CN105911898A - 整车控制器、汽车和控制器局域网数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式公开了整车控制器、汽车和控制器局域网(CAN)数据传输方法。整车控制器与第一CAN通道和第二CAN通道连接。整车控制器包括：CAN数据接收器，用于经由第一CAN通道接收具有第一报文格式的第一CAN数据报文；转换模块，用于将第一CAN数据报文转换为具有第二报文格式的第二CAN数据报文；CAN数据发送器，用于经由第二CAN通道发送第二CAN数据报文。

Description

整车控制器、汽车和控制器局域网数据传输方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，更具体地，涉及一种整车控制器、汽车和控制器局域网(Controller Area Network，CAN)数据传输方法。

背景技术

电动汽车作为一种降低石油消耗、低污染、低噪声的新能源汽车，被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径。混合动力汽车同时兼顾纯电动汽车和传统内燃机汽车的优势，在满足汽车动力性要求和续驶里程要求的前提下，有效地提高了燃油经济性，降低了排放，被认为是当前节能和减排的有效路径之一。

整车控制器(VCU，Vehicle Control Unit)是混合动力/纯电动汽车动力***的总成控制器，负责协调发动机、驱动电机、变速箱、动力电池等各部件的工作，提高汽车的经济性、动力性、安全性并降低排放污染。

随着现代汽车技术的发展，CAN技术在汽车电子领域应用日益广泛。CAN网络上任意节点均可在任意时刻主动向网络上其它节点发送信息，而不分主从。CAN节点只需通过对报文的标示符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式发送和接收数据。CAN总线的数据传输采用帧格式。按帧格式的不同，分为含有11位标识符的标准帧和含有29位标识符的扩展帧。CAN总线的帧类型分为数据帧、远程帧、错误帧和过载帧。

目前，汽车的CAN总线主要包括车身CAN通道、仪表CAN通道、充电CAN通道、动车CAN通道等。不同的CAN通道具有不同的数据格式和波特率。因此，如何在连接到不同CAN通道的节点之间传输CAN数据报文是一个重要的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种整车控制器、汽车和控制器局域网数据传输方法，从而在连接到不同CAN通道的节点之间传输CAN数据报文。

根据本发明实施方式的一方面，提出一种整车控制器，该整车控制器与第一CAN通道和第二CAN通道连接，该整车控制器包括：

CAN数据接收器，用于经由所述第一CAN通道接收具有第一报文格式的第一CAN数据报文；

转换模块，用于将所述第一CAN数据报文转换为具有第二报文格式的第二CAN数据报文；

CAN数据发送器，用于经由所述第二CAN通道发送所述第二CAN数据报文。

优选地，在转换模块与CAN数据发送器之间，还包括：

速度适配模块，用于将所述第二CAN数据报文的发送速度与所述第二CAN通道的传输速度相适配。

优选地，所述转换模块包括：

报文解析单元，用于解析所述第一CAN数据报文，以获取第一报文格式头和报文内容字段；

报文头替换单元，用于利用第二报文格式头替换所述第一报文格式头；

报文组装单元，用于将所述第二报文格式头和所述报文内容字段组装为所述第二CAN数据报文。

优选地，所述第一CAN通道与用于发送所述第一CAN数据报文的第一节点连接，所述第一节点包括下列组中的至少一个：温度传感器；中控锁；电动门窗；后视镜；

所述第二CAN通道与用于接收所述第二CAN数据报文的第二节点连接，所述第二节点包括下列组中的至少一个：仪表盘控制单元发动机控制单元、ABS控制单元、安全气囊控制单元。

