[发明专利]基于CAN总线的仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域的仿真系统，特别涉及一种基于CAN总线的仿真系统。 

背景技术

CAN总线作为各个微控制器之间的通信接口，在汽车和工业中有着广泛的应用；在CAN总线的开发过程中，为了验证某个节点的功能，通常需要将总线上与此节点交互的其他没有的节点通过计算机虚拟出来，并与真实的网络一起通信，从而对充分验证被测节点的各项性能，和整个网络的性能。 

通常的做法是使用USB转CAN的接口卡，将CAN总线与计算机连接起来，在上位机上，通过USB接口，周期性地往CAN总线上发送需要仿真的节点所发送的报文，以达到模拟节点的目的。这样的方法的缺陷是：无法管理多个虚拟节点的报文收发的逻辑、无法处理节点的特殊行为，比如发送事件报文，或是以一定的逻辑发送报文等。 

发明内容

本发明的目的，就是为了克服基于PC机仿真CAN总线中虚拟节点的困难，在上位机构建了一个仿真环境，可以仿真任意个虚拟CAN节点，并通过USB线实时地与真实的CAN总线进行数据通信。 

本发明提供的具体技术方案如下： 

基于CAN总线的仿真方法，使用微控制器与至少一个CAN控制器连接，每个CAN控制器分别连接至CAN总线上，微控制器通过USB总线与PC机进行数据传输从而实现CAN报文的收发，在PC机上执行仿真，使PC虚拟的每一个仿真CAN节点都有自己的行为。 

基于CAN总线的仿真方法，包括硬件电路，下位机程序和上位机程序。 

基于CAN总线的仿真方法，所述的硬件电路由微控制器、至少一个CAN控制器、USB模块组成；微控制器与至少一个CAN控制器连接，每个CAN控制器连接一个CAN收发器，每个CAN收发器均连接至一根独立的CAN总线上。 

基于CAN总线的仿真方法，所述的CAN控制器在总线上监听到CAN报文或是错误帧后，将监听的数据反馈给微控制器，微控制器将其读入本地报文接收缓冲区，并将接收缓冲区内的数据通过USB模块上传至PC机。 

基于CAN总线的仿真方法，所述的USB模块接收到上位机的命令后，对微控制器进行配置，包括CAN总线参数的配置等等。 

基于CAN总线的仿真方法，所述的每一个仿真CAN节点都有相关的代码编写接口，通过编译得到可执行代码，并经由仿真引擎调用执行。 

基于CAN总线的仿真方法，所述的每一个仿真CAN节点都可以接收到通过USB接口上传的总线报文，通过每个节点相应的可执行代码的逻辑以决定仿真CAN节点对于总线上的CAN事件的反应，需要仿真节点发送的报文将通过仿真内核传输给USB接口并下发到下位机硬件电路，并经由下位机的CAN模块发到总线上。 

基于CAN总线的仿真方法，它的优势在于，1、设计合理，结构清晰，可以虚拟任意个节点，节点与节点是完全独立，互不影响的；2、可以通过软件模拟节点的任何行为，包括周期性报文的发送和事件报文的发送等等。 

附图说明

图1为本发明实施方法中上下位机连接的总架构图 

图2为本发明实施方法中硬件电路的执行逻辑 

图3为本发明实施方法中仿真引擎的执行逻辑 

图1中，微控制器（101），CAN控制器（102），CAN收发器（103），CAN总线CANH（104），CAN总线CANL（105），USB模块（106），PC机（109），下位机硬件电路（110），USB线（111），总线上的其他节点（112） 

图2中，CAN控制器接收缓冲区（201），CAN控制器发送缓冲区（202），本地CAN发送缓冲区（203），本地CAN接收缓冲区（204），测试引擎（205），报文USB发送缓冲区（208），报文USB接收缓冲区（209），计算机CPU（211），CAN总线仿真应用程序（212） 

图3中，虚拟CAN总线CANH（301）、虚拟CAN总线CANL（302），仿真引擎（303），虚拟节点（304），USB驱动程序（305），仿真节点已编译代码（306），仿真节点源代码（307），编译过程（308） 

具体实施方式

在图1中，下位机硬件电路（110）包含微控制器（101）、USB模块（106）和CAN收发器（103），下位机硬件电路（110）通过USB线缆（111）连接至PC机（109），同时通过CAN总线CANH（104）和CANL（105）连接至总线上的其他节点（112）。