專利名稱：監(jiān)視網絡中的通信的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)視數據處理單元組中的通信的方法，其中數據處理單元將數據信號傳送到其他數據處理單元以用于執(zhí)行某些操作。
在許多應用中，經由通信網絡互連若干數據處理單元。為此目的，通常提供較高層中央單元(服務器)，其將數據信號傳送到較低層數據處理單元(客戶機)，當然數據處理單元間的數據交換是可能的。
關于在單元間傳送的數據，通常必須確保收報者(addressee)已經正確地接收并且進一步處理該數據。這在與安全有關的應用的情況下、或甚至極其重要的單獨情況下特別重要。舉例來說，給出下述例子假定在機動車具有包括連網的機械部件以及用于控制四個輪子的每一個處的單個剎車的數據處理單元和中央單元的剎車系統(例如防抱死剎車系統)的情況下，在由來自中央單元的適當命令觸發(fā)的制動操作期間，僅用于左剎車的數據處理單元理解并執(zhí)行命令，作為其結果將發(fā)生機動車的致命的錯誤操作，即使不是甚至威脅生命的錯誤操作。
針對現有技術，參考US6,032,218A和“Proceedings of the DATE2001 on Design，automation and test in Europe”中Thilo Demmeler和Paolo Giusto的文章“A Universal Communication Model for anAutomotive System Integration Platform”(參見所述文獻47至54頁)以及“Computer Standard & Interfaces 22(2000)”中Gianluca Cena和Adriano Valenzano的“New efficientcommunication services for ISO 11898 networks”(參見所述文獻61至74頁)。
本發(fā)明的目的是提供監(jiān)視網絡中的通信的可靠方法。
通過根據本發(fā)明提出一種監(jiān)視數據處理單元組中的通信的方法來實現該目的，其中數據處理單元將數據信號傳送到其他數據處理單元以用于執(zhí)行某些操作，以及一旦從傳送數據處理單元中接收到數據信號，每個其他數據處理單元就通過適當的確認應答傳送數據處理單元和其他數據處理單元。
通過根據本發(fā)明的方法，每個數據處理單元現在知道其他數據處理單元是否已接收到數據信號。通過本發(fā)明，發(fā)射機和接收機由此獲得有關接收機是否已正確地接收到所傳送的數據以及哪個接收機已正確地接收到所傳送數據的統一認識。本發(fā)明考慮到在任何時候數據傳輸都可能被干擾。不僅實際數據信號會被干擾，而且發(fā)送回的接收確認也會被干擾。
根據本發(fā)明的方法的另一優(yōu)點在于，在應用層而不是協議層上進行確認。在這一方面，通常僅由所傳送數據信號相關的那些數據處理單元發(fā)送回這些確認就足夠了。
傳送數據處理單元可以是較高層中央單元(服務器)，而接收和轉換所傳送的數據信號的其他數據處理單元可以是較低層數據處理單元(客戶機)。然而，還可想到的配置是其中所有數據處理單元享有相同的權限的一種配置。
優(yōu)選地，每個數據處理生成至少包含其自己的確認的它自己的狀態(tài)信號。每個數據處理單元由此包含其自己的狀態(tài)信號。
在另外的當前更優(yōu)選的實施例中，應答數據處理單元以按時間發(fā)生順序定義的順序應答，作為其結果，至少第一數據處理單元以及隨后下一個、第二數據處理等等應答，其中第一應答數據處理單元傳送僅包含其自己的確認的狀態(tài)信號，第二應答數據處理單元接著傳送包含其自己的確認以及除此之外還包含第一數據處理單元的確認的狀態(tài)信號，并且如果適用的話，則應答下一個的每個另外的數據處理單元傳送包含其自己的確認以及除此之外還包含先前已經應答的所有數據處理單元的確認的狀態(tài)信號。由此形成一種級聯，其中隨后的數據處理單元將在前數據處理單元的確認連同它們自己的確認傳送到其他數據處理單元。
