一种双冗余网络拓扑结构及拓扑方法
【专利摘要】本发明公开了一种双冗余网络拓扑结构及拓扑方法，包括主线、控制器、CAN收发器；主线上的每个控制器独立管理两路CAN网络；每路CAN网络采用两路CAN收发器，每路CAN收发器分别连接到控制器的主控芯片的不同CAN控制器口，两路CAN收发器独立工作；当一路CAN网络出现物理故障时，主控芯片根据对应的协议自动切换到另一路CAN网络上去；每个支线分别与主线上的两个作为网关的控制器连接；各主线节点之间相互进行监控以及主线上作为网关的节点对其支线节点进行监控。本发明在不增加技术成本或者增加少量技术成本的前提下，大量提高了CAN总线网络的稳定性。
【专利说明】一种双冗余网络拓扑结构及拓扑方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车电子网络通信领域，具体涉及一种双冗余网络拓扑结构及拓扑方法。
【背景技术】
[0002]随着汽车电子技术的发展，汽车上各类传感器、控制器数量不断增加，同时对电控单元和通信系统的复杂性提出了新的要求，单一的网络结构已经不能满足需求，因此汽车网络拓扑结构日趋复杂。
[0003]现在的CAN网络拓扑结构大都是根据控制器之间联系的紧密程度进行网络分段，一般分为娱乐总线，车身控制总线，动力总线等等，各总线独立工作并通过网关进行必要的数据交换。
[0004]对于CAN总线车型，许多重要的时实数据，都是通过CAN网络进行交换，一旦CAN网络连接出现问题或者某个节点出现故障，由于没有相应的数据备份，整车数据无法交换，导致车辆不能正常工作。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种双冗余网络拓扑结构及拓扑方法，解决了在CAN网络连接出现问题或者某个节点出现故障时，由于没有相应的数据备份，整车数据无法交换，导致车辆不能正常工作的问题。
[0006]本发明的技术方案为:一种双冗余网络拓扑结构，其特征在于:包括主线、控制器、CAN收发器；主线上的每个控制器独立管理两路CAN网络；每路CAN网络采用两路CAN收发器，每路CAN收发器分别连接到控制器的主控芯片的不同CAN控制器口，两路CAN收发器独立工作；当一路CAN网络出现物理故障时，主控芯片根据对应的协议自动切换到另一路CAN网络上去；每个支线分别与主线上的两个作为网关的控制器连接；各主线节点之间相互进行监控以及主线上作为网关的节点对其支线节点进行监控。
[0007]主线上的每个控制器连接两路CAN网络，两路CAN网络分别对应A通道和B通道，具体包括以下步骤:
[0008]第一步:各主线节点之间进行监控以及主线节点对支线节点进行监控；
[0009]第二步:获取主线节点之间的数据
[0010]I)初始状态下，作为接收者，主线上的节点默认接收A通道上的所有消息直至监控到A通道上某节点的缺失；作为发送者，主线上每个节点负责将同一消息同时发送至A通道和B通道；
[0011 ] 2)主线上的某一节点M在A通道上检测到A通道上的另一节点N的存在标志超时或者自身在A通道上进入BUS OFF状态，则忽略另一节点N在A通道上所发消息并自动检测B通道上的节点N所发消息；若此时B通道上的节点N存在标志存在未超时且在B通道上节点自身M未进入Bus-Off状态，则节点M立即从B通道上获取节点N发出的消息；
[0012]3)主线上的节点M在B通道上接收B通道上的节点N所发消息的同时检测到A通道上的节点N存在标志有效且有效状态持续达到节点N所发Alive消息周期的3倍，则立即恢复至初始状态；
[0013]4)若主线节点在A通道和B通道上的存在标志都超时或者进入BUSOFF状态，则判定该节点在主线内缺失，则报警；
[0014]第三步:获取主线节点与支线节点之间的数据
[0015]I)当主线上的节点作为网关时，对其支线内的所有节点发出的消息进行监控并形成相应的私有报文向主线上发送；
[0016]2)两路网关独自负责各自支线上消息的转发，通过监听报文判定支线是否故障。
[0017]有益效果:本发明在不增加技术成本或者增加少量技术成本的前提下，大量提高了 CAN总线网络的稳定性，即使其中一条CAN网络连接出现问题或者某个节点出现故障时，也可以实现数据的备份，不影响车辆正常工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为传统网络拓扑结构；
[0019]图2为本发明网络拓扑结构。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0021]如图2所示，本发明提供一种双冗余网络拓扑结构，其特征在于:包括主线、控制器、CAN收发器；主线上的每个控制器独立管理两路CAN网络；每路CAN网络采用两路CAN收发器，每路CAN收发器分别连接到控制器的主控芯片的不同CAN控制器口，两路CAN收发器独立工作；当一路CAN网络出现物理故障时，主控芯片根据对应的协议自动切换到另一路CAN网络上去；每个支线分别与主线上的两个作为网关的控制器连接；各主线节点之间相互进行监控以及主线上作为网关的节点对其支线节点进行监控。