根据本发明实施方式的另一方面，提出一种汽车，包括如上任一项所述的整车控制器。

优选地，所述汽车为纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车、汽油驱动汽车或柴油驱动汽车。

根据本发明实施方式的另一方面，提出一种CAN数据传输方法，该方法应用于整车控制器，该方法包括：

经由第一CAN通道接收具有第一报文格式的第一CAN数据报文；

将所述第一CAN数据报文转换为具有第二报文格式的第二CAN数据报文；

经由第二CAN通道发送所述第二CAN数据报文。

优选地，在将第一CAN数据报文转换为第二CAN数据报文与发送第二CAN数据报文之间，该方法还包括：

将所述第二CAN数据报文的发送速度与所述第二CAN通道的传输速度相适配。

优选地，所述将第一CAN数据报文转换为具有第二报文格式的第二CAN数据报文包括：

解析所述第一CAN数据报文，以获取第一报文格式头和报文内容字段；

利用第二报文格式头替换所述第一报文格式头；

将所述第二报文格式头和所述报文内容字段组装为所述第二CAN数据报文。

优选地，所述第一CAN数据报文为下列组中的组员：

车身CAN数据报文；仪表CAN数据报文；充电CAN数据报文；动车CAN数据报文；

所述第二CAN数据报文为所述组中不同于所述第一CAN数据报文的组员。

从上述技术方案可以看出，整车控制器包括CAN数据接收器、转换模块和CAN数据发送器，其中：CAN数据接收器经由第一CAN通道接收具有第一报文格式的第一CAN数据报文；转换模块将第一CAN数据报文转换为具有第二报文格式的第二CAN数据报文；CAN数据发送器经由第二CAN通道发送第二CAN数据报文。由此可见，在整车控制器中集成了报文格式转换功能，从而实现了在连接到不同CAN通道的节点之间传输CAN数据报文。

而且，在本发明实施方式中，进一步在整车控制器中集成有速度适配功能，从而在不同传输速度的通道之间还实现了数据报文的速度适配。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为根据本发明的整车控制器的结构图。

图2为根据本发明实施方式的整车控制器的结构图。

图3为转换模块102的示范性结构图。

图4为转换模块102的报文处理示意图。

图5为根据本发明实施方式发动机控制单元向仪表盘控制单元发送CAN数据的示范性处理示意图。

图6为根据本发明实施方式车内照明灯向仪表盘控制单元发送CAN数据的示范性处理示意图。

图7为根据本发明的CAN数据传输方法。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

在运行过程中，汽车内部的节点之间通常需要通信以交换实时数据。然而，由于节点可能分别连接到不同的CAN通道，而不同的CAN通道可能具有不同的报文格式，因此连接到不同CAN通道的节点之间不能直接进行数据通讯。目前，汽车的CAN通道通常包括：车身CAN通道；仪表CAN通道；充电CAN通道；动车CAN通道，等等。

在本发明中，将网关功能集成到整车控制器中，从而实现在连接到不同CAN通道的节点之间传输数据。

图1为根据本发明的整车控制器的结构图。该整车控制器100分别与第一CAN通道300和第二CAN通道400连接。

如图1所示，该整车控制器100包括：

CAN数据接收器101，用于经由第一CAN通道300接收具有第一报文格式的第一CAN数据报文；

转换模块102，用于将第一CAN数据报文转换为具有第二报文格式的第二CAN数据报文；

CAN数据发送器103，用于经由第二CAN通道400发送第二CAN数据报文。

第一CAN通道300与第一节点201连接；第一节点201用于通过第一CAN通道300发送第一CAN数据报文。第二CAN通道400与第二节点202连接；第二节点202用于通过第二CAN通道400接收第二CAN数据报文。

具体地，第一节点201可以为：温度传感器、中控锁、电动门窗或后视镜，等等；第二节点202可以为：仪表盘控制单元、发动机控制单元、ABS控制单元或安全气囊控制单元，等等。

优选地，第一报文格式可以是下列组中的任意组员：车身CAN报文格式；仪表CAN报文格式；充电CAN报文格式；动车CAN报文格式。相应地，第二报文格式可以为该组中不同于第一CAN数据报文的组员。