優(yōu)選地，每個數據處理單元的狀態(tài)信號以適當的方式由從其他數據處理單元中接收到的狀態(tài)信號來補充，這尤其通過組合操作來進行。所有數據處理單元由此逐步發(fā)送它們當前的狀態(tài)信號，接收單元考慮到從其他數據處理單元的每一個中接收到的狀態(tài)信號來適當地更新它們自己的狀態(tài)信號。
在根據按時間發(fā)生順序定義的順序作為最后一個應答的數據處理單元已經發(fā)送包含其自己的確認以及另外先前已應答的所有數據處理單元的確認的狀態(tài)信號之后，所有數據處理單元方便地第二次發(fā)送它們由此更新的狀態(tài)信號。由于該第二周期，僅通過數據處理單元第二次應答的事實已經增加識別確定性。然而，相對于第一周期的差別在于在所有數據處理單元正確接收的情況下，在第一周期結束時，所有數據處理單元的狀態(tài)信號具有相同值，由此在第二周期中，所有數據處理單元必須發(fā)送相同的狀態(tài)信號。因此，在第二周期中確定所有狀態(tài)信號是否具有相同值形成用于判斷在所有數據處理單元處的接收正確與否的另外的標準。
由此，每個數據處理單元確定另一個數據處理單元是否知道它已經從中央單元中接收到數據信號。因此，已經正確接收到但知道所有其他數據處理單元認為它還未正確接收到的數據處理單元也可以就象其還未正確接收一樣地工作。由此確保所有數據處理單元以由其他數據處理單元的每一個所期望的方式工作。
在進一步優(yōu)選的實施例中，由所有數據處理單元生成的狀態(tài)信號具有對應于應答數據處理單元的數量的信號碼元(signal element)的相同數量，每個信號碼元與特定應答數據處理單元有關并表示其確認。在這種情況下，例如首先進入狀態(tài)信號的信號碼元指定在按時間發(fā)生順序定義的順序中首先應答的數據處理單元，第二信號碼元指定下一個應答的第二數據處理單元等等。然而，關于傳送數據處理單元，不必存在另外的信號碼元，因為該單元是數據信號的發(fā)射機，對于該數據信號必須存在統一的觀點。
每個信號碼元通常應該呈現至少第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，其中，例如第一狀態(tài)表示正確接收而第二狀態(tài)表示未接收或接收干擾。由所有數據處理單元生成的狀態(tài)信號方便地顯示出由形成信號碼元的向量元素組成的向量信號，該向量信號通常是位向量，并且因此該向量元素由位組成，其中，例如“1”表示正確接收，而“0”表示未接收或接收干擾。
如果狀態(tài)信號由位向量組成，那么組合優(yōu)選地應當是執(zhí)行為OR組合。
為確保每個數據處理單元事前知道其他數據處理單元的任何一個的傳輸時刻，數據處理單元間的通信優(yōu)選地應當是時間控制的，特別是以所定義的時間脈沖的方式。
上述通信可以在形成網絡的一部分或整個網絡的數據處理單元組中發(fā)生。
從下文所述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面是顯而易見的，并且將參考下述實施例說明。
在圖中

圖1用圖解法示出在正確接收的情況下，用于包括中央單元和四個數據處理單元的通信網絡的信號圖；圖2用圖解法示出在簡短地干擾一個數據處理單元處的接收的情況下，用于包括中央單元和四個數據處理單元的通信網絡的信號圖；以及圖3用圖解法示出對于其中從一個數據處理單元到所有其他單元的狀態(tài)信號的傳送被干擾一段短的時間的第一情形(a)、以及對于其中從該數據處理單元到其他單元的狀態(tài)信號的傳送被干擾一段較長時間的第二情形(b)，用于包括中央單元和四個數據處理單元的通信網絡的信號圖。
