车载电子处理单元公共平台系统及其数据通讯方法
【专利摘要】本发明为车载电子处理单元公共平台系统及其数据通讯方法，其系统中扩展功能模块构成实时以太网络或CAN网络，基本系统主要包括设有中央处理器的主控制板；中央处理器通过以太网模块与实时以太网络的扩展功能模块连接，通过CAN总线模块与CAN网络的扩展功能模块连接；所述主控制板和各扩展功能模块以实时以太网络应用层协议格式或CAN网络应用层协议格式为基础实现数据通讯，通讯接收方按所述实时以太网络应用层协议格式或CAN网络应用层协议格式获取数据并解析数据。本发明各功能模块之间实现数据共享、资源共用，解决了现有技术因没有统一的物理接口和通讯协议难以实现扩展功能模块的增减或替换、新模块添加的技术问题。
【专利说明】车载电子处理单元公共平台系统及其数据通讯方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车载电子处理单元技术，特别涉及基于开放式可扩展的车载电子处理单元公共平台系统及其数据通讯方法。
【背景技术】
[0002]汽车电子技术的迅猛发展极大地改善了汽车内部的各项性能，最具代表性的是电子控制单元EClXElectronic Control Unit),它是由集成电路组成的用于实现对数据的分析处理发送等一系列功能的控制装置，目前在汽车上广泛应用，并且集成度越来越高。另一方面，汽车电子技术的发展也使得像GPS导航仪、行车记录仪、影音系统、倒车雷达、中控锁等车载产品纷纷出现，这些车载电子产品极大地提高了汽车的智能化水平，提高了汽车的舒适性、安全性和驾驶的方便性。它们不属于汽车内部控制网络系统，也不影响汽车内部控制网络系统的工作，具有相对的独立性，多由第三方厂家设计制造，但由于没有统一的接口规范，实现方式或手段又各不相同，导致了这些车载电子产品品种繁杂，各自独立且互不兼容，多以单一功能产品面市，也有将多种功能集成在一个系统中，这种系统目前主要有以下几种:
[0003]以PC主板为核心的车载电脑(CarPC)，这种车载电脑以英特尔ATOM处理器的PC主板为核心，实际就是一台迷你型PC电脑，通过主板上扩展接口或内置方式实现与GPS模块、3G模块、摄像头、蓝牙等功能集成在一起，从而实现上网、影音娱乐、GPS导航、可视倒车、游戏等功能。但这种车载电脑具有成本高、功耗大、体积大、抗干扰能力差等缺点；
[0004]以ARM嵌入式系统为核心的车载导航影音系统，将GPS模块、后视摄像头、影音功放等功能集成在一起，从而实现车载导航仪、多功能DVD等功能。这种系统没有统一的接口规范，每种功能电路连接方式各不相同，导致系统兼容性差，维修升级困难、功能和软件单一等问题。
[0005]MOST (Media Oriented System Transport)面向媒体的系统传输总线，虽采用总线方式传输，实现娱乐系统、免提电话以及GPS导航等功能，但目前还处于发展阶段，系统成本较高不适合普通车型，软件工具不丰富，通用性差，不能与第三方产品兼容。
[0006]综上所述，这些车载系统具有以下一项或多项缺点:
[0007](I)、属于比较独立的系统，基本不与车内其他系统功能模块或部件连接，更不可能做到与其他系统功能模块或部件的数据共用、资源共享；
[0008](2)、不兼容第三方功能模块或部件产品，不同厂家不同品牌的功能模块或部件产品之间没有通用性、互换性和可替代性。各功能模块或部件产品后续的维修、更换和升级都必须依赖原厂家完成；
[0009](3)、系统连线复杂，不规范，导致维护和维修困难，并存在一定的安全隐患；
[0010](4)、系统无扩充性设计，导致新功能模块添加困难或无法添加；
[0011]( 5 )、没有开放式可扩展的车载电脑公共平台，没有统一的电路物理接口，没有统一开放式的通讯协议和开放式软件系统及其接口，不利于未来汽车和汽车电子工业的发展。
【发明内容】
[0012]本发明提供基于开放式可扩展的车载电子处理单元(EPU，ElectronicProcessing Unit)公共平台系统及其数据通讯方法,其针对电子处理单元系统的特点制定了实时以太网络和CAN网络的应用层协议格式，并以此为基础实现电子处理单元系统主控制板与各扩展功能模块之间的连接和数据传输，从而使各功能模块之间实现数据共享、资源共用，解决了现有技术因没有统一的物理接口和通讯协议难以实现扩展功能模块的增减或替换、新模块添加的技术问题。
