專利名稱：一種用于can總線的網絡管理方法
一種用于CAN總線的網絡管理方法技術領域網絡管理(Network management)是一種管理總線網絡的策略，通過 使用特定的網絡管理報文，利用標記機制進行直接監(jiān)控。該網絡管理策略 可以提高網絡通信的安全性和可靠性，保證了每一個節(jié)點都能在規(guī)定的間 隔內獲得整個網絡的狀態(tài)信息。
背景技術：
近年來，隨著日漸嚴格的排放標準、安全標準和用戶對汽車安全、舒 適、豪華的追求，使得ECU控制單元的使用日益增多，而ECU的增多必然會 帶來線束的增多、ECU功能實現的可靠性等等很多問題，為了解決這一系 列迫在眉睫的問題，在本世紀80年代末，德國BOSCH公司提出設計一個單 一的網絡總線，所有的外圍器件可以被掛接在該總線上，于是，CAN總線 就誕生了。 1993年CAN總線被制定為ISO國際標準，這也是目前為止唯—— 個擁有ISO國際標準的總線。CAN總線以它很高的數據安全性和相對低廉的 成本迅速被廣大汽車制造商和消費者所青睞，毫無疑問，CAN總線注定將 會繼續(xù)并且很長一段時間內被廣大汽車制造商使用。CAN總線特點及應用優(yōu)勢低成本；多主串行數據通信協(xié)議總線；根 據報文的ID決定接收或屏蔽該報文，靈活實現各種通訊；極高總線利用 率；報文不包含源地址或目標地址，僅用標志符來指示功能信息、優(yōu)先級 信息；通信速率可達lMbps;無損失總線仲裁；可靠的錯誤處理和檢錯機 制，可靠性高；節(jié)點在錯誤嚴重的情況，自動退出總線。隨著總線上信號的增多和網絡的復雜性，如果沒有一種策略對網絡進行管理，讓整個網絡正常、有序的進行通訊，那么整個網絡將會非常混亂、 無次序，且不利于整車能源的合理利用。因此，必須出現一種機制來對網絡進行管理。CAN總線上各個節(jié)點之間都會通過在總線上收、發(fā)報文來共 享總線上的所有CAN信號，受到這個啟發(fā)，為什么不能通過這個共享的渠 道來由主節(jié)點向總線上各節(jié)點廣播網絡管理幀來設定網絡中各節(jié)點的工 作狀態(tài)呢？發(fā)明內容為了實現網絡的有序通訊，利用總線網絡共享這一資源，在主節(jié)點的 信號中加入網絡管理幀，網絡管理功能基于從網絡管理主節(jié)點向其它節(jié)點 每隔一秒發(fā)送一次網絡管理幀，其它節(jié)點收到后每隔一秒回應網絡管理 幀。從總線系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性考慮，需要在網絡管理幀中實現以下功 能才能保證網絡有序通訊1、 監(jiān)控系統(tǒng)當前配置，哪些節(jié)點在線，哪些節(jié)點沒被激活；2、 各個節(jié)點的負載情況；3、 當前失效狀態(tài)；4、 主動負載管理；5、 CAN控制器失效管理；6、 監(jiān)測通訊信息的邏輯順序是否正確，發(fā)送與接收的counter必須 一致；7、 相當于用戶層(Application)與凄t據鏈路層(Data Link Layer ) 中間的應用程序接口。


圖1: CAN通訊層的構架圖；圖2:用于CAN總線的網絡管理流程圖。其中麗mMaster: Network Management Master, 網絡管理主節(jié)點； 麗mXXX: Network Management XXX, XXX表示除主節(jié)點之外的其他節(jié)點;NC: Network Command,網絡命令；AL: Active Loads,主動負載；CFS: Current Fail Status,當前失歲文狀態(tài)；CS: Controller Status,控制器狀態(tài)；Counter:計凄t器狀態(tài)；AC: Actual Configuration,實際配置。
具體實施方式
圖l說明了 CAN通訊層的構架，圖2說明了本發(fā)明網絡管理的實現方 法，是通過ECU內部軟件代碼實現。具體實現方法為主節(jié)點每隔ls發(fā)送 一次網絡管理幀，從節(jié)點收到后每隔1秒回應一次網絡管理幀。其中主節(jié) 點發(fā)送的網絡管理幀包括1、 網絡命令(Network Command,簡寫為NC):包含四個狀態(tài)，喚醒 請求、系統(tǒng)保持主動i青求、系統(tǒng)進入睡眠請求和多主；2、 主動負載(Active Loads,簡寫為AL):指主節(jié)點應用層是否需要 與其它節(jié)點通訊，包含兩個狀態(tài)，主節(jié)點有主動負載和主節(jié)點無主動負載；3、 當前失效狀態(tài)(Current Fail Status,簡寫為CFS):包含兩個狀態(tài)， 系統(tǒng)內沒有故障診斷代碼(Diagnostic Trouble Code,簡寫為DTC )和 系統(tǒng)內至少存在一個DTC;4、 控制器狀態(tài)(Controller Status,簡寫為CS):包含兩個狀態(tài)， 主動錯誤狀態(tài)和被動錯誤狀態(tài)；5、計數器狀態(tài)(Counter):為避免出現丟幀情況而附加的管理機制， 該管理機制通過運算法則來實現，具體算法描述如下① 主節(jié)點第一次發(fā)網管幀時counter = 0，在下次成功發(fā)送消息時 counter按照n = n +1的法則來改變值；Counter信號占用4bi t ，從O遞 增到15再到O循環(huán)。② 如果丟失主節(jié)點網管幀，其他節(jié)點每隔2秒發(fā)送一次麗mXXX幀 (Network Management XXX, XXX表示除主節(jié)點之外的其他節(jié)點)，counter值始終為0。