基于SOC芯片的车载网关、控制方法及车载装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于SOC芯片的车载网关、控制方法及车载装置，车载网关包括SOC核心处理模块、以太网接口模块、CAN接口模块、存储模块和电源管理模块，所述以太网接口模块、CAN接口模块、存储模块、USB模块和电源管理模块均与所述SOC核心处理模块连接；所述SOC核心处理模块的FPGA单元采用二层交换网络设计，包括主交换模块SW1、辅交换模块SW2和交换模块倒换及冗余控制模块，当检测到SW1转发状态正常时，控制SW2丢弃接收数据，不进行数据的转发，当检测到SW1转发状态异常，控制SW1不再进行数据转发，切换到SW2进行数据收发，同时SW1进行复位。本发明专利技术对核心的以太网交换部分进行冗余设计，增强了网关的可靠性，并且具有强大的数据采集和处理能力。和处理能力。和处理能力。

【技术实现步骤摘要】
基于SOC芯片的车载网关、控制方法及车载装置


[0001]本专利技术属于车载通信的
，具体涉及一种基于SOC芯片的车载网关、控制方法及车载装置。

技术介绍

[0002]车载网关是汽车整车的重要部件，是整车网络的数据交换枢纽，CAN、LIN、MOST、FlexRay等网络数据可以通过车载网关在不同的网络中进行路由。现有技术中提供了一种车载网关，包括控制模块，所述控制模块的连接端连接有储存模块、数据采集模块、信息处理模块、信号采集模块、网络模块，所述数据采集模块、信息处理模块、信号采集模块的输出端连接在网络模块的连接端，所述数据采集模块的连接端连接有CAN总线模块，所述网络模块的连接端连接有串口模块、平台模块和定位模块，从而在网关模块的协同作用下，方便用户适时安排自己的乘车计划，从而大大提高出行效率。但是该车载网关通信率低、可靠性差，不能满足域控制器集中化车载装置的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于SOC芯片的车载网关、控制方法及车载装置，通过对以太网交换模块的冗余设计，提高整车的安全性和可靠性。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于SOC芯片的车载网关，包括SOC核心处理模块、以太网接口模块、CAN接口模块、存储模块和电源管理模块，所述以太网接口模块、CAN接口模块、存储模块、USB模块和电源管理模块均与所述SOC核心处理模块连接；
[0006]所述SOC核心处理模块包括CPU单元和FPGA单元，所述CPU单元，用于电路监控、系统配置、电源管理、路由表维护和路由计算；所述FPGA单元采用二层交换网络设计，用于实现交换方式的控制，包括主交换模块SW1、辅交换模块SW2和交换模块倒换及冗余控制模块，在车载网关正常工作时，主交换模块SW1完成数据接收和转发，辅交换模块SW2进行数据接收及校验，并检测主交换模块SW1的转发状态，当检测到主交换模块SW1转发状态正常时，交换模块倒换及冗余控制模块发出第一控制指令，控制辅交换模块SW2丢弃接收数据，不进行数据的转发，当检测到主交换模块SW1转发状态异常，交换模块倒换及冗余控制模块发出第二控制指令，控制主交换模块SW1不再进行数据转发，切换到辅交换模块SW2进行数据收发，同时主交换模块SW1进行复位；
[0007]所述以太网接口模块，用于通过主交换模块SW1、辅交换模块SW2连接外部网口；
[0008]所述CAN接口模块，用于与整车的执行元件进行内部通信；
[0009]所述存储模块，用于存储配置数据、程序数据和整车运行内存数据；
[0010]所述电源管理模块，用于为SOC核心处理模块和以太网接口模块提供电能。
[0011]进一步的，所述主交换模块SW1和辅交换模块SW2的结构相同，均包括MAC控制模
块、端口调度模块、报文解析分类模块、打包模块、数据缓存模块、Hash表模块、数据优先级分类模块、错误检测控制模块、包分流模块、令牌桶调度模块和SW控制模块；所述MAC控制模块与端口调度模块连接，所述端口调度模块分别与打包模块和报文解析分类模块连接，所述打包模块与包分流模块连接，所述包分流模块与错误检测控制模块连接，所述错误检测控制与SW控制模块连接，所述报文解析模块分类模块与数据缓存模块和Hash表模块连接，所述数据缓存模块和Hash表模块均与、数据优先级分类模块连接，所述数据优先级分类模通过多个令牌桶与令牌桶调度模块连接，所述令牌桶调度模块与错误检测控制模块连接。
[0012]进一步的，所述MAC控制模块，用于数据报文MAC地址学习，然后端口调度模块根据MAC地址表进行数据报文转发；
[0013]所述端口调度模块，用于数据包的收发控制，确定发送数据包的端口；
[0014]所述报文解析分类模块，用于提取报文的五元组，并将所述五元组与数据包进行分流；所述五元组包括源IP地址、源端口、目标IP地址、目标端口和传输层协议；
[0015]所述打包模块，用于数据打包，增加数据报文头和MAC地址；
[0016]所述数据缓存模块，用于缓存各端口接收的数据报文，形成数据队列发送给优先级分类模块；
[0017]所述Hash表模块，用于查询报文优先级及安全策略，并输出数据包优先级及安全策略，进入优先级分类模块；
[0018]所述数据优先级分类模块，用于优先级分类模块根据数据包是否安全，决定是否打开令牌桶，不符合安全规则的数据包，将不被接受，进行丢弃，被接受的数据包，根据优先级，决定数据包去向哪一个令牌桶；
[0019]所述错误检测控制模块，用于对令牌桶输出的数据进行校验，若有错误丢弃，无误则继续传输；