[0013]本发明公共平台系统采用下述技术方案实现:车载电子处理单元公共平台系统，包括基本系统(电子处理单元)与扩展功能模块；所述扩展功能模块构成实时以太网络或CAN网络，所述基本系统包括分别与实时以太网络、CAN网络及汽车内电子控制单元连接的主控制板；所述主控制板包括中央处理器，中央处理器通过以太网模块与实时以太网络的扩展功能模块连接，通过CAN总线模块与CAN网络的扩展功能模块连接；
[0014]所述主控制板和各扩展功能模块以实时以太网络应用层协议格式或CAN网络应用层协议格式为基础实现数据通讯，主控制板和各扩展功能模块在实时以太网络或CAN网络中具有唯一的、用于确认其身份和功能的地址；实时以太网络应用层协议格式或CAN网络应用层协议格式包括数据类型、功能码及数据长度，数据类型、功能码和数据长度用于规定发送的数据性质、具体特征和实际数据长度，通讯接收方按所述实时以太网络应用层协议格式或CAN网络应用层协议格式获取数据并解析数据。
[0015]优选的，所述实时以太网络还设有用于数据通讯缓存的网关，主控制板先将数据通过实时以太网络传送到网关，再由网关将数据分段传送到CAN网络中对应的扩展功能模块。
[0016]本发明公共平台系统的数据通讯方法采用以下技术方案实现:
[0017](I)主控制板向实时以太网络中的扩展功能模块发送数据的通信步骤为:
[0018]主控制板的中央处理器先根据输出数据要求按实时以太网络应用层协议格式建立数据域；
[0019]由主控制板中的以太网控制器生成以太网数据帧，并通过主控制板中的以太网收发器发送到指定的扩展功能模块中的以太网收发器；所述指定的扩展功能模块的以太网收发器再将以太网数据帧发送到扩展功能模块的以太网控制器；扩展功能模块的以太网控制器解析以太网数据帧，获得数据；
[0020]所述指定的扩展功能模块的功能处理器按实时以太网络应用层协议格式解析数据；
[0021](2)实时以太网络中的扩展功能模块向主控制板发送数据的通信步骤为:
[0022]所述指定的扩展功能模块的功能处理器先根据输出数据要求按实时以太网络应用层协议格式建立数据域；
[0023]由扩展功能模块的以太网控制器生成以太网数据帧，并通过扩展功能模块的以太网收发器发送到主控制板的以太网模块的以太网收发器；所述主控制板的以太网模块的以太网收发器再将以太网数据帧发送到主控制板中的以太网控制器；主控制板中的以太网控制器解析以太网数据帧，获得数据；
[0024]主控制板的中央处理器按实时以太网络应用层协议格式解析数据；
[0025](3)主控制板向CAN网络中的扩展功能模块发送数据的通信步骤为:
[0026]主控制板的中央处理器根据输出数据要求按CAN网络应用层协议格式建立CAN报文的标识符ID和数据域；
[0027]主控制板的中央处理器设置主控制板中的CAN总线控制器的标识符ID和数据域之后，启动CAN总线控制器；CAN总线控制器根据中央处理器对它的设置建立扩展格式数据帧,再通过主控制板中的CAN总线收发器发送数据帧；
[0028]扩展功能模块的CAN总线控制器检测CAN总线上的数据帧的ID号在该节点的ID表中存在，该数据帧成功通过CAN总线控制器的验收滤波器单元的验收，并将数据域传送到扩展功能模块的功能处理器，扩展功能模块的功能处理器按CAN网络应用层协议格式解析数据；
[0029](4) CAN网络中的扩展功能模块向主控制板发送数据的通信步骤为:
[0030]扩展功能模块的功能处理器根据输出数据要求按CAN网络应用层协议格式建立CAN报文的标识符ID和数据域；
[0031]扩展功能模块的功能处理器设置扩展功能模块的CAN总线控制器的标识符ID和数据域之后，启动CAN总线控制器；CAN总线控制器根据功能处理器对它的设置建立扩展格式数据帧，再通过扩展功能模块的CAN总线收发器发送数据帧；
[0032]主控制板的CAN总线模块的CAN总线控制器检测CAN总线上的数据帧的ID号在该节点的ID表中存在，该数据帧成功通过CAN总线控制器的验收滤波器单元的验收，并将数据域传送到主控制板的中央处理器，中央处理器按CAN网络应用层协议格式解析数据。
