CN110099033B - 一种下位机架构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种下位机架构，下位机包括CAN FD收发器、Json格式CAN FD总线数据库、Json解析器、报文解析器、报文打包器。Json解析器通过解析Json格式CAN FD总线数据库文件，生成发送报文定义和接收信号定义；报文解析器根据接受信号定义将CAN FD收发器报文解析，建立接收的所有CAN FD报文列表；报文打包器根据发送报文定义自动打包信号为报文，打包后的报文通过CAN FD收发器发送到CAN FD总线上，建立其所要发送的所有CAN FD报文列表。本发明克服了基于CAN FD总线数据保存和访问问题，构建了一个简单易于解析的CAN FD总线数据库格式，可使下位机能自动读取数据库文件，实时解析从总线上接收到的报文，自动发送数据库文件中所要求发送的报文。

Description

一种下位机架构
技术领域
本发明涉及计算机硬件技术领域，尤其涉及一种下位机架构。
背景技术
现有的CAN FD总线数据库都是基于上位机PC设计的关系型数据库，或者是基于专有文件格式的CAN FD数据库。关系型数据库通常由若干张表组成，如信号表、报文表和节点表。信号表包含网络中所有信号的定义，包括信号名、信号长度、字节序、最大值、最小值、放大因子、偏移量、单位和注释等字段；报文表包含网络中可能出现的所有报文定义，每个报文均包含了相应信号，这些信号的定义可以在信号表中找到；节点表中包含了整个网络中所有节点的定义，每个节点均包含了其发送的报文和接受的信号，相应的报文和信号可以在报文表和信号表中找到具体定义。基于专有文件格式的CAN FD数据库与关系型数据库相类似，通过特殊的字符标识出节点列表、报文列表、信号列表以及注释列表等等。基于这些数据库，上位机PC的CAN FD网络监控程序可以将接收到的CAN FD报文解析成所需要的信号，CAN FD控制程序根据CAN FD总线数据库可以主动构建和发送相应的CAN FD报文给下位机，CAN FD仿真程序可以根据数据库模拟多个CAN FD节点之间CAN FD报文的发送和接收。
现有技术中存在的缺点是：
1、基于关系型数据库的CAN FD总线数据库虽然实现方便，但需要CAN FD网络监控仿真软件集成数据库引擎；基于专有文件格式的CAN FD总线数据库往往需要CAN FD网络监控仿真程序集成复杂的文件解析程序；上述方法均会导致上位机软件的复杂性；
2、数据库引擎或者是文件解析程序由于其复杂性，难以移植到下位机程序中，因此往往需要针对不同的CAN FD网络编写不同的CAN FD报文发送和接收解析程序，增加了下位机软件开发与测试的复杂性；
3、当CAN FD网络数据库发生变更时，如增加或删除了一些信号或报文，往往需要重新编写下位机程序的CAN FD报文发送和接收解析程序，这样难以应对频繁的变更需求。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种下位机架构，其克服了基于CAN FD总线数据保存和访问的问题，构建了一个简单且易于解析的CAN FD总线数据库格式，使得相关的CAN FD数据可以得到高效的管理，同时可以使得下位机能自动读取此数据库文件，实时解析从总线上接收到的报文，自动发送数据库文件中所要求发送的报文。
为解决现有技术中存在的问题，采用的具体技术方案是：
一种下位机架构，其包括CAN FD收发器、Json格式CAN FD总线数据库、Json解析器、报文解析器、报文打包器；其中，
CAN FD收发器：与CAN FD总线、报文解析器、报文打包器均相连，用于将从CAN FD总线接收到的报文传递给报文解析器，并用于将经报文打包器打包成的报文通过CAN FD收发器发送至CAN FD总线；
Json格式CAN FD总线数据库：与Json解析器相连，用于存储CAN FD网络数据库文件；
Json解析器：其输入端与Json格式CAN FD总线数据库相连，用于读取并解析Json格式CAN FD总线数据库的文件，生成当前下位机节点的发送报文的定义和接收信号的定义；其输出端与报文打包器和报文解析器均相连，用于将发送报文的定义和接收信号的定义分别传递给报文打包器和报文解析器；
报文解析器：与Json解析器和CAN FD收发器均相连，报文解析器根据从Json解析器所接收到的接收信号的定义，将CAN FD收发器从CAN FD总线接收到的报文进行解析；
