用于提高串行總線系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸容量的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】描述了一種用于在具有至少兩個(gè)參與的數(shù)據(jù)處理單元的總線系統(tǒng)中進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其中所述?shù)據(jù)處理單元通過(guò)總線交換消息，其中所發(fā)送的消息具有根據(jù)CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO11898-1的邏輯結(jié)構(gòu)，其中所述邏輯結(jié)構(gòu)包括幀起始位、仲裁字段、控制字段、數(shù)據(jù)字段、CRC字段、確認(rèn)字段和幀結(jié)束序列，其中所述控制字段包括數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼，所述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼包含關(guān)于數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度的信息。在存在第一轉(zhuǎn)換條件的情況下，消息的數(shù)據(jù)字段可以與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO11898-1不同地包括多于8個(gè)字節(jié)，其中在存在第一轉(zhuǎn)換條件的情況下至少部分地與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO11898-1不同地解釋數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的4個(gè)位的值以確定數(shù)據(jù)字段大小。
【專利說(shuō)明】用于提高串行總線系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸容量的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于提高串行總線系統(tǒng)中至少兩個(gè)用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸容量的方法以及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]例如由ISO 11898-1至11898-5族標(biāo)準(zhǔn)已知控制器域網(wǎng)絡(luò)(CAN)以及稱作“時(shí)間觸發(fā)CAN” (TTCAN)的CAN擴(kuò)展，以下也稱作標(biāo)準(zhǔn)CAN。在CAN中使用的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法以逐位仲裁為基礎(chǔ)。在逐位仲裁的情況下，多個(gè)用戶站可以同時(shí)通過(guò)總線系統(tǒng)的信道傳輸數(shù)據(jù)，而不因此干擾數(shù)據(jù)傳輸。此外，用戶站可以在通過(guò)信道發(fā)送位時(shí)求取信道的邏輯狀態(tài)(0或I)。如果所發(fā)送的位的值與所求取的信道邏輯狀態(tài)不對(duì)應(yīng)，則用戶站結(jié)束對(duì)信道的訪問(wèn)。在CAN情況下，通常根據(jù)在要通過(guò)信道傳輸?shù)南?nèi)的標(biāo)識(shí)符進(jìn)行逐位仲裁。在用戶站已經(jīng)將標(biāo)識(shí)符完全發(fā)送給信道之后，該用戶站知道，其具有對(duì)該信道的專屬訪問(wèn)。因此，標(biāo)識(shí)符傳輸?shù)慕Y(jié)束對(duì)應(yīng)于釋放間隔的開始，在所述釋放間隔內(nèi)用戶站能夠?qū)俚厥褂眯诺馈８鶕?jù)CAN的協(xié)議規(guī)范，其他用戶站一直不被允許訪問(wèn)該信道、也即向該信道發(fā)送數(shù)據(jù)，直至發(fā)送用戶站傳輸了消息的校驗(yàn)字段(CRC字段)。因此，CRC字段的傳輸?shù)慕Y(jié)束時(shí)刻對(duì)應(yīng)于釋放間隔的結(jié)束。
[0003]因此，通過(guò)逐位仲裁，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)信道無(wú)破壞地傳輸已經(jīng)獲得仲裁程序的消息。CAN的協(xié)議特別適合于在實(shí)時(shí)條件下傳輸短的消息，其中能夠通過(guò)標(biāo)識(shí)符的適當(dāng)?shù)姆峙浯_保特別重要的消息幾乎總是獲得仲裁并被成功發(fā)送。
[0004]隨著越來(lái)越多的現(xiàn)代車輛聯(lián)網(wǎng)和附加的、用于改善例如駕駛安全性或駕駛舒適性的系統(tǒng)的進(jìn)入，對(duì)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量和在傳輸時(shí)允許的延遲時(shí)間的要求增加。例子有駕駛動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(例如電子穩(wěn)定性程序ESP)、駕駛員輔助系統(tǒng)(例如自動(dòng)間距調(diào)節(jié)ACC)或駕駛員信息系統(tǒng)(例如交通標(biāo)志識(shí)別)(參見(jiàn)例如“Bosch Kraftfahrtechnisches Handbuch”中的描述，第 27 版，2011 年，Vieweg+Teubner)。
[0005]DE 103 11 395 Al描述一種系統(tǒng)，在所述系統(tǒng)中能夠替代地通過(guò)非對(duì)稱的物理CAN協(xié)議或通過(guò)對(duì)稱的物理CAN協(xié)議進(jìn)行異步串行通信，并且由此可為異步通信實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率或數(shù)據(jù)傳輸安全性。
[0006]DE 10 2007 051 657 Al提出，在TTCAN協(xié)議的專屬時(shí)間窗中應(yīng)用異步的、快速的、不符合CAN的數(shù)據(jù)傳輸，以便提高傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。
[0007]G.Cena 和 A.Valenzano 在 “Overclocking of controller area networks”(Electronics Letters,第35卷,第22期(1999年),第1924頁(yè))中探討了消息子區(qū)域中的總線頻率超頻對(duì)有效實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)速率的影響。沒(méi)有探討數(shù)據(jù)傳輸安全性的匹配。
[0008]可以看出，現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有在每個(gè)方面提供令人滿意的結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]以下根據(jù)附圖和實(shí)施例描述本發(fā)明連同其優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的主題不限于所示的和所描述的實(shí)施例。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明從借助總線系統(tǒng)中的根據(jù)CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1的邏輯結(jié)構(gòu)傳輸消息出發(fā)，所述總線系統(tǒng)具有至少兩個(gè)參與的數(shù)據(jù)處理單元，其中所述邏輯結(jié)構(gòu)包括幀起始位、仲裁字段、控制字段、數(shù)據(jù)字段、CRC字段、確認(rèn)字段和幀結(jié)束序列，其中所述控制字段包括數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼，所述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼包含關(guān)于數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度的信息。