圖1至3用圖解法示出用于通信網絡的信號圖的例子，未詳細示出的該通信網絡包括較高層中央單元和四個較低層數據處理單元，這些數據處理單元被指定為“節(jié)點1”、“節(jié)點2”、“節(jié)點3”和“節(jié)點4”，以及中央單元被指定為“節(jié)點5”。經由未示出的數據總線互連各個單元。尤其在控制或調節(jié)應用(舉例來說，比如機動車的剎車系統)中使用這種網絡結構；在所述應用中，中央單元形成控制設備，并且將控制信號作為數據信號傳送到數據處理單元，根據這些數據信號，該數據處理單元適當地驅動例如機動車的每個車輪處的剎車。
關于在單元間傳送的數據，特別是在諸如機動車的剎車系統的關鍵應用中，必須確保收報者已經正確地接收到和進一步處理所述數據。為實現此點，發(fā)射機和接收機必須獲得有關所傳送的數據是否已經被正確地接收以及哪一個接收機已經正確地接收所述數據的統一認識。為此，數據處理單元必須通過發(fā)送接收確認來應答。然而，在這一方面必須考慮到數據傳輸在任何時刻可能被干擾。不僅實際數據可能被干擾，而且發(fā)送回的接收確認也可能被干擾。因此，如果例如在剎車動作的情況下，僅機動車的左剎車理解剎車命令，那么機動車的致命的或甚至可能威脅生命的過失行為將發(fā)生。因此，每個單元知道其它單元是否接收到該命令非常重要。
除此之外，時間控制的通信是有利的，因為每個單元由此事前知道其他單元的任何一個的傳輸時刻。
每個單元記住狀態(tài)信號，根據圖中所示的例子，該狀態(tài)信號由包含四個一或零的串的四個數字位向量Г組成。在所示的例子中，位向量Г中的第一位指定第一數據處理單元“節(jié)點1”，第二位指定第二數據處理單元“節(jié)點2”，第三位指定第三數據處理單元“節(jié)點3”以及第四位指定第四數據處理單元“節(jié)點4”。在所示的例子中，“1”位表示在相關數據處理單元處正確接收；然而，“0”表示未接收到任何信息或接收被干擾。另一方面，中央單元“節(jié)點5”未被指定位，因為該單元是數據信號的發(fā)射機，對此必須有統一觀點。然而，中央單元還接收和記住這樣的位向量。
在中央單元“節(jié)點5”已傳送數據信號(例如剎車命令)后，根據是(“1”)否(“0”)接收到正確值，每個接收數據處理單元將賦給它的位放在本地可用位向量中。如圖所示，所有數據處理單元現在逐步地發(fā)送它們的當前位向量，以及接收數據處理單元通過與每次從其他數據處理單元中的任何一個接收到的位向量的OR組合來更新它們自己的位向量。
圖1示出其中所有數據處理單元“節(jié)點1”至“節(jié)點4”正確接收的情形。在初始狀態(tài)，在所有單元的位向量中的位被設置成零。如果中央單元“節(jié)點5”隨后將數據信號發(fā)送到四個數據處理單元“節(jié)點1”至“節(jié)點4”，如圖1的步驟0a中所示，在每個數據處理單元中，位向量的相關位被設置成“1”，從而第一數據處理單元“節(jié)點1”中的位向量Г獲得值1000，在第二數據處理單元“節(jié)點2”中獲得值0100等等。在下一步驟Ia中，第一數據處理單元“節(jié)點1”通過確認將其位向量Г＝(1000)發(fā)送到其他單元，以及在其他數據處理單元“節(jié)點2”、“節(jié)點3”和“節(jié)點4”中，通過與第一數據處理單元的接收到的位向量的OR組合來適當地組合每個相關位向量，作為其結果，第二數據處理單元“節(jié)點2”中的位向量的值從(0100)改變成(1100)，在第三數據處理單元“節(jié)點3”中位向量的值從(0010)改變成(1010)，在第四數據處理單元“節(jié)點4”中位向量的值從(0001)改變成(1001)，以及在中央單元“節(jié)點5”中位向量的值從(0000)改變成(1000)。隨后，第二數據處理單元“節(jié)點2”將其由此更新的位向量Г＝(1100)傳送到其他三個數據處理單元，其中以與上述相同的方式進行與相關位向量的(進一步)OR組合；這如圖1中的下一步驟IIa圖示表示。在接下來的兩個最后步驟IIIa和IVa中，為排列清楚起見，圖1中未示出，同樣兩個其他的數據處理單元“節(jié)點3”和“節(jié)點4”的每個發(fā)送它們相應的更新的位向量，作為其結果，所有單元中的位向量最終具有值(1111)。