[0022]本发明的协议总则为:通讯主线A与通讯主线B构成双路主线(简称主线)。通过网关接入网络的支线(包括动力总线、车身总线和指挥控制总线)构成支干总线(简称支线)。网络中所有的节点定时发送系统指定消息作为节点存在标志。在通信主线上的节点作为网关时，对其子网内的所有节点存在标志(Monitored消息)进行监控；在通信主线上的节点监控主线上其他节点周期发送的消息(Alive消息)作为其存在的标志。
[0023]一种双冗余网络拓扑方法，其特征在于:主线上的每个控制器连接两路CAN网络，两路CAN网络分别对应A通道和B通道，具体包括以下步骤:
[0024]第一步:各主线节点之间进行监控以及主线节点对支线节点进行监控；
[0025]第二步:主线节点之间的数据获取方法
[0026]I)初始状态下，作为接收者，主线上的节点默认接收A通道上的所有消息直至监控到A通道上某节点的缺失；作为发送者，主线上每个节点负责将同一消息同时发送至A通道和B通道；
[0027]2)主线上的节点M在A通道上检测到A通道上的另一节点N的存在标志(alive消息)超时或者自身M在A通道上进入BUS OFF状态，则忽略节点N在A通道上所发消息并自动检测B通道上节点N所发消息；若此时B通道上该节点N存在标志(alive消息)存在未超时且在B通道上节点自身M未进入Bus-OfT状态，则节点M立即从B通道上获取节点N发出的消息；
[0028]3)主线上的节点M在B通道上接收B通道上某节点N所发消息的同时检测到A通道上该节点N存在标志(alive消息)有效且有效状态持续达到节点N所发Alive消息周期的3倍，节点M在通道A上未处于BusOff状态，则立即恢复至初始状态；
[0029]4)若主线节点在A通道和B通道上的存在标志(alive消息)都超时或者进入BUSOFF状态，则判定该节点在主线内缺失，则仪表报警；
[0030]第三步:主线节点与支线节点之间的数据获取
[0031]I)支线上的节点之间不支持相互监视功能，当主线上的节点作为网关时，收集支线上各个节点的特定消息(Monitored消息)作为这些节点的在线的标志(“在线”位)并形成相应的私有报文向主线上发送，同时这条报文也定义为网关的Alive消息。这条Alive消息的发送周期为所在支路上网关所监视消息中发送周期最短的消息周期的2倍。
[0032]2)两路网关独自负责各自支线上消息的转发，通过监听报文判定支线故障
[0033]初始状态下，主线节点M接收某一支线节点P的功能消息时采用的方法如下:
[0034]在A通道上若节点M未处于Busoff状态，且节点P所在支路的网关所发Alive消息未超时且未超时状态保持Alive消息发送周期的3倍，且Alive消息中节点P所对应的“在线”位有效，且节点P所发消息未超时且未超时状态保持该功能消息发送周期的3倍；上述条件得到满足时，节点M从A通道上采集消息，否则在B通道上测试上述条件，若在B通道上上述条件存在，则在B通道上采集消息，否则，节点M使用消息的默认值而不从任何一个通道上采集消息。当节点M未在A通道上采集消息，且检测到上述条件在A通道上得到满足，则应立即切换到A通道上。
[0035]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种双冗余网络拓扑结构，其特征在于:包括主线、控制器、CAN收发器；主线上的每个控制器独立管理两路CAN网络；每路CAN网络采用两路CAN收发器，每路CAN收发器分别连接到控制器的主控芯片的不同CAN控制器口，两路CAN收发器独立工作；当一路CAN网络出现物理故障时，主控芯片根据对应的协议自动切换到另一路CAN网络上去；每个支线分别与主线上的两个作为网关的控制器连接；各主线节点之间相互进行监控以及主线上作为网关的节点对其支线节点进行监控。
2.一种双冗余网络拓扑方法，其特征在于:主线上的每个控制器连接两路CAN网络，两路CAN网络分别对应A通道和B通道，具体包括以下步骤: 第一步:各主线节点之间进行监控以及主线节点对支线节点进行监控； 第二步:获取主线节点之间的数据 1)初始状态下，作为接收者，主线上的节点默认接收A通道上的所有消息直至监控到A通道上某节点的缺失；作为发送者，主线上每个节点负责将同一消息同时发送至A通道和B通道； 2)主线上的某一节点M在A通道上检测到A通道上的另一节点N的存在标志超时或者自身在A通道上进入BUS OFF状态，则忽略另一节点N在A通道上所发消息并自动检测B通道上的节点N所发消息；若此时B通道上的节点N存在标志存在未超时且在B通道上节点自身M未进入Bus-Off状态，则节点M立即从B通道上获取节点N发出的消息； 3)主线上的节点M在B通道上接收B通道上的节点N所发消息的同时检测到A通道上的节点N存在标志有效且有效状态持续达到节点N所发Alive消息周期的3倍，则立即恢复至初始状态； 4)若主线节点在A通道和B通道上的存在标志都超时或者进入BUSOFF状态，则判定该节点在主线内缺失，则报警； 第三步:获取主线节点与支线节点之间的数据 1)当主线上的节点作为网关时，对其支线内的所有节点发出的消息进行监控并形成相应的私有报文向主线上发送； 2)两路网关独自负责各自支线上消息的转发，通过监听报文判定支线是否故障。
【文档编号】H04L12/40GK104363156SQ201410604218
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】李大旗, 陈晓俊, 袁胜东, 刘瑞东, 赵欣 申请人:北奔重型汽车集团有限公司