用于通信协议逆向解析的汽车网关系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于通信协议逆向解析的汽车网关系统，所述网关系统安装在汽车控制网络的第一网络节点和第二网络节点之间，其包括第一收发器、第二收发器、第三收发器、MCU、第一存储器、第二存储器、第三存储器和第四存储器。通过本发明专利技术技术方案，可有效解析汽车控制网络中关键的控制和状态信号，并实现各关键系统的准确控制，其增强了协议解析的准确性，提高了解析效率，节约了研究资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车控制领域，尤其涉及一种用于汽车控制网络的通信协议逆向解析的汽车网关系统。
技术介绍
总线技术在国内汽车市场的应用越来越多，随着行业成本的逐年降低，各类开发工具和解决方案逐步渗透，单纯的技术应用层面已经没有问题。国内在网络开发方面与国外的差距主要是通信协议的制定与测试。国外的总线网络设计已经进行了二十多年，各公司成熟的网络通信协议都是通过多年积累得到的，很多已形成了具有自身特色的网络开发协议。国内厂商要发展自主网络通信协议，对国外的网络通信协议进行逆向解析、吸收并改进，不失为一条快速提高国内研究水平的捷径。 国内多家厂商已开始进行汽车通信协议的解析工作，但目前并没有形成一套有效可行的总线通信协议的解析技术，较多地采用设计特殊工况试验并采集大量数据的方式，在数据处理时，则通过试凑法获取网络通信协议，这样工作效率低且会耗费大量资源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于对汽车系统控制网络中的通信协议进行逆向解析的技术，增强协议解析的准确性，提高解析效率，节约研究资源。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于通信协议逆向解析的汽车网关系统，所述网关系统安装在汽车控制网络的第一网络节点和第二网络节点之间，其包括第一收发器、第二收发器、第三收发器、MCU、第一存储器、第二存储器、第三存储器和第四存储器，其中，所述第一收发器连接所述第一网络节点和所述MCU，用于接收由所述第一网络节点发送并应由所述第二网络节点接收的报文，并将由所述MCU处理过的报文发送到所述第一网络节点；所述第二收发器连接所述第二网络节点和所述MCU，用于接收由所述第二网络节点发送并应由所述第一网络节点接收的报文，并将由所述MCU处理过的报文发送到所述第二网络节点；所述第三收发器连接车载诊断系统和所述MCU，用于接收所述车载诊断系统的诊断信号报文；所述MCU，用于分别确定所述第一收发器和所述第二收发器接收的报文的重要等级的顺序，对确定顺序后的报文依次进行修改，并判断修改后报文是否使汽车控制网络发生有效变化，从而实现对通信协议的解析；所述第一存储器，用于按重要等级由高到低的顺序存储由所述第一收发器接收并由所述MCU确定顺序的报文； 所述第二存储器，用于按重要等级由高到低的顺序存储由所述第二收发器接收并由所述MCU确定顺序的报文；所述第三存储器，用于记录所述MCU所修改的报文、相应修改时间以及该报文所在的数据场位置；以及所述第四存储器，当所述MCU判断出接收到修改后报文的汽车控制网络产生了有效变化时，用于记录该被修改的报文、相应修改时间以及该报文所在的数据场位置。优选地，所述MCU进一步包括确定单元、修改单元和控制单元，其中，所述确定单元，用于分别确定所述第一收发器和所述第二收发器所接收的报文的重要等级，并将所述第一收发器和所述第二收发器接收的报文按重要等级由高到低的顺序分别对应存放至所述第一存储器和所述第二存储器中；所述修改单元，用于按照预定顺序依次修改所述第一存储器和所述第二存储器中各报文数据场中各个字节的值；以及 所述控制单元，用于控制所述第一收发器、所述第二收发器将由所述修改单元修改后的报文发送到相应网络节点，并判断相应网络节点接收到修改后的报文之后，所述汽车控制网络是否产生有效变化，从而确定所修改字节的物理意义。优选地，所述确定单元根据报文的优先级和刷新率来确定所述重要等级。优选地,所述修改单元以双字节、单字节、4位、2位的顺序对报文数据场中各字节的值进行依次修改。优选地，所述控制单元根据所述第三收发器从所述车载诊断系统接收到的诊断信号报文来进行判断。优选地，所述汽车控制网络是基于总线技术的网络。优选地,所述总线是CAN总线、RS485总线、FlexRay总线或Lin总线。优选地，所述网关系统还包括一电源模块。优选地，所述第一网络节点或第二网络节点是单一汽车控制节点或包含一个或多个汽车控制节点的网络功能模块，所述汽车控制节点选自下面的组发动机控制器、变速箱控制器、制动控制器、整车控制模块、自动离合器控制器、电机控制器、电源控制器和车载诊断系统。根据本专利技术的另一个方面，还提供一种包括上述汽车网关系统的汽车控制网络。