[0001] 优先权
[0002] 本
专利申请要求专利申请号为62/331,050、2016年5月3日提交的、名称为“METHOD AND APPARATUS FOR ACCESSING DATA TRAFFIC IN A CONTROL AREA NETWORK”、
发明人为Justin G.Schroeder的临时美国专利申请的优先权，该临时美国专利申请的公开内容通过引用全部并入于此。
[0003] 相关申请
[0004] 本专利申请涉及专利申请号为14/797,791、2015年7月13日提交的、名称为“EXHAUST CONTROL SYSTEM”、发明人为Erin M.Dmytrow、Ryan L.Martin以及Justin G.Schroeder的美国专利申请，该美国专利申请的公开内容通过引用全部并入于此。
技术领域
[0005] 本发明总体上涉及车辆内部通信系统，更具体地，本发明涉及管理内部车辆通信系统上的数据通信。
背景技术
[0006]
汽车车载诊断(a/k/a OBD、OBD II、OBD 2)为诸如经销商、机械师以及第三方(例如，保险公司或移动应用提供商)的各种实体提供
接口，以访问内部
计算机系统。除此之外，那些内部计算机系统可以具有这些实体能够检索和处理的车辆信息，诸如速度、
温度、车辆类型等。访问这些计算机系统的实体通常使用外部装置来恢复必要的信息。
[0007] 不理想的是，用于访问这种信息的
现有技术可能对车辆上的一个或更多个特征的操作具有不利的影响。例如，访问该信息的装置可能会禁用重要特征，例如E911辅助功能，以及不太重要的特征，诸如信息娱乐功能。以这种方式使用的这种装置也有可能1)引入
失速，2)致使检查
发动机灯或其它警告指示灯照亮，3)设置诊断故障代码，4)影响其它的车辆功能。
发明内容
[0008] 根据本发明的一个实施方式，提供了一种管理具有多个功能模
块的车辆
控制器局域网络中的数据通信的方法和装置。为此，所述方法和所述装置被动地接收通过车辆的控制器局域网络传输的数据消息。所述数据消息按多个专有协议中的一个进行格式化。接着，所述方法和所述装置确定通过所述控制器局域网络传输的所述数据消息的协议。所确定的协议是所述多个专有协议中的一个。
[0009] 在确定所述协议之后，控制协议逻辑部将所述数据消息(通过所述控制器局域网络传输)从所确定的协议转换成给定协议。因此，所述协议逻辑部被配置成将所述数据消息从所述多个专有协议中的任一个转换成所述给定协议。然后，所述方法和所述装置按所述给定协议将所述数据消息传输到所述控制器局域网络上，以供所述功能模块中的至少一个功能模块使用。
[0010] 所述方法和所述装置可以按不通过所述控制器局域网络转发针对所述数据消息的
请求的方式被动地接收所述消息。另选地或者另外地，在正常车辆操作期间被动地接收所述消息的过程可以涉及在不禁止执行由所述模块功能实现的功能(在正常的车辆操作期间)的情况下接收消息。除此之外，所述功能模块可以包括
发动机控制单元。
[0011] 所述协议逻辑部可以仅对通过所述控制局域网络传输的所述多个数据消息的子集进行转换。以类似的方式，所述数据消息可以通过以下步骤来传输：a)确定按所述给定协议在所述控制器局域网络中传输的数据消息子集，以及b)按所述给定协议在所述控制器局域网络中传输所述数据消息子集。
[0012] 一些实施方式可以经由所述控制器局域网络的车载诊断端口被动地接收数据消息。例如，所述协议逻辑部可以包括与所述车载诊断端口耦接的
软件狗。另选地或者另外地，所述协议逻辑部可以被直接硬接线至所述控制器局域网络。除了其它类型之外，所述车辆可以是汽车，并且所述多个专有协议可以包括第一汽车公司的第一专有协议以及第二汽车公司的第二专有协议。
[0013] 售后方可以安装所述装置和/或参与管理所述数据消息的过程。为此，售后方可以将所述协议逻辑部耦接至所述车辆，以接收所述数据消息。这样，在售后方将所述协议逻辑部耦接至所述车辆之前，所述车辆处于完工状态。此外，为了提供另外的功能，所述数据消息可以按所述给定协议传输至离线装置，所述离线装置具有被配置成与所述至少一个功能模块协作的程序代码。例如，所述程序代码可以根据所述数据信息控制所述功能模块。
