專利名稱：一種汽車電子控制器通信網(wǎng)絡總線負載的均散化方法
技術領域：
本發(fā)明屬于汽車電子控制技術領域，更為具體地講，涉及一種汽車電子控制器通 信網(wǎng)絡總線負載的均散化方法。
背景技術：
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，采用總線通訊已經成為汽車電 子發(fā)展的一個重要方向。二十世紀八十年代初，德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多控制單元、測試儀 器之間的實時數(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也得到了持續(xù)的關注，例如， LIN(Local Interconnect Network)、FlexRay 等，都得到了推廣和應用。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、實時性和靈活 性。由于其良好的性能及獨特的設計，CAN總線越來越受到人們的重視。它在汽車領域上 的應用是最廣泛的，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總線來實現(xiàn)汽車內部控制系統(tǒng)與各檢測和執(zhí)行機構間的數(shù)據(jù)通
fn °總線技術的發(fā)展帶動了車載網(wǎng)絡的發(fā)展，車載網(wǎng)絡作為各汽車電子電器之間的橋 梁。如果使用得當，可以增強汽車的性能，減少線束的用量，降低整車的成本；而如果使用不 當，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)絡通訊的可靠性，就成為了應用總線技術必須要解決的一個重要問題。圖1是基于獨立網(wǎng)關的CAN-LIN車載網(wǎng)絡拓撲圖。在圖1所示的車載網(wǎng)絡中，CAN總線和LIN總線相互獨立，通過網(wǎng)關模塊實現(xiàn)資源 共享并進行數(shù)據(jù)交換。而車身的其它電子控制單元則分別分布在不同的總線上，負責完成 不同的功能。由于CAN總線固有的廣播通訊特性，如果網(wǎng)段中某一個節(jié)點發(fā)出廣播，則其他 所有節(jié)點都可以接收到。而負載在總線上的每一個節(jié)點，都有對總線使用的需求，都可 以根據(jù)需要競爭總線的使用權。我們做一個極端的假設，如果某一時刻，網(wǎng)絡上所有 ECU (Electronic Control Unit，電子控制單元)節(jié)點都同時競爭總線的使用權，那么就形 成了所謂的“網(wǎng)絡風暴”。而這樣的情況對于車載網(wǎng)絡通訊的可靠性來說，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)絡爭用可能導致的可靠性問題。但事實上，車身通信的可靠性并沒有從根 本上得到保障。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種汽車電子控制器通信網(wǎng)絡總線
3負載的均散化方法，以避免電子控制單元(ECU)對總線的頻繁爭用，保障通訊的可靠性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明汽車電子控制器通信網(wǎng)絡總線負載的均散化方法，其特 征在于總線上每個電子控制單元，對周期發(fā)送的多個不同ID標識的消息，設置不同的起 始周期偏移量，并進行精確維護。本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的在汽車電子控制技術領域，一個電子控制單元(ECU)通常需要對若干消息進行管 理，會在總線上發(fā)送若干個不同ID標識的消息，這些不同ID標識的消息會發(fā)生總線爭用， 這樣不僅增加了汽車電子控制系統(tǒng)的負荷，也造成了通訊延時，更為嚴重情況下，有可能會 發(fā)生消息丟失。為了解決總線爭用問題，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)送若干個不同ID標識的消息設置不同的起始周期偏移量，將這多個不同ID 標識的周期消息的發(fā)送時間間隔開，使網(wǎng)絡總線負載均散化，避免這若干個不同的ID標識 的周期消息頻繁爭用總線情況的發(fā)生，保障通訊的可靠性。


圖1是基于獨立網(wǎng)關的CAN-LIN車載網(wǎng)絡拓撲圖；圖2是無起始周期偏移量的車身控制器消息發(fā)送時序圖；圖3是帶周期偏移量的車身控制器消息發(fā)送時序圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行描述，以便本領域的技術人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許 會淡化本發(fā)明的主要內容時，這些描述在這里將被忽略。實施例1圖2是無起始周期偏移量的BCM消息發(fā)送時序圖。在汽車電子控制技術領域，一個電子控制單元(ECU)通常需要對若干消息進行管 理，會在總線上發(fā)送若干個不同ID標識的消息。如圖2所示，電子控制單元(ECU)為車身控制器(BCM)，其管理四個不同ID標識 的周期消息BCM_1，BCM_2, BCM_3, BCM_4，其對應的消息ID標識分別為2e9h，310h，4aeh， 500h，其對應的發(fā)送周期分別為20ms，20ms，50ms，100ms。在圖2中，不難看出在20ms的時刻，周期消息BCM_1和周期消息BCM_2會發(fā)生總 線爭用，根據(jù)CAN總線的仲裁方法，由于周期消息BCM_1的ID標識2e9h要小于周期消息 BCM_2的ID標識310h，因而周期消息BCM_1會首先獲得總線的使用權，而周期消息BCM_2會 被延遲；同理，在IOOms的時刻，會發(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的總線爭用。進一步分析，不難發(fā)現(xiàn)，汽車電子控制系統(tǒng)在第20ms的周期 倍數(shù)時刻，節(jié)點總是會出現(xiàn)爭用通訊端口的現(xiàn)象，而在IOOms倍數(shù)時間點上，通訊端口競爭 最為明顯，不僅增加了汽車電子控制系統(tǒng)負荷，也造成了通訊延時，更為嚴重情況下，有可 能會發(fā)生消息丟失。