CN113485291B - 车载网关对can总线节点通信故障监测方法及网关设备 - Google Patents

车载网关对can总线节点通信故障监测方法及网关设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车载网关对CAN总线节点通信故障监测方法及网关设备，属于车载通讯技术领域，其中，方法的实现包括：为每个网段中的各ECU发出的报文中选择一个报文为关键报文，其中，关键报文为周期型报文或周期事件型报文，且选择的报文周期小于预设周期值；根据是否能收到各ECU的关键报文确定ECU是否发生了节点丢失；设置通信故障报文中的信号值，由目标网段节点通过通信故障报文中的信号值判断源节点是否丢失，其中，通信故障报文中的信号值用于标识某一ECU是否发生了节点丢失。通过本发明可以实现目标网段的接收节点判断源节点报文/信号是否有效。

Description

车载网关对CAN总线节点通信故障监测方法及网关设备
技术领域
本发明属于车载通讯技术领域，更具体地，涉及一种车载网关对CAN总线节点通信故障监测方法及网关设备。
背景技术
目前，随着汽车电子设备的大量运用，车辆上的控制器局域网络(ControllerArea Network，CAN)总线控制器越来越多，随之带来的交互信息的增加，使得整车网络结构也从单一网段逐步发展到复杂网段的形式；网关作为整车网络的桥梁，是整车网络中的核心，两个网段之间的信号交互要通过网关才能实现。在目前的CAN总线网关路由策略中，网段的目标节点无法判断源节点的状态，如果源网段(源节点所在的网段)的信号发生错误，则会影响整车的控制器功能。
参考公开号为CN111343085A的专利申请，当源网段的节点发出的报文丢失时，网关不会转发该报文，在目标网段的节点超过一定时间没有接收到源网段的报文就会判断报文丢失，目标网段的节点会根据自身功能进行故障降级处理。对采用图1所示的信号路由，源网段发出的信号，如果发生报文丢失，网关仍然会有信号转发到目标网段；目标网段的接收节点无法判断是正常信号，还是异常信号，对转发的稳定可靠性造成影响。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种车载网关对CAN总线节点通信故障监测方法及网关设备，可以实现目标网段的接收节点判断源节点报文/信号是否有效。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种车载网关对CAN总线节点通信故障监测方法，包括：
(1)为每个网段中的各ECU发出的报文中选择一个报文为关键报文，其中，关键报文为周期型报文或周期事件型报文，且选择的报文周期小于预设周期值，若满足条件的有多个报文，则选择报文周期最小时对应的报文作为关键报文；
(2)根据是否能收到各ECU的关键报文确定ECU是否发生了节点丢失；
(3)设置通信故障报文中的信号值，由目标网段节点通过通信故障报文中的信号值判断源节点是否丢失，其中，通信故障报文中的信号值用于标识某一ECU是否发生了节点丢失。
在一些可选的实施方案中，步骤(2)包括：
监控所有ECU的关键报文，若关键报文能正常收到，则关键报文对应的ECU没有节点丢失；
若在预设时间内没有收到某个ECU的关键报文，则该ECU发生了节点丢失。
在一些可选的实施方案中，步骤(3)包括：
在通信故障报文中，为每个ECU是否发生节点丢失设置一个单独的信号来表示，若某个ECU的节点丢失，则将表示该ECU节点丢失的信号的信号值设置相应值；
目标网段节点接收到通信故障报文时，根据相对应的信号值判断发生节点丢失的ECU，从而进行故障处理。
在一些可选的实施方案中，所述通信故障报文的发送方式为：
周期报文以预设周期发送，事件发生导致事件报文的发出，其中，在有多个事件发生时，设置事件报文发送的最小间隔时间；
设置事件报文和周期报文的时间间隔，若周期报文发送完后，在事件报文和周期报文的时间间隔以内事件发生，周期报文发送后延时事件报文和周期报文的时间间隔发出事件报文；
若事件发生在周期报文前的事件报文和周期报文的时间间隔以内，事件报文发送后延时事件报文和周期报文的时间间隔发出周期报文，其它周期报文发送时刻不变；
若事件报文发送完后事件报文和周期报文的时间间隔以内同一事件重复出现，中间的事件状态变化忽略。
按照本发明的另一方面，提供了一种网关设备，包括：
关键报文选择模块，用于为每个网段中的各ECU发出的报文中选择一个报文为关键报文，其中，关键报文为周期型报文或周期事件型报文，且选择的报文周期小于预设周期值，若满足条件的有多个报文，则选择报文周期最小时对应的报文作为关键报文；