[0033]本发明的原理如下:采用了基本系统与扩展功能模块分离连接的硬件结构，即由主控制板、电源、触摸液晶显示器、扬声器组成一个基本系统，其他可扩展、可增减的扩展功能模块通过实时以太网络或CAN网络连接，组成一个完整的电子处理单元系统。针对电子处理单元系统的特点制定了实时以太网络和CAN网络应用层协议格式，并以此为基础实现电子处理单元系统主控制板与各扩展功能模块之间的连接和数据传输，从而使各功能模块之间实现数据共享、资源共用。
[0034]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0035](I)本发明的车载电子处理单元管理软件系统基于WINCE、LINUX (包括其派生系统)等操作系统，并为车载电子处理单元系统提供了开放式可扩展的公共软件接口，使得其功能的扩充和更新升级变得方便容易，同时也有助于针对电子处理单元系统应用软件的大量面市。
[0036](2)采用基本系统与扩展功能模块分离的连接方式实现电子处理单元公共平台系统，有助于各扩展功能模块实现就近安装，不受空间环境的限制，提高系统整体的可靠性、安全性和稳定性。这种结构还简化了车内系统布线，提高了电子处理单元系统的安全性，也使得功能模块的增减、维护、维修和更换易于实现。
[0037](3)由于系统扩展了实时以太网络和CAN网络，制定了电子处理单元系统专有的通讯协议格式，并以此为基础使得不同功能不同厂家不同品牌的扩展功能模块可连接成一个完整的系统，并能在各功能模块之间实现数据互用、资源共享。[0038](4)通过实时以太网络或CAN网络将各扩展功能模块连接成电子处理单元系统，CAN网络用于数据通讯量少、成本较低的扩展功能模块的通讯，实时以太网络用于数据通讯量大的扩展功能模块的通讯。这样的电子处理单元系统不仅适合与低成本的实时控制扩展功能模块的连接，也适合与实时高速的大数据量的扩展功能模块连接；电子处理单元系统不仅适合与现有的扩展功能模块的连接，也适合与未来新的扩展功能模块的连接。
[0039](5)同一功能模块，可以有不同的硬件实现方法和应用软件，用户根据自己的需求选择适合自己的应用软件。各扩展功能模块厂家或开发商只需要关注其相关扩展功能模块的电路实现，无须深入研究其他功能模块的实现原理和方法，这样大大降低了开发门槛和难度，厂家设计生产的扩展功能模块只要符合电子处理单元系统的硬件接口和通讯协议，就可以挂接在电子处理单元系统的实时以太网络或CAN网络中，同时也可开发属于自己的应用软件产品。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1是本发明的系统结构示意图；
[0041]图2是总线型实时以太网络结构示意图；
[0042]图3是本发明的数据通讯流程图；
[0043]图4示意了实时以太网络应用层协议格式；
[0044]图5示意了 CAN网络应用层协议格式。
【具体实施方式】
[0045]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0046]实施例
[0047]如图1所示，本发明基于开放式可扩展的车载电子处理单元公共平台系统，硬件结构采用了基本系统与扩展功能模块分离连接的设计方式。基本系统主要由主控制板1、电源2、触摸液晶显示器3、扬声器4组成。扩展功能模块部分设置在第一实时以太网络6、CAN网络7及第二实时以太网络8内。E⑶电子控制单元5归属于汽车内部控制网络系统，不属于电子处理单元系统的范畴。主控制板I由电源2供电，并分别与触摸液晶显示器3、扬声器4连接。
[0048]主控制板I以中央处理器101为核心，集成了基本的硬件功能模块，包括DDR存储器108、FLASH存储器107、固态硬盘106、扩展了 USB接口 118、OTG接口 117、SD卡116、标准RJ45接口 115，并内置了 WIFI模块114、蓝牙模块113、麦克风112、AM/FM收音模块111和GPS模块110，同时还扩展了 OBD-1I接口 109以及第一以太网模块102、第二以太网模块103、第三以太网模块104和CAN总线模块105。主控制板I通过OBD-1I接口 109与E⑶电子控制单元5连接，以获取汽车运行和故障数据。