报文打包器：与Json解析器和CAN FD收发器相连，其根据从Json解析器所接收到的发送报文定义，将信号打包成报文，并通过CAN FD收发器发送到CAN FD总线上。
优选的方案，所述Json格式CAN FD总线数据库的文件存储在Flash存储器内，当CAN FD总线数据库定义发生更改时，将数据库文件重新写入Flash存储器。
进一步优选的方案，所述Json格式CAN FD总线数据库包括节点列表对象、报文列表对象和信号列表对象。所述节点列表对象包含整个网络中可能出现的所有节点的定义，包括节点名称、节点注释，以节点名为键。所述信号列表对象包含了整个网络中可能出现的所有信号的定义，包括信号名、信号长度、字节序、最小最大值、放大因子、偏量、单位、信号注释，以信号名为键。所述报文列表对象包含了整个网络中可能出现的所有报文的定义，包括报文名称、报文标识符、报文数据长度、报文注释，为报文标识符为键。
本发明还提供了一种下位机架构及CANFD总线数据库的硬件实时查询方法，其包括以下步骤：
S1、Json解析器通过解析Json格式CAN FD总线数据库的文件，生成当前下位机节点的发送报文的定义和接收信号的定义；
S2、报文解析器根据生成的报文信号的定义，将CAN FD收发器从CAN FD总线接收到的报文进行解析，从而建立其所接收的所有CAN FD报文列表；
S3、报文打包器根据当前节点发送报文的定义，自动打包信号为报文；自动打包后的报文通过CAN FD收发器发送到CAN FD总线上，从而建立其所要发送的所有CAN FD报文列表。
其中，所述Json格式CAN FD总线数据库的文件包含有信号列表对象、报文列表对象和节点列表对象；所述信号列表对象内可以定义任意个独立信号；所述报文列表对象内可以定义任意个独立报文，每个独立报文内部包含其所装载的独立信号；所述节点列表对象内可以定义任意个独立节点，每个独立节点内部包含其所发送和接收的报文信号列表。
通过采用上述方案，本发明的一种下位机架构及CANFD总线数据库的硬件实时查询方法与现有技术相比，其技术效果在于：
1、本发明克服了基于CAN FD总线数据保存和访问的问题，构建了一个简单且易于解析的CAN FD总线数据库格式，使得相关的CAN FD数据可以得到高效的管理，同时可以使得下位机能自动读取此数据库文件，实时解析从总线上接收到的报文，自动发送数据库文件中所要求发送的报文。
2、本发明可以实现CAN FD总线数据库的硬件实时查询，Json格式由于其简单性可以很容易在下位机实现其解析，其强大性足以描述CAN FD数据库；因此可以由下位机根据Json格式的CAN FD数据库实现CAN FD报文的接收解析和发送，并且当CAN FD网络定义发生变化时能够自动地正确接收发送CAN FD报文，节省了开发测试的成本。
附图说明
图1为本发明实施方式中下位机的总架构图；
图2本发明实施方法中CAN FD总线数据库的总架构图。
图中标号为：101、下位机；102、CAN FD收发器；103、Json格式CAN FD总线数据库；104、Json解析器；105、报文解析器；106、报文打包器；107、CAN FD总线CANH；108、CAN FD总线CANL；109、信号列表对象；110、报文列表对象；111、节点列表对象；201-206、独立信号；301-303、独立报文；501、独立节点；401、节点发送报文列表对象；402、节点接收信号列表对象。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实例并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明为了克服基于CAN FD总线数据保存和访问的问题，构建了一个简单且易于解析的CAN FD总线数据库格式，使得相关的CAN FD数据可以得到高效的管理，同时可以使得下位机能自动读取此数据库文件，实时解析从总线上接收到的报文，自动发送数据库文件中所要求发送的报文。
如图1所示，下位机总架构包括下位机101，下位机101包括CAN FD收发器102，Json格式CAN FD总线数据库103，Json解析器104，报文解析器105，报文打包器106，CAN FD总线CANH107，CAN FD总线CANL108。Json格式CAN FD总线数据库103与Json解析器104相连，Json解析器104的输出端与报文解析器105和报文打包器106均相连，CAN FD收发器102与报文解析器105也相连，报文打包器106的输出端与CAN FD收发器102相连，CAN FD收发器102与CANFD总线CANH107和CAN FD总线CANL108相连。