另外注意到同樣在中央單元“節(jié)點5”中，進行相關位向量與所接收到的位向量的OR組合，作為其結果，所述位接連地從“0”改變成“1”。
在該第一詢問周期后，執(zhí)行第二周期，其中，在圖1的例子中(正確接收)，所有單元均僅傳送具有相同值“(1111)”的位向量，如對應于步驟Ia的步驟Ib中的圖示表示，然而，通過步驟Ib中的這一差別，第一數據處理單元“節(jié)點1”發(fā)送具有值Γ＝(1111)的位向量。
在終止該第二詢問周期后，所有單元中的位向量仍然設置成值(111)，如圖1中的最后一個步驟V中圖示表示。
如果未發(fā)生干擾，如在圖1中所示的情形的情況下，在第一周期后，每個單元已經知道每個其他單元是否已接收到數據信號。
圖2示出在第四數據處理單元“節(jié)點4”中產生簡短的接收干擾的情形，所示的步驟0a、Ia和IIa對應于圖1中的相同步驟。在圖2的步驟Ia中，顯然第四數據處理單元“節(jié)點4”未從第一數據處理單元“節(jié)點1”中接收到確認，以至在第四數據處理單元“節(jié)點4”的位向量中，與第一數據處理單元有關的第一位未被設置成“1”，而是仍然設置成“0”。然而，如在圖2的例子中，第四數據處理單元“節(jié)點4”由于簡短干擾不能從第一數據處理單元“節(jié)點1”中接收到位向量，在隨后的步驟IIa中，即當第二數據處理單元“節(jié)點2”發(fā)送無干擾地尤其是也通過第四數據處理單元“節(jié)點4”接收到的位向量時，適當地校正第四數據處理單元“節(jié)點4”的位向量。其余過程對應于參考圖1所述的過程。
圖3a示出與圖2所示不同的在兩個數據處理單元間存在選擇性干擾的情形，由第一數據處理單元“節(jié)點1”發(fā)送的位向量完全被破壞，以至所有其他單元未接收該向量。在這種情況下，步驟0a、Ia、IIa和Ib對應于圖1中的相同步驟，另外示出了步驟0b(第二周期的開始)。步驟Ia清楚地表示第二至第四數據處理單元“節(jié)點2”至“節(jié)點4”和中央單元“節(jié)點5”的位向量保持不變，因為在所有這些情況下，與第一數據處理單元有關的第一位未被設置成“1”，而仍然設置成“0”。在后續(xù)步驟IIIa和Iva(未示出)中，該錯誤繼續(xù)，以至在第一周期結束時，第一數據處理單元“節(jié)點1”的位向量被正確地設置成(1111)，而其他單元的每一個的位向量僅被設置成(0111)。后者設置也適用于中央單元“節(jié)點5”。在第二周期的開始時，中央單元“節(jié)點5”由此發(fā)送位向量Г＝(0111)，如步驟0b中所示。由于在圖3a所示的例子中同時已經消除了干擾，所以來自第一數據處理單元“節(jié)點1”的應答是位向量Г＝(1111)，其現在由其他單元正確地接收，作為其結果，其他單元中的位向量也被設置成(1111)。在第二詢問周期的隨后的步驟IIb至Ivb(未示出)中，其他數據處理單元逐漸發(fā)送它們的當前位向量；然而，因為這在所有情況下已經被設置成(1111)，所以不發(fā)生進一步變化。在第二周期結束時，所有單元的位向量由此被正確地設置成(1111)，從而所有單元已經認識到已經正確地進行了數據傳輸。
然而，在圖3b中所示的情況下，在第二周期期間未消除干擾，由此由第一數據處理單元“節(jié)點1”發(fā)送的位向量被完全破壞，因而未被其他單元接收，以至與第一周期的結果相比，在第二周期結束時，位向量仍然保持不變。由于第二至第四數據處理單元“節(jié)點2”至“節(jié)點4”以及中央單元“節(jié)點5”中的每個單元發(fā)送具有值(0111)的位向量，所以告知第一數據處理單元“節(jié)點1”所有其他單元認為“節(jié)點1”還未接收到數據(盡管這不是真的，因為“節(jié)點1”能發(fā)送其位向量，然而，在傳輸過程期間，該向量被完全破壞)。因此，第一數據處理單元“節(jié)點1”現在能相應地工作。
