專利名稱：汽車總線網關動態優先級路由管理方法及其系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及汽車總線網關，具體涉及一種汽車總線網關動態優先級路由策略及其實現方法，特別是一種汽車總線網關動態優先級路由管理方法及汽車總線網關動態優先級路由管理系統。
背景技術：
CAN總線是一種在汽車上廣泛應用的總線，采用廣播式傳遞車輛信息，能夠輕松實現ECU之間通訊數據的交互。為了保證安全可靠的通信，一般要求CAN總線的負載率保持在30%以下，確保網關的路由高實時性。不同區域CAN總線的速率和識別代號不同，因此一個信號要從一個總線進入到另一個總線區域，必須把它的識別信號和速率進行改變，能夠讓另一個系統接受，這個任務由網關即Gateway來完成。例如某個信號在某個總線區域 的識別符為100，它到達另一個總線區域時識別符變為400。現有技術這個轉換過程是固定的，它不能根據工況的變化進行恰當的調整。伴隨著電子技術的高速發展，各種車載電子系統也如雨后春筍般出現。而這些車載系統的高速發展的同時，也不斷地加大了 CAN總線的通信壓力。同時在傳統能源日益緊張的今天，混合動力汽車成為發展的一種趨勢，其安全性和智能化不僅與車輛乘用者的安全聯系緊密，也間接驗證了混合動力汽車的設計質量水平。而新能源系統的加入使CAN總線通訊量大量增加。沒有一個更智能的網關，要保證傳統汽車電子通訊與新能源通訊有機結合，又要保證可靠通訊，這給傳統的CAN總線通信帶來了極大的挑戰。隨著汽車電子的快速發展以及新能源等技術在汽車上的應用，車載網絡變得越來越復雜。傳統靜態路由的策略靈活性差，在車載電子系統越來越龐大的情況下，越來越不能滿足動態實時操作的需求。而基于實時性的CAN總線系統在這種情況下存在著不能滿足實際應用的缺點。由此可見，總線子系統之間的通信路由策略的靈活性不足制約著新的技術應用。在汽車傳統CAN總線網絡的實時性受到挑戰的情況下，必須有一種新型的總線網絡路由策略來解決傳統車載系統與新的汽車電子系統及新能源等技術的結合時帶來的通信路由時效性變差的問題。

發明內容
針對現有技術中的上述缺陷，本發明提供了一種汽車總線網關動態優先級路由管理方法和系統，從而能夠在車載網絡變得越來越復雜的情況下，解決現有通信網關通信實時性不足的問題，提高汽車的安全性和智能化，為駕駛員提供更為安全舒適的汽車。本發明的第一方面提供一種汽車總線網關動態優先級路由的管理方法，包括以下步驟
A.分析整車的需求，定義各個系統的產品地址；B.確定ECU各個功能的優先級，制定不同工況的動態路由表；
優選的是，所述步驟按照上述排列順序依次進行。在上述任一方案中優選的是，步驟A中的所述分析包括分析整車拓撲結構。進一步優選的是，所述整車拓撲結構包括動力CAN、輔助動力CAN、車身CAN、舒適CAN、FIN總線、網關。進一步優選的是，所述輔助動力CAN包括主電機控制系統、整車控制系統、能量回收系統、電池管理系統、儀表。在上述任一方案中優選的是,所述動力CAN包括車輛穩定系統、電動助力轉向、安全氣囊模塊、發動機控制系統、電池傳感器、雙離合變速器、方向旋轉傳感器、移動大燈。
在上述任一方案中優選的是,所述車身CAN包括智能進入啟動系統、轉向管柱鎖、限速顯示系統、儀表、電源管理系統、車身控制器。在上述任一方案中優選的是，所述舒適CAN包括自動分區空調、3G、DVD、收音機、GPS、座椅模塊影音娛樂系統。在上述任一方案中優選的是，步驟A中的所述分析包括分析每個控制系統接收的消息，對于復雜的系統可能含有多條消息，消息中包含傳遞的信號。在上述方案中優選的是，所述控制系統中的EPB(電子駐車制動系統)靜態拉起手動拉起時，需要信號包括轉速信號、正常電源電壓信號。在上述任一方案中優選的是，所述控制系統中的EPB (電子駐車制動系統)靜態拉起智能拉起時，接受信號包括輪速信號、縱向加速信號、安全帶信號、駕駛員門位置信號。在上述任一方案中優選的是，所述控制系統中的EPB(電子駐車制動系統)靜態拉起再加緊功能時，接受信號包括輪速信號(拉力下降補償情況下)、輪距脈沖計數器(溜車再夾緊情況下)。在上述任一方案中優選的是，所述控制系統中的EPB(電子駐車制動系統)靜態拉起自動拉起時，接受信號包括輪速信號、發動機轉速信息、發動機扭矩信息、系統電源正常信號;
