提高汽车中的CAN网络的传输速率的方法和系统

摘要

本发明实施例提供了一种提高汽车中的CAN网络的传输速率的方法和系统。该方法主要包括：通过汽车中的CAN网络的驱动电路对所述CAN网络的标准帧的数据场对应的电平进行扩展，使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位表示至少两个比特的数据；通过所述扩展后的CAN网络的标准帧来传输数据。本发明实施例通过将汽车中的CAN网络的标准帧的数据场的电平进行扩展，使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位传输两个比特的数据，在不影响现有总线架构的基础上，直接把有效数据的容量扩充，使CAN网络的标准帧的传输速率和带宽提高了一倍，满足现有功能对网络容量的需求。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)技术领域，尤其涉及一种提高汽车中的CAN网络的传输速率的方法和系统。 

背景技术

在汽车的发展过程中，随着电子设备的不断增加，造成导线的数量不断增多，并且对于系统之间的通信实时性和可靠性的要求也越来越高。为了满足数据高速通信和减少线束数量的要求，CAN总线得到了极大的应用，并且成为了当前汽车网络的主要应用标准。CAN总线以其较高的可靠性和较低的价格，将会在汽车中持续应用较长时间。 

现有技术中的一种汽车中的CAN网络典型应用拓扑示意图如图1所示，在汽车中对于CAN总线的应用，动力网络和底盘网络使用高速CAN网络，车身网络和娱乐网络使用低速容错CAN网络。对于所有的网络之间，用网关来进行连接和报文的路由。诊断仪和仪表由于需要与每一个网络节点都有信号的交互，所以单独连接一条网络。 

对于汽车中的CAN网络的报文，均采用图2所示的标准帧格式。对于汽车中的CAN网络的报文的物理层的信号，采用图3所示的双线差分信号，采取两种逻辑状态：隐形和显性。 

上述现有技术中的汽车中的CAN网络的缺点为： 

对于汽车中的CAN网络的标准帧，由于数据场的长度仅仅为64Bit，而一个CAN网络标准帧至少长度为111Bit，所以对于带宽的使用仅为实际带宽的一半。 

对于物理介质上的CAN差分信号，如果在双绞线比较短，并且在电磁干扰比较低的环境下，差分信号的变化需要从0V到2V之间变化，并且只能表示1Bit的变化，也是对带宽的一种浪费。 

对于诊断网络，在对网络节点进行在线刷新的时候，由于诊断网络和目标网络的带宽一样，导致只能对单一的网络节点进行刷新，而不能直接对多个目标网络进行同时刷新，影响对多个网络节点同时进行刷新的效率。 

发明内容

本发明的实施例提供了一种提高汽车中的CAN网络的传输速率的方法和系统，以有效地提高CAN网络的标准帧的传输速率。 

本发明提供了如下方案： 

一种提高汽车中的CAN网络的传输速率的方法，其特征在于，包括： 

通过汽车中的CAN网络的驱动电路对所述CAN网络的标准帧的数据场对应的电平进行扩展，使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位表示至少两个比特的数据； 

通过所述扩展后的CAN网络的标准帧来传输数据。 

所述的通过汽车中的CAN网络的驱动电路对所述CAN网络的标准帧的数据场对应的电平进行扩展，使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位表示至少两个比特的数据，包括： 

在汽车中的CAN网络的收发器的驱动电路中增加设置电压调整模块，所述电压调整模块和所述驱动电路中驱动模块串联，通过所述电压调整模块对所述CAN网络的标准帧的数据场对应的电平进行扩展，使得对于所述CAN网络的标准帧的数据场的差分信号，所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应4个不同的电平，所述4个不同的电平分别对应比特组合00，01，10和11，从而使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应两个比特的数据。 

所述的4个不同的电平分别为：0V，0.7V，1.4V，2V，其中，0V对应比特组合11，0.7V对应比特组合10，1.4V对应比特组合01，2V对应比特组合00。 

所述的CAN网络的标准帧的除了数据场之外的其它场中的每一位对应1个比特的数据。 

所述的通过所述扩展后的CAN网络的标准帧来传输数据，包括： 

使所述扩展后的CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应的4个比特组合00，01，10和11分别传输不同的数据，从而使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位传输两个比特的数据，使所述CAN网络的标准帧的数据场中的64位传输128比特的数据。 

一种提高汽车中的CAN网络的传输速率的系统，包括： 

电平扩展模块，用于通过汽车中的CAN网络的驱动电路对所述CAN网络的标准帧的数据场对应的电平进行扩展， 

数据场扩展模块，用于使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位表示至少两个比特的数据； 

数据传输模块，用于通过所述扩展后的CAN网络的标准帧来传输数据。 

所述的电平扩展模块，具体用于在汽车中的CAN网络的收发器的驱动电路中增加设置电压调整模块，所述电压调整模块和所述驱动电路中驱动模块串联，通过所述电压调整模块对所述CAN网络的标准帧的数据场对应的电平进行扩展，使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应4个不同的电平。 

所述的数据场扩展模块，具体用于设置所述4个不同的电平分别对应比特组合00，01，10和11，从而使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应两个比特的数据。 

所述的4个不同的电平分别为：0V，0.7V，1.4V，2V，其中，0V对应比 特组合11，0.7V对应比特组合10，1.4V对应比特组合01，2V对应比特组合00。 

所述的数据传输模块，具体用于使所述扩展后的CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应的4个比特组合00，01，10和11分别传输不同的数据，从而使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位传输两个比特的数据，使所述CAN网络的标准帧的数据场中的64位传输128比特的数据。 

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过将汽车中的CAN网络的标准帧的数据场的电平进行扩展，使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位传输两个比特的数据，在不影响现有总线架构的基础上，直接把有效数据的容量扩充，使CAN网络的标准帧的传输速率和带宽提高了一倍，满足现有功能对网络容量的需求。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为现有技术中的一种汽车中的CAN网络典型应用拓扑示意图； 

