Can通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層設(shè)備仿真測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種CAN通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層設(shè)備仿真測(cè)試系統(tǒng)，包括物理層模塊、數(shù)據(jù)鏈路層模塊、應(yīng)用層模塊及硬件接口模塊；物理層模塊包括CAN物理通信介質(zhì)及CAN收發(fā)器，CAN物理通信介質(zhì)完成信號(hào)傳輸，CAN收發(fā)器提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送和接收功能；數(shù)據(jù)鏈路層模塊包括CAN核心控制器，CAN核心控制器包括發(fā)送模塊、接收模塊、仲裁模塊及驗(yàn)收濾波模塊，發(fā)送模塊將信息幀發(fā)往物理層，接收模塊從物理層獲取信息幀，仲裁模塊對(duì)發(fā)送出的與接收到的信息幀進(jìn)行仲裁，驗(yàn)收濾波模塊過濾本節(jié)點(diǎn)需要的數(shù)據(jù)；應(yīng)用層模塊模擬節(jié)點(diǎn)設(shè)備仿真模型；硬件接口模塊用于硬件與物理層之間的通信。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)接入節(jié)點(diǎn)設(shè)備的性能測(cè)試，加快研發(fā)進(jìn)度。
【專利說明】 CAN通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層設(shè)備仿真測(cè)試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及CAN通信系統(tǒng)，具體地說是一種CAN通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層設(shè)備仿真測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]CAN (Controller Area Network),即控制器局域網(wǎng)。CAN總線傳輸方式能夠有效解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交換方法(即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸方式)無法滿足現(xiàn)代汽車中所使用的大量電子控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)的通信要求的問題。傳統(tǒng)的測(cè)試方法，例如對(duì)汽車節(jié)點(diǎn)設(shè)備(包括電子控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、儀表、傳感器、通訊系統(tǒng)等)之間的通信測(cè)試時(shí)，往往需要完成整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)物驗(yàn)證，即將所有實(shí)物節(jié)點(diǎn)接入CAN總線進(jìn)行測(cè)試，在要求保障整體系統(tǒng)已開發(fā)完畢的前提下，致使其不利于單獨(dú)設(shè)備的開發(fā)改進(jìn)工作，且研發(fā)周期長(zhǎng)，測(cè)試費(fèi)用高，增大了資源的投入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)上述問題，提供一種CAN通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層設(shè)備仿真測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可模擬整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的測(cè)試任務(wù)。