[0011]本發(fā)明通過(guò)提供用于增大所傳輸?shù)南⒌臄?shù)據(jù)字段的可能性來(lái)實(shí)現(xiàn)以下效果:相對(duì)于符合標(biāo)準(zhǔn)的CAN消息能夠借助唯一的消息通過(guò)總線傳送更大的數(shù)據(jù)量，其方式是，在存在第一轉(zhuǎn)換條件的情況下消息的數(shù)據(jù)字段與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1不同地可以包括多于8個(gè)字節(jié)，其中在存在第一轉(zhuǎn)換條件的情況下至少部分地與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1不同地解釋數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的位的值以確定數(shù)據(jù)字段大小。因此，通過(guò)有利的方式，消息中數(shù)據(jù)量與控制信息的比例上升并且因此通過(guò)總線系統(tǒng)的平均數(shù)據(jù)傳輸速率也上升。
[0012]通過(guò)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的內(nèi)容和數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度之間設(shè)置明確的分配，通過(guò)有利的方式實(shí)現(xiàn)了關(guān)于可表示的數(shù)據(jù)字段大小的高靈活性。
[0013]此外有利的是，對(duì)于數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的在標(biāo)準(zhǔn)CAN中通常使用的值ObOOOl至OblOOO分配與標(biāo)準(zhǔn)CAN相應(yīng)的數(shù)據(jù)字段大小、也即I個(gè)字節(jié)至8個(gè)字節(jié)，并且數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的其余值用于其他允許的數(shù)據(jù)字段大小直至最大可能的大小。這在轉(zhuǎn)變到根據(jù)本發(fā)明的方法的情況下以節(jié)省成本的方式降低了應(yīng)用軟件的匹配耗費(fèi)。
[0014]根據(jù)第一轉(zhuǎn)換條件進(jìn)行數(shù)據(jù)字段的增大和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的內(nèi)容的解釋的匹配，從而在存在所述第一轉(zhuǎn)換條件的情況下應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法，而一般地進(jìn)行根據(jù)正常的CAN標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸。由此不僅能夠在標(biāo)準(zhǔn)CAN總線系統(tǒng)中使用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，而且能夠在根據(jù)本發(fā)明的新的總線系統(tǒng)中以潛在更大的數(shù)據(jù)字段使用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。
[0015]附加地可以規(guī)定，在存在第二轉(zhuǎn)換條件的情況下至少部分地與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO11898-1不同地并且在該第二轉(zhuǎn)換條件不存在時(shí)還與所述分配不同地解釋所述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的位。這樣傳輸?shù)南⒖梢酝ㄟ^(guò)仲裁字段中和/或控制字段中的第二標(biāo)記識(shí)別。由此可以在選擇有效的數(shù)據(jù)字段大小方面實(shí)現(xiàn)還要更高的靈活性。所述第二標(biāo)記在參與的數(shù)據(jù)處理單元中被評(píng)估以求取第二轉(zhuǎn)換條件，并且根據(jù)所述第二轉(zhuǎn)換條件使接收過(guò)程匹配于數(shù)據(jù)字段大小。
[0016]在相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)CAN協(xié)議的改變耗費(fèi)方面可以有利的是，第二標(biāo)記僅僅在其仲裁字段具有擴(kuò)展格式的CAN消息格式的消息中出現(xiàn)和/或與擴(kuò)展格式的標(biāo)記一致。
[0017]此外有可能的是，在數(shù)據(jù)字段根據(jù)本發(fā)明增大的情況下，使用改變的多項(xiàng)式來(lái)計(jì)算校驗(yàn)和并且在CRC字段中傳輸該改變的多項(xiàng)式。這所具有的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)于所傳輸?shù)妮^大數(shù)據(jù)量也保持錯(cuò)誤識(shí)別的安全性。在一種特別有利的實(shí)施方式中，在消息開始時(shí)并行啟動(dòng)校驗(yàn)和的多個(gè)計(jì)算并且根據(jù)可能同一轉(zhuǎn)換條件的存在或者數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的內(nèi)容決定:使用所述計(jì)算之一的哪個(gè)結(jié)果或在CRC字段中傳輸哪個(gè)結(jié)果。由此可能的是，與消息一起發(fā)送關(guān)于如下內(nèi)容的信息:消息是按照符合標(biāo)準(zhǔn)的方法還是按照根據(jù)本發(fā)明修改的方法被傳輸，而不必事先通知接收方關(guān)于所使用的方法。用于檢查正確的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男ｒ?yàn)和對(duì)于兩種方法來(lái)說(shuō)都存在并且可以根據(jù)需要被評(píng)估。
[0018]通過(guò)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記通知接收方當(dāng)前的轉(zhuǎn)換條件。在此特別有利的是，所述標(biāo)記中的至少一個(gè)通過(guò)第一標(biāo)記位實(shí)現(xiàn)，所述第一標(biāo)記位的位置位于標(biāo)識(shí)符的最后一位和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的第一位之間，并且在根據(jù)CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1的消息中，具有規(guī)定的值的位位于所述第一標(biāo)記位的位置上。
[0019]進(jìn)一步有利的是，可能存在的、出現(xiàn)在消息中CRC字段之前的填充位被接納到校驗(yàn)和的計(jì)算中。由此進(jìn)一步改善數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩曰驅(qū)τ跀?shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤的識(shí)別概率。
[0020]如果將所述方法進(jìn)一步與例如至少數(shù)據(jù)字段和CRC字段的位的位長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)換相組合，則實(shí)現(xiàn)另一優(yōu)點(diǎn):比在將數(shù)據(jù)字段限制在8個(gè)字節(jié)這種情況下加速地傳輸更大的數(shù)據(jù)量。由此，總線系統(tǒng)的平均數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)一步上升。在一種有利的實(shí)施中，在這種情況下通過(guò)控制字段中的標(biāo)記位實(shí)現(xiàn)具有縮短的位長(zhǎng)度的消息的標(biāo)記。由此能夠與CRC計(jì)算的轉(zhuǎn)換或者數(shù)據(jù)字段大小無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)位長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)換并且能夠靈活地對(duì)總線系統(tǒng)的狀況進(jìn)行反應(yīng)。