[0049]对于数据通讯量较大、处理能力较强、实时性要求较高的扩展功能模块，电子处理单元系统通过第一以太网模块102和第二以太网模块103与它们相连，组成第一实时以太网络6 ;第一实时以太网络6的数据传输速率可达到100Mbps，且实时性高。如倒车摄像头601、行车摄像头602、车内摄像头603、数字功放604、数字电视605、GSM模块606、3G模块607、4G模块608、CD/DVD播放器610、汽车黑匣子611和其他模块612。
[0050]对于数据通讯量较小、成本要求较低、实时性要求较高的扩展功能模块，电子处理单元系统通过CAN总线模块105与它们相连接，组成CAN网络7 ；CAN网络7的数据传输速率在IMbps以下。如超声波倒车雷达701、中控锁模块702、胎压监测模块703、防盗防劫持报警模块704、遥控接收模块705和其他模块706。
[0051]如图1所示，第一实时以太网络6是一种可冗余的环型结构的实时以太网，即使第一实时以太网络6中某个段网线断开，第一实时以太网络6在检测中发现网线断裂时，网络自动记录故障点，并将第一实时以太网络6从故障点分开成两个线型实时以太网络，故障点之前的线型实时以太网络使用第一以太网模块102通讯，故障点之后的线型实时以太网络使用第二以太网模块103通讯，这样整个实时以太网络仍然可以继续工作。
[0052]如图1所示，其中网关609实现第一实时以太网络6与CAN网络7的连接，主控制板I可以选择采用第一实时以太网络6或CAN网络7传输数据，增加网络的可靠性。网关609不是电子处理单元系统的必须功能模块，在一些电子处理单元系统中可以省略而不影响系统的整体功能。当第一实时以太网络6与CAN网络7用网关609相连接时，CAN网络7可以不需要连接到主控制板I的CAN总线模块105接口，CAN网络7成为第一实时以太网络6的子网。另外网关609还具有数据通讯缓存作用，主控制板I可以先将数据通过第一实时以太网络6快速传送到网关609，再由网关609将数据分段传送到CAN网络7上的对应的扩展功能模块，这样减少了主控制板I通讯时间。各扩展功能模块内部结构由模块功能电路、模块功能处理器、网络控制器和网络收发器几部分组成。
[0053]如图2所示，第二实时以太网络8是一种总线型实时以太网络结构，它是第一实时以太网络6的另一种物理连接形式。第二实时以太网络8通过第三以太网模块104与主控制板I连接，挂接在第二实时以太网络8上的各扩展功能模块具有相应的硬件接口，但其扩展功能模块的功能与第一实时以太网络6的扩展功能模块的功能对应相同，如倒车摄像头801、行车摄像头802、车内摄像头803、数字功放804、数字电视805、GSM模块806、3G模块807、4G模块808、网关809、CD/DVD播放器810、汽车黑匣子811和其他模块812，电子处理单元系统可选用第一实时以太网络6或第二实时以太网络8的连接形式。终结器813是第二实时以太网络8的终结器。
[0054]本发明电子处理单元公共平台系统的开放性体现在，各扩展功能模块允许由不同厂家设计制造、采用不同实现技术，不同功能特点，只要遵循电子处理单元公共平台系统的通讯协议规约，就可以实现与电子处理单元系统的连接并进行数据通信，该扩展功能模块既可以使用其他功能模块的数据，也可以将其数据供给电子处理单元系统其他应用软件和其他功能模块使用。
[0055]电子处理单元公共平台系统的可扩展性不仅体现在，易于实现扩展功能模块的增减、扩展、升级和更换，方便系统的维护和维修。还体现在扩展功能模块的添加会提供更强的系统功能。电子处理单元系统由于实现了各功能模块的数据共享，电子处理单元系统中的各功能模块不只是担负单一功能，可能会被多种功能所使用，新添加的扩展功能模块与原有的某些功能模块的数据组合，通过适当的数据处理，配合适当的软件可实现更多、更新、更强的扩展功能。
[0056]电子处理单元公共平台系统的开放性、可扩展性还体现在，所指的扩展功能模块不局限在某些功能特征，也不局限在现有技术实现手段，还包括未来的功能特征和未来的技术手段实现的扩展功能模块。
[0057]本发明通过对电子处理单元系统配置适当的扩展功能模块，不仅可实现车载上网、QQ、微信、游戏、娱乐、办公、影音、车载电视、车载电话、可视电话等综合服务功能。也可实现GPS导航、汽车防盗防劫持、车辆定位、车辆监控、行车轨迹跟踪、行车记录、汽车黑匣子、可视倒车、驾驶矫正、故障查询、油耗测算等专属车载功能。开放式可扩展的电子处理单元公共平台系统的建立为未来科技成果在汽车中的应用提供了实现方法，并有助于加速汽车智能化进程。