[0014] 根据另一实施方式，一种用于管理车辆的具有多个功能模块的控制器局域网络中的数据通信的装置包括CAN接口，所述CAN接口被配置成：被动地接收通过所述车辆上的所述控制器局域网络传输的数据消息。所述数据消息按多个专有协议中的一个进行格式化。所述装置还具有：1)协议选择器，所述协议选择器被配置成确定通过所述控制器局域网络传输的所述数据消息的协议；2)第一转换模块(在工作时与所述协议选择器耦接)，所述第一转换模块被配置成将所接收的数据消息从第一专有协议转换成公共给定协议；以及3)第二转换模块(在工作时与所述协议选择器耦接)，所述第二转换模块被配置成将所接收的数据消息从第二专有协议转换成所述公共给定协议。优选地，所述第一专有协议不同于所述第二专有协议。所述CAN接口被配置成：按所述公共给定协议将所述数据消息传输到所述控制器局域网络上，以供所述控制器局域网络上的所述功能模块中的至少一个功能模块使用。
[0015] 本发明的例示性实施方式被实现为具有计算机可用介质的
计算机程序产品，所述计算机可用介质上具有计算机可读程序代码。计算机程序可以根据常规方法读取和利用所述计算机可读代码。
附图说明
[0016] 根据参照下文紧接着概述的附图所讨论的下列“具体实施方式”，本领域技术人员应当更充分地理解本发明的各种实施方式的优点。
[0017] 图1示意性示出了实现本发明一个实施方式的车辆网络。
[0018] 图2示意性示出了实现本发明第二实施方式的第二车辆网络。
[0019] 图3示意性示出了根据本发明例示性实施方式的、被配置成监测诸如图1和图2的网络的车辆网络中的数据消息的数据监测器。
[0020] 图4示出了根据本发明例示性实施方式监测车辆网络中的数据消息的过程。
具体实施方式
[0021] 在例示性实施方式中，数据监测装置被动地监测和转换在车辆网络(例如，控制器局域网络)内传输的数据消息，以供车辆网络的其它部分使用。为此，该装置确定数据消息的协议，然后将这些消息从所确定的协议转换成可以由车辆网络的其它部分(例如，控制排气系统的模块)使用的另一协议或格式。重要的是，通过被动地监测消息，数据监测装置的优选实施方式不会询问其它网络组件/装置，不会中断其它网络组件/装置的功能，不会发送针对数据消息的请求以及不会主动地与其它网络组件/装置交互以获得数据消息。相反，该装置仅仅“监听”网络中的数据通信。下文对例示性实施方式的细节进行讨论。
[0022] 图1示意性示出了根据本发明例示性实施方式的具有通信监测器12的车辆网络10，该通信监测器12被动地监测网络数据消息。车辆网络10优选地为汽车(例如，小汽车或
卡车)内的高速控制器局域网络(也称为“CAN”)。如本领域技术人员所知的，控制器局域网络10是广泛采用的车辆网络，该车辆网络使用基于传输协议的消息来允许车辆内的
微控制器和其它装置在不需要主计算机的情况下进行通信。
[0023] 为此，图1的网络10包括共同对车辆操作的某些部分进行控制的多个功能模块，附图将那些功能模块总体表示为“ECU 14”和“其它18”。这些功能模块14和功能模块18中的每一个通过常规互连机构在工作时进行连接。图1仅示出了连通各个组件的总线16。本领域技术人员应当理解，可以对该通用表示进行
修改，以包括其它常规直接或间接连接。因此，对总线16的讨论不旨在限制各种实施方式。
[0024] 图1中所示的网络10具有“N”个发动机控制单元14。具体地，发动机控制单元14传统上基于来自于多个
传感器(例如，环绕车辆周边的卫星传感器)的读数来优化发动机的性能。为此，发动机控制单元14可以调节发动机
致动器，使得发动机以预期的性能效率运行。例如，发动机控制单元14可以控制点火正时、空转速度、空气/
燃料混合物、瞬时加油，以及低
燃油压力调节器。
[0025] 标记为“其它18”的功能模块可以代表各种其它功能模块中的任何一个。例如，该附加功能模块可以代表一个或更多个类似或不同的功能模块，诸如计算机或处理器。作为另一示例，其它的模块还可以包括控制通过内部汽车排气系统的废气流的
阀控制器。关于该阀控制器的更多信息，参见上文并入的待审美国专利申请14/797,791。
[0026] 以类似于其它控制器局域网络的方式，图1的网络10还具有用于使第三方(诸如技术人员或车主)能够访问各种功能模块14和功能模块18以及网络10本身的机构。因此，网络10还具有常规车载诊断连接器20(例如，使用OBD、OBD II的SAE J1962连接器)，以使用户能够访问各种车辆子系统和功能模块。除此之外，用户通常可以通过车载诊断连接器20监测排放、里程、速度，以及其它有用的数据。