[0021]所述方法能夠有利地用在機(jī)動(dòng)車的正常運(yùn)行中以用于在機(jī)動(dòng)車的至少兩個(gè)控制器之間傳輸數(shù)據(jù)，所述至少兩個(gè)控制器通過(guò)合適的數(shù)據(jù)總線連接。但能夠同樣有利地用在機(jī)動(dòng)車的制造或維護(hù)期間，用于在出于編程的目的與合適的數(shù)據(jù)總線連接的編程單元和機(jī)動(dòng)車的與數(shù)據(jù)總線連接的至少一個(gè)控制器之間傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)例如出于控制目的必須傳輸更大的數(shù)據(jù)量時(shí)，所述方法能夠同樣有利地用在工業(yè)領(lǐng)域中。尤其地，當(dāng)由于傳輸路徑的長(zhǎng)度而在仲裁期間必須應(yīng)用減小的數(shù)據(jù)速率以便所有用戶具有獲得對(duì)總線訪問(wèn)的可能性時(shí)，能夠通過(guò)所述方法、尤其是與數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)換和位長(zhǎng)度的減小相組合地實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
[0022]另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，為了能夠根據(jù)本發(fā)明工作，僅須最小地改變標(biāo)準(zhǔn)CAN控制器。根據(jù)本發(fā)明的通信控制器僅稍大于常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)CAN控制器，所述根據(jù)本發(fā)明的通信控制器也可以作為標(biāo)準(zhǔn)CAN控制器工作。不必改變所屬的應(yīng)用程序，這樣就已經(jīng)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣确矫鎸?shí)現(xiàn)了優(yōu)點(diǎn)。
[0023]能夠以有利的方式接管CAN —致性測(cè)試的重要部分(ISO 16845)。在一種有利的實(shí)施中，能夠?qū)⒏鶕?jù)本發(fā)明的傳輸方法與TTCAN (ISO 11898-4)的補(bǔ)充相組合。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]此外，根據(jù)附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
[0025]圖1a示出以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1的CAN格式的消息結(jié)構(gòu)的兩種替換方案。圖1b示出與此相反根據(jù)本發(fā)明修改的消息的格式的兩種相似的替換方案。
[0026]圖2示出可以如何根據(jù)本發(fā)明與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1不同地解釋數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的內(nèi)容的不同可能性。
[0027]圖3示意性地示出在總線系統(tǒng)的用戶站上的根據(jù)本發(fā)明的接收過(guò)程的一個(gè)實(shí)施例。
[0028]圖4示意性地示出在總線系統(tǒng)的用戶站上的根據(jù)本發(fā)明的接收過(guò)程的另一個(gè)實(shí)施例。
[0029]圖5示出根據(jù)本發(fā)明修改的消息的格式的兩個(gè)例子，其中附加地在消息內(nèi)的規(guī)定區(qū)域中使用不同的位長(zhǎng)度?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]圖1a中示出如在CAN總線上用于數(shù)據(jù)傳輸那樣的消息結(jié)構(gòu)。示出兩種不同的格式“標(biāo)準(zhǔn)”和“擴(kuò)展”。根據(jù)本發(fā)明的方法同樣能夠應(yīng)用到兩種格式上。
[0031]消息以“幀起始”(SOF)位開始，所述“幀起始”位發(fā)信號(hào)通知消息的開始。隨后是主要用于消息標(biāo)識(shí)的片段，根據(jù)該片段，總線系統(tǒng)的用戶決定其是否接收到該消息。所述片段以“仲裁字段”表示并且包含標(biāo)識(shí)符。隨后是“控制字段”，所述“控制字段”尤其是包含數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼包含關(guān)于消息的數(shù)據(jù)字段大小的信息。在此之后是實(shí)際的數(shù)據(jù)字段“數(shù)據(jù)字段”，該數(shù)據(jù)字段包含要在總線系統(tǒng)的用戶之間交換的數(shù)據(jù)。隨后是具有包括15位校驗(yàn)和一個(gè)一個(gè)分隔符的“CRC字段”，并且接著是兩個(gè)“確認(rèn)”(ACK)位，所述“確認(rèn)”位用于向發(fā)送方發(fā)信號(hào)通知消息的成功接收。該消息通過(guò)“幀結(jié)束”(EOF)序列結(jié)束。
[0032]在根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的CAN傳輸方法中，數(shù)據(jù)字段最大允許包含8個(gè)字節(jié)、即64位數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)包括4位，即接收16個(gè)不同的值。從現(xiàn)今的總線系統(tǒng)中的該值范圍中，針對(duì)不同大小的從I個(gè)字節(jié)至8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)字段僅僅使用8個(gè)不同的值。在標(biāo)準(zhǔn)CAN中不推薦0個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)字段，不允許8個(gè)字節(jié)以上的大小。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的值到數(shù)據(jù)字段大小的分配在圖2中的列CAN標(biāo)準(zhǔn)中示出。
[0033]在圖1b中以類似的圖示對(duì)比根據(jù)本發(fā)明要傳輸?shù)慕?jīng)修改的消息，所述消息分別從兩種標(biāo)準(zhǔn)格式中導(dǎo)出。
[0034]在根據(jù)本發(fā)明經(jīng)修改的傳輸方法中，數(shù)據(jù)字段還允許包含多于8個(gè)字節(jié)，即在所示的實(shí)施中高達(dá)K個(gè)字節(jié)。與標(biāo)準(zhǔn)CAN中不同，利用數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼可以采用的其他值來(lái)標(biāo)記更大的數(shù)據(jù)字段。例如可以使用4位的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼來(lái)表示0至15個(gè)字節(jié)的值。但也可以作出其他的分配，例如一種可能性是，將數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的在現(xiàn)今CAN消息中通常不使用的值DLC=ObOOOO用于其他可能的數(shù)據(jù)字段大小，例如用于16個(gè)字節(jié)大小。這兩種可能性在圖2中以表格形式作為DLC I和DLC 2示出。數(shù)據(jù)字段的最大大小K在這些情況下具有值15或16。
[0035]另一種可能性是，對(duì)于數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的大于OblOOO和至Obllll的值，數(shù)據(jù)字段的所屬大小例如各增加2個(gè)字節(jié)。這種情況在表格中示出為DLC 3。數(shù)據(jù)字段的最大大小K在該變型方案中達(dá)到值24。通過(guò)選擇更大的增量、例如4個(gè)字節(jié)，可相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)更大的數(shù)據(jù)字段。
[0036]此外，在例子DLC 3中還進(jìn)行另一修改:在該實(shí)施例中，值DLC=ObOOOO由遠(yuǎn)程幀使用。與此相反在標(biāo)準(zhǔn)CAN中規(guī)定，發(fā)送具有相同DLC值的遠(yuǎn)程幀，作為對(duì)遠(yuǎn)程幀的響應(yīng)所發(fā)送的消息具有該DLC值。通過(guò)在此描述的修改確保了:能夠發(fā)送具有不同DLC和相同標(biāo)識(shí)符的遠(yuǎn)程幀，這(參考ISO 11898-1，第10.8.8節(jié))可能導(dǎo)致無(wú)法解決的沖突。