[0058]本发明定义了基于实时以太网络和CAN网络的电子处理单元系统应用层通讯协议格式，并以此为基础实现各功能模块数据的无缝连接，图4定义了实时以太网络应用层协议格式，图5定义了 CAN网络应用层协议格式。现有的或未来的扩展功能模块只要遵循图4格式定义的实时以太网络应用层通讯协议，或者图5格式定义的CAN网络应用层通讯协议，不同厂家、不同品牌、不同功能的扩展功能模块都可以添加到电子处理单元系统中去，通过第一实时以太网络6或CAN网络7实现与主控制板I的连接，并可透过网关609，与主控制板I及其他功能模块实现数据共享。
[0059]如图4定义了实时以太网络应用层协议格式，图5定义了 CAN网络应用层协议格式，主控制板I和各扩展功能模块以实时以太网络应用层协议格式或CAN网络应用层协议格式为基础实现数据通讯，主控制板I和各扩展功能模块在第一实时以太网络6或CAN网络7中具有唯一的地址，用于确认其身份和功能。数据类型、功能码和数据长度用于规定发送的数据性质、具体特征和实际数据长度，通讯接收方按此格式获取数据并解析数据的目的和用途，以执行相应的处理。数据类型、功能码和数据长度因扩展功能模块的功能或发送内容的不同，根据各扩展功能模块自身的特点和要求都具体定义有各自不同的含义，但相同功能、相同发送内容的不同厂家、不同品牌的扩展功能模块具有相同的协议格式和相同的含义。其中，图5中的分段标识和分段编码用于解决CAN网络7多段数据通讯传输问题，并可解决第一实时以太网络6和CAN网络7数据互传的问题。
[0060]图1给出了实时以太网的一种典型的环形冗余拓扑结构。而本发明的实时以太网络并不局限于环形冗余拓扑结构，还可以是星型、线型、总线型、树型、菊花链型，或它们的混合型。传输介质为双绞线、同轴电缆、光纤，以及它们的混合使用。由于传统以太网络采用基于载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA / CD)的技术方式实现，其通讯的实时性较差，为了解决这一问题，实时以太网都在传统以太网络的基础上做了改进和扩展，简化或修改了 OSI七层网络模型。由于实时以太网种类较多，实现方式各不相同，如基于时间片轮询、基于报文插入等实现技术，但它们都符合IEEE802.3标准的帧格式，保留和兼容传统以太网，对TCP/IP协议完全透明，并能支持HTTP、FTP、TFTP、POP3等现有通讯协议。为此，针对电子处理单元系统的特征和控制要求特点，本发明定义了基于实时以太网络应用层协议格式，该协议格式旨在解决电子处理单元系统主控制板I与各扩展功能模块以及扩展功能模块之间的实时控制、指令传送、数据传输、状态返回以及错误检测等问题。同时，该应用层协议格式还兼容UDP传送方式，通过使用不同端口号实现UDP传送。该协议格式还适用于工业以太网、工业实时以太网和传统以太网，如EtherCAT、POWERLINK、Ethernet/IP、PR0FINET、EPA 等。[0061]由IEEE802.3标准的帧格式可知，IP数据报长度必须在46-1500字节之间，这是由以太网的物理特性所决定的，由于IP数据报和UDP数据报的首部长度分别为20字节和8字节，所以m)P数据最大长度为1500-20-8=1472字节，这也是本发明以太网络应用层协议格式可以使用的最大字节长度。如图4，应用层协议格式先定义了 11位数据长度、并预留了 I位保留位、4位数据类型，这三部分共计16位，占用2个字节，接着是8位功能码，剩余为数据域，其最大可使用字节长度为1472-3=1469字节。另外，由于各实时以太网实现方式存在差异，会占用部分数据域，因此，数据域最大长度可能因具体实时以太网实现方式作调整。在对本发明所定义的以太网络应用层协议格式不限于以上字段称谓或字段长度或字段的排序，也包括添加其他字段名(如目的地址号、源地址号等)或添加校验字段。其他以此格式为基础的不同的字段称谓或字段的长度变化或字段名的不同排序，以及字段的减少或添加都属于本专利的保护范围。