Json格式CAN FD总线数据库103的文件存储在Flash存储器内，当CAN FD总线数据库定义发生更改时可以将数据库文件重新写入。
下位机程序中的Json文件解析器104可以实时读取并解析Json数据库，生成当前下位机节点的发送报文的定义和接收信号的定义，分别传递给下位机程序中的报文打包器106和报文解析器105。下位机程序中的报文解析器105根据接收信号的定义将CAN FD收发器102从CAN FD总线(CAN FD总线CANH107和CAN FD总线CANL108)接收到的报文解析，下位机程序中的报文打包器106根据发送报文定义将信号打包成报文，并通过CAN FD收发器102发送到CAN FD总线(CAN FD总线CANH107和CAN FD总线CANL108)上。在图2中，创建Json格式CAN FD总线数据库文件(103)，其内包含信号列表对象109、报文列表对象110和节点列表对象111。信号列表对象109内可以定义任意个独立信号201-206。报文列表对象110内可以定义任意个独立报文301-303，每个报文内部包含其所装载的独立信号，比如独立报文301装载了独立信号201-202；独立报文302装载了独立信号203-204；独立报文303装载了独立信号205-206。节点列表对象103内可以定义任意个独立节点501，每个节点内部包含其所发送和接收的报文信号列表，例如独立节点501发送独立报文301与独立报文302，并接收独立信号205，独立信号205包含在独立报文303中。
采用上述的方法，可以实现CAN FD总线数据库的硬件实时查询，Json格式由于其简单性可以很容易在下位机实现其解析，其强大性足以描述CAN FD数据库；因此可以由下位机根据Json格式的CAN FD数据库实现CAN FD报文的接收解析和发送，并且当CAN FD网络定义发生变化时能够自动地正确接收发送CAN FD报文，节省了开发测试的成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种下位机，其特征在于，其包括CAN FD收发器、Json格式CAN FD总线数据库、Json解析器、报文解析器、报文打包器；其中，
CAN FD收发器：与CAN FD总线、报文解析器、报文打包器均相连，用于将从CAN FD总线接收到的报文传递给报文解析器，并用于将经报文打包器打包成的报文通过CAN FD收发器发送至CAN FD总线；
Json格式CAN FD总线数据库：与Json解析器相连，用于存储CAN FD网络数据库文件；
Json解析器：其输入端与Json格式CAN FD总线数据库相连，用于读取并解析Json格式CAN FD总线数据库的文件，生成当前下位机节点的发送报文的定义和接收信号的定义；其输出端与报文打包器和报文解析器均相连，用于将发送报文的定义和接收信号的定义分别传递给报文打包器和报文解析器；
报文解析器：与Json解析器和CAN FD收发器均相连，报文解析器根据从Json解析器所接收到的接收信号的定义，将CAN FD收发器从CAN FD总线接收到的报文进行解析；
报文打包器：与Json解析器和CAN FD收发器相连，其根据从Json解析器所接收到的发送报文定义，将信号打包成报文，并通过CAN FD收发器发送到CAN FD总线上。
2.根据权利要求1所述的一种下位机，其特征在于，所述Json格式CAN FD总线数据库的文件存储在Flash存储器内，当CAN FD总线数据库定义发生更改时，将数据库文件重新写入Flash存储器。
3.根据权利要求1所述的一种下位机，其特征在于，所述Json格式CAN FD总线数据库包括节点列表对象、报文列表对象和信号列表对象。
4.根据权利要求3所述的一种下位机，其特征在于，所述节点列表对象包含整个网络中可能出现的所有节点的定义，包括节点名称、节点注释，以节点名为键。
5.根据权利要求3所述的一种下位机，其特征在于，所述信号列表对象包含了整个网络中可能出现的所有信号的定义，包括信号名、信号长度、字节序、最小最大值、放大因子、偏量、单位、信号注释，以信号名为键。
6.根据权利要求3所述的一种下位机，其特征在于，所述报文列表对象包含了整个网络中可能出现的所有报文的定义，包括报文名称、报文标识符、报文数据长度、报文注释，以报文标识符为键。
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