一种车载CAN网络波特率自适应调整方法、系统、设备以及介质与流程

文档序号:40165135发布日期:2024-11-29 15:57阅读:29来源:国知局
一种车载CAN网络波特率自适应调整方法、系统、设备以及介质与流程

本发明涉及车载can网络控制,尤其涉及一种车载can网络波特率自适应调整方法、系统、设备以及介质。


背景技术:

1、在工程机械或工程车辆领域,车载can网络(controller area network,控制器局域网)已成为最常用的组网方式。通过can网络,运动控制器、智能分布式io、车载显示屏以及操作面板等多种设备得以互相连接,形成了具有多个节点的复杂网络系统。然而,在这样的网络环境中,当子节点设备的波特率与can网络上的其他设备不匹配时,会导致通讯故障,甚至可能引发整个can网络的瘫痪,严重影响系统的正常运行。

2、为了解决这一问题,业内提出了一种波特率自适应方法。在这种方法中,子节点在启动后会默认向特定id的设备发送数据或握手信号。接收设备则按照一定的规则,尝试以不同的波特率(如25kbit/s、50kbit/s、100kbit/s、125kbit/s、250kbit/s等)去接收这些数据。为了实现成功的通讯,子节点需要不断重复发送数据或握手信号,而接收设备也需持续尝试以不同的波特率进行接收,直至实现成功的握手。

3、然而,这种方法存在两个显著的缺点。首先,由于需要反复发送数据和测试不同的波特率,导致自适应的时间可能较长且不确定,这严重影响了系统的效率和实时性。其次,该方法仅支持特定的波特率,对于某些客户定制的特殊波特率,可能无法实现适配,从而限制了其应用的广泛性和灵活性。


技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足,本发明提供一种车载can网络波特率自适应调整方法、系统、设备以及介质,其解决了现有的波特率自适应方法存在自适应时间长且不确定,以及无法适配所有特定波特率的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:

5、第一方面,本发明实施例提供一种车载can网络波特率自适应调整方法,包括:

6、通过脉冲捕获端口对can总线上的接收信号的高低电平脉宽进行捕获采样;

7、在一设定的采样周期内,记录采样的高低电平脉宽的最小值,并判断高低电平脉宽的最小值之间的大小;

8、当高低电平脉宽的最小值相等时,基于高低电平脉宽的最小值之和生成一个通讯周期;

9、当高低电平脉宽的最小值不相等时,基于由信号占空比和采样误差确定的高低电平脉宽的最小值的动态组合生成至少一个通讯周期;

10、根据生成的通讯周期求解出can总线的通讯波特率,并按照通讯周期对应的通讯波特率与can总线上的目标节点进行握手或交互。

11、可选地,通过脉冲捕获端口对can总线上的接收信号的高低电平脉宽进行捕获采样包括:

12、将第一脉冲捕获端口配置为上升沿触发模式,用于捕获can总线上的接收信号的高电平脉宽;

13、将第二脉冲捕获端口配置为下降沿触发模式,用于捕获can总线上的接收信号的低电平脉宽;

14、通过第一脉冲捕获端口和第二脉冲捕获端口持续跟踪和监视来自于任意节点的can总线上的接收信号;

15、当can总线上的接收信号出现上升沿时,通过已配置的第一脉冲捕获端口对can总线上的接收信号的高电平脉宽进行捕获采样;

16、当can总线上的接收信号出现下降沿时,通过已配置的第二脉冲捕获端口对can总线上的接收信号的低电平脉宽进行捕获采样。

17、可选地,在一设定的采样周期内,记录采样的高低电平脉宽的最小值,并判断高低电平脉宽的最小值之间的大小包括:

18、确定一个固定的采样周期;

19、在确定的采样周期内,获取通过第一脉冲捕获端口监测的一上升沿到下一个下降沿之间的计时或计数,根据一上升沿到下一个下降沿之间的计时或计数计算出初始高电平脉宽;

20、每当检测到一个新的高电平脉宽时,与初始高电平脉宽比较,如果新的高电平脉宽小于初始高电平脉宽,则将初始高电平脉宽的值更新为新的高电平脉宽的值,持续记录并更新初始高电平脉宽,最终得到该采样周期内的高电平脉宽的最小值;

21、在确定的采样周期内,获取通过第二脉冲捕获端口监测的一下降沿到下一个上升沿之间的计时或计数,根据一上升沿到下一个下降沿之间的计时或计数计算出初始低电平脉宽;

22、每当检测到一个新的低电平脉宽时,与初始低电平脉宽比较,如果新的低电平脉宽小于初始低电平脉宽,则将初始低电平脉宽的值更新为新的低平脉宽的值,持续记录并更新初始低电平脉宽,最终得到该采样周期内的低电平脉宽的最小值;

23、在该采样周期结束时,记录和比较最终的高电平脉宽的最小值和低电平脉宽的最小值,确定大小关系。

24、可选地,当高低电平脉宽的最小值不相等时,基于由信号占空比和采样误差确定的高低电平脉宽的最小值的动态组合生成至少一个通讯周期包括:

25、根据获取的高电平持续时间与对应采样周期的比例,得到信号占空比;

26、根据多次采样结果的统计分布或者已知的采样接收器特性和信号特性,得到采样误差;