[0037]在所述方法的在圖2中以表格形式在列DLC 1、DLC 2和DLC 3中所示的實(shí)施中，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的值ObOOOl至OblOOO到在I個(gè)字節(jié)和8個(gè)字節(jié)之間的數(shù)據(jù)字段大小的分配相應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)CAN中的分配。由此可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)CAN的兼容性，即如此設(shè)計(jì)通信控制器，使得其在標(biāo)準(zhǔn)CAN總線系統(tǒng)中符合標(biāo)準(zhǔn)地工作，而其在根據(jù)本發(fā)明修改的總線系統(tǒng)中允許消息中的更大數(shù)據(jù)字段。但也可能的是，進(jìn)行數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的可能的值到允許的數(shù)據(jù)字段大小的完新分配。對(duì)此的一個(gè)例子同樣在圖2中作為DLC 4列出。所實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)字段最大大小K在該情況下是30個(gè)字節(jié)。[0038]為了保證這種通信控制器能夠確定其應(yīng)以哪種方式解釋數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的內(nèi)容，有利的是，該通信控制器自動(dòng)識(shí)別總線系統(tǒng)的通信是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CAN還是根據(jù)本發(fā)明的方法來(lái)運(yùn)行的。對(duì)此的一種可能性在于，在仲裁字段或控制字段內(nèi)使用一個(gè)保留位用于標(biāo)記，從而通信控制器可以由第一標(biāo)記Kl推導(dǎo)出第一轉(zhuǎn)換條件UB1，據(jù)此通信控制器選擇傳輸方法。例如在圖1b中以r0表示的控制字段的第二位用于標(biāo)記。
[0039]也可以根據(jù)標(biāo)識(shí)符格式選擇所述確定。因此，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)尋址，一種用于標(biāo)記根據(jù)本發(fā)明的消息的可能性是將隱性EDL (擴(kuò)展數(shù)據(jù)長(zhǎng)度)位插入到控制字段中的在標(biāo)準(zhǔn)CAN中始終占優(yōu)的r0位的位置上。對(duì)于擴(kuò)展尋址，控制字段中的隱性EDL位取代在標(biāo)準(zhǔn)CAN中始終占優(yōu)的rl位的位置。
[0040]另一種可能性是，使用SRR位，其在標(biāo)準(zhǔn)CAN中必須總是被隱性地發(fā)送，但是被接收消息的用戶還以占優(yōu)方式接受。也可以評(píng)估位組合以確定第一轉(zhuǎn)換條件UB1。
[0041]另一種可能性是，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明修改的傳輸方法，規(guī)定擴(kuò)展格式的使用。擴(kuò)展格式的消息由總線用戶根據(jù)IDE位的值識(shí)別(參見(jiàn)圖la)，并且該位可能同時(shí)表示第一轉(zhuǎn)換條件UB1，從而對(duì)于擴(kuò)展消息總是應(yīng)用經(jīng)修改的傳輸方法。替代地還可能的是，在擴(kuò)展消息中使用保留位rl作為第一標(biāo)記Kl或用于推導(dǎo)第一轉(zhuǎn)換條件UB1。但是該保留位也可以如進(jìn)一步在下面所述的用于推導(dǎo)第二轉(zhuǎn)換條件UB2，該第二轉(zhuǎn)換條件用于在多于兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)字段大小之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換或者在數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的值和數(shù)據(jù)字段大小之間進(jìn)行分配。這樣的第二轉(zhuǎn)換條件或者更多個(gè)另外的轉(zhuǎn)換條件可以靈活地
但是替代地也可能的是，將所述方法應(yīng)用于適合于此的通信控制器中，所述通信控制器也不被設(shè)計(jì)用于符合標(biāo)準(zhǔn)的CAN通信。在這種情況下，也可以取消例如根據(jù)消息的合適標(biāo)記Kl對(duì)所提到的第一轉(zhuǎn)換條件UBl的確定。更確切地，通信控制器在這種情況下僅僅根據(jù)所述方法之一工作并且相應(yīng)地僅僅在如下總線系統(tǒng)中可使用，在所述總線系統(tǒng)中僅僅使用這種根據(jù)本發(fā)明的通信控制器。
[0042]如果如在本發(fā)明中規(guī)定的那樣增大消息的數(shù)據(jù)字段，則可能有意義的是，還匹配所使用的用于循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)的方法，以便獲得足夠的錯(cuò)誤安全性。尤其可以有利的是，使用例如具有更高階的另外的CRC多項(xiàng)式并且在根據(jù)本發(fā)明修改的消息中相應(yīng)地設(shè)置不同大小的CRC字段。這在圖1b中通過(guò)以下方式示出:根據(jù)本發(fā)明的消息的CRC字段在所示的例子中具有L位的長(zhǎng)度，其中L與標(biāo)準(zhǔn)CAN不同，可以不等于、尤其是大于15。
[0043]將經(jīng)修改的方法用于計(jì)算CRC校驗(yàn)和可以通過(guò)表示第三轉(zhuǎn)換條件UB3的第三標(biāo)記K3發(fā)信號(hào)通知給總線用戶。但標(biāo)記K3和第三轉(zhuǎn)換條件UB3也可以與第一標(biāo)記Kl和/或轉(zhuǎn)換條件UBl —致。在此也可以如上文所述的那樣例如將圖1b中的保留位r0用于標(biāo)記，或者可以使用SRR位。也可以考慮結(jié)合所述方法在擴(kuò)展消息中的應(yīng)用地使用IDE位，或者使用位rl。
[0044]在標(biāo)準(zhǔn)CAN控制器中，借助反饋移位寄存器產(chǎn)生待發(fā)送的CAN消息的CRC碼，在所述反饋移位寄存器的輸入端順序地饋入所述消息的串行發(fā)送的位。移位寄存器的寬度對(duì)應(yīng)于CRC多項(xiàng)式的階。CRC編碼通過(guò)在移位操作期間寄存器內(nèi)容與CRC多項(xiàng)式的邏輯關(guān)聯(lián)來(lái)進(jìn)行。如果接收到CAN消息，則消息的串行接收的位相應(yīng)地移到CRC移位寄存器中。如果在CRC字段的末尾移位寄存器的所有位為0，則CRC測(cè)試是成功的。在發(fā)送情況下的CRC碼生成和在接收情況下的CRC測(cè)試兩者都以硬件進(jìn)行，而不需要軟件干預(yù)。因此，CRC編碼的修改對(duì)應(yīng)用軟件沒(méi)有影響。
[0045]在標(biāo)準(zhǔn)CAN協(xié)議中，CAN消息內(nèi)的填充位(參考ISO 11898-1，第10.5節(jié))沒(méi)有包括進(jìn)CRC碼的計(jì)算或檢查中(參考ISO 11898-1，第10.4.2.6節(jié)the bit streamgiven by the destuffed bit sequence.這導(dǎo)致，在罕見(jiàn)的情況下一個(gè)消息中的兩個(gè)位錯(cuò)誤不被識(shí)別，盡管所述CRC原本應(yīng)識(shí)別一個(gè)消息中高達(dá)五個(gè)隨機(jī)分布的位錯(cuò)誤。這可能發(fā)生在由于位錯(cuò)誤填充位轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)位的時(shí)候，反之亦然(參考Unruh, Mathony和Kaiser 的“Error Detection Analysis of Automotive Communication Protocols”， SAEInternational Congress,第 900699 期，美國(guó)，底特律，1990 年)。
[0046]相反，在根據(jù)本發(fā)明修改的傳輸方法中可以如此修改CRC編碼，使得在計(jì)算或檢查CRC碼時(shí)也包括消息內(nèi)的填充位。也就是說(shuō)，在該實(shí)施方式中，屬于仲裁字段、控制字段和數(shù)據(jù)字段的填充位作為要通過(guò)循環(huán)冗余校驗(yàn)保護(hù)的數(shù)據(jù)的一部分被處理。CRC字段的填充位如在標(biāo)準(zhǔn)CAN中那樣被遮蔽。