图2为现有技术中的一种汽车中的CAN网络的报文的标准帧格式； 

图3为现有技术中的一种汽车中的CAN网络的报文的物理层的双线差分信号示意图； 

图4为本发明实施例一提供的一种提高汽车中的CAN网络的传输速率的方法的处理流程图； 

图5为本发明实施例一提供的一种改进后的汽车中的CAN网络的收发器的驱动电路的结构示意图； 

图6为本发明实施例一提供的一种调整后的CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应的电平示意图； 

图7为本发明实施例一提供的一种CAN网络的标准帧的数据场中的64位传输128比特的数据示意图； 

图8为本发明实施例二提供的一种提高汽车中的CAN网络的传输速率的系统的具体结构图，图中，电平扩展模块81，数据场扩展模块82，数据传输模块83。 

具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。 

实施例一 

该实施例提供了一种提高汽车中的CAN网络的传输速率的方法的处理流程如图4所示，包括如下的处理步骤： 

步骤S410、通过汽车中的CAN网络的驱动电路对所述CAN网络的标准帧的数据场对应的电平进行扩展。 

本发明实施例对汽车中的CAN网络的收发器的驱动电路进行调整，在原驱动电路的基础上增加电压调整模块，该实施例提供的一种改进后的汽车中的CAN网络的收发器的驱动电路的结构示意图如图5所示。在图5中，两个电压调整模块和驱动模块串联，电压调整模块主要用来调整两条总线CAN_H和CAN_L之间的电平，其中主要包括电压转换器件和多路复用器件，电压转换器件主要通过电阻进行分压，多路复用器件通过检测驱动模块的命令决定输出的电压。在发送数据场的数据，驱动模块需要发送的数据为00时，驱动模块通过命令线通知电压调节模块调整电压，同时驱动模块通过驱动线控制三 极管的通断，CAN_H电压调节模块调整电压为3.5V，CAN_L电压调节模块调整电压为1.5V，差分信号为2V，表示数据为00。发送01，10，11与以上相同。 

通过所述电压调整模块对所述CAN网络的标准帧的数据场对应的电平进行扩展，使得对于所述CAN网络的标准帧的数据场的差分信号，所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应4个不同的电平，该实施例提供的一种调整后的CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应的电平示意图如图6所示，所述的4个不同的电平分别为：0V，0.7V，1.4V，2V。 

步骤S420、使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位表示至少两个比特的数据。 

CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应的4个不同的电平分别对应比特组合00，01，10和11，比如，0V对应比特组合11，0.7V对应比特组合10，1.4V对应比特组合01，2V对应比特组合00，从而使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应两个比特的数据。所述的CAN网络的标准帧的除了数据场之外的Ack(Acknowledgement，确认字符)场等其它场对应的电平不变，还是图3所示的双线差分信号，其它场中的每一位对应1个比特的数据。 

步骤S430、通过所述扩展后的CAN网络的标准帧来传输数据。 

使所述扩展后的CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应的4个比特组合00，01，10和11分别传输不同的数据，从而使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位传输两个比特的数据，如图7所示，使所述CAN网络的标准帧的数据场中的64位传输128比特的数据，从而将扩展后的CAN网络的标准帧的传输速率提高了一倍，带宽也相应地提高了一倍。 

实施例二 

该实施例提供了一种提高汽车中的CAN网络的传输速率的系统，其具体实现结构如图8所示，具体可以包括如下的模块： 

电平扩展模块81，用于通过汽车中的CAN网络的驱动电路对所述CAN网络的标准帧的数据场对应的电平进行扩展， 

数据场扩展模块82，用于使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位表示至少两个比特的数据； 

数据传输模块83，用于通过所述扩展后的CAN网络的标准帧来传输数据。 

进一步地，所述的电平扩展模块81，具体用于在汽车中的CAN网络的收发器的驱动电路中增加设置电压调整模块，所述电压调整模块和所述驱动电路中驱动模块串联，通过所述电压调整模块对所述CAN网络的标准帧的数据场对应的电平进行扩展，使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应4个不同的电平。 

进一步地，所述的数据场扩展模块82，具体用于设置所述4个不同的电平分别对应比特组合00，01，10和11，从而使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应两个比特的数据。 

所述的4个不同的电平分别为：0V，0.7V，1.4V，2V，其中，0V对应比特组合11，0.7V对应比特组合10，1.4V对应比特组合01，2V对应比特组合00。 

进一步地，所述的数据传输模块83，具体用于使所述扩展后的CAN网络的标准帧的数据场中的每一位对应的4个比特组合00，01，10和11分别传输不同的数据，从而使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位传输两个比特的数据，使所述CAN网络的标准帧的数据场中的64位传输128比特的数据。 

用本发明实施例的系统进行提高汽车中的CAN网络的传输速率的具体过程与前述方法实施例类似，此处不再赘述。 

综上所述，本发明实施例通过将汽车中的CAN网络的标准帧的数据场的电平进行扩展，使所述CAN网络的标准帧的数据场中的每一位传输两个比特的数据，在不影响现有总线架构的基础上，直接把有效数据的容量扩充，使CAN网络的标准帧的传输速率和带宽提高了一倍，满足现有功能对网络容量的需求。 

本发明实施例在提高CAN网络的标准帧的数据场的传输速率的同时，不影响CAN网络中ACK场等其它场的长度。 

对于图1所示的网络拓扑，诊断网络使用本发明实施例的方案，由于诊断网络的传输速率提高了一倍，可以实现对不同网络的两个控制器同时进行刷新，能有效地提高工作效率。 

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。 

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。 

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可 以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。 

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。