6、實際配置(Actual Configuration,簡寫為AC):為根據各節(jié)點是否在總線上運行而統(tǒng)計出的系統(tǒng)當前配置。若網絡節(jié)點數目為16,那么為 每個節(jié)點分配一個地址，最低位對應節(jié)點地址為O，最高位對應節(jié)點地址 為15,對應位置為l表示節(jié)點在線，O表示節(jié)點目前不在總線上運行。若 此信號為0000 0000 0100 0010,則表示地址為1和6的節(jié)點在總線上運行。從節(jié)點回應的網絡管理幀為1、 網絡命令(Network Command,簡寫為NC):包含三個狀態(tài)，喚醒 請求、系統(tǒng)4呆持主動響應和多主；2、 主動負載(Active Loads,簡寫為AL):指從節(jié)點應用層是否需要 與其它節(jié)點通訊，包含兩個狀態(tài)，從節(jié)點有主動負載和從節(jié)點無主動負載；3、 當前失效狀態(tài)(Current Fail Status,簡寫為CFS):包含兩個狀 態(tài)，系統(tǒng)內沒有DTC和系統(tǒng)內至少存在一個DTC;4、 控制器狀態(tài)(Controller Status,簡寫為CS):包含兩個狀態(tài)， 主動錯誤狀態(tài)和被動錯誤狀態(tài)；5、計數器狀態(tài)為避免出現丟幀情況而附加的管理機制，該管理機 制的運算法則與主節(jié)點發(fā)送的網絡管理幀中計數器狀態(tài)的管理機制運算 法則相同。
權利要求
1. 一種用于CAN總線的網絡管理方法，其特征在于主節(jié)點每隔1秒發(fā)送一次網絡管理幀，從節(jié)點收到后每隔1秒回應一次網絡管理幀。
2、根據權利要求1所述的網絡管理方法，其特征在于 主節(jié)點發(fā)送的網絡管理幀包括網絡命令、主動負載、當前失效狀態(tài)、控制器狀態(tài)、計數器狀態(tài)以及實際配置；從節(jié)點回應的網絡管理幀包括網絡命令、主動負載、當前失效狀態(tài)、控制器狀態(tài)、以及計數器狀態(tài)。
3、根據權利要求2所述的網絡管理方法，其特征在于 主節(jié)點發(fā)送的網絡命令包含四個狀態(tài)，喚醒請求、系統(tǒng)保持主動請求、系統(tǒng)進入睡眠請求和多主；從節(jié)點回應的網絡命令包含三個狀態(tài)，喚醒請求、系統(tǒng)保持主動響應和多主。
4、根據權利要求2或3所述的網絡管理方法，其特征在于 主節(jié)點發(fā)送的主動負載包含兩個狀態(tài)，主節(jié)點有主動負載和主節(jié)點無 主動負載；從節(jié)點回應的主動負載包含兩個狀態(tài)，從節(jié)點有主動負載和從節(jié)點無 主動負載。
5、根據權利要求2-4任一項所述的網絡管理方法，其特征在于主 節(jié)點發(fā)送和從節(jié)點回應的當前失效狀態(tài)都包含兩個狀態(tài)，系統(tǒng)內沒有故障 診斷代碼和系統(tǒng)內至少存在一個故障診斷代碼。
6、 根據權利要求2-5任一項所述的網絡管理方法，其特征在于主 節(jié)點發(fā)送和從節(jié)點回應的控制器狀態(tài)都包含兩個狀態(tài)，主動錯誤狀態(tài)和被 動錯誤狀態(tài)。
7、 根據權利要求2-6任一項所述的網絡管理方法，其特征在于主 節(jié)點發(fā)送和從節(jié)點回應的計數器狀態(tài)都是為避免出現丟幀情況而附加的 管理機制。
8、 根據權利要求7任一項所述的網絡管理方法，其特征在于所述 管理機制通過如下算法來實現1)主節(jié)點第一次發(fā)送網絡管理幀時，計數器=0,在下次成功發(fā)送消 息時計數器按照11 = 11+1的法則來改變值；計數器信號占用4字節(jié)，從0 遞增到15再到Q循環(huán)；2 )如果丟失主節(jié)點網絡管理幀，其他節(jié)點每隔2秒發(fā)送一次網絡管理 幀，計數器值始終為0。
9、根據權利要求2-8任一項所述的網絡管理方法，其特征在于主 節(jié)點發(fā)送的實際配置為根據各節(jié)點是否在總線上運行而統(tǒng)計出的系統(tǒng)當前配置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于CAN總線的網絡管理方法，該網絡管理方法具有以下功能1)監(jiān)視網絡結構，報告某個ECU在/不在網絡；2)監(jiān)視ECU內部是否有失效(DTC)消息；3)監(jiān)視應用層的功能性信息是否正常收發(fā)；4)監(jiān)測通訊信息的邏輯順序是否正確；5)在CAN控制器失效時采取恢復措施。具體實現方式為主節(jié)點每隔1秒發(fā)送一次網絡管理幀，從節(jié)點收到后每隔1秒回應一次網絡管理幀。其中主節(jié)點發(fā)送的網絡管理幀包括網絡命令、主動負載、當前失效狀態(tài)、控制器狀態(tài)、計數器狀態(tài)以及實際配置；從節(jié)點回應的網絡管理幀包括網絡命令、主動負載、當前失效狀態(tài)、控制器狀態(tài)、以及計數器狀態(tài)。采用該網絡管理方法，能夠使整個網絡正常、有序地進行通訊。
文檔編號H04L12/24GK101237345SQ20071019589
公開日2008年8月6日 申請日期2007年12月4日 優(yōu)先權日2007年12月4日
發(fā)明者李文娟 申請人:奇瑞汽車有限公司