【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汽车总线数据分析与故障诊断领域，具体为一种面向车载以太网的实时检测与分析方法及轻量型装置，应用于车载以太网总线的故障诊断，并使用轻量型的可移动嵌入式设备，便于车载总线自动诊断技术后续的优化。
技术介绍
1、随着汽车电子技术的快速发展，汽车控制电子单元系统(ecu)逐渐增多，总线越来越复杂，并且安全性一直是重点话题，所以对信息传递的实时性要极高，传统单一的can总线已经不能满足如今高速增长的需求，车载以太网越来越广泛应用于现代汽车中，为车辆提供高速可靠的数据传输和通信能力。然而，随着车载以太网应用的不断普及，其面临的故障检测和分析问题也越来越突出。因此，针对车载以太网的分析与故障检测技术得到了越来越广泛的研究和应用。
2、早期的车载网络分析与故障检测技术主要是基于手动分析和排除故障的方式，缺乏实时性和自动化，因此效率低下，难以满足现代汽车高速通信和数据传输的要求。随着计算机技术和嵌入式系统的不断发展，车载以太网分析与故障检测技术得到了快速发展。目前，大多检测方法基于大型检测与分析系统，该方法不利于携带，嵌入式系统凭借其轻量型易于携带的优势为此提供了新的选择。
3、目前，各类基于以太网的车载传输类型成为主流。面向车载以太网的分析与故障检测技术主要涵盖以下方面：车载以太网数据采集技术、车载以太网数据分析技术、车载以太网故障检测技术。为了提升车载总线的稳定性，设计一款诊断汽车总线性能分析的装置具有实用价值；为解决复杂的总线结构，兼容多种总线数据报文，同时解决传统总线分析设备复杂且不利于携带的问题，设
技术实现思路
1、根据上述所提出的技术问题，提出一种面向车载以太网的实时检测与分析方法及轻量型装置，用于解决目前基于以太网的车载总线在复杂情况下无法对总线性能进行实时、有效分析与诊断的问题，以及不可兼容多种非标准以太网协议的问题，同时可移动的嵌入式设备也有效的克服了传统复杂或固定的检测系统的不便
2、本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
3、一种面向车载以太网的实时检测与分析轻量型装置，包括：
4、数据采集模块，用于采集非标准车载以太网数据报文；
5、核心处理模块，用于从数据采集模块获取数据报文，对其进行处理，并对处理后的数据报文进行分析；
6、可视化模块，用于对核心处理模块分析的结果进行可视化，并控制报文检测的起始与终止。
7、所述数据采集模块包括：
8、高速采集单元，用于接口处对以太网数据报文进行实时抓包、导入导出多种数据包格式；
9、数据缓存单元，包括a、b两个缓冲区，用于缓存高速采集单元获取的数据包；
10、实时处理单元，用于实时处理采集的车载以太网报文，以满足实时性检测与分析的要求。
11、所述高速采集单元为基于fpga设计的数据采集卡。
12、所述核心处理模块包括：
13、嗅探进程单元，用于读取数据缓存单元的报文并对其进行包过滤，将过滤后的报文数据读取到可拓展单元，并将报文解析单元的分析结果通过使用共享内存的方式传入上可视化模块；
14、可拓展单元，用于针对接收到的非标准以太网报文结构，采用xml的文本编辑格式描述协议结构文件将其归一化；
15、报文解析单元，用于对归一化后的的结构文件通过帧类型进行解析。
16、所述核心处理模块是采用arm-linux内核设计的具有实时性处理的内核模块。
17、所述可视化模块包括：
18、控制按钮模块，用于控制采集数据的起始与中止，包含开始抓包、暂停抓包及停止抓包；
19、可视化显示报文信息模块，用于展示包括数据、图表、动画在内的分析结果；
20、日志记录模块，用于记录系统的操作历史。
21、一种面向车载以太网的实时检测与分析方法，包括以下步骤：
22、1)在可视化模块的控制按钮模块发出抓包指令时，数据采集模块通过端口处连接的汽车现场总线开始抓包，并将包放入数据缓存单元；
23、2)嗅探进程单元在数据缓存单元中接收到数据包后，对数据包中的数据流按设定的包过滤规则筛选处理，保留需要分析的包；
24、3)可拓展单元使用xml描述格式进行数据包归一化，使得数据包的结构和内容按照统一的xml格式进行描述，并将其映射到相应的xml元素和属性中；
25、4)报文解析模块对数据包进行分析；
26、5)在可视化模块的控制按钮模块发出停止抓包指令时，核心处理模块利用arm-linux内核进行实时中断响应，将解析包结果返回给嗅探进程单元，再通过嗅探进程单元发送给共享内存，并更新报文信息及数据帧列表；
27、6)利用设计的可视化模块进行包可视化分析，对报文内容的帧头、丢包率及吞吐率信息进行解析，完成解析后，发出清空缓冲区指令并下电。
28、所述报文解析模块对数据包进行分析，具体为：计算帧的长度、检查数据包的完整性、解析数据包的内容、检测错误。
29、本专利技术具有以下有益效果及优点：
30、1.针对车载以太网高实时性的要求，设计一款能够实时检测车载以太网报文的嵌入式装置，不仅填补了目前车载以太网总线检测的空缺，还能够高效的对总线分析，嵌入式总线分析设备可以实现对车载以太网数据的实时采集、分析和处理，提高了分析总线数据的效率和准确性。
31、2.针对非标准以太网数据帧格式的报文，设计可兼容多种非标准协议的文本描述格式，提高了检测系统的普适性。
32、3.能够提高车载以太网的可靠性：嵌入式总线分析设备可以实时检测车载以太网中的数据流，通过对数据流的分析和监控，可以及时发现潜在的故障和问题，并进行相应的处理和修复，从而提高车载以太网的可靠性和稳定性。
33、4.针对传统总线分析设备的不利于携带性问题，轻量型的嵌入式可移动设备更利于携带能提升其便携性，并通过硬件与软件与软件结合的优化方式提升其实时性。
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1.一种面向车载以太网的实时检测与分析轻量型装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种面向车载以太网的实时检测与分析轻量型装置，其特征在于，所述数据采集模块包括：
3.根据权利要求2所述的一种面向车载以太网的实时检测与分析轻量型装置，其特征在于，所述高速采集单元为基于FPGA设计的数据采集卡。
4.根据权利要求1所述的一种面向车载以太网的实时检测与分析轻量型装置，其特征在于，所述核心处理模块包括：
5.根据权利要求1所述的一种面向车载以太网的实时检测与分析轻量型装置，其特征在于，所述核心处理模块是采用arm-linux内核设计的具有实时性处理的内核模块。
6.根据权利要求1所述的一种面向车载以太网的实时检测与分析轻量型装置，其特征在于，所述可视化模块包括：
7.一种面向车载以太网的实时检测与分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种面向车载以太网的实时检测与分析方法，其特征在于，所述报文解析模块对数据包进行分析，具体为：计算帧的长度、检查数据包的完整性、解析数据
...【技术特征摘要】
1.一种面向车载以太网的实时检测与分析轻量型装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种面向车载以太网的实时检测与分析轻量型装置，其特征在于，所述数据采集模块包括：
3.根据权利要求2所述的一种面向车载以太网的实时检测与分析轻量型装置，其特征在于，所述高速采集单元为基于fpga设计的数据采集卡。
4.根据权利要求1所述的一种面向车载以太网的实时检测与分析轻量型装置，其特征在于，所述核心处理模块包括：
5.根据权利要求1所述的一种面向车载以太网的实...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹震宇，邱佟，杨东升，王子淞，王肖辉，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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