[0047]在一種可能的實(shí)施方式中，如此設(shè)計(jì)通信控制器，使得該通信控制器具有與標(biāo)準(zhǔn)CAN的兼容性，也即在標(biāo)準(zhǔn)CAN總線系統(tǒng)中符合標(biāo)準(zhǔn)地工作，而該通信控制器在根據(jù)本發(fā)明修改的總線系統(tǒng)中一方面允許消息中的更大數(shù)據(jù)字段并且另一方面也執(zhí)行CRC碼的經(jīng)匹配的計(jì)算和檢查。
[0048]因?yàn)樵诮邮障㈤_始時(shí)還沒(méi)有確定，是否接收到符合標(biāo)準(zhǔn)的CAN消息或根據(jù)本發(fā)明修改的消息，所以在根據(jù)本發(fā)明的通信控制器中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)CRC移位寄存器，所述兩個(gè)CRC移位寄存器并行工作。在接收CRC分隔符之后，當(dāng)在接收器中評(píng)估CRC碼時(shí)，基于根據(jù)本發(fā)明的第三標(biāo)記K3或例如從標(biāo)記或數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的內(nèi)容中推導(dǎo)出的第三轉(zhuǎn)換條件UB3也確定了已經(jīng)應(yīng)用哪一種傳輸方法，并且然后評(píng)估給該傳輸方法分配的移位寄存器。第三轉(zhuǎn)換條件UB3可以如先前已經(jīng)描述的那樣與第一轉(zhuǎn)換條件UBl—致，所述第一轉(zhuǎn)換條件涉及數(shù)據(jù)字段大小和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的解釋。
[0049]雖然在發(fā)送消息開始時(shí)已經(jīng)為發(fā)送方確定應(yīng)根據(jù)哪一種傳輸方法發(fā)送。然而，因?yàn)榭赡艹霈F(xiàn)丟失為了總線訪問(wèn)的仲裁并且不發(fā)送已經(jīng)開始的消息而是替代地接收另一消息，所以在此也并行控制兩個(gè)CRC移位寄存器。
[0050]兩個(gè)并行工作的CRC移位寄存器的所描述的實(shí)現(xiàn)也實(shí)現(xiàn)了另一種改進(jìn):標(biāo)準(zhǔn)CAN協(xié)議的CRC多項(xiàng)式(xl5+xl4+xl0+x8+x7+x4+x3+l)是為少于127位的消息長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的。如果根據(jù)本發(fā)明傳輸?shù)南⑦€使用更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)字段，則有意義的是，為了保持傳輸安全性而使用另一個(gè)尤其是更長(zhǎng)的CRC多項(xiàng)式。根據(jù)本發(fā)明傳送的消息相應(yīng)地獲得改變的、尤其是更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)字段。在持續(xù)的運(yùn)行中通信控制器動(dòng)態(tài)地在兩個(gè)CRC移位寄存器——也即符合標(biāo)準(zhǔn)CAN的移位寄存器和根據(jù)本發(fā)明的移位寄存器——之間切換，以便使用分別相配的多項(xiàng)式。
[0051]當(dāng)然，也可以根據(jù)數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度或所期望的傳輸安全性分級(jí)地使用多于兩個(gè)移位寄存器和相應(yīng)地使用多于兩個(gè)CRC多項(xiàng)式。在這種情況下，如果應(yīng)保持與標(biāo)準(zhǔn)CAN的兼容性，則必須匹配相應(yīng)的標(biāo)記和與此相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換條件。例如可以通過(guò)圖1b中的保留位r0或SRR位觸發(fā)第一轉(zhuǎn)換條件UBl，所述第一轉(zhuǎn)換條件表示到更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)字段一例如根據(jù)圖2上的DLC I——和所屬的第二 CRC多項(xiàng)式的轉(zhuǎn)換。附加地，例如對(duì)于擴(kuò)展格式的消息，可以通過(guò)圖1b中的保留位rl或IDE位觸發(fā)第二轉(zhuǎn)換條件UB2，所述第二轉(zhuǎn)換條件表示到另一組數(shù)據(jù)字段大小——例如圖2中的DLC3——和第三CRC多項(xiàng)式的轉(zhuǎn)換。但是，也可以通過(guò)另外的相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件和在第一標(biāo)記Kl之后被插入或接納到消息中的標(biāo)記在可用的有效數(shù)據(jù)字段大小方面進(jìn)一步增大變型可能性。參與的數(shù)據(jù)處理單元于是可以在接收第一標(biāo)記或評(píng)估所屬的轉(zhuǎn)換條件之后相應(yīng)地匹配其傳輸過(guò)程，并且評(píng)估另外的第二標(biāo)記或轉(zhuǎn)換條件或者其他標(biāo)記或轉(zhuǎn)換條件，以及使傳輸方法匹配于分別從所述轉(zhuǎn)換條件和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的內(nèi)容中所確定的數(shù)據(jù)字段大小。
[0052]此外也可能的是，第一轉(zhuǎn)換條件UBl例如通過(guò)保留位r0或SRR位轉(zhuǎn)換到更長(zhǎng)數(shù)據(jù)字段的可能性和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的內(nèi)容的相應(yīng)解釋，并且然后根據(jù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的內(nèi)容進(jìn)行第三轉(zhuǎn)換條件UB3的求取和伴隨著選擇為CRC檢查進(jìn)行評(píng)估的CRC多項(xiàng)式。第三轉(zhuǎn)換條件UB3相應(yīng)地也可以采用多于兩個(gè)值。例如可以根據(jù)DLC 3選擇數(shù)據(jù)字段大小，即采用值0(對(duì)于遠(yuǎn)程幀)、I個(gè)字節(jié)、8個(gè)字節(jié)、10個(gè)字節(jié)、12個(gè)字節(jié)、14個(gè)字節(jié)、16個(gè)字節(jié)、18個(gè)字節(jié)、20個(gè)字節(jié)和24個(gè)字節(jié)，并且然后可以并行地通過(guò)合適的移位寄存器計(jì)算三個(gè)CRC多項(xiàng)式，例如用于多達(dá)8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)字段的標(biāo)準(zhǔn)CRC多項(xiàng)式，用于多達(dá)16個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)字段的第二 CRC多項(xiàng)式和用于多達(dá)24個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)字段的第三CRC多項(xiàng)式。
[0053]圖3以簡(jiǎn)化的圖示示出根據(jù)本發(fā)明的接收過(guò)程的一部分，如其在總線系統(tǒng)的用戶站上運(yùn)行的那樣。在此示出以下情況:在該情況下實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)CAN的兼容性，其方式是，根據(jù)第一轉(zhuǎn)換條件UBl匹配通信控制器的行為。盡管在圖3中選擇了對(duì)于軟件中程序運(yùn)行的描述常見(jiàn)的圖示，但該方法同樣完全適合于硬件中的實(shí)現(xiàn)。
[0054]用戶站首先處于對(duì)總線采樣的狀態(tài)中，只要在總線上不存在通信業(yè)務(wù)。因此，查詢302等待總線上的占優(yōu)位。該位標(biāo)記新消息的開始。
[0055]一旦確定了新消息的開始，就在塊304中開始計(jì)算至少兩個(gè)要并行計(jì)算的校驗(yàn)和。第一校驗(yàn)和對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)CAN的CRC計(jì)算，而第二校驗(yàn)和根據(jù)新方法計(jì)算。在計(jì)算第二校驗(yàn)和時(shí)，在所示的實(shí)施例中包括填充位，而這在根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CAN的計(jì)算中不是這種情況。但也可能的是，與標(biāo)準(zhǔn)CAN類似地，也沒(méi)有考慮將填充位用于第二校驗(yàn)和的計(jì)算。
