车载电子处理单元公共平台系统及其数据通讯方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
车载电子处理单元公共平台系统及其数据通讯方法
本专利技术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。
技术介绍
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ECU（ElectronicControlUnit），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：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；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。MOST(MediaOrientedSystemTransport)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。综上所述，这些车载系统具有以下一项或多项缺点：（1）、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；（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；（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；（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；（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。
技术实现思路
本专利技术提供基于开放式可扩展的车载电子处理单元（EPU，ElectronicProcessingUnit）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。本专利技术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；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。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。本专利技术公共平台系统的数据通讯方法采用以下技术方案实现：（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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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应用层协议格式或CAN总线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；实时以太网应用层协议格式或CAN总线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应用层协议格式或CAN总线应用层协议格式获取数据并解析数据；所述实时以太网络包括第一实时以太网络和第二实时以太网络，所述扩展功能模块还扩展了第一以太网模块、第二以太网模块、第三以太网模块，对于数据通讯量大、处理能力强、实时性要求高的扩展功能模块，车载电子处理单元公共平台系统通过第一以太网模块和第二以太网模块与该类型的扩展功能模块相连，组成第一实时以太网络；对于数据通讯量小、成本要求低、实时性要求高的扩展功能模块，车载电子处理单元公共平台系统通过CAN总线模块与该类型的扩展功能模块相连接，组成CAN网络；第一实时以太网络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中某个段网线断开，第一实时以太网络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通讯，这样整个实时以太网络仍然可以继续工作；第二实时以太网络是一种总线型实时以太网络结构，第二实时以太网络通过第三以太网模块与主控制板连接，挂接在第二实时以太网络上的各扩展功能模块具有相应的硬件接口。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、EtherNet/IP、PowerLink、EPA或Modbus/TCP，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：...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊厚德，
申请(专利权)人：广州睿嵌电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：