[0027] 作为物理组件，车载诊断连接器20优选地具有用于接纳补充装置的标准化接口。例如，车载诊断连接器20可以连接至从大型发动机测试计算机系统延伸的
线束末端处的耦接机构。作为另一示例，车载诊断连接器20可以连接至整体的独立便携式装置，诸如软件狗。
[0028] 如本领域技术人员所知的，软件狗通常是很小的手持装置，其可以被配置成执行各种功能中的任何一种功能。保险公司经常以这种方式使用软件狗来监测驾驶员的习惯。不理想的是，被用于这些目的的现有技术软件狗通常发送请求消息或者询问控制器局域网络10内的各种特定功能模块14和/或功能模块18，以接收它们所需的信息。此外，还增加了其它问题，这些现有技术的软件狗还可以减少或干扰网络10中的其它重要模块的功能。例如，这些软件狗中的一些可以关闭紧急911呼出功能，不必要地照亮危险警告灯，或阻止危险警告灯照亮。
[0029] 认识到这些问题，发明人开发了所提及的通信监测器12，该通信监测器12被动地监测网络数据通信，而不请求数据或干扰网络10中的其它模块14和18的功能。图1示意性示出了通信监测器12，在本实施方式中，该通信监测器12插入到车载诊断连接器20中。通信监测器12可以采取各种形状因子中的任何一种，诸如通过线束或类似连接器连接的独立装置，或者直接插入到车载诊断连接器20的软件狗。
[0030] 然而，其它实施方式可以以其它方式连接至网络10。例如，通信监测器12可以使用无线技术(例如，卫星传输、蓝牙、WiFi等)仅仅将所选择的网络数据进行离线传输或者传输至另一装置。图2示意性示出了直接(即，不通过车载诊断连接器20)连接至网络10的通信监测器12的第二示例。例如，通信监测器12可以物理地固定在汽车内(即，硬接线至网络10)，并且可以与网络总线16连通，以控制如上述并入的专利申请中所描述的排气阀。实际上，不同的车辆可以在不同的
位置允许这种硬接线连接。因此，本领域技术人员应当知道特定车辆的网络10中接纳通信监测器12的适当位置。
[0031] 图3示意性示出了图1和图2中所示的通信监测器12的附加细节。以类似于网络10的方式，通信监测器12包括协作执行各种所需功能的多个功能模块。也像网络10一样，这些组件中的各个组件都通过常规互连机构在工作时进行连接。图3仅示出了连通各个组件的总线24。本领域技术人员应当理解，可以对该通用表示进行修改，以包括其它常规直接或间接连接。因此，对总线24的讨论不旨在限制各种实施方式。
[0032] 优选地，通信监测器12使得与车辆制造无关的实体能够访问该数据。这些实体通常被称作“售后”实体，其通常将组件或功能增加或扩充到已经生产或制造的车辆中。如本领域技术人员所知的，售后零件或组件并不来自于车辆制造商。例如，售后公司或售后服务人员可以添加如在并入的专利申请中描述的售后排气控制系统。
[0033] 如上所述，通信监测器12被动地监听网络10中的数据通信。为此，通信监测器12具有用于向网络10发送数据以及从网络10接收数据的接口22，该通信监测器12包括被动地监听网络数据通信。作为售后产品，通信监测器12的例示性实施方式不一定是针对一种特定类型的车辆定制的。具体地，不同的车辆制造商通常各自具有其自己的、用于传送与车辆的操作有关的信息的专有协议或格式。因此，通信监测器12具有多个模块，每个模块都能够读取和理解至少一个这样的专有协议。
[0034] 更具体地，通信监测器12具有多个转换器(由附图标记“26”总体标识)，每个转换器都被配置成理解至少一个专有协议，并将信息从该专有协议转换成公共协议。例如，转换TM器1可以被配置成将FORD 协议转换为公共协议，而转换器2可以被配置成将GENERAL MOTORSTM协议转换成相同的公共协议。具有专有协议知识的本领域技术人员可以使用常规转换技术来进行那些转换。如下文关于图4所讨论的，通信监测器12内的控制器28可以通过接口22引导所转换的消息从通信监测器12到网络10中，以供网络10中的其它功能模块使用。
[0035] 如本领域技术人员所知的，存在不同类型的协议。一种类型的协议可以仅
