用于總線系統(tǒng)的用戶站和用于寬帶的can通信的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于總線系統(tǒng)的用戶站和用于寬帶的CAN通信的方法，其中能夠 在CAN總線系統(tǒng)中針對超過CAN-FD的較高的速度進(jìn)行通信，并且其中為在使用高速率 (hoc虹atig)的數(shù)據(jù)段的情況下實現(xiàn)經(jīng)濟的傳輸而使用短數(shù)據(jù)包的嵌套。
【背景技術(shù)】
[0002] 為在傳感器和控制設(shè)備之間進(jìn)行通信，CAN總線系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)另一種擴展。例如CAN 總線系統(tǒng)在汽車中使用。在CAN總線系統(tǒng)中，消息借助CAN協(xié)議傳輸，如在IS011898中 的CAN規(guī)范中所述。特別是汽車的總線系統(tǒng)持續(xù)地向更高的帶寬、更短的等待時間和更嚴(yán) 格的實時能力發(fā)展。此外近來為此提出W下技術(shù)，例如CAN-FD，其中消息根據(jù)規(guī)范"CAN withFlexibleData-Rate(具有靈活的數(shù)據(jù)率的CAN)，規(guī)范版本1. 0"(源于麗W. semicon化Ctors.bosch.de)傳輸，等等。在運種技術(shù)中，最大可能的數(shù)據(jù)率通過在數(shù)據(jù)字段 的區(qū)域內(nèi)使用更高的時鐘脈沖上升到1兆位/秒的數(shù)值W上。
[000引CAN標(biāo)準(zhǔn)的擴展除特別重要地功能的補充、例如TTCAN之外近來使用CAN-抑特別 關(guān)于可能的（更高的）數(shù)據(jù)率和可用的數(shù)據(jù)包大小進(jìn)行擴展，其中固有的CAN特征特別W 仲裁的形式被獲得。另外，數(shù)據(jù)部分內(nèi)的信號表示基本上通過信號狀態(tài)（hi曲/Iow=高低） 的更高的開關(guān)頻率來改變。
[0004] DE10 2009 026 961Al設(shè)及一種用于在總線系統(tǒng)的用戶站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?方法。運里，現(xiàn)有的CAN信號和所屬的通信裝置的擴展關(guān)于高頻信號的使用來說明，所述高 頻信號W任意的形式，例如對CAN數(shù)據(jù)流時間上并行地或者嵌入地被印到總線線路上。運 里特別建議信號、比如同步信號、觸發(fā)信號與CAN信號的協(xié)調(diào)。
[0005] 在另一種方案中，申請人考慮進(jìn)一步擴展CAN總線到更高的數(shù)據(jù)率的可能性，其 中重要的應(yīng)用特征應(yīng)該在于對已有的CAN準(zhǔn)則的協(xié)調(diào)。運里應(yīng)該實現(xiàn)根據(jù)對于共處的擴 展的規(guī)范與存在的CAN用戶，也稱CAN節(jié)點的兼容性和CAN系統(tǒng)的遷移路徑。因此根據(jù)一 種由申請人開發(fā)的可能性，CAN總線信號的結(jié)構(gòu)特別被包含在CAN帖的頭和尾內(nèi)，并且通過 CAN帖的中間段內(nèi)的較復(fù)雜的傳輸形式來補充，W便獲得高的凈數(shù)據(jù)率。中間段內(nèi)較復(fù)雜的 傳輸形式通過為CAN數(shù)據(jù)段內(nèi)的較高的數(shù)據(jù)率使用高分級的調(diào)制來實現(xiàn)。特別通過在相同 的時間的帖長的情況下數(shù)據(jù)段內(nèi)更大數(shù)目的有用數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的凈數(shù)據(jù)率。由于在 總線線路上的可能的反射，在接收站內(nèi)設(shè)置用于信號修正的方法并且在帖格式的設(shè)計中考 慮。