[0056]隨后從步驟306起接收消息的跟隨SOF位的其他位，所述其他位從仲裁字段開始。如果多個(gè)總線用戶想要發(fā)送消息，則在此情況下根據(jù)源于標(biāo)準(zhǔn)CAN的常見(jiàn)方法在所述總線用戶中協(xié)商，哪個(gè)總線用戶獲得對(duì)總線的訪問(wèn)。所示塊306表示所有位的接收，直至已接收第一標(biāo)記Kl或者第一轉(zhuǎn)換條件UBl確定。在所列出的例子中，由仲裁字段(例如由SRR位或IDE位組成)或由控制字段(例如由控制字段的保留位組成)求取第一轉(zhuǎn)換條件UBl (參見(jiàn)圖1)。隨后，可以在塊308中接收消息的又一些其他位，直至從消息的特定位開始根據(jù)所求取的第一轉(zhuǎn)換條件UBl進(jìn)行不同處理。通過(guò)相應(yīng)的查詢或分支310確保到不同的方法處理的分開，如在下面示例性所示的那樣。
[0057]如果在分支310中例如在接收控制字段的前2位之后存在以下信息:根據(jù)第一轉(zhuǎn)換條件UBl根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CAN進(jìn)行通信(圖3的以“ I”表示的路徑)，則在步驟312中讀入控制字段的其他位。從這些位中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CAN評(píng)估數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼并且隨后在步驟316中接收對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)字段的所屬的數(shù)據(jù)量，最大8個(gè)字節(jié)。然后在步驟320中接收包括15位的CRC字段。如果在分支324中存在以下信息:由發(fā)送方傳送的CRC校驗(yàn)和與由接收方本身求取的CRC校驗(yàn)和一致，則在塊328中發(fā)送占優(yōu)的確認(rèn)位。應(yīng)注意，在這種情況下比較符合標(biāo)準(zhǔn)的CRC校驗(yàn)和，因?yàn)楦鶕?jù)標(biāo)準(zhǔn)CAN進(jìn)行通信。如果確定不一致，則隱性地發(fā)送確認(rèn)位(塊330)。隨后跟隨有ACK分隔符和EOF位(見(jiàn)圖lb，圖3中未示出)。
[0058]如果與此相反在分支310中例如在接收控制字段的前2位之后存在以下信息:根據(jù)第一轉(zhuǎn)換條件UBl必須應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明修改的通信方法(圖3的以“2”表示的路徑)，則在塊314中讀入控制字段的其他位。從該結(jié)果中根據(jù)新的解釋求取數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼，針對(duì)所述新的解釋在圖2中以表格形式列出一些例子。在塊318中，接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)量，也即對(duì)于圖2中表格中的例子DLC I多達(dá)15個(gè)字節(jié)，對(duì)于例子DLC 2多達(dá)16個(gè)字節(jié)，對(duì)于例子DLC 3多達(dá)24個(gè)字節(jié)，并且對(duì)于例子DLC 4多達(dá)30個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。在塊322中接收根據(jù)本發(fā)明不同的、尤其是更長(zhǎng)的CRC字段。如果在分支324中存在以下信息:由發(fā)送方傳送的CRC校驗(yàn)和與由接收方本身求取的CRC校驗(yàn)和一致，其中在這種情況下比較基于根據(jù)本發(fā)明不同的CRC校驗(yàn)和，則在塊328中發(fā)送占優(yōu)的確認(rèn)位。否則隱性地發(fā)送確認(rèn)位(塊330)。隨后在步驟332或334中跟隨有ACK分隔符和EOF位。由此，用于消息的接收過(guò)程結(jié)束。
[0059]在圖3中示出了以下情況:其中確定要使用的CRC的第三轉(zhuǎn)換條件U3與涉及數(shù)據(jù)字段大小和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的解釋的第一轉(zhuǎn)換條件UBl—致。因此，在CRC校驗(yàn)和的接收320或322之前沒(méi)有再次查詢根據(jù)第三轉(zhuǎn)換條件UB3接收哪個(gè)CRC并且針對(duì)分支324對(duì)其評(píng)估。通過(guò)圖3中的流程圖的簡(jiǎn)單修改，能夠?qū)⒏郊拥牟樵儾杉{到如在圖4中所示的流程中。
[0060]在根據(jù)圖4的這樣修改的接收過(guò)程中，在塊316或318中接收數(shù)據(jù)字段的根據(jù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼中的信息所預(yù)期數(shù)量的數(shù)據(jù)字節(jié)之后在查詢或分支410中求取，第三轉(zhuǎn)換條件UB3具有哪個(gè)值。所述信息可以如先前所述的那樣例如已經(jīng)由相應(yīng)的第三標(biāo)記K3或由數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的內(nèi)容求取。在所示的例子中存在用于第三轉(zhuǎn)換條件UB3的三個(gè)不同的值，即A、B和C。然后，根據(jù)轉(zhuǎn)換條件UB3的值，在塊420、422和424中讀入CRC字段的不同數(shù)量的位，例如對(duì)于值A(chǔ)是15位，對(duì)于值B是17位，并且對(duì)于值C是19位。隨后，在分支324中與圖3類似地檢查，由發(fā)送方傳送的CRC校驗(yàn)和與由接收方本身求取的CRC校驗(yàn)和是否一致并且據(jù)此進(jìn)一步處理。
[0061]圖5為根據(jù)本發(fā)明的傳輸方法的其他實(shí)施例再次示出兩種可能的變型方案、即標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式中的消息的結(jié)構(gòu)。對(duì)于兩種變型方案，在圖5中繪出以下區(qū)域:在所述區(qū)域中在兩種狀態(tài)——在此以“快速CAN仲裁(Fast-CAN-Arbitration)”和“快速CAN數(shù)據(jù)(Fast-CAN-Data)”表示——之間轉(zhuǎn)換。兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換在該例子中引起:在結(jié)束對(duì)于所述消息的一部分、尤其是對(duì)于數(shù)據(jù)字段和CRC字段的仲裁之后位長(zhǎng)度縮短并且因此各個(gè)位更快速地通過(guò)總線被傳輸。由此，能夠相對(duì)于符合標(biāo)準(zhǔn)的方法縮短用于消息的傳輸時(shí)間。時(shí)間上的位長(zhǎng)度的所屬切換例如可以通過(guò)在持續(xù)運(yùn)行中使用至少兩個(gè)不同的縮放因子來(lái)相對(duì)于最小時(shí)間單位或振蕩器時(shí)鐘調(diào)整總線時(shí)間單位來(lái)實(shí)現(xiàn)。位長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)換以及縮放因子的相應(yīng)的變化在圖5中同樣示例性地示出。
[0062]在狀態(tài)“快速CAN仲裁”和“快速CAN數(shù)據(jù)”之間的過(guò)渡可以根據(jù)第四轉(zhuǎn)換條件UB4來(lái)進(jìn)行，該第四轉(zhuǎn)換條件與消息的第四標(biāo)記K4對(duì)應(yīng)，所述第四標(biāo)記向數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩舭l(fā)信號(hào)通知應(yīng)用了縮短的位長(zhǎng)度。在此所示的實(shí)施例中，標(biāo)記K4的所選擇的位置是“保留位” r0，所述保留位在數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼之前被傳輸。該位置因此相應(yīng)于第一標(biāo)記Kl以及第三標(biāo)記K3的可能位置，該第一標(biāo)記Kl與第一轉(zhuǎn)換條件UBl相對(duì)應(yīng)并且標(biāo)記較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)字段的可能使用和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的改變的解釋，該第三標(biāo)記K3與改變的CRC計(jì)算相對(duì)應(yīng)。