指定通过网络10报信或者转发的格式(“传输”协议)，而另一协议可以指定通过网络10在各种消息中传输的数据的含义(“数据”协议)。因此，在一些实施方式中，针对所接收的消息，给定转换器26可以首先使用传输协议(例如，以太网)来转换/解码消息，以生成按数据协议编码的数据。接着，给定转换器26则可以转换/解码从消息中解析出的数据。然后，如下文关于图4所讨论的，给定转换器26可以将所转换的数据转换/编码成标准格式(数据协议和传输协议中的一个或两个)，以供ECU 14和/或其它装置18使用。
[0036] 然而，许多现代汽车具有公共传输协议。因此，每个转换器26都可以使用相同的传输协议解码技术，但使用不同的专有数据协议解码技术来解码消息中的数据。例如，转换器1可以使用五个
汽车制造商共用的解码技术来解码消息(即，基于传输协议)，但是使用单独的汽车制造解码技术来读取消息中的数据。
[0037] 因此，通信监测器12还具有基于消息通信确定适当的转换器26的选择器30。实际上，应当注意，图3仅示意性示出了这些组件中的各个组件。本领域技术人员应当理解，这些组件中的各个组件都可以通过一个或更多个其它功能组件以多种常规方式实现，诸如通过使用
硬件、软件，或硬件和软件的组合。例如，每个转换器26都可以使用执行
固件的多个
微处理器来实现。作为另一示例，转换器26可以使用一个或更多个专用集成
电路(即，“ASIC”)和相关软件，或者ASIC、分立
电子组件(例如，晶体管)以及微处理器的组合来实现。因此，图3的单个框中的转换器26和其它组件的表示仅出于简化目的。实际上，在一些实施方式中，图3的通信监测器12通过多个不同的物理平台分布—不一定处于同一壳体或底盘内。
[0038] 本领域技术人员应当理解，通信监测器12可以具有许多其它物理和功能组件，诸如用于本地存储所转换的数据消息的短期和长期
存储器、用于无线传输所转换的数据的
调制解调器或发送器，以及提供另外功能的微处理器。因此，本讨论绝不表明图3代表通信监测器12的所有元件。
[0039] 图4示出了根据本发明例示性实施方式监测车辆网络10中的数据消息的过程。应当注意，该过程是根据可以被用于管理控制器局域网络10中的数据消息的较长过程进行简化得到的。因此，该过程可以具有更多的步骤。另外，一些步骤可以以不同于所示次序的次序执行或者同时执行。因此，本领域技术人员可以适当地修改该过程。此外，尽管就图1和图2中所示的控制器局域网络10进行了讨论，但本领域技术人员可以将该过程的各种实施方式应用于其它车辆网络10。实际上，本领域技术人员可以将例示性实施方式应用于其它类型的车辆。
[0040] 该过程开始于步骤400，在该步骤将通信监测器12与网络10进行耦接。例如，在使用软件狗形状因子时，通信监测器12可以通过车载诊断连接器20(图1)进行连接。作为另一示例，当使用硬接线实现时，如图2所示，通信监测器12可以直接连接至该系统。在任一情况下，当作为售后技术实施时，在开始该步骤之前，车辆优选为处于完工状态。此时，通信监测器12与网络10进行电耦接，从而可以开始被动地接收数据消息。
[0041] 该过程继续至步骤402，在该步骤确定网络10的协议。如上所述，网络10是由特定车辆制造商生产的车辆的一部分，该车辆制造商使用其自己的专有协议对其网络通信进行编码。因此，选择器30确定车辆所使用的专有协议。本领域技术人员可以使用许多技术中的任何一种来实现。例如，选择器30可以拦截/接收和解析数据通信，以确定专有协议。作为第二示例，选择器30可以参加与网络10中的其它功能模块的一些其它“
信号交换”初始化过程，以确定专有协议。例如，当车辆启动时，控制器28可以与网络10的功能模块交互，以确定所需要的信息。实际上，选择器30可以被配置成执行一系列不同的技术，直到其能够确定用于车辆的适当协议。
[0042] 在确定专有协议之后，选择器30选择多个转换器26中的一个(步骤404)，然后所选择的转换器26能够将消息从专有协议转换成公共协议(步骤406)。在例示性实施方式中，在解码消息及其数据之后，
选定转换器26将所解码的数据编码成单独的共同协议。所选择的转换器26可以转换它在网络10中截取的所有消息。
[0043] 然而，在其它实施方式中，所选择的转换器26可以被配置成仅对网络10中的所选消息进行转换。例如，当与所并入的专利申请的排气控
制模块一起使用时，转换器26可以被配置成仅对与排气阀控制器模块所需的参数有关的消息进行转换。其中，这些消息可以包括与节气