[000引然而，問題另外在于，雖然在僅少的有效載荷數(shù)據(jù)或有用數(shù)據(jù)，例如1-8字節(jié)的情 況下在數(shù)據(jù)段內(nèi)實現(xiàn)高的數(shù)據(jù)率（毛數(shù)據(jù)率），但是出現(xiàn)小的凈數(shù)據(jù)率。也就是說也對于 運些短的有用數(shù)據(jù)或者"數(shù)據(jù)包"存在一種需要，即在使用高速率的數(shù)據(jù)段的情況下實現(xiàn)經(jīng) 濟的傳輸。運里還應(yīng)該考慮為計劃通信矩陣和為支持非常短的周期時間遵守現(xiàn)有的CAN機 制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于總線系統(tǒng)的用戶站和一種方法，該用戶站 和該方法解決上述問題。特別應(yīng)該提供一種用于總線系統(tǒng)的用戶站和一種方法，該用戶站 和該方法能夠?qū)崿F(xiàn)CAN信號結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展和對更高的數(shù)據(jù)率所需要的通信裝置并且 該用戶站和該方法也能夠有利地和經(jīng)濟地用于1到8字節(jié)的少的有用數(shù)據(jù)。
[0008] 該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的、用于總線系統(tǒng)的用戶站解決。所述用戶站 包括通信控制裝置，用于為/從總線系統(tǒng)的至少一個另外的用戶站產(chǎn)生或者讀取至少一條 消息，在該總線系統(tǒng)中至少暫時地保證用戶站對總線系統(tǒng)的總線的單獨的、無沖突的訪問； 和數(shù)據(jù)嵌套裝置，用于在一條消息內(nèi)嵌套至少兩條消息的數(shù)據(jù)包，使得數(shù)據(jù)包布置在消息 的數(shù)據(jù)段內(nèi)，并且消息在數(shù)據(jù)段之前具有對于數(shù)據(jù)包公共的外部的帖頭和在數(shù)據(jù)段之后具 有對于數(shù)據(jù)包公共的外部的帖尾。
[0009] 利用用戶站能夠在CAN帖的中間的段內(nèi)使用新型的通信格式并且其還能夠有利 地和經(jīng)濟地用于1到8字節(jié)的少的有用數(shù)據(jù)。在進(jìn)行通信的情況下，特別是為此不并行地運 行附加的系統(tǒng)，而是原來的CAN結(jié)構(gòu)在多種方案和實現(xiàn)建議中針對高的數(shù)據(jù)率繼續(xù)發(fā)展。
[0010] 在所述用戶站中，即使在為寬帶的CAN通信嵌套短的數(shù)據(jù)包的情況下也能夠遵守 為計劃通信矩陣和為支持非常短的周期時間已有的CAN機制。所述用戶站使得能夠借助高 速率的數(shù)據(jù)段捆綁多個CAN消息。
[0011] 此外，使用所述用戶站為超過CAN-FD的更高的速度進(jìn)一步開發(fā)CAN總線系統(tǒng)，使 得重要的應(yīng)用特征與已有的CAN準(zhǔn)則協(xié)調(diào)。由此能夠?qū)崿F(xiàn)一種混合運行，其中為更高速度 設(shè)計的用戶站在具有已有的CAN用戶站或者CAN節(jié)點的混合的網(wǎng)絡(luò)中運行。
[0012] 上述用戶站根據(jù)需要還適合在能移處理高于CAN-抑的數(shù)據(jù)率的系統(tǒng)中使用。
[0013] 所述用戶站的另外的有利的設(shè)計方案在從屬權(quán)利要求中說明。
[0014] 根據(jù)一個實施例，在消息的數(shù)據(jù)段內(nèi)布置的數(shù)據(jù)包由所述用戶站產(chǎn)生。根據(jù)另一 個實施例，在消息的數(shù)據(jù)段內(nèi)布置的數(shù)據(jù)包由所述用戶站和總線系統(tǒng)的至少一個另外的用 戶站產(chǎn)生。
[0015] 可選地，可設(shè)想的是，在數(shù)據(jù)段內(nèi)嵌套的數(shù)據(jù)包中的至少一個包括訓(xùn)練序列，該訓(xùn) 練序列包括用于確定總線系統(tǒng)的所述用戶站和另外的用戶站之間的通道特征的信息，在數(shù) 據(jù)段內(nèi)嵌套的數(shù)據(jù)包被發(fā)送到該另外的用戶站。
[0016] 所述用戶站可W具有修正裝置，W用于根據(jù)訓(xùn)練序列修正由用戶站W(wǎng)信號形式接 收的消息。
[0017] 帖頭和帖尾可W根據(jù)CAN協(xié)議和關(guān)于數(shù)據(jù)嵌套的擴展來構(gòu)成。
[0018] 可設(shè)想的是，配備數(shù)據(jù)嵌套裝置，使得帖頭另外具有至少一個信令位，W用于用信 號通知數(shù)據(jù)段內(nèi)的數(shù)據(jù)嵌套，和/或帖尾包括帖頭和/或數(shù)據(jù)段內(nèi)的數(shù)據(jù)的校驗和。
