车载网络系统、不正常检测电子控制单元以及不正常应对方法_2

文档序号:9872708阅读:来源:国知局
示实施方式I涉及的车载网络系统10的整体构成的图。车载网络系统10是遵循CAN协议进行通信的网络通信系统的一例,是搭载有控制装置、传感器等各种设备的汽车中的网络通信系统。车载网络系统10构成为包括:总线500a、500b、不正常检测ECUlOOa、10b、头单元200、网关300、以及与各种设备连接的E⑶400a?400d等E⑶这种连接于总线的各节点。此外,尽管在图1中进行了省略,但车载网络系统10除了EClMOOa?400d以外还可以包括很多ECU,但在此为了方便而着眼于EClMOOa?400d来进行说明。E⑶例如是处理器(微处理器)、存储器等包括数字电路、模拟电路、通信线路等的装置。存储器是ROM、RAM等,能够存储由处理器执行的控制程序(计算机程序)。例如通过处理器按照控制程序(计算机程序)进行工作,由此ECU会实现各种功能。此外,计算机程序是为了实现预定的功能而组合多个表示对处理器的指令的命令代码而构成的。在此,以有可能会在总线500a、500b上连接有发送不正常帧的不正常ECU为前提来进行说明。
[0121]不正常检测ECUlOOa、10b分别连接于总线500a、总线500b,是具有判定由ECU400a?400d等发送的帧是否不正常,如果不正常则发送错误帧的功能的E⑶。
[0122]EClMOOa?400d与任一条总线连接,另外,EClMOOa?400d分别连接于发动机401、制动器402、门开关传感器403、窗开关传感器404 AClMOOa?400d分别取得所连接的设备(发动机401等)的状态,定期地向网络(即总线)发送表示状态的帧(后述的数据帧)等。
[0123]网关300与联接不正常检测ECU100a、ECU400a以及EClMOOb的总线500a、联接不正常检测ECU100b、ECU400c以及EClMOOd的总线500b、和联接头单元200的总线500c连接,具有将从各条总线接收到的帧传送给其他总线的功能。另外,也能够按连接的各总线间来切换是否传送所接收到的帧。网关300也是一种E⑶。
[0124]头单元200具有接收帧的功能,具有接收从EClMOOa?400d发送的帧,将各种状态显示于显示器(未图示),并提示给用户的功能。头单元200也是一种E⑶。
[0125]在该车载网络系统1中,各ECU遵循CAN协议进行帧的授受。CAN协议的帧有数据帧、远程帧、过载帧以及错误帧。为了便于说明,首先以数据帧以及错误帧为中心来说明。
[0126][1.2数据帧格式]
[0127]以下,对作为在遵循CAN协议的网络中使用的帧之一的数据帧进行说明。
[0128]图2是表示由CAN协议规定的数据帧的格式的图。该图示出了由CAN协议规定的标准ID格式的数据帧。数据帧由SOF ( Start Of Frame,帧起始)、10域、1^1?(1^1110七6Transmiss1n Request,远程发送请求)、IDE(Identif ier Extens1n,标识符扩展)、预约位“r”、DLC(Data Length Code,数据长度码)、数据域、CRC(Cyclic Redundancy Check,循环冗余校验)序列、CRC定界符“DEL”、ACK(Acknowledgement,应答)间隙(slot)、ACK定界符“DEL”、以及EOF (End Of Frame,帧结束)的各域构成。
[0129]SOF由I比特的显性构成。总线空闲的状态成为隐性,通过由SOF变更为显性,通知帧的发送开始。
[0130]ID域是由11比特构成的保存表示数据种类的值即ID(消息ID)的域。在多个节点同时开始了发送的情况下,为了通过该ID域进行通信仲裁,设计成使具有ID小的值的帧具有尚优先级。
[0131]RTR是用于识别数据帧和远程帧的值,在数据帧中由I比特的显性构成。
[0132]IDE和“r”两方都由I比特的显性构成。
[0133]DLC由4比特构成,是表示数据域的长度的值。此外,将IDE、“r”以及DLC—起称为控制域。