门位置、速度等有关的信息。
[0044] 本领域技术人员可以从各种类型的消息或携带所选数据类型的消息中的任何消息中进行选择。当然，以类似于上述阀控制器示例的方式，所选数据的类型取决于该数据的使用。在没有限制的情况下，该类型的数据可以包括以下各项中的一项或更多项：
[0045] ·里程，
[0046] ·每加仑英里数，
[0047] ·位置，
[0048] ·车辆标识号，
[0049] ·每分钟转数，
[0051] ·速度，
[0052] ·各种活动的时间，
[0053] ·代码，
[0055] ·从一个温度到另一温度的预热时间。
[0056] 因此，控制器28、选择器30和/或转换器26可以被配置成：对通信监测器12被动接收的数据消息进行选择性转换。
[0057] 该过程在步骤408结束，其中，控制器28将消息传输至网络10，以供理解该公共协议的其它功能模块使用。例如，控制器可以将所转换的消息传输至所并入的专利申请的阀控制器。那些特定消息可以包括编码在公共协议中的速度和节气门位置信息。阀控制器可以解码这些消息并使用该信息来控制其排气阀的位置。
[0058] 一些实施方式仅可以传输所有的被转换的数据消息(例如，如果仅转换了所选择的数据消息)，或者传输所选择的被转换的数据消息(例如，如果转换了比所需更多的数据消息)。然而，其它实施方式可以将数据消息转换到离线装置(诸如互联网、通过互联网的
服务器或存储装置)，
云服务或执行应用程序的计算机系统。例如，用户可以具有执行图形
用户界面的应用程序，该
图形用户界面显示由通信监测器12获得的图表和数据。实际上，该应用程序可以使用户能够根据所获得的数据来控制网络10中的各种功能模块。
[0059] 除了直接传输所转换的数据消息外，一些实施方式还可以将所转换的数据消息广播至网络10。因此，网络10中的功能模块可以读取或忽略传入的被转换的数据消息。
[0060] 各种售后装置可以作为套件生产，该套件具有通信监测器12以及被配置成将通信监测器12耦接至网络10的必要设备。因此，技术人员或其它技能人员可以使用套件中的组件来将通信监测器12与控制器局域网络10进行耦接。
[0061] 因此，例示性实施方式允许通信监测器12与各种不同类型的车辆中的任何一种车辆的控制器局域网络10耦接。此外，通过被动地接收通过网络10的数据通信，通信监测器12不会显著增加网络拥塞或干扰网络10中的其它功能模块的操作。
[0062] 本发明的各种实施方式可以至少部分地采用常规
计算机编程语言来实现。例如，一些实施方式可以采用过程化编程语言(例如，“C”)，或者采用面向对象编程语言(例如，“C++”)来实现。本发明的其它实施方式可以被实现为预配置的独立硬件元件和/或预编程硬件元件(例如，
专用集成电路、FPGA，以及
数字信号处理器)，或其它相关组件。
[0063] 在另选实施方式中，公开的装置和方法(例如，参见上述各种
流程图)可以被实现为用于与计算机系统一起使用的计算机程序产品。这种实现可以包括安装在诸如计算机可读介质(例如，软磁盘、CD-ROM、ROM，或固定
硬盘)的有形非瞬态介质上的一系列计算机指令。该系列计算机指令可以体现先前参照该系统在本文中描述的全部或部分功能。
[0064] 本领域技术人员应当理解，这种计算机指令可以采用许多编程语言来编写，以便与许多计算
机架构或
操作系统一起使用。此外，这种指令可以存储在任何存储器装置中，诸如
半导体、
磁性、光学或其它存储装置，并且可以使用诸如光学、红外、
微波，或其它传输技术的任何通信技术来传输。
[0065] 除此之外，这种计算机程序产品可以分布为具有附随打印文档或电子文档(例如，收缩
包装软件)的可移动介质，使用计算机系统预先加载(例如，预先加载在系统ROM或固定硬盘上)，或者通过网络(例如，互联网或
万维网)从服务器或电子公告板分布。实际上，一些实施方式可以在软件即服务模型(“SAAS”)或云计算模型中实现。当然，本发明的一些实施方式可以被实现为软件(例如，计算机程序产品)和硬件的组合。尽管如此，本发明的其它实施方式被全部实现为硬件，或全部实现为软件。
[0066] 尽管上述讨论公开了本发明的各种示例性实施方式，但很明显，在不脱离本发明真实范围的情况下，本领域技术人员可以进行将实现本发明的一些优点的各种修改。
