FlexRay總線與CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于車載網(wǎng)絡技術領域，尤其涉及一種FlexRay總線與CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置及方法。
【背景技術】
[0002]隨著汽車電子技術的發(fā)展，汽車上的電子控制單元EQJ (Electronic ControlUnits，EQJ)越來越多，采用CAN (Controller Area Network，CAN)總線車載網(wǎng)絡系統(tǒng)，能夠?qū)⒋罅康腅CU連接在一起組成一個車內(nèi)局域網(wǎng)，能夠提高車載網(wǎng)絡工作效率以及安全性、簡化汽車布線、降低生產(chǎn)成本。因此，CAN總線車載網(wǎng)絡系統(tǒng)在汽車動力系統(tǒng)和車身控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。與此同時，為了彌補CAN總線的不足以及滿足車內(nèi)一些特殊應用的要求，如懸掛控制、換擋控制、剎車控制、轉(zhuǎn)向控制等，一種具有傳輸速率高、可確定性、故障可容錯的新型汽車標準總線FlexRay也在汽車上得到了應用，因此出現(xiàn)一輛汽車上同時具有CAN總線和FlexRay總線，而FlexRay總線與CAN總線中數(shù)據(jù)不兼容。
[0003]在現(xiàn)有的技術中，對于汽車中總線數(shù)據(jù)不兼容的問題，是利用VDM通過跨系統(tǒng)編寫不同總線之間通信網(wǎng)關來實現(xiàn)不同總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)兼容。但是汽車上的網(wǎng)關都是固化集成的，一旦出現(xiàn)問題，就會導致車載網(wǎng)絡中的所有數(shù)據(jù)出現(xiàn)混亂，當總線通信協(xié)議復雜時通信網(wǎng)關編寫也會很困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題:提供一種FlexRay總線與CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術車輛上同時具有CAN總線和FlexRay總線時，F(xiàn)lexRay總線與CAN總線數(shù)據(jù)不兼容，采用VDM通過跨系統(tǒng)編寫不同總線之間通信網(wǎng)關來實現(xiàn)不同總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)兼容，存在的容易導致車載網(wǎng)絡中的所有數(shù)據(jù)出現(xiàn)混亂，總線通信協(xié)議復雜時通信網(wǎng)關編寫困難等技術問題。
[0005]本發(fā)明技術方案:
一種FlexRay總線與CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，它包括CAN總線收發(fā)器和FlexRay總線收發(fā)器，CAN總線收發(fā)器與CAN總線隔離電路連接，CAN總線隔離電路與微控制器連接，F(xiàn)lexRay總線收發(fā)器與微控制器連接，電源電路與CAN總線收發(fā)器、FlexRay總線收發(fā)器、CAN總線隔離電路和微控制器連接。
[0006]它還包括外圍電路和時鐘分頻電路，所述外圍電路包括看門狗復位電路、晶振電路和BDM調(diào)試電路。
[0007]所述CAN總線收發(fā)器采用TJA1040芯片構(gòu)成。
[0008]CAN總線隔離電路采用雙通道的HCPL2630高速光電耦合器構(gòu)成。
[0009]微控制器采用飛思卡爾公司生產(chǎn)的MC9S12XF512芯片構(gòu)成。
[0010]FlexRay總線收發(fā)器采用雙路FlexRay總線收發(fā)器TJA1080ATS/2芯片構(gòu)成。
[0011]FlexRay總線收發(fā)器通過濾波隔離電路與FlexRay總線接口連接。
[0012]—種FlexRay總線與CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換方法，它包括:
步驟1、PC端通過BDM調(diào)試器，將指令發(fā)送至微控制器，微控制器根據(jù)程序指令生產(chǎn)FlexRay總線與CAN總線之間的協(xié)議映射表；
步驟2、微控制器通過內(nèi)部的FlexRay通信控制器來控制FlexRay總線收發(fā)器讀取FlexRay總線上的數(shù)據(jù)或者通過內(nèi)部CAN協(xié)議控制器來控制CAN總線隔離電路和CAN總線收發(fā)器讀取CAN總線上的數(shù)據(jù)；
步驟3、微控制器將總線上讀取的數(shù)據(jù)先存儲到存儲器中，再根據(jù)協(xié)議映射表，映射到映射表；
步驟4、微控制器將根據(jù)協(xié)議映射表，查找CAN總線存儲地址的數(shù)據(jù)所對應的FlexRay總線上周期時槽或者查找FlexRay總線存儲地址的數(shù)據(jù)所對應的CAN總線的數(shù)據(jù)幀的ID ;
步驟5、微控制器根據(jù)協(xié)議映射表將CAN總線存儲地址的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應的FlexRay總線的數(shù)據(jù)格式或者將FlexRay總線存儲地址的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應的CAN總線的數(shù)據(jù)格式；步驟6、微控制器根據(jù)協(xié)議映射表將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)在CAN總線上所對應的數(shù)據(jù)幀ID上傳輸，或者將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)在所對應的FlexRay總線周期時槽中傳輸。