比如：

当第一报文格式为车身CAN报文格式时，第二报文格式可以为仪表CAN报文格式、充电CAN报文格式或动车CAN报文格式。

当第一报文格式为车仪表CAN报文格式时，第二报文格式可以为车身CAN报文格式、充电CAN报文格式或动车CAN报文格式。

当第一报文格式为充电CAN报文格式时，第二报文格式可以为车身CAN报文格式、仪表CAN报文格式或动车CAN报文格式。

当第一报文格式为动车CAN报文格式时，第二报文格式可以为车身CAN报文格式、仪表CAN报文格式或充电CAN报文格式。

由此可见，整车控制器100通过对CAN数据报文的格式进行转换，实现了CAN总线网关功能，因此可以在具有不同报文格式的节点之间传输CAN数据报文。

基于图1所示***可以实现连接到不同的CAN通道的节点之间的数据传输。然而，当第一CAN通道300与第二CAN通道400的传输速率不匹配时，基于图1所示***可能会造成CAN数据的丢包。

基于传输速率进行划分，目前汽车上的CAN通道通常包括两种，一种是高速CAN通道，速度可达到500kb/s，另一种是低速CAN通道，速度为100kb/s。对于中高级轿车，还有一些如娱乐***或智能通讯***的通道，它们的传输速度甚至可以超过1Mb/s。

高速CAN通道主要连接发动机控制单元、ABS控制单元、安全气囊控制单元、组合仪表等这些与汽车行驶直接相关的***。这些***由于信息传递量较大而且对于信息传递的速度有很高的要求，需要高速CAN通道来满足其信息传递的需要。低速CAN通道主要连接像中控锁、电动门窗、后视镜、车内照明灯等对数据传输速度要求不高的车身舒适***。

优选地，整车控制器100中进一步集成有速度适配功能，从而实现不同传输速度的CAN通道的数据正常传输，避免CAN数据的丢包。

图2为根据本发明实施方式的整车控制器的结构图。该整车控制器100分别与第一CAN通道300和第二CAN通道400连接。

如图2所示，该整车控制器100包括：

CAN数据接收器101，用于经由第一CAN通道300接收具有第一报文格式的第一CAN数据报文；

转换模块102，用于将第一CAN数据报文转换为具有第二报文格式的第二CAN数据报文；

CAN数据发送器103，用于经由第二CAN通道400发送第二CAN数据报文。

其中，在转换模块102与CAN数据发送器103之间，还包括：

速度适配模块104，用于将第二CAN数据报文的发送速度与第二CAN通道的传输速度相适配。具体地，速度适配模块104可以基于现有的速度适配方式将第二CAN数据报文的发送速度与第二CAN通道的传输速度相适配。比如，速度适配模块104中可以包含用于缓存多余数据的随机存取存储器(RAM)以及用于限制传输速率的限速器。

可以将图1和图2所示的整车控制器应用到多种类型的汽车中。这些类型的汽车包括：汽车为纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车、汽油驱动汽车或柴油驱动汽车，等等。

以上详细描述了本发明实施方式的汽车类型。本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。

图3为转换模块102的示范性结构图；图4为转换模块102的报文处理示意图。

由图3可见，转换模块102包括：

报文解析单元1021，用于解析第一CAN数据报文，以获取第一报文格式头和报文内容字段；

报文头替换单元1022，用于利用第二报文格式头替换第一报文格式头；

报文组装单元1023，用于将第二报文格式头和报文内容字段组装为第二CAN数据报文。

由图4可见，转换模块102的报文处理过程包括：首先，报文解析单元1021通过解析第一CAN数据报文，获取第一报文格式头和报文内容字段。然后，报文头替换单元1022利用第二报文格式头替换第一报文格式头。最后，报文组装单元1023将第二报文格式头和报文内容字段组装为第二CAN数据报文。

下面结合具体实例，详细描述本发明的示范性实现过程。

图5为根据本发明实施方式发动机控制单元向仪表盘控制单元发送CAN数据的示范性处理示意图。

整车控制器100，用于在发动机控制单元201和仪表盘控制单元202之间传输CAN数据报文。

发动机控制单元201从属于动车CAN通道***，用于提供发动机运行参数。发动机控制单元201通过动车CAN通道300与整车控制器100连接。

仪表盘控制单元202从属于仪表CAN通道***，可以通过仪表展示发动机运行参数。仪表盘控制单元202通过仪表CAN通道400与整车控制器100连接。

动车CAN通道的速度为500kb/s；仪表CAN通道的速度为100kb/s。

该整车控制器100包括：

CAN数据接收器101，用于经由动车CAN通道300从发动机控制单元201接收具有动车CAN通道报文格式的第一CAN数据报文，该第一CAN数据报文中携带有发动机控制单元201所提供的发动机运行参数；

