本发明涉及一种车用FlexRay总线与以太网的协议转换装置,属于网络通信技术领域。包括处理器及处理器外围电路、数据存储器电路、带隔离的FlexRay总线接口电路、带隔离的以太网接口电路、串行接口电路和电源电路。本发明结构简单、成本低、应用方便;可方便地采用便携式电脑上车对FlexRay总线进行实时监控;采用了完全的电气隔离措施,并在FlexRay总线对外接口端加入了总线保护电路,可以更好地起到抗干扰及保护内部电路和上位机的作用。
1.一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,其特征在于:包括处理器及处理器外围电路、数据存储器电路、带隔离的FlexRay总线接口电路、带隔离的以太网接口电路、串行接口电路和电源电路,其外围电路为外界FlexRay网络和上位机;带隔离的FlexRay总线接口电路由通信控制器、隔离电路、总线驱动器和总线保护电路构成,其中通信控制器通过数据总线、地址总线和控制总线与处理器相连,隔离电路由第一光耦、第二光耦、第三光耦及其外围电路组成,三路光耦分别连接通信控制器的发送信号、接收信号和发送使能信号和总线驱动器的发送信号、接收信号和发送使能信号,其中信号流向为发送信号和发送使能信号的方向为从通信控制器至总线驱动器,接收信号的方向为从总线驱动器至通信控制器,总线驱动器的网络接口端经过总线保护电路接入外界的FlexRay网络;带隔离的以太网接口电路由以太网控制器、隔离变压器和以太网接口组成,其中以太网控制器通过数据总线、地址总线和控制总线与处理器相连,以太网控制器与隔离变压器通过数据输入正、数据输入负、数据输出正和数据输入负四根信号线相连,其中数据输入正和数据输入负之间接200欧姆的第一电阻,数据输出正和数据输出负之间接200欧姆的第二电阻,隔离变压器通过数据接收正、数据接收负、数据发送正和数据发送负四根信号线相连与以太网接口相连,以太网接口与通过以太网线与监控上位机相连;串行接口电路通过两根串行信号线与处理器的串口相连,串行接口电路对外接口与上位机相连,用以实现上位机对本协议转换装置的参数配置;数据存储器电路通过数据总线和地址总线与处理器相连;电源电路的输入接外部供电电源,输出分为相互隔离的两路:一路为隔离的FlexRay总线接口电路中隔离光耦与外界FlexRay总线之间的电路提供电源,另一路为其他部分电路提供电源;上述上位机为带以太网接口的台式机或者笔记本电脑。
2.根据权利要求1所述的一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,其特征在于:所述数据存储器电路中的存储器为易失性存储器。
3.根据权利要求1所述的一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,其特征在于:所述处理器为SST89E564RD。
4.根据权利要求1所述的一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,其特征在于:所述带隔离的FlexRay总线接口电路中的通信控制器为MFR4200。
5.根据权利要求1所述的一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,其特征在于:所述带隔离的FlexRay总线接口电路中的总线驱动器为TJA108。
6.根据权利要求1所述的一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,其特征在于:所述带隔离的FlexRay总线接口电路中的三路光耦均为6N137。
7.根据权利要求1所述的一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,其特征在于:其工作过程包括:1)处理器通过带隔离的FlexRay总线接口电路接收外界FlexRay总线的数据并按照FlexRay协议对数据进行解析,将解析后的数据按照上位机以太网的通信协议进行打包,将打包后的数据通过带隔离的以太网接口电路发送到上位机;通过带隔离的以太网接口电路接收上位机的数据并按照上位机以太网的通信协议对数据进行解析,将解析后的数据按照FlexRay协议进行打包,将打包后的的数据该接收到的数据通过带隔离的FlexRay总线接口电路发送给外界FlexRay总线,从而实现FlexRay总线与以太网的协议转换;2)处理器将数据存储器电路中的存储器的存储空间分为两部分,一部分用以存储接收到的上位机的数据,一部分用以存储外界FlexRay总线的数据。
8.根据权利要求7所述的一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,其特征在于:处理器读取存储器每部分存储空间中的数据时均采用先入先出的方式。
9.根据权利要求7所述的一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,其特征在于:处理器通过以太网接口电路接收上位机的参数配置信息,并按照参数配置信息来配置带隔离的FlexRay总线接口电路。