监控模块，用于根据是否能收到各ECU的关键报文确定ECU是否发生了节点丢失；
故障确定模块，用于设置通信故障报文中的信号值，由目标网段节点通过通信故障报文中的信号值判断源节点是否丢失，其中，通信故障报文中的信号值用于标识ECU是否发生了节点丢失。
在一些可选的实施方案中，所述监控模块，用于监控所有ECU的关键报文，若关键报文能正常收到，则关键报文对应的ECU没有节点丢失；若在预设时间内没有收到某个ECU的关键报文，则该ECU发生了节点丢失。
在一些可选的实施方案中，所述故障确定模块，用于在通信故障报文中，为每个ECU是否发生节点丢失设置一个单独的信号来表示，若某个ECU的节点丢失，则将表示该ECU节点丢失的信号的信号值设置相应值；目标网段节点接收到通信故障报文时，根据相对应的信号值判断发生节点丢失的ECU，从而进行故障处理。
在一些可选的实施方案中，所述网关设备，还包括：
报文发送模块，用于周期报文以预设周期发送，事件发生导致事件报文的发出，其中，在有多个事件发生时，设置事件报文发送的最小间隔时间；设置事件报文和周期报文的时间间隔，若周期报文发送完后，在事件报文和周期报文的时间间隔以内事件发生，周期报文发送后延时事件报文和周期报文的时间间隔发出事件报文；若事件发生在周期报文前的事件报文和周期报文的时间间隔以内，事件报文发送后延时事件报文和周期报文的时间间隔发出周期报文，其它周期报文发送时刻不变；若事件报文发送完后事件报文和周期报文的时间间隔以内同一事件重复出现，中间的事件状态变化忽略。
按照本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
网关能够监测与其相连网段上所有ECU的在线情况，并将ECU的状态实时发送给目标网段的ECU，以使目标网段的ECU实时清楚源节点在线情况，用以判断源节点发送的信号是否可信，进而可以实现稳定可靠的报文转发。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种网关转发机制示意图；
图2是本发明实施例提供的一种车载网关对CAN总线节点通信故障监测方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种两个网段的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种发送时序图；
图5是本发明实施例提供的一种网关设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明所用到的技术术语如下：
CAN：Controller Area Network，控制局域网；
在线：指具有CAN通讯功能的ECU，能正常发送报文；
节点丢失：指具有CAN通讯功能的ECU，网络上监测不到该ECU发出的报文；
ECU：Electronic Control Unit，电子控制单元，控制器的简称；
独立网关：控制器仅仅具有网关功能，负责不同网段协议的转换和信号转发；
集成网关：车辆上的控制器集成网关的功能，比如车身控制器(Body ControlModule，BCM)可以集成网关功能，组合仪表也可以集成网关功能。
实施例一
如图2所示是本发明实施例提供的一种车载网关对CAN总线节点通信故障监测方法的流程示意图，在图2所示的方法中包括以下步骤：
S1：为每个网段中的各ECU发出的报文中选择一个报文为关键报文，其中，关键报文为周期型报文或周期事件型报文，且选择的报文周期小于预设周期值；
图3是本发明实施例提供的一种两个网段的示意图，但是本实施例的方法不仅适用于图3中的两个网段，对于多个网段也同样适用，图3示例网络中的每个ECU，在每个ECU发出的报文中选择一个报文为关键报文，其中，关键报文选择的原则是选择周期型报文或周期事件型报文，报文周期小于预设周期值，若满足该条件的有多个报文，则选择报文周期最小时对应的报文作为关键报文。
其中，预设周期值可以根据实际情况确定，本实施例不做唯一性限定。
S2：根据是否能收到各ECU的关键报文确定ECU是否发生了节点丢失；
在本实施例中，步骤S2可以通过以下方式实现：
监控所有ECU的关键报文，若关键报文能正常收到，则关键报文对应的ECU没有节点丢失；
若在预设时间内没有收到某个ECU的关键报文，则该ECU发生了节点丢失。
其中，预设时间大小可以根据实际需要确定，本实施例不做唯一性限定。