[0134]数据域是最大64由比特构成的表示要发送的数据的内容的值。能够按每8比特来调整长度。所发送的数据的规格不在CAN协议中规定,而在车载网络系统10中确定。因此,为取决于车型、制造者(制造商)等的规格。
[0135]CRC序列由15比特构成。通过SOF、ID域、控制域以及数据域的发送值而算出。
[0136]CRC定界符由I比特的隐性构成。是表示CRC序列的结束的分隔符号。此外,将CRC序列和CRC定界符一起称为CRC域。
[0137]ACK间隙由I比特构成。发送节点将ACK间隙设为隐性并进行发送。如果到CRC序列为止能够正常接收,则接收节点将ACK间隙设为显性并发送。由于显性比隐性优先,因此,如果在发送后ACK间隙为显性,则发送节点能够确认某一个接收节点接收成功。
[0138]ACK定界符由I比特的隐性构成,是表示ACK的结束的分隔符号。
[0139]EOF由7比特的隐性构成,表示数据帧的结束。
[0140][1.3错误帧格式]
[0141]图3是表示由CAN协议规定的错误帧的格式的图。错误帧包括错误标志(初级)、错误标志(次级)和错误定界符。
[0142]错误标志(初级)为了向其他节点通知错误的产生而使用。检测到错误的节点为了向其他节点通知错误的产生而连续发送6比特的显性。该发送违反CAN协议的位填充(bitstuffing)规则(不连续发送6比特以上的相同值),引起来自其他节点的错误帧(次级)的发送。
[0143]错误标志(次级)由为了向其他节点通知错误的产生而使用的连续的6比特的显性构成。接收到错误标志(初级)而检测到违反了位填充规则的全部节点会发送错误标志(次级)。
[0144]错误定界符“DEL”是8比特的连续的隐性,表示错误帧的结束。
[0145][1.4头单元200的构成]
[OH6] 头单元200例如设置于汽车的仪表板(instrument panel)等,是具备显示用于驾驶员视觉辨认的信息的液晶显示器(LCD: liquid crystal display)等显示装置、受理驾驶员的操作的输入单元等的一种E⑶。
[0147]图4是头单元200的构成图。头单元200构成为包括帧收发部270、帧解析(解释)部260、接收ID判断部240、接收ID列表保持部250、帧处理部220、显示控制部210和帧生成部230。这些各构成要素是功能性的构成要素,该各功能通过头单元200中的通信线路、LCD、执行存储器所保存的控制程序的处理器或数字电路等实现。
[0148]帧收发部270相对于总线500c收发遵循CAN协议的帧。从总线500c逐比特地接收帧,并传送给帧解析部260。另外,将从帧生成部230收到通知的帧的内容逐比特地发送到总线500c。
[0149]帧解析部260从帧收发部270接收帧的值,并进行解析以使得向由CAN协议规定的帧格式的各域进行映射。帧解析部260将判断为ID域的值传送给接收ID判断部240。帧解析部260根据从接收ID判断部240通知的判定结果,决定是将ID域的值和ID域之后出现的数据域传送给帧处理部220还是在收到该判定结果之后中止帧的接收(即中止作为该帧的解析)。另外,帧解析部260例如在CRC的值不符或设为显性固定的项目却为隐性等判断为是未遵循CAN协议的帧的情况下,向帧生成部230进行通知,以使得发送错误帧。另外,帧解析部260在接收到错误帧的情况下,即在根据所接收到的帧的值而解析为成为错误帧的情况下,自此之后将该帧废弃,即中止帧的解析。例如在从数据帧的中途起解析为错误帧的情况下,中止该数据帧的解析,不会再根据该数据帧来进行特别的处理。
[0150]接收ID判断部240接收从帧解析部260通知的ID域的值,按照接收ID列表保持部250保持的消息ID的列表,进行是否接收该ID域之后的帧的各域的判定。接收ID判断部240将该判定结果通知给帧解析部260。
[0151]接收ID列表保持部250保持头单元200接收到的ID(消息ID)的列表即接收ID列表。图5是示出了接收ID列表的一例的图。头单元200从与发动机401连接的EClMOOa接收消息ID为“I”的帧(消息),从与制动器402连接的EClMOOb接收消息ID为“2”的帧,从与门开关传感器403连接的ECU400c接收消息ID为“3”的帧,从与窗开关传感器404连接的EClMOOd接收消息ID为“4”的帧。