10.根据权利要求7所述的一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,其特征在于:处理器通过串行接口电路接收上位机的参数配置信息,并按照参数配置信息来配置带隔离的FlexRay总线接口电路。技术领域
本发明涉及一种车用FlexRay总线与以太网的协议转换装置,属于网络通信技术领域。
背景技术
FlexRay总线是由BMW、DaimlerChrysler、Philips、Freescale、Bosch等公司共同制定的一种新型通信标准,主要面向车载线控应用(X-by-wire),采用基于时间驱动机制,具有高带宽、容错性能好等特点,与车用传统CAN总线相比,在实时性、可靠性和灵活性方面具有一定的优势。国外对FlexRay总线作了大量的研究和开发工作,并且在一些高端车型上得到成功的应用。例如,德国宝马(BMW)在SUVxa0X5系列车型的电子控制减震器系统中采用了FlexRay协议,实现了更好的乘坐舒适性以及驾驶时的安全性和敏捷性,此外还将施加给轮胎的负荷变动以及底盘的振动均减至最小;宝马X6和X7系列车型均在此系统的基础上继续使用FlexRay连接备车轮悬挂的减震器电子控制单元,根据行驶状态来控制减震器衰减力,更好地保持车辆稳定;德国奥迪也在09年开始量产的新款Audixa0A8的驾驶辅助系统内导入FlexRay,采用恩智浦的FlexRay收发器。随着国外研究与应用的推动,国内对FlexRay总线的研究也进入了一个飞速发展的时期。目前有一些针对FlexRay总线的协议转换装置逐渐被研发出来,比如FlexRay-CAN的通信网关、FlexRay-RS485的通信网关,这些主要面向现场同时拥有两条总线,两者之间需要需要进行数据通信,比如车辆中同时存在FlexRay总线和CAN总线,此时FlexRay-CAN网关作为车载实际运行部件的一部分。但是对于实车运行中的FlexRay总线来说,在研究过程中经常需要通过电脑(尤其现场经常用笔记本电脑)实时监测网络上的数据,此时采用以太网就是一个很好的方案,因为现有电脑基本都配备了以太网接口。因此,现有的针对FlexRay总线的协议转换装置具有以下不足:1.不能满足FlexRay总线到以太网的协议转换要求;2.对于现场采用电脑直接监测FlexRay总线数据不够方便,虽然部分网关带有RS232接口,但是目前大部分笔记本电脑上不在装配RS232接口;3.与FlexRay总线之间没有有效的电气隔离措施。
发明内容
本发明的目的是为了能够方便地对实车运行中的FlexRay总线实施监控,提出一种车用FlexRay总线与以太网的协议转换装置。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。本发明的一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,包括处理器及处理器外围电路、数据存储器电路、带隔离的FlexRay总线接口电路、带隔离的以太网接口电路、串行接口电路和电源电路,其外围电路为外界FlexRay网络和上位机,其连接关系及信号流向为:带隔离的FlexRay总线接口电路由通信控制器、隔离电路、总线驱动器和总线保护电路构成,其中通信控制器通过数据总线、地址总线和控制总线与处理器相连,隔离电路由第一光耦、第二光耦、第三光耦及其外围电路组成,三路光耦分别连接通信控制器的发送信号、接收信号和发送使能信号和总线驱动器的发送信号、接收信号和发送使能信号,其中信号流向为发送信号和发送使能信号的方向为从通信控制器至总线驱动器,接收信号的方向为从总线驱动器至通信控制器,总线驱动器的网络接口端经过总线保护电路接入外界的FlexRay网络;带隔离的以太网接口电路由以太网控制器、隔离变压器和以太网接口组成,其中以太网控制器通过数据总线、地址总线和控制总线与处理器相连,以太网控制器与隔离变压器通过数据输入正、数据输入负、数据输出正和数据输入负四根信号线相连,其中数据输入正和数据输入负之间接200欧姆的第一电阻,数据输出正和数据输出负之间接200欧姆的第二电阻,隔离变压器通过数据接收正、数据接收负、数据发送正和数据发送负四根信号线相连与以太网接口相连,以太网接口与通过以太网线与监控上位机相连;串行接口电路通过两根串行信号线与处理器的串口相连,串行接口电路对外接口与上位机相连,用以实现上位机对本协议转换装置的参数配置;数据存储器电路通过数据总线和地址总线与处理器相连;电源电路的输入接外部供电电源,输出分为相互隔离的两路:一路为隔离的FlexRay总线接口电路中隔离光耦与外界FlexRay总线之间的电路提供电源,另一路为其他部分电路提供电源;上述上位机为带以太网接口的台式机或者笔记本电脑;上述数据存储器电路中的存储器为易失性存储器。