專利名稱：一種汽車電子控制器通信網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)載的均散化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車電子控制技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種汽車電子控制器通 信網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)載的均散化方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，電子控制在整車控制系統(tǒng)中的比重不斷提高。電子復(fù)雜化 程度越來越高，各種電子器件之間的信息交換量日益增加，采用總線通訊已經(jīng)成為汽車電 子發(fā)展的一個(gè)重要方向。二十世紀(jì)八十年代初，德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多控制單元、測(cè)試儀 器之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換問題，開發(fā)了一種串行通信協(xié)議一控制器局域網(wǎng)CAN (Controller Area Network)。除CAN通信協(xié)議外，其它的一些總線技術(shù)也得到了持續(xù)的關(guān)注，例如， LIN(Local Interconnect Network)、FlexRay 等，都得到了推廣和應(yīng)用。與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活 性。由于其良好的性能及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，CAN總線越來越受到人們的重視。它在汽車領(lǐng)域上 的應(yīng)用是最廣泛的，世界上一些著名的汽車制造廠商，如BENZ、BMW、PORSCHE、ROLLS-ROYCE 和JAGUAR等都采用了 CAN總線來實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通
fn °總線技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，車載網(wǎng)絡(luò)作為各汽車電子電器之間的橋 梁。如果使用得當(dāng)，可以增強(qiáng)汽車的性能，減少線束的用量，降低整車的成本；而如果使用不 當(dāng)，則也有可能引入一些功能和性能的問題，甚至造成不可挽回的損失。因而，如何保障車 載網(wǎng)絡(luò)通訊的可靠性，就成為了應(yīng)用總線技術(shù)必須要解決的一個(gè)重要問題。圖1是基于獨(dú)立網(wǎng)關(guān)的CAN-LIN車載網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。在圖1所示的車載網(wǎng)絡(luò)中，CAN總線和LIN總線相互獨(dú)立，通過網(wǎng)關(guān)模塊實(shí)現(xiàn)資源 共享并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。而車身的其它電子控制單元?jiǎng)t分別分布在不同的總線上，負(fù)責(zé)完成 不同的功能。由于CAN總線固有的廣播通訊特性，如果網(wǎng)段中某一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出廣播，則其他 所有節(jié)點(diǎn)都可以接收到。而負(fù)載在總線上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，都有對(duì)總線使用的需求，都可 以根據(jù)需要競(jìng)爭(zhēng)總線的使用權(quán)。我們做一個(gè)極端的假設(shè)，如果某一時(shí)刻，網(wǎng)絡(luò)上所有 ECU (Electronic Control Unit，電子控制單元)節(jié)點(diǎn)都同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線的使用權(quán)，那么就形 成了所謂的“網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴”。而這樣的情況對(duì)于車載網(wǎng)絡(luò)通訊的可靠性來說，非常的不利。一般情況下，解決上述問題的主流方案是只使用30%左右的總線通訊能力，以減 輕和避免由于網(wǎng)絡(luò)爭(zhēng)用可能導(dǎo)致的可靠性問題。但事實(shí)上，車身通信的可靠性并沒有從根 本上得到保障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種汽車電子控制器通信網(wǎng)絡(luò)總線
3負(fù)載的均散化方法，以避免電子控制單元(ECU)對(duì)總線的頻繁爭(zhēng)用，保障通訊的可靠性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明汽車電子控制器通信網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)載的均散化方法，其特 征在于總線上每個(gè)電子控制單元，對(duì)周期發(fā)送的多個(gè)不同ID標(biāo)識(shí)的消息，設(shè)置不同的起 始周期偏移量，并進(jìn)行精確維護(hù)。本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在汽車電子控制技術(shù)領(lǐng)域，一個(gè)電子控制單元(ECU)通常需要對(duì)若干消息進(jìn)行管 理，會(huì)在總線上發(fā)送若干個(gè)不同ID標(biāo)識(shí)的消息，這些不同ID標(biāo)識(shí)的消息會(huì)發(fā)生總線爭(zhēng)用， 這樣不僅增加了汽車電子控制系統(tǒng)的負(fù)荷，也造成了通訊延時(shí)，更為嚴(yán)重情況下，有可能會(huì) 發(fā)生消息丟失。為了解決總線爭(zhēng)用問題，本發(fā)明引入起始周期偏移量(Offset)的方法，在該方法 中，為這些被發(fā)送若干個(gè)不同ID標(biāo)識(shí)的消息設(shè)置不同的起始周期偏移量，將這多個(gè)不同ID 標(biāo)識(shí)的周期消息的發(fā)送時(shí)間間隔開，使網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)載均散化，避免這若干個(gè)不同的ID標(biāo)識(shí) 的周期消息頻繁爭(zhēng)用總線情況的發(fā)生，保障通訊的可靠性。