[0063]用于標(biāo)記根據(jù)本發(fā)明的具有縮短的位長(zhǎng)度的消息的另一種可能性在圖6中示出。在此，具有潛在更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)字段(屬于:第一標(biāo)記Kl)和改變的CRC計(jì)算(屬于:第三標(biāo)記K3)的消息通過(guò)隱性的EDL (Extended Data Length:擴(kuò)展數(shù)據(jù)長(zhǎng)度)位表示,所述隱性的EDL位取代在標(biāo)準(zhǔn)CAN消息中占優(yōu)地傳輸?shù)奈坏奈恢貌⑶掖嬖撐换蛘呦蚝笠苿?dòng)一個(gè)位置。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)尋址，EDL位取代控制字段中的第二個(gè)位置并且將位于那里的始終占優(yōu)的rO位移動(dòng)一個(gè)位置。對(duì)于擴(kuò)展尋址，在所示的例子中EDL位取代控制字段的第一位置并且代替位于那里的保留的rl位，該保留的rl位在標(biāo)準(zhǔn)CAN中始終占優(yōu)地被傳輸。
[0064]如果應(yīng)當(dāng)在數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的內(nèi)容和數(shù)據(jù)字段大小之間有多個(gè)不同的分配可用，則在控制字段內(nèi)的跟隨EDL位的位位置處也還可以將另外的標(biāo)記容納到根據(jù)本發(fā)明的消息中，所述消息于是被評(píng)估以用于選擇數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的值到數(shù)據(jù)字段大小的相應(yīng)分配。
[0065]通知使用縮短的位長(zhǎng)度的第四標(biāo)記K4通過(guò)在根據(jù)本發(fā)明的、通過(guò)EDL位表示的消息的控制字段中插入附加的隱性的BRS位(Bit Rate Switch:位率開關(guān))來(lái)示出。在此所示的實(shí)施例中，BRS位的位置是控制字段中的第4個(gè)位置(標(biāo)準(zhǔn)尋址)或者第三個(gè)位置(擴(kuò)展尋址)。
[0066]消息承載了標(biāo)志“CAN FD快速”。對(duì)于消息的兩種可能的尋址變型方案——標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式，在圖6中繪出以下區(qū)域:在所述區(qū)域中在兩種狀態(tài)——以“快速CAN仲裁”和“快速CAN數(shù)據(jù)”表示一之間轉(zhuǎn)換示。如所說(shuō)明的那樣，兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換引起:對(duì)于所述消息的對(duì)應(yīng)部分位長(zhǎng)度被縮短并且因此各個(gè)位更快速地通過(guò)總線被傳輸。由此能夠相對(duì)于符合標(biāo)準(zhǔn)的方法縮短用于消息的傳輸時(shí)間。狀態(tài)“快速CAN仲裁”和“快速CAN數(shù)據(jù)”之間的過(guò)渡在具有第一或第三標(biāo)記EDL的消息中根據(jù)第四標(biāo)記BRS來(lái)進(jìn)行，所述第四標(biāo)記發(fā)信號(hào)通知數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩魬?yīng)用了縮短的位長(zhǎng)度。
[0067]在所示情況下一其中第二標(biāo)記BRS跟隨第一標(biāo)記EDL，在根據(jù)本發(fā)明的傳輸方法中傳輸以下消息:所述消息的位長(zhǎng)度明顯縮短，所述消息的數(shù)據(jù)字段大小可擴(kuò)展到大于8個(gè)字節(jié)的值，并且所述消息的CRC與更大的數(shù)據(jù)字段匹配。如此實(shí)現(xiàn)在更好的傳輸安全性的同時(shí)通過(guò)所述總線系統(tǒng)的傳輸容量的顯著提高。
[0068]更快速的傳輸在所示例子中在發(fā)送所屬的標(biāo)記之后立即開始并且在到達(dá)為反向轉(zhuǎn)換所規(guī)定的位之后立即結(jié)束或當(dāng)已識(shí)別錯(cuò)誤幀開始的原因之后立即結(jié)束。
[0069]圖7示出相對(duì)于圖3修改的接收過(guò)程，其中附加地根據(jù)第二標(biāo)記BRS在狀態(tài)“快速CAN仲裁”和“快速CAN數(shù)據(jù)”之間轉(zhuǎn)換。如果在分支310中例如在接收控制字段的第二位作為隱性位EDL之后存在以下信息:應(yīng)該應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明修改的通信方法，則在塊408中讀入數(shù)據(jù)字段的接下來(lái)的位。如果接收用作第二標(biāo)記的位，例如根據(jù)本發(fā)明擴(kuò)展的控制字段的第四位BRS，其具有預(yù)給定的值，例如“隱性的”，則例如在所述位的采樣點(diǎn)上采用狀態(tài)“快速CAN數(shù)據(jù)”，也即轉(zhuǎn)換到縮短的位長(zhǎng)度上(路徑“C”)。如果有關(guān)的位具有相反的值，也即在該例子中是“占優(yōu)”，則不進(jìn)行位長(zhǎng)度的縮短(路徑“B”)。在塊412或414中，根據(jù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼中的大小信息進(jìn)行控制字段的剩余位(包括數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼)的接收和數(shù)據(jù)字段的接收。在塊412中，借助正常的位長(zhǎng)度接收，在塊414中借助縮短的位長(zhǎng)度接收。在塊416或418中，讀入根據(jù)本發(fā)明不同的、尤其是更長(zhǎng)的CRC字段。在塊418中，在CRC字段的最后一位、即CRC分隔符上重新以普通的位率轉(zhuǎn)換到狀態(tài)“快速CAN仲裁”。隨后，在分支324中與圖3類似地檢查，由發(fā)送方傳送的CRC校驗(yàn)和與由接收方本身求取的CRC校驗(yàn)和是否一致并且據(jù)此進(jìn)一步處理，如已經(jīng)在圖3中的那樣。[0070]以下計(jì)算說(shuō)明了與所述方法的以DLC 3表示的實(shí)施例相組合地使用在圖5中所示的實(shí)施例:假設(shè)24個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度、標(biāo)準(zhǔn)格式的具有11位尋址的數(shù)據(jù)幀以及500kBit/s的波特率，其中所述的以DLC 3標(biāo)識(shí)的實(shí)施例具有關(guān)于所實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸速率改變了的數(shù)據(jù)字段大小。此外假設(shè)縮放因子在“保留位”r0后增大到4倍。因此在這種情況下，在“保留位”rO后的位長(zhǎng)度從2微秒減小到0.5微秒。在該例子中忽略可能的填充位的情況下每數(shù)據(jù)幀以正常的位長(zhǎng)度傳輸27位(S0F、標(biāo)識(shí)符、RTR、IDE、R0、ACK字段、EOF、間歇)并且以縮短的位長(zhǎng)度傳輸212位(DLC、數(shù)據(jù)、CRC、CRC分隔符)，其中在此還假設(shè)15位CRC,但根據(jù)本發(fā)明所述15位CRC可以被更長(zhǎng)的CRC代替。
[0071]在給定的邊緣條件下得出在160微秒中293位的有效傳輸效率，這在假設(shè)的相同總線滿載的情況下相應(yīng)于以下數(shù)據(jù)傳輸速率:所述數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)于未修改的標(biāo)準(zhǔn)CAN傳輸提高到3.7倍。附加地，有用數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)字段)與協(xié)議開銷的比例以有利的方式變化。
[0072]所述方法在機(jī)動(dòng)車的正常運(yùn)行中適合于在機(jī)動(dòng)車的通過(guò)合適的數(shù)據(jù)總線連接的至少兩個(gè)控制器之間傳輸數(shù)據(jù)。但所述方法能夠在機(jī)動(dòng)車的制造或維護(hù)期間同樣有利地用于在出于編程的目的與合適的數(shù)據(jù)總線連接的編程單元和機(jī)動(dòng)車的與數(shù)據(jù)總線連接的至少一個(gè)控制設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)。此外還有可能的是，將所述方法用于工業(yè)自動(dòng)化中，也即例如用于在通過(guò)總線相互連接的分布式的控制單元之間傳輸控制信息，所述控制單元控制工業(yè)制造流程的流程。在周圍環(huán)境中也可能出現(xiàn)很長(zhǎng)的總線線路，并且可以特別有意義的是，對(duì)于仲裁階段借助相對(duì)長(zhǎng)的位長(zhǎng)度——例如借助16微秒、32微秒或64微秒——運(yùn)行總線系統(tǒng)，從而總線信號(hào)在仲裁過(guò)程期間如所需的那樣能夠在整個(gè)總線系統(tǒng)上傳播。于是隨后，對(duì)于消息的一部分一如所描述的那樣一一能夠轉(zhuǎn)換到更短的位長(zhǎng)度上，以便不允許平均傳輸速率變得過(guò)小。