27、根据存储的历史数据,针对不同的占空比和采样误差组合,测量或计算出相应的高电平脉宽最小值 和低电平脉宽最小值 ;

28、将每一种占空比和采样误差的组合以及对应的高电平脉宽最小值和低电平脉宽最小值记录在一个记录表中;

29、使用得到的占空比和采样误差作为输入,从记录表中检索相应的高电平脉宽最小值和低电平脉宽最小值的动态组合;

30、根据查找到的动态组合或者输入的组合指令,输出至少一种高低电平脉宽的最小值的动态组合,并根据动态组合生成对应数量的通讯周期;

31、持续监测信号的占空比和采样误差,并根据监测结果,实时调整动态组合规则;

32、其中,动态组合策略包括:

33、选择高电平脉宽的最小值和低电平脉宽的最小值中的任意一个的比例值;

34、计算高电平脉宽的最小值和低电平脉宽的最小值的和的比例值。

35、可选地,高低电平脉宽的最小值的动态组合包括:

36、根据高电平脉宽的最小值和低电平脉宽的最小值之和的比例值,生成第一组合值;

37、根据高电平脉宽的最小值的比例值,生成第二组合值;

38、根据高电平脉宽的最小值的比例值,生成第三组合值;

39、输出包含第一组合值、第二组合值以及第三组合值的动态组合。

40、可选地,根据生成的通讯周期求解出can总线的通讯波特率,并按照通讯周期对应的通讯波特率与can总线上的目标节点进行握手或交互包括:

41、根据生成的通讯周期求解出can总线的通讯波特率;

42、以求解得到的通讯波特率向can总线上的目标节点发送握手或交互请求,以使目标节点在接收到请求后,以相同的通讯波特率进行响应;

43、确定握手成功后,按照得到的通讯周期和通讯波特率与目标节点进行数据的发送和接收。

44、可选地,根据生成的通讯周期求解出can总线的通讯波特率,并按照通讯周期对应的通讯波特率与can总线上的目标节点进行握手或交互之后,还包括:

45、若在上一采样周期内与目标节点的握手或交互失败,则在后续的采样周期,则返回通过脉冲捕获端口对can总线上的接收信号的高低电平脉宽进行捕获采样这一步骤,再次与目标节点进行握手或交互,直至与目标节点握手或交互成功;

46、若与目标节点握手或交互失败达到设定阈值,触发包含发出警报、记录错误日志错以及请求人员介入的误处理机制。

47、第二方面,本发明实施例提供一种车载can网络波特率自适应调整系统,包括:

48、捕获采样模块,用于通过脉冲捕获端口对can总线上的接收信号的高低电平脉宽进行捕获采样;

49、脉宽对比模块,用于在一设定的采样周期内,记录采样的高低电平脉宽的最小值,并判断高低电平脉宽的最小值之间的大小;

50、通讯周期生成模块,用于当高低电平脉宽的最小值相等时,基于高低电平脉宽的最小值之和生成一个通讯周期;以及,当高低电平脉宽的最小值不相等时,基于由信号占空比和采样误差确定的高低电平脉宽的最小值的动态组合生成至少一个通讯周期;

51、通讯波特率求取模块,用于根据生成的通讯周期求解出can总线的通讯波特率;

52、通信建立模块,用于按照通讯周期对应的通讯波特率与can总线上的目标节点进行握手或交互。

53、第三方面,本发明实施例提供一种车载can网络波特率自适应调整设备,包括:

54、一个主控节点,包括收发器和处理器,收发器用于与can总线进行数据交互,处理器用于执行如上所述的车载can网络波特率自适应调整方法;

55、以及,通过can总线与主控节点交互的至少一个子节点。

56、第四方面,本发明实施例提供一种计算机可读介质,其上存储有计算机可执行指令,可执行指令被处理器执行时实现如上所述的车载can网络波特率自适应调整方法。

57、(三)有益效果

58、本发明的有益效果是:

59、首先,本发明通过脉冲捕获端口对can总线上的接收信号的高低电平脉宽进行捕获采样,确保了采样数据的准确性和实时性。这种硬件级别的采样方式,相较于软件采样,具有更高的效率和精度。

60、在设定的采样周期内,记录采样的高低电平脉宽的最小值,并通过比较这些最小值来判断信号状态,这能够快速识别并适应can总线上的信号变化。当高低电平脉宽的最小值相等时,能够迅速生成一个稳定的通讯周期,从而确保通讯的稳定性和可靠性。

61、而当高低电平脉宽的最小值不相等时,能够智能地根据信号占空比和采样误差来确定高低电平脉宽的最小值的动态组合,进而生成至少一个通讯周期。借助这种动态调整的能力能够在复杂的通讯环境中保持高效和稳定。

62、最终,根据生成的通讯周期求解出can总线的通讯波特率,并按照通讯周期对应的通讯波特率与can总线上的目标节点进行握手或交互。这种自适应的波特率设置方式不仅提高了通讯效率,还大大降低了通讯失败的风险。

63、由此,本发明通过硬件级别的精确采样、智能的动态调整、灵活的通讯周期生成机制以及自适应的波特率设置,为车载can总线通讯提供了一种可靠、高效且自适应的解决方案。这不仅提高了数据传输的质量和速度,而且增强了整个系统的稳定性和兼容性,对于提升can总线在各种应用场景中的性能具有显著的有益效果。

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