圖1是基于獨(dú)立網(wǎng)關(guān)的CAN-LIN車載網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；圖2是無起始周期偏移量的車身控制器消息發(fā)送時(shí)序圖；圖3是帶周期偏移量的車身控制器消息發(fā)送時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許 會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。實(shí)施例1圖2是無起始周期偏移量的BCM消息發(fā)送時(shí)序圖。在汽車電子控制技術(shù)領(lǐng)域，一個(gè)電子控制單元(ECU)通常需要對(duì)若干消息進(jìn)行管 理，會(huì)在總線上發(fā)送若干個(gè)不同ID標(biāo)識(shí)的消息。如圖2所示，電子控制單元(ECU)為車身控制器(BCM)，其管理四個(gè)不同ID標(biāo)識(shí) 的周期消息BCM_1，BCM_2, BCM_3, BCM_4，其對(duì)應(yīng)的消息ID標(biāo)識(shí)分別為2e9h，310h，4aeh， 500h，其對(duì)應(yīng)的發(fā)送周期分別為20ms，20ms，50ms，100ms。在圖2中，不難看出在20ms的時(shí)刻，周期消息BCM_1和周期消息BCM_2會(huì)發(fā)生總 線爭(zhēng)用，根據(jù)CAN總線的仲裁方法，由于周期消息BCM_1的ID標(biāo)識(shí)2e9h要小于周期消息 BCM_2的ID標(biāo)識(shí)310h，因而周期消息BCM_1會(huì)首先獲得總線的使用權(quán)，而周期消息BCM_2會(huì) 被延遲；同理，在IOOms的時(shí)刻，會(huì)發(fā)生周期消息BCM_1，周期消息BCM_2，周期消息BCM_3， 周期消息BCM_4的總線爭(zhēng)用。進(jìn)一步分析，不難發(fā)現(xiàn)，汽車電子控制系統(tǒng)在第20ms的周期 倍數(shù)時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)總是會(huì)出現(xiàn)爭(zhēng)用通訊端口的現(xiàn)象，而在IOOms倍數(shù)時(shí)間點(diǎn)上，通訊端口競(jìng)爭(zhēng) 最為明顯，不僅增加了汽車電子控制系統(tǒng)負(fù)荷，也造成了通訊延時(shí)，更為嚴(yán)重情況下，有可 能會(huì)發(fā)生消息丟失。為了解決總線爭(zhēng)用問題，在本發(fā)明中引入起始周期偏移量(Offset)的方法。在該方法中，我們?yōu)檫@些被發(fā)送的消息設(shè)置不同的周期的偏移量，避免不同的周期消息爭(zhēng)用總 線，達(dá)到均散化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的目的。具體的方法是，在所有周期消息中選取ID標(biāo)識(shí)最小的消息作為起始基點(diǎn)，當(dāng)有可 能發(fā)生沖突時(shí)，其余周期消息均依據(jù)ID標(biāo)識(shí)的大小，從小至大排序，依次將其發(fā)送時(shí)間偏 移Δ t，即起始周期偏移量，該偏移量取為CAN總線兩消息發(fā)送最小間隔要求時(shí)間MDT。在本實(shí)施例中，之所以選中選取ID標(biāo)識(shí)最小的消息作為起始基點(diǎn)，原因在于，當(dāng) 發(fā)生消息對(duì)總線的爭(zhēng)用時(shí)，CAN總線的仲裁機(jī)制會(huì)將總線使用權(quán)分給ID標(biāo)識(shí)最小的消息。圖3是帶周期偏移量的車身控制器消息發(fā)送時(shí)序圖。在本實(shí)施中，還以圖2所示的BCM為例，根據(jù)提出的方法，對(duì)BCM每一個(gè)周期發(fā)送 的消息，進(jìn)行起始啟動(dòng)周期的偏移(Offset)設(shè)置。首先，根據(jù)周期消息BCM_1、BCM_2、BCM_3 和BCM_4的ID標(biāo)識(shí)進(jìn)行排序，可得排序結(jié)果為BCM_1、BCM_2、BCM_3、BCM_4。因此可選 BCM_1為起始基點(diǎn)，其周期偏移為0ms，而根據(jù)本實(shí)施例所提方法，BCM_2、BCM_3、BCM_4的周 期偏移量分別為八12八仏3八^如果我們?nèi)AN總線兩消息發(fā)送最小間隔時(shí)間MDT為 5ms，則可得BCM_2、BCM_3、BCM_4的周期偏移分別為5ms、IOms禾Π 15ms。從圖3的時(shí)序分析看到，BCM在使用總線時(shí)，不同消息同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線的幾率大大減 少，消息在使用總線上得到均散化，進(jìn)而在局部時(shí)間內(nèi)降低了汽車電子控制系統(tǒng)的負(fù)載水 平。僅對(duì)單個(gè)ECU所管理的周期消息進(jìn)行了均散化的處理，但對(duì)于整個(gè)汽車電子控制 系統(tǒng)而言，還包含有其它的E⑶。假設(shè)EOTl和E⑶2管理同樣的周期消息，那么當(dāng)EOTl和 ECU2進(jìn)行同樣的均散化處理時(shí)，ECUl的消息就可能會(huì)與ECU2的消息發(fā)生總線爭(zhēng)用。在本實(shí)施例中，對(duì)于CAN總線汽車電子控制系統(tǒng)，引入網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)進(jìn)行全網(wǎng)絡(luò) 時(shí)間同步。