在上述任一方案中優選的是，所述EPB(電子駐車制動系統)靜態拉起自動控制時，接受信號包括 Autonomous Brake Request 信號。在上述任一方案中優選的是，所述控制系統中的EPB(電子駐車制動系統)動態應用模式動態應用時，在制動系統制動的情況下，接受信號包括轉速信號；EPB防抱死制動的情況下接受ABS/TCS/ESC Active信號；在Degraded制動的情況下接受剎車燈信號。在上述任一方案中優選的是，所述控制系統中的EPB(電子駐車制動系統)動態應用模式動態備用應用模式時，接受信號包括縱向加速信號、自動制動系統信號。在上述任一方案中優選的是，所述控制系統中的EPB (電子駐車制動系統)動態釋放時，接受信號包括輪速信號、ABS/TCS/ESC Active信號。在上述任一方案中優選的是，根據各功能接收的消息定義每個控制系統發送的消息，對于復雜的系統可能含有多條消息，消息中包含傳遞的信號。在上述任一方案中優選的是，步驟A中的所述定義各個系統的產品地址為EPB(電子駐車制動)的產品地址為E ;ABS (防抱死控制系統)的產品地址為D ； I⑶(儀表)的產品地址為F ；BCM(車身管理系統)的產品地址為C ;IOU (變速器管理系統)的產品地址為B ；ECM(發動機管理系統)的產品地址為A ;……。在上述任一方案中優選的是，在步驟B中所述確定ECU各個功能的優先級，包括確定汽車在不同的工況狀態下，判斷系統是否需要路由，各個系統路由的優先順序。在上述方案中優選的是，汽車在靜止狀態下，各個系統的優先級順序為EPB(電子駐車制動)一> BCM (車身管理系統)一> ABS (防抱死控制系統)一> I⑶(儀表)一>T⑶(變速器管理系統)一> ECM(發動機管理系統)一>……。在上述任一方案中優選的是，汽車在啟動但未行駛的工況下，各個系統的優先級順序為ECM(發動機管理系統)—>T⑶(變速器管理系統)—>ΕΡΒ(電子駐車制動)—>ABS (防抱死控制系統)一>BCM (車身管理系統)一> ICU (儀表)—>……。在上述任一方案中優選的是，在步驟B中所述制定不同工況的動態路由表，包括在汽車啟動但未行駛的工況下，EPB (電子駐車制動系統)路由消息I原始ID為150優先級變更后ID為350 ;路由消息2原始ID為151優先級變更后ID為351 ;路由消息3原始ID為152優先級變更ID為352……。在上述任一方案中優選的是，在步驟B中所述制定不同工況的動態路由表，包括在汽車啟動但未行駛的工況下，ABS(防抱死控制系統)路由消息I原始ID為340優先級變更后ID為440 ;路由消息2原始ID為341優先級變更后ID為441 ;路由消息3原始ID為342優先級變更ID為442……。在上述任一方案中優選的是，在步驟B中所述制定不同工況的動態路由表，包括在汽車啟動但未行駛的工況下，ICU(儀表系統)路由消息I原始ID為460優先級變更后ID為660 ;路由消息2原始ID為461優先級變更后ID為661 ;路由消息3原始ID為462優先級變更ID為662……。本發明的第二方面涉及一種汽車網關動態路由管理系統，具有C.根據工況的狀態，依據動態路由表，實現診斷型動態網關路由優先級較高的信息實時通關的功能。在上述任一方案中優選的是，所述網關動態路由管理系統包括網關、診斷儀、動力CAN總線、車身CAN總線、輔助動力CAN總線和舒適CAN總線，所述診斷儀、、車身CAN總線、輔助動力CAN總線和舒適CAN總線均經過所述網關相互聯通。在上述任一方案中優選的是，所述動力CAN總線、輔助動力CAN總線屬于高速總線，傳輸速率為500kbit/s，舒適CAN總線、車身CAN總線屬于低速總線，傳輸速率為100kbit/s。