S3：设置通信故障报文中的信号值，由目标网段节点通过通信故障报文中的信号值判断源节点是否丢失，其中，通信故障报文中的信号值用于标识某一ECU是否发生了节点丢失。
在本实施例中，步骤S3可以通过以下方式实现：
在通信故障报文CommError中，为每个ECU是否发生节点丢失设置一个单独的信号来表示，若某个ECU的节点丢失，则将表示该ECU节点丢失的信号的信号值设置相应值；
目标网段节点接收到通信故障报文时，根据相对应的信号值判断发生节点丢失的ECU，从而进行故障处理。
如下表1所示，是本实施例提供的一种通信故障报文CommError的定义方式。
表1
Figure BDA0003139236700000061
Figure BDA0003139236700000071
比如，如图3所示，若发生了ECU1的节点丢失，则表示ECU1节点丢失的信号LostECU1信号值置“1”。当另外一个网段的ECU3接收到CommError报文时，根据相对应的信号值就可以判断ECU1发生了节点丢失，ECU3就可以进行故障处理。
其中，通信故障报文CommError中ECU节点丢失信号的“信号大小”和“信号在报文中的位置”不限于表1中的表示，可以进行任意变更。
在本实施例中，按照BOSCH CAN2.0规范，一条CAN报文有8个Bytes，64个Bits。按照上表1定义方式，可以定义32个节点丢失信号；如果汽车网络中与网关相连接的网段有大于32个节点，可以设置第二条通信故障报文，定义方式与表1类似。
在本实施例中，通信故障报文CommError发送方式(周期事件型)：
1)周期报文以预设周期发送；
其中，预设周期可以根据实际需要确定，如图4中的1s，本实施例不做唯一性限定。
2)激活指***通信丢失故障发生，事件状态的变化(未激活变成激活，激活变成未激活)均称之为事件，事件发生导致事件报文的发出，如图4中的示例1所示；
3)当有多个事件发生时，事件报文发送的最小间隔时间可以设置如图4中示例2所示的△tmin＝100ms；
4)事件报文和周期报文的时间间隔可以设置成如图4中示例3所示的不小于100ms，如果周期报文发送完后100ms以内事件发生，周期报文发送后延时100ms发出事件报文，如图4示例3所示；
5)如果事件发生在周期报文前的100ms以内，事件报文发送后延时100ms发出周期报文，其它周期报文发送时刻不变，如图4中的示例4所示；
6)如果事件报文发送完后100ms以内同一事件重复出现，中间的事件状态变化忽略，如图4中的示例5所示。
在本实施例中，图4中事件报文之外的为周期报文。
在本实施例中，通信故障报文CommError的发送方式为周期事件型，也可以是周期型或事件型，周期型：报文按照预设周期，如1s，每隔1s发一次，如图4中的示例1中的1；事件型：事件发生后才发出报文，如图4中的示例1中的2。
实施例二
如图5所示是本发明实施例提供的一种网关设备的结构示意图，包括：
关键报文选择模块501，用于为每个网段中的各ECU发出的报文中选择一个报文为关键报文，其中，关键报文为周期型报文或周期事件型报文，且选择的报文周期小于预设周期值，若满足条件的有多个报文，则选择报文周期最小时对应的报文作为关键报文；
监控模块502，用于根据是否能收到各ECU的关键报文确定ECU是否发生了节点丢失；
故障确定模块503，用于设置通信故障报文中的信号值，由目标网段节点通过通信故障报文中的信号值判断源节点是否丢失，其中，通信故障报文中的信号值用于标识ECU是否发生了节点丢失。
在本实施例中，上述监控模块502，用于监控所有ECU的关键报文，若关键报文能正常收到，则关键报文对应的ECU没有节点丢失；若在预设时间内没有收到某个ECU的关键报文，则该ECU发生了节点丢失。
在本实施例中，上述故障确定模块503，用于在通信故障报文中，为每个ECU是否发生节点丢失设置一个单独的信号来表示，若某个ECU的节点丢失，则将表示该ECU节点丢失的信号的信号值设置相应值；目标网段节点接收到通信故障报文时，根据相对应的信号值判断发生节点丢失的ECU，从而进行故障处理。
在本实施例中，上述网关设备，还包括：
报文发送模块，用于周期报文以预设周期发送，事件发生导致事件报文的发出，其中，在有多个事件发生时，设置事件报文发送的最小间隔时间；设置事件报文和周期报文的时间间隔，若周期报文发送完后，在事件报文和周期报文的时间间隔以内事件发生，周期报文发送后延时事件报文和周期报文的时间间隔发出事件报文；若事件发生在周期报文前的事件报文和周期报文的时间间隔以内，事件报文发送后延时事件报文和周期报文的时间间隔发出周期报文，其它周期报文发送时刻不变；若事件报文发送完后事件报文和周期报文的时间间隔以内同一事件重复出现，中间的事件状态变化忽略。
