[发明专利]一种控制器局域网总线的提速方法

说明书

技术领域

本发明属于控制器局域网技术领域，更为具体地讲，涉及一种控制器局域网总线的提速方法。

背景技术

控制器局域网(Controller Area Network，简称CAN)总线是一种现场控制总线，网络中的各节点对通信数据进行编码而不是对站地址编码，且对总线访问优先权通过数据报文优先权(ID)的逐位仲裁方式竞争进行，可使不同的节点同时接收到相同的数据。这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性，因而被广泛用于需要分布式和实时控制的场合，如汽车传感与控制、医疗器械仪器互联等。

但是当前CAN总线2.0版本的最高传输速率为1Mbit/s，而实际使用速率最高为500kbit/s。随着电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)的大量增加，使总线负载率急剧增大以致造成网络拥堵，影响信息传输的可靠性和实时性。研究表明，CAN总线负载率在30％左右时网络系统的性能相对较好，否则会增大报文延迟、降低系统的扩展性，尤其对于实时性要求较高的安全系统，高负载率甚至可能影响汽车行车安全，因此当前CAN总线2.0已不能满足日益增长的汽车网络需求。

为解决带宽与可靠性的需求，人们提出了使用新型总线协议，如FlexRay总线、MOST总线等来替代CAN总线，但这意味着需要重新开发控制器软硬件、重新设计车载网络系统等，从而增加汽车制造商的开发成本，降低其市场竞争力，因此在目前车载网络系统的基础上对CAN总线进行改进显得尤其迫切。

Bosch公司于2011发布的CAN替代总线--CAN FD，通过利用CAN总线的保留位进行判断以及区分不同的帧格式，具有与CAN总线相似的控制器接口，这种相似性使ECU供应商不需要对ECU的软件部分做大规模修改，降低了开发难度和成本。CAN FD的高速率传输主要体现在通过双速率传输机制，即在仲裁期仍沿用CAN2.0协议的标准速率(Nominal Bit Rate)进行传输，但在数据字段启用第二速率(Data Bit Rate，比Nominal Bit Rate高)进行传输，从而一方面可以更高速率传送，另一方面在数据字段能容纳更长的数据提高有效吞吐率。

但是CAN FD数据帧中，包括DLC字段、数据字段、校验字段的数据都采用第二速率传送，因而CAN2.0控制器仅能通过仲裁期的控制字知道不是其能处理的数据帧，但仍会进行比特同步、比特填充规则、CRC校验的检查。因而当CAN2.0控制器和CAN FD控制器共处于同一网络时，CAN2.0控制器会因CANFD帧增加不必要的错误计数甚至进入总线关闭状态。因此CAN2.0控制器是不能和CAN FD控制器直接共存的，这也正是CAN FD规范所指出的：“CAN FD控制器仅当使用CAN2.0标准帧时能才能和CAN2.0控制器互通；CAN FD协议升级只能渐进进行，比如通过软件下载的方式实施，且实施时不支持CAN FD的控制器必须挂起(StandBy)”。

但实际应用中，有许多场合需要在不停用CAN2.0控制器的情况下引入兼容CAN2.0协议的高速CAN机制，如某些基于CAN的监控场合，仅需要升级“上位机”CAN节点控制器(数量较少)即可在已经存在大量CAN2.0控制器的网络中加入新型CAN节点，从而极大地降低成本同时加快部署。

发明内容

本发明的目的在于克服现有高速控制器局域网总线的不足，提供一种控制器局域网总线的提速方法，以兼容现有的CAN2.0协议并在高速传输模式下允许与CAN2.0控制器共存一个网络中而不会增加CAN2.0控制器的错误计数。

为实现上述发明目的，本发明控制器局域网总线的提速方法，其特征在于，包括以下步骤：

CAN控制器在发送远程帧、错误帧、超载帧时依照CAN2.0协议的规范执行；当数据帧携带数据的长度小于等于8个字节时，CAN控制器以CAN2.0模式工作，即按照CAN2.0协议规范发送数据帧，而当数据帧携带数据的长度大于8个字节时，CAN控制器以CAN HS模式工作即发送CAN HS数据帧；

其中，CAN HS数据帧中除数据期的数据字段和校验字段外，其他帧格式与CAN2.0数据帧格式相同，并做如下修改：

(1)、将CAN HS数据帧中的保留位作为CAN HS标识位，并通过置为“隐性”表示CAN HS数据帧；