本发明的一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,其工作过程包括:1)处理器通过带隔离的FlexRay总线接口电路接收外界FlexRay总线的数据并按照FlexRay协议对数据进行解析,将解析后的数据按照上位机以太网的通信协议进行打包,将打包后的数据通过带隔离的以太网接口电路发送到上位机;通过带隔离的以太网接口电路接收上位机的数据并按照上位机以太网的通信协议对数据进行解析,将解析后的数据按照FlexRay协议进行打包,将打包后的的数据该接收到的数据通过带隔离的FlexRay总线接口电路发送给外界FlexRay总线,从而实现FlexRay总线与以太网的协议转换;2)处理器将数据存储器电路中的存储器的存储空间分为两部分,一部分用以存储接收到的上位机的数据,一部分用以存储外界FlexRay总线的数据,处理器读取存储器每部分存储空间中的数据时均采用先入先出的方式,数据存储器电路在网络传输速率较高、传输数据量较大的时候可以起到缓存的作用;3)处理器可以通过串行接口电路或者以太网接收上位机的参数配置信息,并按照参数配置信息来配置带隔离的FlexRay总线接口电路,可以满足与外界不同FlexRay网络匹配的需要。有益效果本发明结构简单、成本低、应用方便;可方便地采用便携式电脑上车对FlexRay总线进行实时监控;采用了完全的电气隔离措施,并在FlexRay总线对外接口端加入了总线保护电路,可以更好地起到抗干扰和保护电路以及上位机的作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。实施例一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,包括处理器及处理器外围电路、数据存储器电路、带隔离的FlexRay总线接口电路、带隔离的以太网接口电路、串行接口电路和电源电路,其外围电路为外界FlexRay网络和上位机,如图1所示,其连接关系及信号流向为:带隔离的FlexRay总线接口电路由通信控制器、隔离电路、总线驱动器和总线保护电路构成,其中通信控制器通过数据总线、地址总线和控制总线与处理器相连,隔离电路由三路光耦及其外围电路组成,三路光耦分别连接通信控制器的发送信号、接收信号和发送使能信号和总线驱动器的发送信号、接收信号和发送使能信号,其中信号流向为发送信号和发送使能信号的方向为从通信控制器至总线驱动器,接收信号的方向为从总线驱动器至通信控制器,总线驱动器的网络接口端经过总线保护电路接入外界的FlexRay网络;带隔离的以太网接口电路由以太网控制器、隔离变压器和以太网接口组成,其中以太网控制器通过数据总线、地址总线和控制总线与处理器相连,以太网控制器与隔离变压器通过数据输入正、数据输入负、数据输出正和数据输入负四根信号线相连,其中数据输入正和数据输入负之间接200欧姆的第一电阻,数据输出正和数据输入负之间接200欧姆的第二电阻,隔离变压器通过数据接收正、数据接收负、数据发送正和数据发送负四根信号线相连与以太网接口相连,以太网接口与通过以太网线与监控上位机相连;串行接口电路通过两根串行信号线与处理器的串口相连,串行接口电路对外接口与上位机相连,用以实现上位机对本协议转换装置的参数配置;数据存储器电路通过数据总线和地址总线与处理器相连;电源电路的输入接外部供电电源,输出分为相互隔离的两路:一路为隔离的FlexRay总线接口电路中隔离光耦与外界FlexRay总线之间的电路提供电源,另一路为其他部分电路提供电源;上述上位机为带以太网接口的台式机或者笔记本电脑;上述处理器为SST89E564RD,可以通过串口实现处理器的程序烧写与调试,不需要另外的烧写连接电路;上述带隔离的FlexRay总线接口电路中的通信控制器为MFR4200;上述带隔离的FlexRay总线接口电路中的总线驱动器为TJA1080;上述带隔离的FlexRay总线接口电路中的三路光耦均为6N137;上述数据存储器电路中的存储器为易失性存储器;本发明的一种FlexRay总线与以太网的协议转换装置,其工作过程包括:1)处理器通过带隔离的FlexRay总线接口电路接收外界FlexRay总线的数据并按照FlexRay协议对数据进行解析,将解析后的数据按照上位机以太网的通信协议进行打包,将打包后的数据通过带隔离的以太网接口电路发送到上位机;通过带隔离的以太网接口电路接收上位机的数据并按照上位机以太网的通信协议对数据进行解析,将解析后的数据按照FlexRay协议进行打包,将打包后的的数据该接收到的数据通过带隔离的FlexRay总线接口电路发送给外界FlexRay总线,从而实现FlexRay总线与以太网的协议转换;2)处理器将数据存储器电路中的存储器的存储空间分为两部分,一部分用以存储接收到的上位机的数据,一部分用以存储外界FlexRay总线的数据,处理器读取存储器每部分存储空间中的数据时均采用先入先出的方式,数据存储器电路在网络传输速率较高、传输数据量较大的时候可以起到缓存的作用;3)处理器可以通过串行接口电路或者以太网接收上位机的参数配置信息,并按照参数配置信息来配置带隔离的FlexRay总线接口电路,可以满足与外界不同FlexRay网络匹配的需要。