[0062]CAN网络拓扑结构为总线型，传输介质为双绞线、同轴电缆、光纤，以及它们的混合使用，传输速度包括高速CAN总线和低速CAN总线。本发明所定义的CAN网络应用层协议格式如下:在CAN2.0B总线协议规范中，定义了一种具有29位标识符ID的扩展帧格式。电子处理单元系统的CAN网络使用扩展格式数据帧，图5是对CAN报文的29位标识符ID和数据域的规定，定义了 CAN网络应用层协议格式。如图5，标识符ID定义为ID28为I位保留位，ID27-1D20为8位目的地址，ID19-1D12为8位源地址，ID11-1D8为4位数据类型，ID7-1D0为8位功能码，数据域第一字节分为三部分:先定义2位的段标识，接着是3位保留位，再是3位数据长度，第2字节为8位分段编号/数据，根据段标识的不同，该字节可作为段编号或数据使用，后48位(共6字节)为数据，这样每帧最多可传送7字节的数据。由于分段编号占用8位，最多可分256段，而分段数据每帧最多可传送6字节，这样CAN报文数据长度最多为6*256=1536字节，大于实时以太网单帧传送数据最大值1469字节，从而解决了第一实时以太网络6和CAN网络7数据互传的问题。本发明所定义的CAN网络应用层协议格式不限于以上字段称谓或字段长度或字段的排序，也包括添加其他字段名或添加校验字段。其他以此格式为基础的不同的字段称谓或字段的长度变化或字段名的不同排序，以及字段的减少或添加都属于本专利的保护范围。
[0063]电子处理单元系统主控制板I与各扩展功能模块的通讯控制信号主要有以下几种类型:控制指令、状态数据、实时数据输入、实时数据输出以及错误数据等，如图3所示，主控制板I与各扩展功能模块之间的数据通讯具体实现步骤如下:
[0064](I)主控制板I向第一实时以太网络6中的扩展功能模块发送数据的通信步骤:
[0065]主控制板I的中央处理器101先根据输出数据要求按协议格式建立数据域，如图4所示，具体步骤是计算输出数据实际长度值，其范围为0-1469字节。并填入11位数据长度域，然后预留I位保留位，再根据传送的数据类型填4位数据类型域，再根据传送数据对应的具体功能填写8位功能码域，最后将实际输出的数据填入数据域，如实际输出的数据小于15字节，不够部分补零，这样完成数据域的建立。
[0066]由以太网控制器1021生成以太网数据帧，并通过以太网收发器1022发送到指定的扩展功能模块a的以太网收发器a ;扩展功能模块a的以太网收发器a再将以太网数据帧发送到以太网控制器a ；以太网控制器a解析以太网数据帧，获得数据。
[0067]扩展功能模块a的功能处理器a先解析4位数据类型域中的数据类型，再解析8位功能码域中的具体的数据功能，最后根据11位数据长度域中的数据长度读取实际数据，执行相应的功能。
[0068](2)第一实时以太网络6中的扩展功能模块向主控制板I发送数据的通信步骤:
[0069]扩展功能模块a的功能处理器a先根据输出数据要求按协议格式建立数据域，如图4所示，具体步骤是计算输出数据实际长度值，其范围为0-1469字节。并填入11位数据长度域，然后预留I位保留位，再根据传送的数据类型填4位数据类型域，再根据传送数据对应的具体功能填写8位功能码域，最后将实际输出的数据填入数据域，如实际输出的数据小于15字节，不够部分补零，这样完成数据域的建立。
[0070]由以太网控制器a生成以太网数据帧，并通过以太网收发器a发送到主控制板I的第一以太网模块102的以太网收发器1022 ;以太网收发器1022再将以太网数据帧发送到以太网控制器1021 ;以太网控制器1021解析以太网数据帧，获得数据。
[0071]主控制板I的中央处理器101先解析4位数据类型域中的数据类型，再解析8位功能码域中的具体的数据功能，最后根据11位数据长度域中的数据长度读取实际数据，完成第一实时以太网络6中的扩展功能模块a向主控制板I发送数据的通信。
[0072](3)主控制板I向CAN网络7中的扩展功能模块发送数据的通信步骤:
[0073]主控制板I的中央处理器101根据输出数据要求按协议格式建立CAN报文的29位标识符ID和数据域，如图5所示，具体步骤是先预留I位保留位，再填入8位目的地址，再填入8位源地址，根据发送数据的类型填写4位数据类型，最后再根据传送数据对应的具体功能填写8位功能码，完成29位标识符ID的建立。主控制板I的中央处理器101再建立数据域，先根据输出数据长度决定是否需要分段，并建立2位分段标识，接着预留3位保留位，然后填写本帧发送的3位数据长度，再根据分段标识填写8位分段编码/数据的内容，如果是分段编码，首段为0，分段编码随分段次序自动+1，最后填写最长48位的数据。