在本實(shí)施例中，把通信網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)整體來進(jìn)行考慮時(shí)，為通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)置一個(gè)同 步時(shí)鐘，接入到通信網(wǎng)絡(luò)的ECU使用該時(shí)鐘作為參照，然后，可以使用本發(fā)明中的方法進(jìn)行 操作。同步時(shí)鐘的具體設(shè)置方法如下a、在通信網(wǎng)絡(luò)中選取一個(gè)E⑶作為時(shí)鐘基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)，例如我們可選取BCM ；b、時(shí)鐘基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)周期性的發(fā)送網(wǎng)絡(luò)時(shí)間消息，時(shí)鐘基準(zhǔn)消息ID根據(jù)實(shí)際情況擬 定，例如我們將BCM發(fā)送的消息BCM_1作為時(shí)鐘基準(zhǔn)消息，其ID標(biāo)識(shí)為29eh，周期為20ms ；C、通信網(wǎng)絡(luò)其它節(jié)點(diǎn)，即電子控制單元收到時(shí)鐘基準(zhǔn)消息后，以接收到該消息的 時(shí)刻作為周期偏移量的起始點(diǎn)，使用本發(fā)明的方法，對(duì)其管理的周期消息進(jìn)行均散化處理。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，可利用網(wǎng)絡(luò)中已有的周期消息作為時(shí)鐘基準(zhǔn)消息，在不新增 任何網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的情況下，為網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)提供了時(shí)鐘基準(zhǔn)?；谠摃r(shí)鐘基準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)中的E⑶節(jié)點(diǎn)再通過本發(fā)明的方法，就可以達(dá)到將整個(gè)網(wǎng) 絡(luò)的周期消息進(jìn)行均散化的操作，減少網(wǎng)絡(luò)中周期消息由于爭(zhēng)用總線而造成的沖突。盡管上面對(duì)本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)的技術(shù)人 員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變 化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
一種汽車電子控制器通信網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)載的均散化方法，其特征在于總線上每個(gè)電子控制單元，對(duì)周期發(fā)送的多個(gè)不同ID標(biāo)識(shí)的消息，設(shè)置不同的起始周期偏移量，并進(jìn)行精確維護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的汽車電子控制器通信網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)載的均散化方法，其特征在 于，所述的設(shè)置不同的起始周期偏移量為在所有周期消息中選取ID標(biāo)識(shí)最小的消息作為起始基點(diǎn)，其余周期消息均依據(jù)ID標(biāo) 識(shí)的大小，從小至大排序，依次將其發(fā)送時(shí)間偏移At，該時(shí)間偏移At為起始周期偏移量， 取值為總線兩消息發(fā)送最小間隔要求時(shí)間MDT。
3.根據(jù)權(quán)利要求所述的汽車電子控制器通信網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)載的均散化方法，其特征在 于，所述的均散方法還包括以下步驟a、在通信網(wǎng)絡(luò)中選取一個(gè)電子控制單元作為時(shí)鐘基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)；b、時(shí)鐘基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)周期性的發(fā)送網(wǎng)絡(luò)時(shí)間消息，時(shí)鐘基準(zhǔn)消息ID根據(jù)實(shí)際情況擬定； C、通信網(wǎng)絡(luò)其它電子控制單元收到時(shí)鐘基準(zhǔn)消息后，以接收到該消息的時(shí)刻作為周期偏移量的起始點(diǎn)，然后，對(duì)其管理的的多個(gè)不同ID標(biāo)識(shí)的周期消息設(shè)置不同的起始周期偏 移量，并進(jìn)行精確維護(hù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車電子控制器通信網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)載的均散化方法，在總線上每個(gè)電子控制單元，對(duì)周期發(fā)送的多個(gè)不同ID標(biāo)識(shí)的消息，設(shè)置不同的起始周期偏移量，并進(jìn)行精確維護(hù)。本發(fā)明引入起始周期偏移量(Offset)的方法，在該方法中，為這些被發(fā)送若干個(gè)不同ID標(biāo)識(shí)的消息設(shè)置不同的起始周期偏移量，將這多個(gè)不同ID標(biāo)識(shí)的周期消息的發(fā)送時(shí)間間隔開，使網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)載均散化，避免這若干個(gè)不同的ID標(biāo)識(shí)的周期消息頻繁爭(zhēng)用總線情況的發(fā)生，保障通訊的可靠性。
文檔編號(hào)H04L12/40GK101977134SQ20101052884
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者丁旭陽, 李允 , 陳麗蓉 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)