[发明专利]CAN和以太网络的混合网络网关网管装置及其交换方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信协议领域，尤其涉及车载CAN总线协议，TCP/IP协议栈TCP、UDP通信。

背景技术

在现行车载网络中，较为通用的是CAN总线网络。但是速度较慢，理论通信速度仅为以太网通信速率的百分之一。随着物联网的兴起和辅助驾驶的兴起，车载传感器的数量显著增加。整车电控系统日趋复杂，整车上越来越多的电控系统采用ECU刷新的方式进行软件、标定等的更新，刷新总数据量增大；此外，随着人们对车辆舒适性，便利性及用户体验的要求越来越高，车载导航、娱乐等系统的应用数据量也正在变得愈来愈大，特别是当引入摄像头等图像采集设备进行图像分析处理时，对总线的速率要求较高。基于CAN网络的传统方式因受CAN总线传输速率的限制已经难以满足高效率刷新要求。

以太网的速率可以达到要求。但是将整个车载网络替换成以太网，需要完全替代掉原有的传感器设备。同时传统的以太网总线RJ45成本高、横截面大，不适合做车载总线。

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种车身结合CAN和Ethernet的混合网络网关及其数据交换方法。本发明通过建立CAN和Ethernet的混合网关的办法，实现CAN总线网络和Ethernet网络的融合，提出了协议转换的方法。同时提出了采用双绞线代替RJ45线作为以太网通信线路的方法，对于双绞线具有较高的稳定性和灵活性，因此在车载CAN网络中广泛使用。

发明内容

本发明提出了一种车身结合CAN和Ethernet的混合网络网关装置，包括如下模块：CAN报文收发模块，其用于捕捉CAN报文、在CAN网络上发送报文和监听CAN总线状态；Ethernet报文收发模块，其用于接收和发送Ethernet报文，通过适配网络协议、实现协议栈，可直接接入包括WiFi、4G的通用以太网络；信息处理转换模块，其与所述CAN报文收发模块及所述Ethernet报文收发模块通信，用于处理所述CAN报文收发模块和所述Ethernet报文收发模块接收到的消息，同时可以使用所述CAN报文收发模块和所述Ethernet报文收发模块发送报文；逻辑主控模块，其与所述信息处理转换模块通信，用于维护网络状态，响应经过所述信息处理转换模块转换识别的指令，同时确定转发方向以及关系，识别刷新指令，实现车载设备和本网络可通过以太网络刷新，即在线升级应用程序。

本发明提出的所述车身结合CAN和Ethernet的混合网络网关装置中，所述Ethernet报文收发模块采用BroadR-Reach双绞线，双端接口采用server和master的非对称设计。

本发明提出的所述车身结合CAN和Ethernet的混合网络网关装置中，所述Ethernet报文收发模块移植实现了通用以太网协议栈，支持应用层的TCP、UDP、HTTP等多种连接协议。

本发明提出的所述车身结合CAN和Ethernet的混合网络网关装置中，所述CAN报文收发模块网络实现了CAN报文收发的通信时序的封装；对数据的拆包和打包方面在整个协议的传输层进行。

本发明还提出了一种基于所述的混合网关网管装置的数据交换方法，包括如下步骤：

步骤一：挂载在所述CAN报文收发模块上的所有设备设置特殊标志，当收到Ethernet和CAN消息时，若对应设备的ID在消息的记录项中，则所述设备的特殊标志被转发到CAN网络上；

步骤二：所有非本机IP地址的Ethernet报文将会被转发到其余挂载在本Ethernet报文收发模块上的Ethernet网络上；

步骤三：所有目标地址是本网关的Ethernet报文将会被封装成CAN报文通过CAN报文收发模块发送到对应CAN网络上。

本发明利用CAN和Ethernet混合网关等方法，在原有车载网络基础上集成更快速度的传感网络，其有益效果是，可以传输更高精度的数据，实现更复杂的逻辑，且不影响原来的功能，同时兼容了目前常见的以太网络和旧的CAN设备。

附图说明

图1是本发明车身结合CAN和Ethernet的混合网络网关的示意图。

图2是本发明使用和拓展接线示意图。

图3是在原有车载网络中接入示意图

图4是实施例1拓扑结构示意图。

图5是实施例2拓扑结构示意图。

图6是实施例3拓扑结构示意图。

图7是实施例4拓扑结构示意图。

图8是实施例5拓扑结构示意图。

图9是实施例6拓扑结构示意图。