在本实施例中，网关可以是独立网关，也可以是集成网关。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种车载网关对CAN总线节点通信故障监测方法，其特征在于，包括：
(1)为每个网段中的各ECU发出的报文中选择一个报文为关键报文，其中，关键报文为周期型报文或周期事件型报文，且选择的报文周期小于预设周期值，若满足条件的有多个报文，则选择报文周期最小时对应的报文作为关键报文；
(2)根据是否能收到各ECU的关键报文确定ECU是否发生了节点丢失；
(3)设置通信故障报文中的信号值，由目标网段节点通过通信故障报文中的信号值判断源节点是否丢失，其中，通信故障报文中的信号值用于标识某一ECU是否发生了节点丢失；
所述通信故障报文的发送方式为：
周期报文以预设周期发送，事件发生导致事件报文的发出，其中，在有多个事件发生时，设置事件报文发送的最小间隔时间；
设置事件报文和周期报文的时间间隔，若周期报文发送完后，在事件报文和周期报文的时间间隔以内事件发生，周期报文发送后延时事件报文和周期报文的时间间隔发出事件报文；
若事件发生在周期报文前的事件报文和周期报文的时间间隔以内，事件报文发送后延时事件报文和周期报文的时间间隔发出周期报文，其它周期报文发送时刻不变；
若事件报文发送完后事件报文和周期报文的时间间隔以内同一事件重复出现，中间的事件状态变化忽略。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括：
监控所有ECU的关键报文，若关键报文能正常收到，则关键报文对应的ECU没有节点丢失；
若在预设时间内没有收到某个ECU的关键报文，则该ECU发生了节点丢失。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)包括：
在通信故障报文中，为每个ECU是否发生节点丢失设置一个单独的信号来表示，若某个ECU的节点丢失，则将表示该ECU节点丢失的信号的信号值设置相应值；
目标网段节点接收到通信故障报文时，根据相对应的信号值判断发生节点丢失的ECU，从而进行故障处理。
4.一种网关设备，其特征在于，包括：
关键报文选择模块，用于为每个网段中的各ECU发出的报文中选择一个报文为关键报文，其中，关键报文为周期型报文或周期事件型报文，且选择的报文周期小于预设周期值，若满足条件的有多个报文，则选择报文周期最小时对应的报文作为关键报文；
监控模块，用于根据是否能收到各ECU的关键报文确定ECU是否发生了节点丢失；
故障确定模块，用于设置通信故障报文中的信号值，由目标网段节点通过通信故障报文中的信号值判断源节点是否丢失，其中，通信故障报文中的信号值用于标识ECU是否发生了节点丢失；
所述网关设备，还包括：
报文发送模块，用于周期报文以预设周期发送，事件发生导致事件报文的发出，其中，在有多个事件发生时，设置事件报文发送的最小间隔时间；设置事件报文和周期报文的时间间隔，若周期报文发送完后，在事件报文和周期报文的时间间隔以内事件发生，周期报文发送后延时事件报文和周期报文的时间间隔发出事件报文；若事件发生在周期报文前的事件报文和周期报文的时间间隔以内，事件报文发送后延时事件报文和周期报文的时间间隔发出周期报文，其它周期报文发送时刻不变；若事件报文发送完后事件报文和周期报文的时间间隔以内同一事件重复出现，中间的事件状态变化忽略。
5.根据权利要求4所述的网关设备，其特征在于，所述监控模块，用于监控所有ECU的关键报文，若关键报文能正常收到，则关键报文对应的ECU没有节点丢失；若在预设时间内没有收到某个ECU的关键报文，则该ECU发生了节点丢失。
6.根据权利要求5所述的网关设备，其特征在于，所述故障确定模块，用于在通信故障报文中，为每个ECU是否发生节点丢失设置一个单独的信号来表示，若某个ECU的节点丢失，则将表示该ECU节点丢失的信号的信号值设置相应值；目标网段节点接收到通信故障报文时，根据相对应的信号值判断发生节点丢失的ECU，从而进行故障处理。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至3任一项所述方法的步骤。
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