[發(fā)明專利]TTCAN控制通訊模塊和車輛的TTCAN控制通訊系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610791937.4
• 申請(qǐng)日: 2016-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN107786402A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 衷磊;孔憲波;謝玉球;陸春吉;陳京德;燕青云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京金雅豐科貿(mào)有限公司
• 主分類號(hào): H04L12/40
• 分類號(hào): H04L12/40
• 代理公司: 中國(guó)商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司11234
• 代理人: 桑麗茹,宋迎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信息通訊技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種由外部硬件時(shí)間觸發(fā)的TTCAN控制通訊模塊。

背景技術(shù)

基于事件觸發(fā)方式的協(xié)議主要包括由德國(guó)Bosch公司制定的CAN(Controller Area Network)總線及其協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)中所有活動(dòng)都是由事件的發(fā)生所引起的，但是事件的產(chǎn)生是隨機(jī)的、偶發(fā)的，何時(shí)會(huì)有一個(gè)事件觸發(fā)是不可預(yù)知的，這就很可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中的事件之間發(fā)生沖突。CAN總線就是一個(gè)基于事件觸發(fā)協(xié)議的通訊總線。

隨著車輛的安全性能要求越來越高，以時(shí)間觸發(fā)方式為核心，提出了新的總線及協(xié)議，其中具有代表性的三種總線及協(xié)議分別為：Time-Triggered CAN(TTCAN)、TTP和FlexRay。基于時(shí)間觸發(fā)方式的協(xié)議是基于時(shí)間觸發(fā)結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的。所有節(jié)點(diǎn)根據(jù)時(shí)間同步化，每一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)上的活動(dòng)都打上了時(shí)間標(biāo)記。系統(tǒng)中的任務(wù)根據(jù)工作之前制定的時(shí)間表分配好了相應(yīng)的總線時(shí)間，因此，在采用時(shí)間觸發(fā)方式通訊的總線網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)都按照事前制定的靜態(tài)調(diào)度時(shí)間表(又稱為矩陣周期)完成任務(wù)，靜態(tài)調(diào)度表被下載到各節(jié)點(diǎn)的控制器中，通訊系統(tǒng)的分支系統(tǒng)只需知道何時(shí)傳送一條消息以及何時(shí)在總線上的一條消息對(duì)自己是有用的。時(shí)間觸發(fā)結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)之一是靈活組合能力，這使得將一個(gè)新的部分整合到系統(tǒng)中時(shí)能夠減少對(duì)新的部分的測(cè)試，這是設(shè)計(jì)對(duì)安全性要求苛刻的系統(tǒng)時(shí)的關(guān)鍵因素。相對(duì)傳統(tǒng)的CAN協(xié)議，TTCAN具有實(shí)時(shí)性高、可靠性好，數(shù)據(jù)量大，避免總線擁塞，大大提高網(wǎng)絡(luò)利用率等特點(diǎn)。

目前，TTCAN總線通訊普遍采用的定時(shí)方式是在接收到主節(jié)點(diǎn)定時(shí)消息后，節(jié)點(diǎn)CPU設(shè)置一個(gè)專用定時(shí)器時(shí)鐘產(chǎn)生定時(shí)中斷對(duì)時(shí)，按預(yù)設(shè)的矩陣周期表完成數(shù)據(jù)通訊任務(wù)。但該通訊方式過分依賴主節(jié)點(diǎn)容易產(chǎn)生同步失敗，且每個(gè)系統(tǒng)設(shè)備CPU的時(shí)鐘頻率都存在誤差，不能夠做到全局全部統(tǒng)一，時(shí)間漂移造成同步誤差過大，同時(shí)增加網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)CPU處理數(shù)據(jù)中斷的負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何解決TTCAN總線過分依賴主節(jié)點(diǎn)容易產(chǎn)生同步失敗，時(shí)間漂移造成同步誤差過大。

為了解決TTCAN總線過分依賴主節(jié)點(diǎn)容易產(chǎn)生同步失敗，時(shí)間漂移造成同步誤差過大，本發(fā)明提出了一種時(shí)間周期控制元件，其包括：

包括：計(jì)數(shù)器，和含有可編程的n個(gè)狀態(tài)信息的狀態(tài)機(jī)；其中，狀態(tài)機(jī)隨著計(jì)數(shù)器的每次計(jì)數(shù)依次改變狀態(tài)信息編碼，并通過輸出端(SB0)依次輸出所述狀態(tài)信息編碼至CPU。

進(jìn)一步，所述狀態(tài)機(jī)還包括含有4個(gè)相位信息編碼的相位機(jī)，并通過另一個(gè)輸出端(SB1)依次輸出所述相位信息編碼至CPU。

進(jìn)一步，所述狀態(tài)信息編碼構(gòu)成具有可編程的n個(gè)周期的外部時(shí)鐘信號(hào)。

進(jìn)一步，所述狀態(tài)信息編碼和相位信息編碼構(gòu)成具有n*4個(gè)周期的外部時(shí)鐘信號(hào)

本發(fā)明還提出了一種TTCAN控制通訊模塊，其特征在于，包括：CPU，接口模塊，以及根據(jù)上述的時(shí)間周期控制元件；其中：CPU分別連接時(shí)間周期控制元件和接口模塊；時(shí)間周期控制元件用于周期性地向CPU發(fā)送所述外部時(shí)鐘信號(hào)，CPU將該外部時(shí)鐘信號(hào)作為CPU時(shí)間周期調(diào)度表的時(shí)序觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)事件，且通過接口模塊與CAN總線和系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

本發(fā)明還提出了一種車輛的TTCAN控制通訊系統(tǒng)，包括CAN網(wǎng)絡(luò)，數(shù)個(gè)系統(tǒng)設(shè)備以及與所述系統(tǒng)設(shè)備一一對(duì)應(yīng)的數(shù)個(gè)所述的TTCAN控制通訊模塊；其中，數(shù)個(gè)所述的TTCAN控制通訊模塊都采用相同的時(shí)間周期控制元件，且提供相同周期的外部時(shí)鐘信號(hào)；所述系統(tǒng)設(shè)備通過TTCAN控制通訊模塊與CAN網(wǎng)絡(luò)相連，組成TTCAN通訊網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明還提出了一種車輛的TTCAN控制通訊系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)全局時(shí)間周期和局部時(shí)間周期的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)所有控制通訊模塊的所述時(shí)間周期控制元件向模塊內(nèi)的CPU發(fā)送相同周期的外部時(shí)鐘信號(hào)；

(2)在特定的時(shí)間段，由數(shù)個(gè)控制通訊模塊的其中一個(gè)自動(dòng)地向CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送復(fù)位信號(hào)，從而初始化所有控制通訊模塊的所述時(shí)間周期控制元件，以便統(tǒng)一所有發(fā)送至CPU的外部時(shí)鐘信號(hào)；

(3)在數(shù)個(gè)所述系統(tǒng)設(shè)備中的其中一個(gè)出現(xiàn)初始化，或者添加新系統(tǒng)設(shè)備的情況下，與該系統(tǒng)設(shè)備相對(duì)應(yīng)的TTCAN控制通訊模塊向CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送復(fù)位信號(hào)，從而對(duì)所有控制通訊模塊的所述時(shí)間周期控制元件復(fù)位，以便統(tǒng)一所有發(fā)送至CPU的外部時(shí)鐘信號(hào)；

重復(fù)步驟(1)至(3)。