[0004]按照本發(fā)明的技術(shù)方案:一種CAN通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層設(shè)備仿真測(cè)試系統(tǒng)，包括物理層模塊、數(shù)據(jù)鏈路層模塊、應(yīng)用層模塊及硬件接口模塊；所述物理層模塊包括CAN物理通信介質(zhì)及CAN收發(fā)器，所述CAN物理通信介質(zhì)用于完成信號(hào)傳輸，所述CAN收發(fā)器提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送和接收功能；所述數(shù)據(jù)鏈路層模塊包括CAN核心控制器，所述CAN核心控制器包括發(fā)送模塊、接收模塊、仲裁模塊及驗(yàn)收濾波模塊，所述發(fā)送模塊用于將信息幀發(fā)往物理層，所述接收模塊用于從物理層獲取信息幀，所述仲裁模塊用于對(duì)發(fā)送出的與接收到的信息幀進(jìn)行仲裁，所述驗(yàn)收濾波模塊從數(shù)據(jù)鏈路層接收幀信息，通過驗(yàn)收屏蔽碼和驗(yàn)收碼過濾本節(jié)點(diǎn)需要的數(shù)據(jù)；所述應(yīng)用層模塊包括模擬中心計(jì)算機(jī)，用于模擬節(jié)點(diǎn)設(shè)備仿真模型；所述硬件接口模塊用于硬件與物理層之間的通信。
[0005]所述應(yīng)用層模塊還包括模擬執(zhí)行設(shè)備。
[0006]所述CAN核心控制器實(shí)現(xiàn)包括LLC子層的接收濾波、超載通知和恢復(fù)管理、MAC子層的數(shù)據(jù)封裝/拆裝、幀編碼、媒體訪問管理、錯(cuò)誤檢測(cè)、錯(cuò)誤標(biāo)定、應(yīng)答和串行化/解串行化、以及物理層的位編碼/解碼、位定時(shí)和同步。
[0007]所述發(fā)送模塊包括組幀模塊、信號(hào)發(fā)送模塊和發(fā)送控制器，發(fā)送控制器通過總線與組幀模塊和信號(hào)發(fā)送模塊連接；當(dāng)接收到相應(yīng)信號(hào)時(shí)，組幀模塊將完整的信息幀傳輸給信號(hào)發(fā)送模塊，信號(hào)發(fā)送模塊將當(dāng)前數(shù)據(jù)位發(fā)送給CAN總線。
[0008]所述應(yīng)用層模塊采用基于Modelica語言的多領(lǐng)域統(tǒng)一建模環(huán)境MWorks構(gòu)建。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:本發(fā)明提供硬件接口模塊，將待測(cè)節(jié)點(diǎn)的物理設(shè)備直接接入本發(fā)明，即可實(shí)現(xiàn)在無需完整物理系統(tǒng)的環(huán)境下對(duì)接入節(jié)點(diǎn)設(shè)備的性能測(cè)試；應(yīng)用層模塊還包括模擬執(zhí)行設(shè)備，模擬執(zhí)行設(shè)備用來代替其他未生產(chǎn)出硬件設(shè)備的節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成完整的CAN通信系統(tǒng)，此時(shí)CAN通信系統(tǒng)為軟硬件聯(lián)合仿真系統(tǒng)；本發(fā)明對(duì)CAN通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析提供了有用的工具，可以有效地降低總線節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和測(cè)試成本，縮短研發(fā)周期。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明是一種CAN通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層設(shè)備仿真測(cè)試系統(tǒng)，包括物理層模塊、數(shù)據(jù)鏈路層模塊、應(yīng)用層模塊及硬件接口模塊。
[0013]物理層模塊包括CAN物理通信介質(zhì)及CAN收發(fā)器。CAN通信介質(zhì)建模采用的是雙絞線等效電路數(shù)學(xué)模型，并基于Modelica語言完成電路模型的搭建，CAN物理通信介質(zhì)用于完成信號(hào)傳輸。CAN收發(fā)器提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送和接收功能；CAN收發(fā)器以PCA82C250芯片的等效電路圖為數(shù)學(xué)模型，根據(jù)Modelica語言非因果建模原理和模塊化建模方法搭建物理層模型。