在上述任一方案中優選的是，所述汽車網關動態路由管理系統具有工況判斷模塊、切換系統優先級的模塊、變更信息優先級模塊、診斷儀、網關、動態路由表文件模塊，通過模塊之間的交互工作實現智能化合理分配總線資源的功能。在上述任一方案中優選的是，所述汽車網關動態路由管理系統根據電池和鑰匙的狀態工況判斷模塊判斷車輛所處工況，根據所判斷出的 工況，動態路由表文件模塊查詢最優優先級，通過現有優先級與最優優先級的對比，判斷功能涉及的系統是否需要優先級切換，如果不需要切換，直接結束，判斷出功能涉及的系統需要切換優先級時，切換各個系統優先級的模塊能夠切換發送信息系統的優先級；切換系統優先級后，根據電源的狀態工況判斷模塊判斷出當前工況，動態路由表文件模塊查詢最優優先級通過現有優先級與最優優先級的對比，判斷功能涉及的信息是否需要優先級切換，如果不需要，網關給診斷儀發送無該診斷控制器的消息，如果需要則切換到當前工況下的優先等級；切換到當前工況后，判斷報文是否切換成功，如果判斷切換不成功則記錄相關的故障碼；如果判斷切換成功網關則進行正常的發送。


圖1為按照本發明的汽車總線網關動態優先級路由管理方法的一優選實施例的方案的實施步驟。圖2為按照本發明的汽車總線網關動態優先級路由管理方法的整車拓撲結構的一優選實施例的結構圖。圖3為按照本發明的一種汽車網關動態路由管理系統網關與CAN總線的通信結構圖。
圖4為按照本發明汽車總線網關動態優先級路由管理方法中的分析部分的EPB(電子駐車制動系統)的接受信息圖。圖5為按照本發明的汽車總線網關動態優先級路由管理方法在汽車啟動但未行駛工況下的部分動態路由表。圖6為按照本發明的一種汽車網關動態路由管理系統根據動態路由表進行軟件設計的流程圖。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，并使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合實施例及實施例附圖對本發明作進一步詳細的說明。圖1是發明的總流程圖，首先分析整車的需求，定義各個系統的產品地址，根據分析定義每個控制系統發送消息(對于復雜的系統可能含有多條信息，信息中包含產地的信號)。在此基礎上根據各個系統在每個工況狀態下的優先程度，制定路由優先級表。再根據路由優先級表，對診斷型網關進行軟件設計，實現高時效的通信。分析整車的需求，了解整個車載網絡。圖2是車載網絡的整個拓撲結構，其中包括動力CAN總線、輔助動力CAN總線、車身CAN總線、舒適CAN總線、LIN總線。CAN總線是車內電子裝置中的一個獨立系統，它就是數據線，用于在連接的控制單元之間進行信息交換，如果CAN總線系統出現故障，故障就會存入相應的控制單元故障存儲器內，可以用診斷儀讀出這些故障。其中動力CAN包括車輛穩定系統、電動助力轉向、安全氣囊模塊、發動機控制系統、電池傳感器、雙離合變速器、方向旋轉傳感器、移動大燈。車身CAN包括智能進入啟動系統、轉向管柱鎖、限速顯示系統、儀表、電源管理系統、車身控制器。舒適CAN包括自動分區空調、3G、DVD、收音機、GPS、座椅模塊影音娛樂系統。圖3為網關與CAN總線的關系圖。網關連接動力CAN，輔助動力CAN，車身CAN，舒適CAN。其中動力CAN總線、輔助動力CAN總線屬于高速總線，LIN總線作為輔助總線系統，舒適CAN總線、車身CAN總線屬于低速總線。只要總線空閑，任何單元都可以開始發送報文。如果2個或2個以上的單元同時開始傳送報文，那么就會有總線訪問沖突。具有較高優先權報文的單元可以獲得總線訪問權。根據拓撲結構分析，定義各個系統的產品地址。設定EPB即電子駐車制動的產品地址為E ;ABS即防抱死控制系統的產品地址為D ； I⑶即儀表的產品地址為F ;BCM即車身管理系統的產品地址為C ;T⑶即變速器管理系統的產品地址為B ;ECM即發動機管理系統的產品地址為A……。