為了解決總線爭用問題，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)送的消息設置不同的周期的偏移量，避免不同的周期消息爭用總 線，達到均散化網(wǎng)絡負載的目的。具體的方法是，在所有周期消息中選取ID標識最小的消息作為起始基點，當有可 能發(fā)生沖突時，其余周期消息均依據(jù)ID標識的大小，從小至大排序，依次將其發(fā)送時間偏 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)送最小間隔要求時間MDT。在本實施例中，之所以選中選取ID標識最小的消息作為起始基點，原因在于，當 發(fā)生消息對總線的爭用時，CAN總線的仲裁機制會將總線使用權分給ID標識最小的消息。圖3是帶周期偏移量的車身控制器消息發(fā)送時序圖。在本實施中，還以圖2所示的BCM為例，根據(jù)提出的方法，對BCM每一個周期發(fā)送 的消息，進行起始啟動周期的偏移(Offset)設置。首先，根據(jù)周期消息BCM_1、BCM_2、BCM_3 和BCM_4的ID標識進行排序，可得排序結果為BCM_1、BCM_2、BCM_3、BCM_4。因此可選 BCM_1為起始基點，其周期偏移為0ms，而根據(jù)本實施例所提方法，BCM_2、BCM_3、BCM_4的周 期偏移量分別為八12八仏3八^如果我們取CAN總線兩消息發(fā)送最小間隔時間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的時序分析看到，BCM在使用總線時，不同消息同時競爭總線的幾率大大減 少，消息在使用總線上得到均散化，進而在局部時間內降低了汽車電子控制系統(tǒng)的負載水 平。僅對單個ECU所管理的周期消息進行了均散化的處理，但對于整個汽車電子控制 系統(tǒng)而言，還包含有其它的E⑶。假設EOTl和E⑶2管理同樣的周期消息，那么當EOTl和 ECU2進行同樣的均散化處理時，ECUl的消息就可能會與ECU2的消息發(fā)生總線爭用。在本實施例中，對于CAN總線汽車電子控制系統(tǒng)，引入網(wǎng)絡管理技術進行全網(wǎng)絡 時間同步。在本實施例中，把通信網(wǎng)絡作為一個整體來進行考慮時，為通信網(wǎng)絡設置一個同 步時鐘，接入到通信網(wǎng)絡的ECU使用該時鐘作為參照，然后，可以使用本發(fā)明中的方法進行 操作。同步時鐘的具體設置方法如下a、在通信網(wǎng)絡中選取一個E⑶作為時鐘基準節(jié)點，例如我們可選取BCM ；b、時鐘基準節(jié)點周期性的發(fā)送網(wǎng)絡時間消息，時鐘基準消息ID根據(jù)實際情況擬 定，例如我們將BCM發(fā)送的消息BCM_1作為時鐘基準消息，其ID標識為29eh，周期為20ms ；C、通信網(wǎng)絡其它節(jié)點，即電子控制單元收到時鐘基準消息后，以接收到該消息的 時刻作為周期偏移量的起始點，使用本發(fā)明的方法，對其管理的周期消息進行均散化處理。該方法的優(yōu)點在于，可利用網(wǎng)絡中已有的周期消息作為時鐘基準消息，在不新增 任何網(wǎng)絡負載的情況下，為網(wǎng)絡中的其它節(jié)點提供了時鐘基準。基于該時鐘基準，網(wǎng)絡中的E⑶節(jié)點再通過本發(fā)明的方法，就可以達到將整個網(wǎng) 絡的周期消息進行均散化的操作，減少網(wǎng)絡中周期消息由于爭用總線而造成的沖突。盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實施方式
進行了描述，以便于本技術領的技術人 員理解本發(fā)明，但應該清楚，本發(fā)明不限于具體實施方式
的范圍，對本技術領域的普通技術 人員來講，只要各種變化在所附的權利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內，這些變 化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。
權利要求
一種汽車電子控制器通信網(wǎng)絡總線負載的均散化方法，其特征在于總線上每個電子控制單元，對周期發(fā)送的多個不同ID標識的消息，設置不同的起始周期偏移量，并進行精確維護。
2.根據(jù)權利要求所述的汽車電子控制器通信網(wǎng)絡總線負載的均散化方法，其特征在 于，所述的設置不同的起始周期偏移量為在所有周期消息中選取ID標識最小的消息作為起始基點，其余周期消息均依據(jù)ID標 識的大小，從小至大排序，依次將其發(fā)送時間偏移At，該時間偏移At為起始周期偏移量， 取值為總線兩消息發(fā)送最小間隔要求時間MDT。
3.根據(jù)權利要求所述的汽車電子控制器通信網(wǎng)絡總線負載的均散化方法，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)絡中選取一個電子控制單元作為時鐘基準節(jié)點；b、時鐘基準節(jié)點周期性的發(fā)送網(wǎng)絡時間消息，時鐘基準消息ID根據(jù)實際情況擬定； C、通信網(wǎng)絡其它電子控制單元收到時鐘基準消息后，以接收到該消息的時刻作為周期偏移量的起始點，然后，對其管理的的多個不同ID標識的周期消息設置不同的起始周期偏 移量，并進行精確維護。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車電子控制器通信網(wǎng)絡總線負載的均散化方法，在總線上每個電子控制單元，對周期發(fā)送的多個不同ID標識的消息，設置不同的起始周期偏移量，并進行精確維護。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)送若干個不同ID標識的消息設置不同的起始周期偏移量，將這多個不同ID標識的周期消息的發(fā)送時間間隔開，使網(wǎng)絡總線負載均散化，避免這若干個不同的ID標識的周期消息頻繁爭用總線情況的發(fā)生，保障通訊的可靠性。
文檔編號H04L12/40GK101977134SQ20101052884
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權日2010年11月2日
發(fā)明者丁旭陽, 李允 , 陳麗蓉 申請人:電子科技大學