為完整起見，進一步注意到在上述的例子中，“節(jié)點5”被提供為較高層中央單元。然而，可替換地，可以想到在上述例子中，“節(jié)點1”至“節(jié)點5”被提供為享有相同權限的數據處理單元。
由此所述的方法允許每個數據處理單元確定另一數據處理單元是否知道它已經接收到命令。因此，已經正確接收但知道所有其他數據處理單元認為它還未正確地接收的數據處理單元可以表現為好象它未正確地接收。由此確保所有數據處理單元以如由其他數據處理單元的每一個所期望的方式工作。
權利要求
1.一種監(jiān)視數據處理單元組中的通信的方法，其中數據處理單元將數據信號傳送到其他數據處理單元以用于執(zhí)行某些操作，其特征在于，一旦從傳送數據處理單元中接收到數據信號，每個其他數據處理單元就通過適當的確認來應答傳送數據處理單元和其他數據處理單元。
2.如權利要求1所述的方法，其中每個數據處理單元生成包含至少其自己的確認的自己的狀態(tài)信號。
3.如權利要求2所述的方法，其中應答數據處理單元以按時間發(fā)生順序定義的順序應答，作為其結果，至少第一數據處理單元以及隨后的下一個、第二數據處理等等應答，其中第一應答數據處理單元傳送僅包含其自己的確認的狀態(tài)信號，第二應答數據處理單元傳送包含其自己的確認以及除此之外還包含第一數據處理單元的確認的狀態(tài)信號，以及如果適用的話，應答下一個的每個另外的數據處理單元傳送包含其自己的確認以及除此之外還包含先前已經應答的所有數據處理單元的確認的狀態(tài)信號。
4.如權利要求2或3所述的方法，其中每個數據處理單元的狀態(tài)信號以適當的方式通過從其他數據處理單元中接收到的狀態(tài)信號來補充。
5.如權利要求4所述的方法，其中每個數據處理單元的狀態(tài)信號與從其他數據處理單元中接收到的狀態(tài)信號進行組合。
6.如權利要求4或5所述的方法，其中在順序中最后一個應答的數據處理單元已經發(fā)送包含其自己的確認以及此外包含先前已經應答的所有數據處理單元的確認的狀態(tài)信號后，所有數據處理單元第二次發(fā)送它們由此更新的狀態(tài)信號。
7.如權利要求2至6的至少一個所述的方法，其中由所有數據處理單元生成的狀態(tài)信號具有對應于應答數據處理單元的數量的信號碼元的相同數量，每個信號碼元與特定應答數據處理單元有關并表示其確認。
8.如權利要求7所述的方法，其中每個信號碼元可以呈現至少第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，其中第一狀態(tài)表示正確接收而第二狀態(tài)表示未接收或接收干擾。
9.如權利要求7或8所述的方法，其中由所有數據處理單元生成的狀態(tài)信號顯示出由形成信號碼元的向量元素組成的向量信號。
10.如權利要求9所述的方法，其中向量信號是位向量，以及向量元素由位組成。
11.如權利要求10所述的方法，其中位中的“1”表示正確接收，而“0”表示未接收或接收干擾。
12.如權利要求5和10或11所述的方法，其中所述組合是OR組合。
13.如在前權利要求的至少一個所述的方法，其中數據處理單元間的通信以時間控制的方式、特別是以定義的時間脈沖進行。
全文摘要
所描述的是一種監(jiān)視數據處理單元組中的通信的方法，其中數據處理單元將數據信號傳送到其他數據處理單元以用于執(zhí)行某些操作。有關本發(fā)明的顯著方面在于，一旦從傳送數據處理單元中接收到數據信號，每個其他數據處理單元就通過適當的確認來應答傳送數據處理單元和其他數據處理單元。
文檔編號G06F13/42GK1751301SQ200480004113
公開日2006年3月22日 申請日期2004年2月4日 優(yōu)先權日2003年2月13日
發(fā)明者B·埃倫德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司