通過分析拓撲結構，明確車輛的車載網絡需求，分析每個控制系統接受的消息，對于復雜的系統可能含有多條消息，消息中包含傳遞的信號。圖4舉例說明了 EPB即電子駐車制動系統接受的信號。 靜態拉起手動拉起時，接受信號包括轉速信號、正常電源電壓信號；靜態拉起智能拉起時，接受信號包括輪速信號、縱向加速信號、安全帶信號、駕駛員門位置信號；靜態拉起在加緊功能時，在拉力下降補償情況下接受信號包括輪速信號、在溜車再夾緊情況下需輪距脈沖計數器的信號；靜態拉起自動拉起時，接受信號包括輪速信號、發動機轉速信息、發 動機扭矩信息、系統電源正常信號；靜態拉起自動控制時，接受信號包括Autonomous BrakeRequest 信號。動態應用模式動態應用時，在制動系統(ESP)制動的情況下接受信號包括轉速信號、在EPB防抱死制動的情況下還需接受ABS/TCS/ESC Active信號、在Degraded制動的情況下還需接受剎車燈信號；動態應用模式動態備用應用模式時，接受信號包括縱向加速信號、自動制動系統信號。動態釋放時，接受信號包括輪速信號、ABS/TCS/ESC Active信號。靜態拉起功能執行駐車制動器拉起動作；動態應用模式功能執行防抱死拉起動作；動態釋放功能執行駐車制動器釋放動作。在明確各種功能的接受消息的基礎上進一步定義每個控制系統發送的消息，對于復雜的系統會含有多條消息，消息中包含傳遞的信號。明確整車的具體需求后，制定根據各個系統在每個工況狀態下的優先程度的路由優先級表。在汽車不同的工況狀態下，判斷系統是否需要路由，定義路由的各個系統在各個工況下的優先級。具體地，汽車在靜止狀態下，各個系統的優先級順序為EPB(電子駐車制動)一>BCM(車身管理系統)一> ABS (防抱死控制系統)一> I⑶(儀表)一> T⑶(變速器管理系統)一> ECM(發動機管理系統)一>……。汽車在啟動但未行駛的工況下，各個系統的優先級順序為ECM(發動機管理系統)一XTCU (變速器管理系統)一>EPB(電子駐車制動)一> ABS(防抱死控制系統)—>BCM(車身管理系統)一> ICU(儀表)一>……。CAN信息包一般分為兩部分信息部分和數據部分。頭兩個字節為信息部分，其前十一位為標識符即ID，標識符中的前八位用作接收判斷，包含本信息包的目的站地址。汽車總線采取根據識別符來判斷優先級的仲裁機制。仲裁的機制確保了報文和時間均不損失。當具有相同識別符的數據幀和遠程幀同時初始化時，數據幀優先于遠程幀。仲裁期間，每一個發送器都對發送位的電平與被監控的總線電平進行比較。如果電平相同，則這個單元可以繼續發送。如果發送的是一“隱性”電平而監視的是一“顯性”電平(見總線值)，那么單元就失去了仲裁，必須退出發送狀態。圖5為各個電子控制系統在汽車啟動但未行駛工況下的路由的優先級表。其中，EPB(電子駐車制動系統)路由消息A原始ID為150優先級變更后ID為350 ；路由消息B原始ID為151優先級變更后ID為351 ;路由消息C原始ID為152優先級變更ID 為 352......。ABS (防抱死控制系統)路由消息A原始ID為340優先級變更后ID為440 ;路由消息B原始ID為341優先級變更后ID為441 ;路由消息C原始ID為342優先級變更ID為442......。ICU (儀表)路由消息A原始ID為460優先級變更后ID為660 ;路由消息B原始ID為461優先級變更后ID為661 ;路由消息C原始ID為462優先級變更ID為662……。
將這些動態優先級列表規整到一起，制作成汽車車載系統的動態網關路由優先級表文件。將這個文件作為動態網關開發的輸入文件。最后根據動態路由表文件，對診斷型網關進行軟件設計，實現高時效的通信。圖6為系統軟件設計的流程圖，首先根據電池及鑰匙的狀態判斷車輛所處的工況，根據預先輸入的動態優先級表功能定義確定各個系統的功能等級，判斷功能涉及的消息是否需要優先級切換，如果不需要切換，直接結束；如果需要切換則根據電源的所處的工況狀態確認是否需要變更優先級。根據判斷，不需要變更則向診斷儀發送無該控制器消息，需要變更則切換到當前工況下的優先級。最后判斷接收的報文是否切換成功，不成功則讓系統記錄相關的故障碼；成功則讓網關進行正常的發送。以上結合本發明的具體實施例做了詳細描述，但并非是對本發明的限制。凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改，均仍屬于本發明技術方案的范圍。