[0020]所述包分流模块，用于根据报文类型确定二层转发或三层转发，CPU单元接收三层的数据报文，配置报文转发端口；
[0021]所述令牌桶调度模块，用于以优先级调动令牌桶，将数据输出；输出的数据经过转发引擎由打包模块，进入端口调度模块；
[0022]所述SW控制模块，用于检测接收数据缓冲区使用情况，控制端口收发数据。
[0023]进一步的，所述打包模块通过二层引擎和三层引擎与包分流模块连接，包分流模块根据优先级及安全策略，决定令牌桶输出的数据进行二层转发或三层转发；所述二层引擎实现二层交换机功能，所述三层引擎实现三层交换机功能。
[0024]进一步的，所述主交换模块SW1和辅交换模块SW2还包括CPU配置端口，所述CPU配置端口用于Hash表模块设置和参数读取，设置VLAN、IP地址和接口access，实现三层转发功能。
[0025]进一步的，所述MAC控制模块包括多个MAC单元，多个MAC单元并行与所述端口调度模块连接。
[0026]进一步的，所述存储模块包括Flash、EEPROM和DDR；
[0027]所述CAN接口模块预留2路CAN总线接口，2路CAN总线接口通过CAN总线与CPU单元连接。
[0028]进一步的，还包括接口检测模块JTAG、USB模块、数字量输入输出模块和模拟量采
集模；所述接口检测模块JTAG、USB模块、数字量输入输出模块和模拟量采集模均与SOC核心处理模块连接。
[0029]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种车载网关的控制方法，应用于所述的基于SOC芯片的车载网关，该控制方法包括下述步骤：
[0030]SOC核心处理模块通过以太网接口外接网口设备，获取网口设备的数据流；
[0031]当车载网关正常工作时，主交换模块SW1完成数据接收和转发，辅交换模块SW2进行数据接收及校验，检测主交换模块SW1的转发状态；
[0032]当检测到主交换模块SW1转发状态正常时，交换模块倒换及冗余控制模块发出第一控制指令，通知辅交换模块SW2丢弃接收数据，错误检测控制模块丢弃数据报文，不进行数据转发；
[0033]当检测到主交换模块S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于SOC芯片的车载网关，其特征在于，包括SOC核心处理模块、以太网接口模块、CAN接口模块、存储模块和电源管理模块，所述以太网接口模块、CAN接口模块、存储模块、USB模块和电源管理模块均与所述SOC核心处理模块连接；所述SOC核心处理模块包括CPU单元和FPGA单元，所述CPU单元，用于电路监控、系统配置、电源管理、路由表维护和路由计算；所述FPGA单元采用二层交换网络设计，用于实现交换方式的控制，包括主交换模块SW1、辅交换模块SW2和交换模块倒换及冗余控制模块，在车载网关正常工作时，主交换模块SW1完成数据接收和转发，辅交换模块SW2进行数据接收及校验，并检测主交换模块SW1的转发状态，当检测到主交换模块SW1转发状态正常时，交换模块倒换及冗余控制模块发出第一控制指令，控制辅交换模块SW2丢弃接收数据，不进行数据的转发，当检测到主交换模块SW1转发状态异常，交换模块倒换及冗余控制模块发出第二控制指令，控制主交换模块SW1不再进行数据转发，切换到辅交换模块SW2进行数据收发，同时主交换模块SW1进行复位；所述以太网接口模块，用于通过主交换模块SW1、辅交换模块SW2连接外部网口；所述CAN接口模块，用于与整车的执行元件进行内部通信；所述存储模块，用于存储配置数据、程序数据和整车运行内存数据；所述电源管理模块，用于为SOC核心处理模块和以太网接口模块提供电能。2.根据权利要求1所述基于SOC芯片的车载网关，其特征在于，所述主交换模块SW1和辅交换模块SW2的结构相同，均包括MAC控制模块、端口调度模块、报文解析分类模块、打包模块、数据缓存模块、Hash表模块、数据优先级分类模块、错误检测控制模块、包分流模块、令牌桶调度模块和SW控制模块；所述MAC控制模块与端口调度模块连接，所述端口调度模块分别与打包模块和报文解析分类模块连接，所述打包模块与包分流模块连接，所述包分流模块与错误检测控制模块连接，所述错误检测控制与SW控制模块连接，所述报文解析模块分类模块与数据缓存模块和Hash表模块连接，所述数据缓存模块和Hash表模块均与、数据优先级分类模块连接，所述数据优先级分类模通过多个令牌桶与令牌桶调度模块连接，所述令牌桶调度模块与错误检测控制模块连接。3.根据权利要求2所述基于SOC芯片的车载网关，其特征在于，所述MAC控制模块，用于数据报文MAC地址学习，然后端口调度模块根据MAC地址表进行数据报文转发；所述端口调度模块，用于数据包的收发控制，确定发送数据包的端口；所述报文解析分类模块，用于提取报文的五元组，并将所述五元组与数据包进行分流；所述五元组包括源IP地址、源端口、目标IP地址、目标端口和传输层协议；所述打包模块，用于数据打包，增加数据报文头和MAC地址；所述数据缓存模块，用于缓存各端口接收的数据报文，形成数据队列发送给优先级分类模块；所述Hash表模块，用于查询报文优先级及安全策略，并输出数据包优先级及安全策略，进入优先级分类模块；所述数据优先级分类模块，用于优先级分类模块根据数据包是否安全，决定是否打开令牌桶，不符合安全规则的数据包，将不被接受，进...

【专利技术属性】
技术研发人员：田博仁，吴光勋，何文，舒治成，侯亚飞，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：