[0152]帧处理部220基于所接收到的帧的内容(例如消息ID以及数据域的内容),形成例如应显示于LCD的图像,并通知给显示控制部210。此外,帧处理部220也可以保持所接收到的数据域的内容,根据经由输入单元受理的驾驶员的操作,选择应显示于LCD的图像(例如车速显示用的图像、窗开关状态显示用的图像等)来进行通知。
[0153]显示控制部210将从帧处理部220收到了通知的内容显示于IXD等。
[0154]帧生成部230按照来自帧解析部260的指示错误帧的发送的通知,构成错误帧,将错误帧通知给帧收发部270并使其发送该错误帧。
[0155][1.5接收ID列表例I]
[0156]图5是表示在头单元200、网关300、ECU400c以及EClMOOd各自中保持的接收ID列表的一例的图。该图所例示的接收ID列表用于选择性地接收包含ID(消息ID)的值为“I”、“2”、“3”和“4”的某一个的消息ID的帧并进行处理。例如,若在头单元200的接收ID列表保持部250中保持有图5的接收ID列表,则关于消息ID不为“I”、“2”、“3”和“4”的任一个的帧,中止帧解析部260中的ID域以后的帧的解析。
[0157][1.6网关300的构成]
[0158]图6是网关300的构成图。网关300构成为包括帧收发部360、帧解析部350、接收ID判断部330、接收ID列表保持部340、帧生成部320、传送处理部310和传送规则保持部370。这些各构成要素是功能性的构成要素,该各功能通过网关300中的通信线路、执行存储器所保存的控制程序的处理器或数字电路等来实现。
[0159]帧收发部360相对于总线500a、500b、500c分别收发遵循CAN协议的帧。从总线逐比特地接收帧,并传送给帧解析部350。另外,基于从帧生成部320收到了通知的表示传送目的地的总线的总线信息以及帧,将该帧的内容逐比特地发送到总线500a、500b、500c。
[0160]帧解析部350从帧收发部360接收帧的值,进行解析以使得向由CAN协议规定的帧格式的各域进行映射。判断为ID域的值被传送给接收ID判断部330。帧解析部350根据从接收ID判断部330通知的判定结果,决定是将ID域的值和ID域之后出现的数据域(数据)传送给传送处理部310还是在收到该判定结果之后中止帧的接收(即中止作为该帧的解析)。另夕卜,帧解析部350在判断为是未遵循CAN协议的帧的情况下,向帧生成部320进行通知,以使得发送错误帧。另外,帧解析部350在接收到错误帧的情况下,即在根据所接收到的帧的值而解析为成为错误帧的情况下,自此之后将该帧废弃,即中止帧的解析。
[0161]接收ID判断部330接收从帧解析部350通知的ID域的值,按照接收ID列表保持部3 4 O保持的消息ID的列表,进行是否接收该ID域之后的帧的各域的判定。接收ID判断部3 3 O将该判定结果通知给帧解析部350。
[0162]接收ID列表保持部340保持网关300接收的ID(消息ID)的列表即接收ID列表(参照图5)。
[0163]传送处理部310按照传送规则保持部370保持的传送规则,根据接收到的帧的消息ID,决定要传送的总线,将表示要传送的总线的总线信息、从帧解析部350通知的消息ID和数据通知给帧生成部320。此外,网关300不将从某总线接收到的错误帧传送到其他总线。
[0164]传送规则保持部370保持表示各条总线的关于帧传送的规则的信息即传送规则。图7是示出了传送规则的一例的图。
[0165]帧生成部320按照从帧解析部350通知的指示错误帧的发送的通知,构成错误帧,将错误帧通知给帧收发部360并使其发送该错误帧。另外,帧生成部320使用从传送处理部310通知的消息ID和数据来构成帧,将帧以及总线信息通知给帧收发部360。
[0166][1.7传送规则例]