[0014]數(shù)據(jù)鏈路層模塊包括CAN核心控制器，CAN核心控制器包括發(fā)送模塊、接收模塊、仲裁模塊及驗(yàn)收濾波模塊，發(fā)送模塊用于將信息幀發(fā)往物理層，接收模塊用于從物理層獲取信息幀，仲裁模塊用于對(duì)發(fā)送出的與接收到的信息幀進(jìn)行仲裁，驗(yàn)收濾波模塊從數(shù)據(jù)鏈路層接收幀信息，通過驗(yàn)收屏蔽碼(AMR)和驗(yàn)收碼(ACR)過濾本節(jié)點(diǎn)需要的數(shù)據(jù)。濾波方案采用單濾波，即由4個(gè)驗(yàn)收碼寄存器和4個(gè)驗(yàn)收屏蔽寄存器組成驗(yàn)收濾波器。ACR和AMR配合在一起工作，所有AMR為O的位，ACR和CAN信息幀的對(duì)應(yīng)位必須相同才算驗(yàn)收通過，所有AMR為I的位，ACR對(duì)應(yīng)位的驗(yàn)收濾波功能則予以屏蔽。對(duì)擴(kuò)展幀而言29位標(biāo)識(shí)符和RTR位分別對(duì)應(yīng)4個(gè)ACR和4個(gè)AMR，只是ACR3和AMR3的低2位未使用。
[0015]CAN核心控制器實(shí)現(xiàn)包括LLC子層的接收濾波、超載通知和恢復(fù)管理、MAC子層的數(shù)據(jù)封裝/拆裝、幀編碼、媒體訪問管理、錯(cuò)誤檢測(cè)、錯(cuò)誤標(biāo)定、應(yīng)答和串行化/解串行化、以及物理層的位編碼/解碼、位定時(shí)和同步。
[0016]發(fā)送模塊包括組幀模塊、信號(hào)發(fā)送模塊和發(fā)送控制器，發(fā)送控制器通過總線與組幀模塊和信號(hào)發(fā)送模塊連接；當(dāng)接收到相應(yīng)信號(hào)時(shí)，組幀模塊將完整的信息幀傳輸給信號(hào)發(fā)送模塊，信號(hào)發(fā)送模塊將當(dāng)前數(shù)據(jù)位發(fā)送給CAN總線。
[0017]數(shù)據(jù)鏈路層模型由CAN核心控制器、發(fā)送緩沖、驗(yàn)收濾波器、接收FIFO緩沖模塊組成。CAN核心控制器參照Philips公司SJA1000芯片結(jié)構(gòu)，采用Modelica技術(shù)中的StateGraph建模方法進(jìn)行CAN控制器的功能邏輯描述，實(shí)現(xiàn)CAN控制器的建模，發(fā)送緩沖用于讀取應(yīng)用層的原始數(shù)據(jù)，驗(yàn)收濾波器用于從數(shù)據(jù)鏈路層接收幀信息，通過驗(yàn)收屏蔽碼(AMR)和驗(yàn)收碼(ACR)過濾本節(jié)點(diǎn)需要的數(shù)據(jù)，接受FIFO緩沖模塊用于提取濾波器濾波后的原始數(shù)據(jù)。
[0018]應(yīng)用層模塊包括模擬中心計(jì)算機(jī)，用于模擬節(jié)點(diǎn)設(shè)備仿真模型。應(yīng)用層模塊還包括模擬執(zhí)行設(shè)備。模擬執(zhí)行設(shè)備用來代替其他未生產(chǎn)出硬件設(shè)備的節(jié)點(diǎn)，使用模擬執(zhí)行設(shè)備補(bǔ)全仿真系統(tǒng)中的其他部分，構(gòu)成完整的CAN通信系統(tǒng)，此時(shí)CAN通信系統(tǒng)為軟硬件聯(lián)合仿真系統(tǒng)。應(yīng)用層模塊米用基于Modelica語言的多領(lǐng)域統(tǒng)一建模環(huán)境MWorks構(gòu)建。
[0019]硬件接口模塊用于硬件與物理層之間的通信。可直接將測(cè)試節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過接口模塊接入仿真測(cè)試設(shè)備，以完成CAN總線的設(shè)備通信性能測(cè)試評(píng)估工作。
[0020]本發(fā)明提供硬件接口模塊，將待測(cè)節(jié)點(diǎn)的物理設(shè)備直接接入本發(fā)明，即可對(duì)子系統(tǒng)的通信延時(shí)等性能進(jìn)行分析；通過接口模塊接入CAN總線仿真系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)鏈路層中的對(duì)應(yīng)設(shè)備的CAN控制器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的篩選與傳輸，同時(shí)應(yīng)用層節(jié)點(diǎn)模塊模擬通信網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送與接受過程，物理層模塊提供了信號(hào)傳輸介質(zhì)及與數(shù)據(jù)鏈路層間的數(shù)據(jù)傳遞，從而將待測(cè)設(shè)備與通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連著一個(gè)完整回路，實(shí)現(xiàn)在無需完整物理系統(tǒng)的環(huán)境下對(duì)接入節(jié)點(diǎn)設(shè)備的性能測(cè)試。