權利要求
1.一種汽車總線網關動態優先級路由管理方法，包括以下步驟A.分析整車的需求，定義各個系統的產品地址；其特征在于，還包括以下步驟B.確定ECU各個功能的優先級，制定不同工況的動態路由表；C.根據工況的狀態，對診斷型的網關進行軟件設計，實現網關動態路由優先級較高的信息實時通關的功能。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A中的所述分析包括分析整車拓撲結構。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述整車拓撲結構包括動力CAN、輔助動力CAN、車身CAN、舒適CAN、FIN總線、網關。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，進一步優選的是，所述輔助動力CAN包括主電機控制系統、整車控制系統、能量回收系統、電池管理系統、儀表。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述動力CAN包括車輛穩定系統、電動助力轉向、安全氣囊模塊、發動機控制系統、電池傳感器、雙離合變速器、方向旋轉傳感器、 移動大燈。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述車身CAN包括智能進入啟動系統、轉向管柱鎖、限速顯示系統、儀表、電源管理系統、車身控制器。
7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述舒適CAN包括自動分區空調、3G、DVD、 收音機、GPS、座椅模塊影音娛樂系統。
8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述網關連接動力CAN、輔助動力CAN、車身CAN、舒適CAN，其中動力CAN總線、輔助動力CAN總線屬于高速總線，LIN總線作為輔助總線系統，舒適CAN總線、車身CAN總線屬于低速總線。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A中的所述分析包括分析每個控制系統接收的消息(對于復雜的系統可能含有多條消息，消息中包含傳遞的信號)。
10.一種汽車網關動態優先級路由系統，其實施上述任一權利要求中的方法，包括網關、診斷儀、動力CAN總線、車身CAN總線、輔助動力CAN總線和舒適CAN總線，所述診斷儀、、 車身CAN總線、輔助動力CAN總線和舒適CAN總線均經過所述網關相互聯通，其特征在于 還具有工況判斷模塊、切換系統優先級的模塊、變更信息優先級模塊、診斷儀、網關、動態路由表文件模塊，通過模塊之間的交互工作實現智能化合理分配總線資源。
全文摘要
本發明涉及汽車總線網關，具體涉及一種汽車總線網關動態優先級路由策略及其實現方法，特別是一種汽車總線網關動態優先級路由管理方法及汽車總線網關動態優先級路由管理系統。通過分析汽車車載網絡需求，確定ECU各個功能的優先級，制定不同工況的動態路由表；再根據工況的狀態，對診斷型的網關進行軟件設計，實現網關動態路由優先級較高的信息實時通關的功能。
文檔編號H04L12/741GK103023786SQ20121058817
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月29日 優先權日2012年12月29日
發明者白云飛, 王帥, 陳苗 申請人:北京興科迪科技有限公司