[0019] 根據(jù)一種設(shè)計方案，數(shù)據(jù)嵌套裝置可W被設(shè)計成，使得數(shù)據(jù)嵌套裝置把要嵌套的 數(shù)據(jù)包分成組，其中每組具有固定的消息長度，該消息長度W通常的CAN格式和使用至少 一個信令位傳輸。
[0020] 根據(jù)另一種設(shè)計方案，組的固定的消息長度可W對于各個組不同。
[0021] 根據(jù)再另一種設(shè)計方案可W的是：每組具有固定的周期時間，W便等待另一個用 戶站發(fā)送相同的組的消息。
[0022] 根據(jù)再另一種設(shè)計方案也可W的是：數(shù)據(jù)嵌套裝置被設(shè)計成，使得數(shù)據(jù)嵌套裝置 對于要嵌套的消息的優(yōu)先化和分組把具有相同優(yōu)先級、消息長度和周期時間的消息分到所 述組的一個組中。
[0023] 根據(jù)再另一種設(shè)計方案也可W的是：在帖頭的控制字段內(nèi)說明組大小。
[0024] 數(shù)據(jù)嵌套裝置也可W被設(shè)計成，使得在帖頭內(nèi)發(fā)送消息的完全的CAN識別符，該 CAN識別符起動消息的發(fā)送進(jìn)而發(fā)送消息的外部的帖頭和外部的帖尾。
[00巧]上述用戶站可W是總線系統(tǒng)的部分，該總線系統(tǒng)另外包括總線線路和至少兩個用 戶站，所述用戶站通過總線線路互相連接，使得所述用戶站能夠互相通信。運里所述至少兩 個用戶站中的至少一個是上述的用戶站。
[0026] 此外，上述任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于寬帶的CAN通信的方法來解決。 該方法包括W下步驟：使用通信控制裝置為/從總線系統(tǒng)的至少一個另外的用戶站產(chǎn)生 或者讀取至少一條消息，在該總線系統(tǒng)中至少暫時地保證用戶站對總線系統(tǒng)的總線的單獨 的、無沖突的訪問；和使用數(shù)據(jù)嵌套裝置在一條消息內(nèi)嵌套至少兩條消息的數(shù)據(jù)包，使得數(shù) 據(jù)包布置在消息的數(shù)據(jù)段內(nèi)，并且消息在數(shù)據(jù)段之前具有對于數(shù)據(jù)包公共的外部的帖頭和 在數(shù)據(jù)段之后具有對于數(shù)據(jù)包公共的外部的帖尾。
[0027] 所述方法提供與先前關(guān)于用戶站提到的同樣的優(yōu)點。
[0028] 本發(fā)明的另外可能的實現(xiàn)方案還包括先前或者在下面關(guān)于實施例說明的特征或 者實施方式的非明確地提到的組合。在此，專業(yè)人員還將要添加單個方面作為對本發(fā)明的 相應(yīng)的基本形式的改進(jìn)或者補充。
【附圖說明】
[0029] 下面參照附圖并且根據(jù)實施例詳細(xì)說明本發(fā)明。其中：
[0030] 圖1示出根據(jù)第一實施例的總線系統(tǒng)的簡化的框圖；
[0031]圖2到4示出在根據(jù)第一實施例的總線系統(tǒng)中傳輸?shù)南⒌慕Y(jié)構(gòu)的示意圖；
[0032] 圖5示出在根據(jù)第一實施例的總線系統(tǒng)中傳輸?shù)南⒌南㈩^的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0033]圖6示出在根據(jù)第二實施例的總線系統(tǒng)中傳輸?shù)南⒌南㈩^的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0034] 除非另有說明，圖中相同或功能相同的元件配備相同的附圖標(biāo)記。
【具體實施方式】
[0035] 圖1示出總線系統(tǒng)1，其例如可W是CAN總線系統(tǒng)、CAN-FD總線系統(tǒng)等。該總線系 統(tǒng)1可W在車輛、特別在機動車、飛機等中或者在醫(yī)院等中使用。
[0036] 在圖1中，總線系統(tǒng)1具有多個用戶站10、20、30，所述用戶站分別被連接到總線線 路40上。通過總線線路40,消息3、4、5能移W信號的形式在各個用戶站10、20、30之間傳 輸。用戶站1〇、20、30例如可W是機動車的控制設(shè)備或者顯示設(shè)備。用戶站10、20、30各具 有固定的周期時間Tz,在后面參照圖5和圖6詳細(xì)說明該周期時間。
[0037] 如在圖1中所示，用戶站10具有通信控制裝置11、可選地數(shù)據(jù)嵌套裝置12、可選 地修正裝置13、和發(fā)送/接收裝置14。而用戶站20具有通信控制裝置21和發(fā)送/接收裝 置14,該通信控制