[0021]本發(fā)明通過對(duì)CAN通信總線的仿真分析，設(shè)計(jì)了基于仿真模型的CAN通信總線節(jié)點(diǎn)仿真測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)子系統(tǒng)設(shè)備而言，無需接入完整物理系統(tǒng)，只需將開發(fā)設(shè)備直接接入本系統(tǒng)就能夠完成相關(guān)的通信性能分析，對(duì)于設(shè)備的開發(fā)與改進(jìn)而言，有效地簡(jiǎn)化了單獨(dú)設(shè)備開發(fā)與測(cè)試的復(fù)雜度，縮短了研發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。
【權(quán)利要求】
1.一種CAN通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層設(shè)備仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征是:包括物理層模塊、數(shù)據(jù)鏈路層模塊、應(yīng)用層模塊及硬件接口模塊；所述物理層模塊包括CAN物理通信介質(zhì)及CAN收發(fā)器，所述CAN物理通信介質(zhì)用于完成信號(hào)傳輸，所述CAN收發(fā)器提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送和接收功能；所述數(shù)據(jù)鏈路層模塊包括CAN核心控制器，所述CAN核心控制器包括發(fā)送模塊、接收模塊、仲裁模塊及驗(yàn)收濾波模塊，所述發(fā)送模塊用于將信息幀發(fā)往物理層，所述接收模塊用于從物理層獲取信息幀，所述仲裁模塊用于對(duì)發(fā)送出的與接收到的信息幀進(jìn)行仲裁，所述驗(yàn)收濾波模塊從數(shù)據(jù)鏈路層接收幀信息，通過驗(yàn)收屏蔽碼和驗(yàn)收碼過濾本節(jié)點(diǎn)需要的數(shù)據(jù)；所述應(yīng)用層模塊包括模擬中心計(jì)算機(jī)，用于模擬節(jié)點(diǎn)設(shè)備仿真模型；所述硬件接口模塊用于硬件與物理層之間的通信。
2.按照權(quán)利要求1所述的CAN通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層設(shè)備仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征是:所述應(yīng)用層模塊還包括模擬執(zhí)行設(shè)備。
3.按照權(quán)利要求1所述的CAN通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層設(shè)備仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征是:所述CAN核心控制器實(shí)現(xiàn)包括LLC子層的接收濾波、超載通知和恢復(fù)管理、MAC子層的數(shù)據(jù)封裝/拆裝、幀編碼、媒體訪問管理、錯(cuò)誤檢測(cè)、錯(cuò)誤標(biāo)定、應(yīng)答和串行化/解串行化、以及物理層的位編碼/解碼、位定時(shí)和同步。
4.按照權(quán)利要求1所述的CAN通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層設(shè)備仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征是:所述發(fā)送模塊包括組幀模塊、信號(hào)發(fā)送模塊和發(fā)送控制器，發(fā)送控制器通過總線與組幀模塊和信號(hào)發(fā)送模塊連接；當(dāng)接收到相應(yīng)信號(hào)時(shí)，組幀模塊將完整的信息幀傳輸給信號(hào)發(fā)送模塊，信號(hào)發(fā)送模塊將當(dāng)前數(shù)據(jù)位發(fā)送給CAN總線。
5.按照權(quán)利要求1所述的CAN通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層設(shè)備仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征是:所述應(yīng)用層模塊采用基于Modelica語言的多領(lǐng)域統(tǒng)一建模環(huán)境MWorks構(gòu)建。
【文檔編號(hào)】H04L12/26GK103746865SQ201310717058
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】陳路, 龔雄, 楊孟飛, 顧斌, 王磊, 趙雷 申請(qǐng)人:蘇州同元軟控信息技術(shù)有限公司