[0074]主控制板I的中央处理器101设置CAN总线控制器1051的29位标识符ID和8字节数据域之后，启动CAN总线控制器1051。CAN总线控制器1051根据中央处理器101对它的设置建立扩展格式数据帧，再通过CAN总线收发器1052发送数据帧。
[0075]扩展功能模块b的CAN总线控制器b检测总线上的数据帧的ID号在该节点的ID表中存在，该数据帧成功通过CAN总线控制器b的验收滤波器单元的验收，并将数据域传送到扩展功能模块b的功能处理器b，功能处理器b先解析分段标识，如果没有分段，再根据3位数据长度读取相应数据；如果分段标识有效，再根据数据长度读取并暂存数据，直到分段标识结束符，读取尾段数据，并将这些段数据连接成实际数据。同时还要读取ID表中的4位数据类型和8位功能码，最后根据4位数据类型和8位功能码对数据执行相应的功能。
[0076](4) CAN网络7中的扩展功能模块向主控制板I发送数据的通信步骤:
[0077]扩展功能模块b的功能处理器b根据输出数据要求按协议格式建立CAN报文的29位标识符ID和数据域，如图5所示，具体步骤是先预留I位保留位，再填入8位目的地址，再填入8位源地址，根据发送数据的类型填写4位数据类型，最后再根据传送数据对应的具体功能填写8位功能码，完成29位标识符ID的建立。扩展功能模块b的功能处理器b再建立数据域，先根据输出数据长度决定是否需要分段，并建立2位分段标识，接着预留3位保留位，然后填写本帧发送的3位数据长度，再根据分段标识填写8位分段编码/数据的内容，如果是分段编码，首段为0，分段编码随分段次序自动+1，最后填写最长48位的数据。[0078]扩展功能模块b的功能处理器b设置CAN总线控制器b的29位标识符ID和8字节数据域之后，启动CAN总线控制器b。CAN总线控制器b根据功能处理器b对它的设置建立扩展格式数据帧，再通过CAN总线收发器b发送数据帧。
[0079]CAN总线模块105的CAN总线控制器1051检测总线上的数据帧的ID号在该节点的ID表中存在，该数据帧成功通过CAN总线控制器1051的验收滤波器单元的验收，并将数据域传送到主控制板I的中央处理器101，中央处理器101先解析分段标识，如果没有分段，再根据3位数据长度读取相应数据；如果分段标识有效，再根据数据长度读取并暂存数据，直到分段标识结束符，读取尾段数据，并将这些段数据连接成实际数据。同时还要读取ID表中的4位数据类型和8位功能码，最后根据4位数据类型和8位功能码对数据做出相应的处理。
[0080](5)主控制板I通过网关609向CAN网络7中的扩展功能模块发送数据的通信步骤:
[0081]主控制板I的中央处理器101按以上步骤(I)方式先将输出数据发送到网关609，网关609解析得到原始输出数据，然后将输出数据按CAN网络应用层协议格式要求封装数据，如数据长度大于7字节，网关609将数据分段，进行分段发送，发送方式同步骤(3)。
[0082](6) CAN网络7中的扩展功能模块通过网关609向主控制板I发送数据的通信步骤:
[0083]CAN网络7中的扩展功能模块b按以上步骤(4)方式先将输出数据发送到网关609，网关609解析得到原始输出数据，然后将输出数据按以太网络应用层协议格式要求封装数据，并发送到主控制板I的中央处理器101，发送方式同步骤(2)。
[0084]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.车载电子处理单元公共平台系统，其特征在于，包括基本系统与扩展功能模块；所述扩展功能模块构成实时以太网络或CAN网络，所述基本系统包括分别与实时以太网络、CAN网络及汽车内电子控制单元连接的主控制板；所述主控制板包括中央处理器，中央处理器通过以太网模块与实时以太网络的扩展功能模块连接，通过CAN总线模块与CAN网络的扩展功能模块连接； 所述主控制板和各扩展功能模块以实时以太网络应用层协议格式或CAN网络应用层协议格式为基础实现数据通讯，主控制板和各扩展功能模块在实时以太网络或CAN网络中具有唯一的、用于确认其身份和功能的地址；实时以太网络应用层协议格式或CAN网络应用层协议格式包括数据类型、功能码及数据长度，数据类型、功能码和数据长度用于规定发送的数据性质、具体特征和实际数据长度，通讯接收方按所述实时以太网络应用层协议格式或CAN网络应用层协议格式获取数据并解析数据。