[0013]步驟2中FlexRay總線是采用時間觸發(fā)方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)及采用時槽的方式進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，CAN總線則是采用主從方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明提供FlexRay總線與CAN總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置及方法，通過在微控制器內(nèi)部建立協(xié)議映射表，對FlexRay總線與CAN總線的數(shù)據(jù)進行映射，可以實現(xiàn)FlexRay總線與CAN總線之間的通信。FIexRay總線具有高容錯性、高實時性和高帶寬等特點，本發(fā)明解決了FlexRay總線和CAN總線間數(shù)據(jù)不兼容問題，能夠?qū)崿F(xiàn)直接通信傳輸數(shù)據(jù)，適合在同時具有FlexRay總線和CAN總線的車輛中使用。
【附圖說明】
[0015]圖1本發(fā)明協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2本發(fā)明協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置具體連接示意圖；
圖3 —種FlexRay總線與CAN總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換方法流程示意圖；
圖4 一種FlexRay總線與CAN總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換方法協(xié)議映射流程圖。
【具體實施方式】
[0016]一種FlexRay總線與CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置(見圖1)，它包括CAN總線收發(fā)器和FlexRay總線收發(fā)器，CAN總線收發(fā)器與CAN總線隔離電路連接，CAN總線隔離電路與微控制器連接，F(xiàn)lexRay總線收發(fā)器與微控制器連接，電源電路與CAN總線收發(fā)器、FlexRay總線收發(fā)器、CAN總線隔離電路和微控制器連接。
[0017]本發(fā)明總線協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置中微控制器和CAN總線收發(fā)器與CAN總線隔離電路以及FlexRay總線收發(fā)器的電路具體連接示意圖(見圖2)，CAN總線收發(fā)器和CAN總線隔離電路主要是通過微控制器的ΡΜ0和PM1 口和CAN總線隔離電路連接，CAN總線隔離電路再與CAN總線收發(fā)器連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸；而FlexRay總線收發(fā)器則是微控制器通過ΡΗ0，PH1，PH2，PH3，PJ3，PJ5，PH4，PH5，PH6，PH7，PJ4，PJ6 接口與 FlexRay 總線收發(fā)器相連接。
[0018]FlexRay總線收發(fā)器輸出口 BP、BM與濾波隔離電路連接，濾波隔離電路與FlexRay總線接口連接。由于FlexRay總線收發(fā)器采用的是雙路，因此每一路輸出分別采用一個濾波隔離電路。濾波隔離電路分別與FlexRay總線接口 A和FlexRay總線接口 B連接。
[0019]電源電路:本轉(zhuǎn)換裝置中用到的電源電路，是采用LM2940芯片搭建的穩(wěn)壓電路，輸出端直接與微控制器、CAN總線收發(fā)器、CAN總線隔離電路和FlexRay總線收發(fā)器相連接，為其提供工作電源；
CAN總線收發(fā)器，作為CAN總線協(xié)議控制器和物理傳輸線路之間的接口，用于接收CAN總線節(jié)點的數(shù)據(jù)信息或者將數(shù)據(jù)信息發(fā)送至CAN總線節(jié)點；采用TJA1040芯片構(gòu)成；TJA1040符合IS0189標準，速度高達1M，電磁輻射ΕΜΕ低，具有抗電磁干擾等優(yōu)點。在發(fā)明中采用TJA1040構(gòu)成CAN總線收發(fā)器，與CAN總線隔離電路直接連接，微控制器可通過CAN總線隔離電路和CAN總線收發(fā)器組成的電路，實現(xiàn)CAN總線的數(shù)據(jù)的傳輸。
[0020]FlexRay總線收發(fā)器，作為FlexRay網(wǎng)絡的物理總線和微控制器間的接口，提供接收物理總線節(jié)點的數(shù)據(jù)信息，或者將數(shù)據(jù)信息發(fā)送至FlexRay物理總線節(jié)點，并且作為微控制器和總線節(jié)點之間的收發(fā)芯片，提供了一種隔離電路，增加FlexRay總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_能力；FleXRay總線收發(fā)器:采用雙路FlexRay總線收發(fā)器TJA1080ATS/2芯片。在本發(fā)明中采用TJA1080ATS/2芯片組成FlexRay總線收發(fā)器，直接與微控制器的FlexRay總線模塊接口連接，即可實現(xiàn)微控制器在FlexRay總線中的數(shù)據(jù)傳輸。
[0021]CAN總線隔離電路，用于增強CAN總線節(jié)點上的抗干擾性能和隔離性能。微控制器通過CAN總線隔離電路與CAN總線收發(fā)器相連，可以很好的實現(xiàn)CAN總線上各個節(jié)點的電氣隔離，提高了總線節(jié)點的穩(wěn)定性和安全性；CAN總線隔離電路采用雙通道的HCPL2630高速光電親合器構(gòu)成，其速度能達到10M bit/s，能夠很好的實現(xiàn)總線節(jié)點之間的電氣隔離和提高抗干擾能力。在采用高速光電耦合器HCPL2630構(gòu)成的CAN總線隔離電路中，微控制器內(nèi)部CAN總線模塊接口直接與CAN總線隔離電路相連接，而CAN總線隔離電路的輸出則是與CAN總線收發(fā)器相連接；
微控制器，采用16位嵌入式單片機MC9S12XF512為核心構(gòu)成的FlexRay總線與CAN總線的轉(zhuǎn)換裝置，并且配有相應外圍電路，形成了一個即有CAN總線模塊又有FlexRay總線模塊的可編程的轉(zhuǎn)換裝置。微控制器通過內(nèi)部的FlexRay通信控制器來控制FlexRay總線收發(fā)器傳輸FlexRay總線上的數(shù)據(jù)或者通過內(nèi)部CAN協(xié)議控制器來控制CAN總線隔離電路和CAN總線收