. 如申請專利範圍第5項所述之資料閘道器，其中該路徑轉換模組更擷取該車用網路傳輸之一回應資料，該控制單元判斷該回應資料之一設備代碼是否匹配預儲之至少一識別碼，當符合時，將匹配該設備代碼之該識別碼所屬之一替換命令取代該回應資料，並傳輸至該來源控制器。
10. 如申請專利範圍第9項所述之資料閘道器，其中當該控制單元判斷該回應資料之一設備代碼未匹配該至少一識別碼時，將該回應資料直接發送至該來源控制器。