[发明专利]在CAN总线上传输IP报文的方法及利用CAN总线网络构建的IP局域网

说明书

本发明公开了一种在CAN总线上传输IP报文的方法及利用CAN总线网络构建的IP局域网，包括IP报文的传输、IP地址到物理地址的转换以及为各主机动态分配IP地址的通讯协议。本发明解决了在现有CAN网络上传输IP报文的问题，以及为CAN网络中的节点分配IP地址的问题。这样可在不增加硬件成本的情况下，赋予车内CAN网络节点访问互联网的能力。本发明为参与通讯的各方分配至少一个物理地址；各主机使用ISO 15765‑2所定义的方法来传输IP报文，通讯时所使用的CAN数据帧报文ID由局域网描述字加上通讯双方的物理地址组成；每个参与通讯的节点建立一个从目标IP地址到物理地址的转换表。

技术领域

本发明涉及一种在CAN总线上传输IP报文的方法，利用CAN总线网络构建IP局域网的方法，属于网络与数据通讯技术领域。

背景技术

CAN总线介绍：

传统上CAN(Controller Area Network,ISO 11898)网络是一种用于局域性实时控制的网络，在交通工具、智能建筑和工业现场有较多应用，特别在汽车领域目前是行业标准之一。CAN总线使用一对双绞线连接多个节点，任意节点之间均可进行通讯。

CAN总线上的数据帧(CAN Frame)主要包含这些信息：报文ID(Message ID)、数据长度字段(DLC，Data Length Code)、数据域(Data)，其中数据域为0到8个字节。当总线空闲时，任意节点均可发送数据帧，当两个或多个节点同时发送数据帧时，通过总线上的竞争机制，报文ID最小的数据帧优先发送，其余的数据帧延迟到总线再次空闲时进行发送。

在CAN网络中不存在节点“地址”的概念。每个节点将自身的数据发送到总线上。总线上的任意节点均能够接收到总线上的全部数据帧。根据本节点的功能需求，每个节点对这些数据帧进行过滤，仅对自身关心的数据帧进行处理。

在CAN网络上不同节点之间的竞争机制，依赖于不同数据帧报文ID的差异。因此一个设计良好的CAN网络上，任意两个节点不应发出相同报文ID的数据帧。CAN网络上的报文ID分为11位(标准格式，Standard Format)和29位(扩展格式，Extended Format)两种格式。在同一个网络中，可以同时使用这两种格式的CAN数据帧。

IP局域网：

IP(Internet Protocol)局域网(LAN，Local Area Network)是互联网的最小网络。一般意义上，在一个IP局域网中，所有主机处于相同的网段，互相之间能够直接进行通讯，而不需要路由器进行转发。IP局域网的类型有很多种，目前最常见的是以太网(Ethernet)。由以太网构成的IP局域网中，各主机(host)通过以太网线链接到中央的交换机(switch)或集线器(hub)。

在IP网络中每一个主机的每一个接口必须拥有至少一个IP地址(IP Address)。IP报文中包含有报文的源地址和目的地址，源地址是数据的发送方，目的地址是数据的接收方。当一个主机需要向另一个主机发送数据时，它必须知晓目的主机的IP地址，也就是IP报文的目的地址。通常IP报文的目的地址是由发送数据的应用层程序指定的。

如果IP数据的发送方和接收方不在同一个局域网内，中间应该有一个或多个路由器负责进行报文的转发。路由器是一类特殊的主机，有两个或更多的接口，可在不同接口之间转发IP报文。每个路由器上存在一个路由表，根据报文的目的地址，在路由表中查找这个报文的发送接口和下一跳主机的IP地址。