[0167]图7表示网关300保有的传送规则的一例。该传送规则使传送源的总线、传送目的地的总线和传送对象的ID(消息ID)相关联。图7中的表示不管消息ID如何都进行帧的传送这一情况。另外,该图中的表示没有传送对象的帧这一情况。该图的例子示出了从总线500a接收的帧被设定为不管消息ID如何都向总线500b以及总线500c进行传送。另外,示出了从总线500b接收的帧被设定为向总线500c传送全部帧,而向总线500a仅传送消息ID为“3”的帧。另外,示出了从总线500c接收的帧被设定为既不向总线500a也不向总线500b进行传送。
[0168][1.8ECU400a 的构成]
[0169]图8是EClMOOa的构成图。EClMOOa构成为包括帧收发部460、帧解析部450、接收ID判断部430、接收ID列表保持部440、帧处理部410、帧生成部420和数据取得部470。这些各构成要素是功能性的构成要素,该各功能通过EClMOOa中的通信线路、执行存储器所保存的控制程序的处理器或数字电路等来实现。
[0170]帧收发部460相对于总线500a收发遵循CAN协议的帧。从总线500a逐比特地接收帧,传送给帧解析部450。另外,将从帧生成部420收到了通知的帧的内容发送到总线500a。[0171 ]帧解析部450从帧收发部460接收帧的值,进行解析以使得向由CAN协议规定的帧格式的各域进行映射。ID域和判断出的值被传送给接收ID判断部430。帧解析部450根据从接收ID判断部430通知的判定结果,决定是将ID域的值和ID域之后出现的数据域传送给帧处理部410还是在收到该判定结果之后中止帧的接收(即中止作为该帧的解析)。另外,帧解析部450在判断为是未遵循CAN协议的帧的情况下,向帧生成部420进行通知,以使得发送错误帧。另外,帧解析部450在接收到错误帧的情况下,即在根据所接收到的帧的值而解析为成为错误帧的情况下,自此之后将该帧废弃,即中止帧的解析。
[0172]接收ID判断部430接收从帧解析部450通知的ID域的值,按照接收ID列表保持部440保持的消息ID的列表,进行是否接收该ID域之后的帧的各域的判定。接收ID判断部430将该判定结果通知给帧解析部450。
[0173]接收ID列表保持部440保存EClMOOa接收的ID(消息ID)的列表即接收ID列表。图9是示出了接收ID列表的一例的图。
[0174]帧处理部410根据接收到的帧的数据,按每个ECU进行与不同的功能相关的处理。例如,与发动机401连接的EClMOOa具备在时速超过了30km的状态下门开着的状态时鸣响警报声的功能。E⑶400a具有例如用于鸣响警报声的扬声器等。并且,E⑶400a的帧处理部410管理从其他ECU接收到的数据(例如表示门的状态的信息),基于从发动机401取得的时速来进行在一定条件下鸣响警报声的处理等。
[0175]数据取得部470取得表示与ECU联接的设备、传感器等的状态的数据,通知给帧生成部420。
[0176]帧生成部420按照从帧解析部450通知的指示错误帧的发送的通知,构成错误帧,将错误帧通知给帧收发部460并使其发送该错误帧。另外,帧生成部420对从数据取得部470通知的数据的值附加预先确定的消息ID来构成帧,并通知给帧收发部460。
[0177]此外,EClMOOb?400d也具备与上述的EClMOOa基本上同样的构成。但是,接收ID列表保持部440所保持的接收ID列表可能会成为按各个ECU而不同的内容。EClMOOb保存图9所例示的接收ID列表,ECU400C以及EClMOOd保存图5所例示的接收ID列表。另外,帧处理部410的处理内容按各个ECU而不同。例如,E⑶400c中的帧处理部410的处理内容包括与在未施加制动的状况下打开门时鸣响警报声的功能相关的处理。例如,EClMOOb以及EClMOOd中的帧处理部410不进行特别的处理。此外,各ECU也可以具备在此例示的功能以外的功能。此外,关于E⑶400a?400d分别发送的帧的内容,在后面使用图10?图13进行说明。
[0178][1.9接收ID列表例2]
