[发明专利]一种面向汽车CAN网络带宽消耗优化的车辆信号封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车ECU中车辆信号数据的处理，尤其是一种面向汽车CAN网络带宽消耗优化的车辆信号封装方法，属于汽车电子领域。

背景技术

随着人们对汽车动力性、安全性和舒适性要求的提高，汽车ECU（电子控制单元）和电子控制装置并不仅仅与负载设备简单地连接在一起，更多的是与外围设备及其它ECU和电子控制装置进行信息交流，并经过复杂的控制决策运算，发出控制指令。为了提高车辆信号的利用率，要求大批车辆信号在不同的汽车ECU之间进行交换和共享，采用车载网络技术可实现汽车各ECU的实时控制。CAN（Controller Area Network，控制器局域网）以其高可靠性和独特设计，适用于现代汽车各ECU间的互联通信。

车辆信号的数据在ECU中被封装成报文并通过CAN总线进行传输，最简单的封装方法是每个CAN报文只装入一个车辆信号。由于CAN报文数和车辆信号数相同，大量CAN报文的传输增加了总线竞争机率和网络带宽消耗。在以市场和技术发展为导向的汽车设计过程中，系统功能的提升会增加新的ECU和车辆信号，意味着会有更多的车辆信号通过CAN网络进行传输。由于CAN网络的带宽是有限的，为了给系统后续扩展提供最大带宽余量，提高网络利用率，必须优化汽车CAN网络带宽消耗，即要求CAN网络带宽消耗达到最小。CAN报文集的构造和优先级的选择又决定了CAN报文的响应时间，进而影响到系统实时特性。

目前汽车CAN网络报文的车辆信号封装大多采用的是SAE J1939协议，由于其对CAN报文的数据域进行了全面定义，导致没有车辆信号被封装时过多地占用了CAN网络带宽。

因此，必须提出面向汽车CAN网络带宽消耗优化的车辆信号封装方法，并满足系统实时性要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向汽车CAN网络带宽消耗优化的车辆信号封装方法，以减少汽车CAN网络带宽消耗，并满足系统实时性要求。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

首先设定车辆信号特征其中：是车辆信号产生周期；是车辆信号截止期；是车辆信号长度，单位为bit，且小于或等于CAN报文的数据域最大长度；是车辆信号的带宽消耗；CAN报文特征（T，D，L，DL，BC，P），其中：T是CAN报文产生周期；D是CAN报文截止期；L是CAN报文长度，单位为bit；DL是CAN报文已经封装的车辆信号长度，单位为bit；BC是CAN报文的带宽消耗；P是CAN报文优先级，P越小，CAN报文优先级越大；然后，按照以下步骤操作：

步骤1：在每个ECU上，将车辆信号根据带宽消耗大小按递减顺序排序，车辆信号s_i的带宽消耗为排序后的车辆信号集为S＝{s₁，s₂，...s_i...，s_n}；

步骤2：向CAN报文中装入车辆信号s_i：

步骤2（a）：按顺序观察已经使用过的CAN报文集{f₁，f₂，…，f_j}，寻找车辆信号s_i能够装入{f₁，f₂，…，f_j}中的那些CAN报文；在这些CAN报文中找出将s_i装入后使得带宽消耗最小的那个CAN报文；将该CAN报文的带宽消耗增量（s_i装入该CAN报文后的带宽消耗与该CAN报文原带宽消耗的差值）与将s_i单独装入一个新CAN报文中的带宽消耗进行比较；最后将s_i装入比较后具有最小带宽消耗的那个CAN报文中，并更新该CAN报文的周期和截止期；

步骤2（b）：如果s_i不能够装入{f₁，f₂，…，f_j}中任何一个CAN报文中，则产生一个新CAN报文f_j+1，该CAN报文的时间特征为和并将所述新CAN报文f_j+1加入到所述已使用过的CAN报文集{f₁，f₂，…，f_j}中构成新的已使用过的CAN报文集，并将新的已使用过的CAN报文集仍用{f₁，f₂，…，f_j}的形式表示；