2.根据权利要求1所述的车载电子处理单元公共平台系统，其特征在于，所述实时以太网络的拓扑结构为环形冗余拓扑结构、星型、线型、总线型、树型或者菊花链型。
3.根据权利要求1所述的车载电子处理单元公共平台系统，其特征在于，所述实时以太网络为EtherCAT、POWERLINK、Ethernet/IP、PROFINET或EPA，传输介质为双绞线、同轴电缆或光纤。
4.根据权利要求1所述的车载电子处理单元公共平台系统，其特征在于，所述CAN网络的拓扑结构为总线型，传输介质为双绞线、同轴电缆或光纤。
5.根据权利要求1所述的车载电子处理单元公共平台系统，其特征在于，所述实时以太网络中的扩展功能模块为以下任意一种或一种以上:倒车摄像头、行车摄像头、车内摄像头、数字功放、数字电视、GSM模块、3G模块、4G模块、CD/DVD播放器及汽车黑匣子。
6.根据权利要求1所述的车载电子处理单元公共平台系统，其特征在于，所述CAN网络中的扩展功能模块为以下任意一种或一种以上:超声波倒车雷达、中控锁模块、胎压监测模块、防盗防劫持报警模块及遥控接收模块。
7.根据权利要求1所述的车载电子处理单元公共平台系统，其特征在于，所述实时以太网络还设有用于数据通讯缓存的网关，主控制板先将数据通过实时以太网络传送到网关，再由网关将数据分段传送到CAN网络中对应的扩展功能模块。
8.权利要求1所述车载电子处理单元公共平台系统的数据通讯方法，其特征在于: (1)主控制板向实时以太网络中的扩展功能模块发送数据的通信步骤为: 主控制板的中央处理器先根据输出数据要求按实时以太网络应用层协议格式建立数据域； 由主控制板中的以太网 控制器生成以太网数据帧，并通过主控制板中的以太网收发器发送到指定的扩展功能模块中的以太网收发器；所述指定的扩展功能模块的以太网收发器再将以太网数据帧发送到扩展功能模块的以太网控制器；扩展功能模块的以太网控制器解析以太网数据帧，获得数据； 所述指定的扩展功能模块的功能处理器按实时以太网络应用层协议格式解析数据； (2)实时以太网络中的扩展功能模块向主控制板发送数据的通信步骤为: 所述指定的扩展功能模块的功能处理器先根据输出数据要求按实时以太网络应用层协议格式建立数据域；由扩展功能模块的以太网控制器生成以太网数据帧，并通过扩展功能模块的以太网收发器发送到主控制板的以太网模块的以太网收发器；所述主控制板的以太网模块的以太网收发器再将以太网数据帧发送到主控制板中的以太网控制器；主控制板中的以太网控制器解析以太网数据帧，获得数据； 主控制板的中央处理器按实时以太网络应用层协议格式解析数据； (3)主控制板向CAN网络中的扩展功能模块发送数据的通信步骤为: 主控制板的中央处理器根据输出数据要求按CAN网络应用层协议格式建立CAN报文的标识符ID和数据域； 主控制板的中央处理器设置主控制板中的CAN总线控制器的标识符ID和数据域之后，启动CAN总线控制器；CAN总线控制器根据中央处理器对它的设置建立扩展格式数据帧，再通过主控制板中的CAN总线收发器发送数据帧； 扩展功能模块的CAN总线控制器检测CAN总线上的数据帧的ID号在该节点的ID表中存在，该数据帧成功通过CAN总线控制器的验收滤波器单元的验收，并将数据域传送到扩展功能模块的功能处理器，扩展功能模块的功能处理器按CAN网络应用层协议格式解析数据； (4)CAN网络中的扩展功能模块向主控制板发送数据的通信步骤为: 扩展功能模块的功能处理器根据输出数据要求按CAN网络应用层协议格式建立CAN报文的标识符ID和数据域； 扩展功能模块的功能处理器设置扩展功能模块的CAN总线控制器的标识符ID和数据域之后，启动CAN总线控制器；CAN总线控制器根据功能处理器对它的设置建立扩展格式数据帧，再通过扩展功能模块的CAN总线收发器发送数据帧； 主控制板的CAN总线模块的CAN总线控制器检测CAN总线上的数据帧的ID号在该节点的ID表中存在，该数据帧成功通过CAN总线控制器的验收滤波器单元的验收，并将数据域传送到主控制板的中央处理器，中央处理器按CAN网络应用层协议格式解析数据。
【文档编号】H04L29/08GK103780697SQ201410032887
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】熊厚德 申请人:广州睿嵌电子技术有限公司