[0179]图9是表示在E⑶400a和E⑶400b的各E⑶中保持的接收ID列表的一例的图。该图所例示的接收ID列表用于选择性地接收包含ID(消息ID)的值为“I”、“2”和“3”的某一个的消息ID的帧并进行处理。例如,若在EClMOOa的接收ID列表保持部440中保持有图9的接收ID列表,则关于消息ID不为“I”、“2”和“3”的任一个的帧,中止帧解析部450中的ID域之后的帧的解析。
[0180][1.10与发动机相关的E⑶400a的发送帧例]
[0181]图10是表示从与发动机401连接的EClMOOa发送的帧的ID(消息ID)以及数据域(数据)的一例的图。EClMOOa发送的帧的消息ID为“I”。数据表示时速(km/小时),取最低0(km/小时)?最高180(km/小时)的范围内的值,数据长为I个字节。从图10的上面的行向下面的行例示了与从EClMOOa逐次发送的各帧对应的各消息ID以及数据,示出了从Okm/小时起每次加速Ikm/小时的情形。
[0182][I.11与制动器相关的E⑶400b的发送帧例]
[0183]图11是表示从与制动器402连接的E⑶400b发送的帧的ID(消息ID)以及数据域(数据)的一例的图。EClMOOb发送的帧的消息ID为“2”。数据以比例(%)的方式表示制动的施加情况,数据长为I个字节。对于该比例,将完全没有施加制动的状态设为0( %),将最大限度地施加制动的状态设为100 ( % )。从图11的上面的行向下面的行例示了与从EClMOOb逐次发送的各帧对应的各消息ID以及数据,示出了从100%逐渐减弱制动的情形。
[0184][1.12与门开关传感器相关的E⑶400c的发送帧例]
[0185]图12是表示从与门开关传感器403连接的ECU400C发送的帧的ID(消息ID)以及数据域(数据)的一例的图。ECU400C发送的帧的消息ID为“3”。数据表示门的开关状态,数据长为I个字节。对于数据的值,开着门的状态为“I”,关着门的状态为“O”。从图12的上面的行向下面的行例示了与从ECU400C逐次发送的各帧对应的各消息ID以及数据,示出了从开着门的状态逐渐向关闭的状态转变的情形。
[0186][1.13与窗开关传感器相关的E⑶400d的发送帧例]
[0187]图13是表示从与窗开关传感器404连接的EClMOOd发送的帧的ID(消息ID)以及数据域(数据)的一例的图。E⑶400d发送的帧的消息ID为“4”。数据以比例(%)的方式表示窗的开关状态,数据长为I个字节。对于该比例,将窗完全关着的状态设为0( %),将窗完全开着的状态设为100( %)。从图13的上面的行向下面的行例示了与从EClMOOd逐次发送的各帧对应的各消息ID以及数据,示出了从关着窗的状态逐渐打开的情形。
[0188][1.14不正常检测ECUlOOa的构成]
[0189]图14是不正常检测ECUlOOa的构成图。不正常检测ECUlOOa构成为包括帧收发部160、帧解析部150、不正常帧检测部130、正规ID列表保持部120、不正常检测计数器保持部110和帧生成部140。这些各构成要素是功能性的构成要素,该各功能通过不正常检测ECUlOOa中的通信线路、执行存储器所保存的控制程序的处理器或数字电路等来实现。此夕卜,不正常检测ECUlOOb也具有基本上同样的构成,但正规ID列表保持部120保持的列表信息(正规ID列表)的内容按不正常检测E⑶10a和不正常检测E⑶10b而不同。
[0190]帧收发部160相对于总线500a收发遵循CAN协议的帧。即,帧收发部160,在总线上的帧的发送开始了的情况下接收帧,也就是说作为接收部进行工作,另外,向总线发送错误帧等,也就是说作为发送部进行工作。即,帧收发部160从总线500a逐比特地接收帧,并传送给帧解析部150。另外,将从帧生成部140收到了通知的帧的内容发送到总线500a。
[0191 ]帧解析部150从帧收发部160接收帧的值,进行解析以使得向由CAN协议规定的帧格式的各域进行映射。ID域和判断出的值被传送给不正常帧检测部130。另外,帧解析部150在判断为是未遵循CAN协议的帧的情况下,向帧生成部140进行通知,以使得发送错误帧。
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