[發明專利]一種基于FlexRay總線的網絡在線診斷裝置

在審

• 申請號: 201410469657.2
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104202200A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 李芳;王麗芳;廖承林;蘇笑然
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/40
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種基于FlexRay總線的網絡在線診斷裝置。

背景技術

隨著汽車電子的飛速發展，動力總成系統和線控系統(X-by-wire)中包括的電子控制單元數目日趨增多，控制功能也日益復雜，系統對實時性、高速性以及可靠性等的要求越來越高。為了滿足這些需求，1999年Daimler-Chrysler和BMW共同提出FlexRay總線標準，它支持雙通道冗余傳輸，每個通道最高可達10Mbit/s的傳輸速率，支持總線型、星型和混合型等多種拓撲結構，并具有獨立的網絡容錯部件等。2006年FlexRay總線首次應用于量產車，作為數據主干網用在了BMW?X5的懸架系統上。

雖然FlexRay總線具有高速性與實時性，但是如何保證其在應用中的安全性與可靠性問題是推動其進一步發展的關鍵點之一，比如對于線控轉向系統，一旦網絡通信出現問題，會直接導致轉向失效，引起駕駛安全問題。現階段雖然有針對總線系統的診斷與監測工具或系統，但是這些工具或系統主要側重于監測，不能分析網絡故障的原因。比如，Vecotor公司的CANoe.FlexRay協議分析工具或EB公司的Inspector監測工具可以實現對FlexRay網絡的數據采集、跟蹤，報文與信號的解釋、分析等，專利200810114923“一種基于微處理器的USB-Flexray總線適配器”可以通過USB接口進行FlexRay總線數據的在線監測；也有針對CAN總線的故障診斷儀可以診斷網絡問題，但是都是獨立設備，不能集成到現有的控制器中，比如周立功CANScope總線分析儀，可以對通信異常、總線延遲等情況進行診斷，由于FlexRay總線和CAN總線的傳輸機制不同，針對FlexRay總線的網絡故障分析儀目前還沒有見到；還有文獻研究FlexRay總線的診斷問題，如“CAN_FlexRay總線系統網絡管理與診斷協議的研究”(張參參，碩士論文，合肥工業大學)中設計了FlexRay總線的網絡診斷與錯誤處理，但是僅僅是對幀出錯或延遲進行了診斷與處理，不能夠分析故障原因，并進行故障分級處理。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺點，提出一種基于FlexRay總線的網絡在線診斷裝置及其控制方法。本發明可以集成到現有車載控制器中，可以解決FlexRay網絡受到干擾或出現故障無法正常工作的問題。

本發明通過FlexRay通信控制電路采集FlexRay數據，實時監控網絡的運行狀態。當網絡出現問題如網絡斷開、傳輸出錯、受到干擾等時可以及時通知車內的儀表系統或遠程系統，給用戶報警，當故障較為嚴重時可以切換到備用的CAN網絡或者硬件連線上。

本發明以微處理器MC9S12XF512為核心，通過FlexRay/CAN通信控制電路中的FlexRay信號收發芯片與FlexRay網絡連接，通過FlexRay/CAN通信控制電路中的CAN信號收發芯片與CAN網絡連接。在線診斷裝置從FlexRay網絡采集數據，經微處理器解析處理后，首先通過微處理器中的數據采集與計算功能模塊計算當前的網絡健康程度，根據網絡監控程度啟動微處理器中的故障診斷功能模塊對故障原因進行分析，然后微處理器中的故障分級以及處理功能模塊通過CAN總線通知車內儀表系統或遠程故障處理中心，及時對故障進行處理，從而實現對FlexRay總線網絡的實時在線監控與診斷。

本發明網絡在線診斷裝置包括微處理器、FlexRay/CAN通信控制電路、總線電平測量電路和微處理器外圍電路等模塊。微處理器實現數據的采集與計算、故障的診斷與定位，以及故障分級和處理等功能，通過通用I/O接口與FlexRay/CAN通信控制電路、總線電平測量電路和外圍電路連接。FlexRay/CAN通信控制電路是重要的接口電路，用于采集FlexRay總線通信數據，同時向CAN總線發送報警信息，FlexRay/CAN通信控制電路的一端直接與FlexRay總線和CAN總線通過接插件接口連接，FlexRay/CAN通信控制電路的另一端直接與微處理器通用I/O引腳連接。總線電平測量電路用于測量FlexRay總線的差分信號線上的電壓，直接與微處理器通用I/O引腳連接。微處理器外圍電路中，穩壓電路將12V電壓經過三級處理和電壓變換后輸出到微處理器和各接口芯片的VCC引腳；復位電路中復位芯片的RESTn引腳連接到微處理器的RESTn引腳，用于提供復位信號；時鐘電路中有源晶振的輸出濾波后，連接到微處理器EXTAL引腳，提供穩定的時鐘信號。

網絡在線診斷裝置中各個模塊的具體功能如下：