通过上述技术方案，本专利技术可有效解析汽车控制网络中关键的控制和状态信号，并实现各关键系统的准确控制，其增强了协议解析的准确性，提高了解析效率，节约了研究资源。说明附I是本专利技术中网关系统的应用场景不意图；图2是本专利技术中网关系统的系统结构示意图；图3是本专利技术中网关系统的MCU的结构示意图；图4是本专利技术的网关系统进行通信协议解析的步骤流程图；图5是本专利技术实施例中设置网关系统之前的汽车控制网络的拓扑图；图6是本专利技术实施例中设置网关系统之后的汽车控制网络的拓扑图。具体实施例方式为解决现有技术中的上述技术问题，本专利技术公开了一种汽车网关系统，该网关系统可以接收汽车控制网络中某控制节点的报文信号(真实信号)，对其信号值进行处理，并将处理后的报文信号(虚拟信号)发送给其他控制节点，这样可有效解析汽车控制网络中关键的控制和状态信号，并实现各关键系统的准确控制。图I是本专利技术中网关系统的应用场景示意图。本专利技术中的网关系统在实际应用时可串联接入在汽车控制网络中的网络节点A和网络节点B之间，由该网关系统完成该汽车控制网络中网络节点A和网络节点B之间所传输的控制信号的通信协议解析功能。需要指出的是，在本专利技术网关系统的应用场景中，网络节点A或网络节点B均代表可实现控制信号收发的网络单元，可为汽车中具体的单一网络控制节点，也可以是包含一个或多个网络控制节点的网络功能模块。本专利技术网关系统进行通信协议解析的基本原理是基于具有在线学习功能的优化匹配法。具体地，该方法可利用类似于穷举法的方式对根据某通信协议传输的大量报文进 行字节甚至是位一级的分析，确定报文中有效内容所代表的物理意义，从而实现对通信协议的解析。其间，该方法还通过自我学习机制不断优化处理方式，以提高解析效率。图2是本专利技术中网关系统的系统结构示意图。如图2所示，该网关系统包括第一收发器、第二收发器、第三收发器、MCU、第一存储器、第二存储器、第三存储器和第四存储器。下面就进一步介绍网关系统中的各模块的功能及其原理。第一收发器，其连接汽车控制网络中的某网络节点A和该网关系统的MCU，用于接收由网络节点A发送并应由汽车控制网络中的另一网络节点B接收的所有通信报文(后简称“报文”)，还用于将由MCU处理过的报文发送到网络节点A。第二收发器，其连接汽车中的网络节点B和该网关系统的MCU，用于接收由网络节点B发送并应由网络节点A接收的所有通信报文，还用于将由MCU处理过的报文发送到网络节点B。第三收发器，其连接汽车的车载诊断系统和该网关系统的MCU，用于接收该车载诊断系统的诊断信号报文。MCU，用于对报文进行一系列处理，并实现对通信协议的解析。具体地，图3示出了MCU的结构示意图,该MCU进一步包括确定单元、修改单元和控制单元。确定单元，用于分别确定第一收发器和第二收发器所接收的报文的重要等级，并将第一收发器和第二收发器的报文按重要等级由高到低的顺序分别对应存放至第一存储器和第二存储器中。其中，该重要等级可由报文的优先级和刷新率共同确定，具体例如可将两者相乘，所得结果越小，重要等级越高。需要说明的是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于通信协议逆向解析的汽车网关系统，其特征在于，所述网关系统安装在汽车控制网络的第一网络节点和第二网络节点之间，其包括第一收发器、第二收发器、第三收发器、MCU、第一存储器、第二存储器、第三存储器和第四存储器，其中， 所述第一收发器连接所述第一网络节点和所述MCU，用于接收由所述第一网络节点发送并应由所述第二网络节点接收的报文，并将由所述MCU处理过的报文发送到所述第一网络节点； 所述第二收发器连接所述第二网络节点和所述MCU，用于接收由所述第二网络节点发送并应由所述第一网络节点接收的报文，并将由所述MCU处理过的报文发送到所述第二网络节点； 所述第三收发器连接车载诊断系统和所述MCU，用于接收所述车载诊断系统的诊断信号手艮文; 所述MCU，用于分别确定所述第一收发器和所述第二收发器接收的报文的重要等级的顺序，对确定顺序后的报文依次进行修改，并判断修改后报文是否使汽车控制网络发生有效变化，从而实现对通信协议的解析； 所述第一存储器，用于按重要等级由高到低的顺序存储由所述第一收发器接收并由所述MCU确定顺序的报文； 所述第二存储器，用于按重要等级由高到低的顺序存储由所述第二收发器接收并由所述MCU确定顺序的报文； 所述第三存储器，用于记录所述MCU所修改的报文、相应修改时间以及该报文所在的数据场位置；以及 所述第四存储器，当所述MCU判断出接收到修改后报文的汽车控制网络产生了有效变化时，用于记录该被修改的报文、相应修改时间以及该报文所在的数据场位置。2.根据权利要求I所述的网关系统，其特征在于，所述MCU进一步包括确定单元、修改单元和控制单元，其中， 所述确定单元，用于分别确定所述第一收发器和所述第二收发器所...

【专利技术属性】
技术研发人员：席军强，吴育恩，胡宇辉，陈慧岩，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：