转换模块102，用于将第一CAN数据报文转换为具有仪表CAN通道格式的第二CAN数据报文；

CAN数据发送器103，用于经由仪表CAN通道400发送第二CAN数据报文到仪表盘控制单元202，从而仪表盘控制单元202可以通过液晶显示屏等界面展示发动机运行参数，如发动机转速。

由于动车CAN300通道的速度与仪表CAN通道400的传输速度不适配，因此在转换模块102与CAN数据发送器103之间，还包括速度适配模块104。速度适配模块104，用于将第二CAN数据报文的发送速度与仪表CAN通道400的传输速度相适配。经过速度适配模块104的适配处理之后，第二CAN数据报文的发送速度为100kb/s。

具体地，转换模块102包括报文解析单元1021、报文头替换单元1022和报文组装单元1023。其中：报文解析单元1021，用于解析第一CAN数据报文，以获取第一报文格式头和报文内容字段；报文头替换单元1022，用于利用第二报文格式头替换第一报文格式头；报文组装单元1023，用于将第二报文格式头和报文内容字段组装为第二CAN数据报文。

图6为根据本发明实施方式车内照明灯向仪表盘控制单元发送CAN数据的示范性处理示意图。

整车控制器100，用于在车内照明灯201和仪表盘控制单元202之间传输CAN数据报文。

车内照明灯201从属于车身CAN通道***，用于提供车内照明状态。车内照明灯201通过车身CAN通道300与整车控制器100连接。

仪表盘控制单元202从属于仪表CAN通道***，可以通过仪表展示车内照明状态。仪表盘控制单元202通过仪表CAN通道400与整车控制器100连接。

车身CAN通道的速度为100kb/s；仪表CAN通道的速度为100kb/s。

该整车控制器100包括：

CAN数据接收器101，用于经由车身CAN通道300从车内照明灯201接收具有车身CAN通道报文格式的第一CAN数据报文，该第一CAN数据报文中携带有车内照明灯201所感应的车内照明状态；

转换模块102，用于将第一CAN数据报文转换为具有仪表CAN通道格式的第二CAN数据报文；

CAN数据发送器，用于经由仪表CAN通道400发送第二CAN数据报文到仪表盘控制单元202，从而仪表盘控制单元202可以通过液晶显示屏等界面展示车内照明状态。

由于车身CAN通道300的传输速度与仪表CAN通道400的传输速度相同，因此不需要执行速度适配操作。

具体地，转换模块102包括报文解析单元1021、报文头替换单元1022和报文组装单元1023。其中：报文解析单元1021，用于解析第一CAN数据报文，以获取第一报文格式头和报文内容字段；报文头替换单元1022，用于利用第二报文格式头替换第一报文格式头；报文组装单元1023，用于将第二报文格式头和报文内容字段组装为第二CAN数据报文。

基于上述分析，本发明还提出了一种CAN数据传输方法。该方法应用于整车控制器。该整车控制器与第一CAN通道和第二CAN通道连接。

图7为根据本发明的CAN数据传输方法。

如图7所示，该方法包括：

步骤701：经由第一CAN通道接收具有第一报文格式的第一CAN数据报文；

步骤702：将第一CAN数据报文转换为具有第二报文格式的第二CAN数据报文；

步骤703：经由第二CAN通道发送第二CAN数据报文。

在一个实施方式中，在将第一CAN数据报文转换为第二CAN数据报文与发送第二CAN数据报文之间，该方法还包括：

将第二CAN数据报文的发送速度与第二CAN通道的传输速度相适配。

在一个实施方式中，步骤702将第一CAN数据报文转换为具有第二报文格式的第二CAN数据报文包括：

解析第一CAN数据报文，以获取第一报文格式头和报文内容字段；

利用第二报文格式头替换第一报文格式头；

将第二报文格式头和所述报文内容字段组装为第二CAN数据报文。

在一个实施方式中，第一CAN数据报文为下列组中的组员：车身CAN数据报文；仪表CAN数据报文；充电CAN数据报文；动车CAN数据报文；其中第二CAN数据报文为所述组中不同于第一CAN数据报文的组员。

比如，当第一报文格式为车身CAN报文格式时，第二报文格式可以为仪表CAN报文格式、充电CAN报文格式或动车CAN报文格式。

当第一报文格式为车仪表CAN报文格式时，第二报文格式可以为车身CAN报文格式、充电CAN报文格式或动车CAN报文格式。

当第一报文格式为充电CAN报文格式时，第二报文格式可以为车身CAN报文格式、仪表CAN报文格式或动车CAN报文格式。

当第一报文格式为动车CAN报文格式时，第二报文格式可以为车身CAN报文格式、仪表CAN报文格式或充电CAN报文格式。

综上所述，整车控制器包括CAN数据接收器、转换模块和CAN数据发送器，其中：CAN数据接收器经由第一CAN通道接收具有第一报文格式的第一CAN数据报文；转换模块将第一CAN数据报文转换为具有第二报文格式的第二CAN数据报文；CAN数据发送器经由第二CAN通道发送第二CAN数据报文。由此可见，在整车控制器中集成了报文格式转换功能，从而实现了在连接到不同CAN通道的节点之间传输CAN数据报文。

而且，在本发明实施方式中，进一步在整车控制器中集成有速度适配功能，从而在不同传输速度的通道之间还实现了数据报文的速度适配。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种整车控制器，其特征在于，该整车控制器与第一CAN通道和第二CAN通道连接，该整车控制器包括：

CAN数据接收器，用于经由所述第一CAN通道接收具有第一报文格式的第一CAN数据报文；

转换模块，用于将所述第一CAN数据报文转换为具有第二报文格式的第二CAN数据报文；

CAN数据发送器，用于经由所述第二CAN通道发送所述第二CAN数据报文。

2.根据权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，在转换模块与CAN数据发送器之间，还包括：

速度适配模块，用于将所述第二CAN数据报文的发送速度与所述第二CAN通道的传输速度相适配。

3.根据权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，所述转换模块包括：

报文解析单元，用于解析所述第一CAN数据报文，以获取第一报文格式头和报文内容字段；

报文头替换单元，用于利用第二报文格式头替换所述第一报文格式头；

报文组装单元，用于将所述第二报文格式头和所述报文内容字段组装为所述第二CAN数据报文。

4.根据权利要求1所述的整车控制器，其特征在于，所述第一CAN通道与用于发送所述第一CAN数据报文的第一节点连接，所述第一节点包括下列组中的至少一个：温度传感器；中控锁；电动门窗；后视镜；

所述第二CAN通道与用于接收所述第二CAN数据报文的第二节点连接，所述第二节点包括下列组中的至少一个：仪表盘控制单元；发动机控制单元、ABS控制单元、安全气囊控制单元。

5.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一项所述的整车控制器。

6.根据权利要求5所述的汽车，其特征在于，所述汽车为纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车、汽油驱动汽车或柴油驱动汽车。

7.一种控制器局域网数据传输方法，其特征在于，该方法应用于整车控制器，该方法包括：

经由第一CAN通道接收具有第一报文格式的第一CAN数据报文；

将所述第一CAN数据报文转换为具有第二报文格式的第二CAN数据报文；

经由第二CAN通道发送所述第二CAN数据报文。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在将第一CAN数据报文转换为第二CAN数据报文与发送第二CAN数据报文之间，该方法还包括：

将所述第二CAN数据报文的发送速度与所述第二CAN通道的传输速度相适配。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将第一CAN数据报文转换为具有第二报文格式的第二CAN数据报文包括：

解析所述第一CAN数据报文，以获取第一报文格式头和报文内容字段；

利用第二报文格式头替换所述第一报文格式头；

将所述第二报文格式头和所述报文内容字段组装为所述第二CAN数据报文。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一CAN数据报文为下列组中的组员：

车身CAN数据报文；仪表CAN数据报文；充电CAN数据报文；动车CAN数据报文；

所述第二CAN数据报文为所述组中不同于所述第一CAN数据报文的组员。