[0073]總的來(lái)說(shuō)，所述方法是一種特征在于標(biāo)準(zhǔn)CAN控制器僅須最小地被改變以便能夠根據(jù)本發(fā)明工作的傳輸方法。根據(jù)本發(fā)明的通信控制器僅僅比常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)CAN控制器稍大，所述根據(jù)本發(fā)明的控制器也能夠作為標(biāo)準(zhǔn)CAN控制器工作。所屬的應(yīng)用程序不必改變，這樣就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣确矫娴膬?yōu)點(diǎn)。通過(guò)使用擴(kuò)展的數(shù)據(jù)字段大小和所屬的DLC和CRC，能夠進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，?yīng)用軟件方面的匹配是最小的。能夠接管CAN —致性測(cè)試的大部分(ISO 16845)。也有可能的是，將根據(jù)本發(fā)明的傳輸方法與TTCAN (ISO11898-4)的補(bǔ)充組合。
[0074]在本發(fā)明的先前的描述中已參考ISO標(biāo)準(zhǔn)之處，相應(yīng)的ISO標(biāo)準(zhǔn)的在申請(qǐng)時(shí)刻有效的版本能夠分別作為現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)。
【權(quán)利要求】
1.用于在具有至少兩個(gè)參與的數(shù)據(jù)處理單元的總線系統(tǒng)中進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ渲兴鰯?shù)據(jù)處理單元通過(guò)總線交換消息， 其中所發(fā)送的消息具有根據(jù)CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1的邏輯結(jié)構(gòu)， 其中所述邏輯結(jié)構(gòu)包括幀起始位、仲裁字段、控制字段、數(shù)據(jù)字段、CRC字段、確認(rèn)字段和幀結(jié)束序列， 其中所述控制字段包括數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼，所述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼包含關(guān)于數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度的信息， 其特征在于，在存在第一轉(zhuǎn)換條件的情況下，消息的數(shù)據(jù)字段能夠與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO11898-1不同地包括多于8個(gè)字節(jié)， 其中在存在第一轉(zhuǎn)換條件的情況下至少部分地與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1不同地解釋數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的位的值以確定數(shù)據(jù)字段大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于，根據(jù)第一轉(zhuǎn)換條件的值，將所述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的位的可能值組合中的每一個(gè)分配給允許的數(shù)據(jù)字段大小之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于，以下消息能夠通過(guò)符合CAN標(biāo)準(zhǔn)的消息的仲裁字段中和/或控制字段中的第一標(biāo)記(Kl)來(lái)區(qū)別:在所述消息中消息的數(shù)據(jù)字段能夠與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1不同地包括多于8個(gè)字節(jié)并 且至少部分地與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1不同地解釋數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的位的值以確定數(shù)據(jù)字段大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法， 其特征在于，在參與的數(shù)據(jù)處理單元中評(píng)估所述第一標(biāo)記以求取第一轉(zhuǎn)換條件，并且根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換條件使接收過(guò)程匹配于數(shù)據(jù)字段大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法， 其特征在于，在存在第一轉(zhuǎn)換條件的情況下所述數(shù)據(jù)字段能夠包括16個(gè)不同的大小并且向數(shù)據(jù)字段的16個(gè)不同的大小分配數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的位的16個(gè)值組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法， 其特征在于，在存在第一轉(zhuǎn)換條件的情況下，數(shù)據(jù)字段的最大可能大小大于16字節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法， 其特征在于，將所述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的在ObOOO I和Ob 1000之間的值用于根據(jù)CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO11898-1的在I個(gè)字節(jié)和8個(gè)字節(jié)之間的數(shù)據(jù)字段大小，并且在存在所述第一轉(zhuǎn)換條件的情況下所述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的其余值用于其他允許的數(shù)據(jù)字段大小直至最大可能的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法， 其特征在于，在存在第二轉(zhuǎn)換條件(UB2)或者更多另外的轉(zhuǎn)換條件的情況下，所述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的位至少部分地與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1不同地并且當(dāng)所述第二轉(zhuǎn)換條件不存在時(shí)或者所述另外的轉(zhuǎn)換條件不存在時(shí)與所述分配不同地被解釋。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法， 其特征在于，以下消息能夠通過(guò)仲裁字段中和/或控制字段中的第二標(biāo)記(K2)或者另外的標(biāo)記來(lái)識(shí)別:在所述消息中在存在第二轉(zhuǎn)換條件或者更多另外的轉(zhuǎn)換條件的情況下，所述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的位應(yīng)當(dāng)至少部分地與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1不同地并且當(dāng)所述第二轉(zhuǎn)換條件不存在時(shí)或者所述另外的轉(zhuǎn)換條件不存在時(shí)應(yīng)當(dāng)與所述分配不同地被解釋。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法， 其特征在于，在參與的數(shù)據(jù)處理單元中評(píng)估所述第二標(biāo)記或者另外的標(biāo)記以求取第二轉(zhuǎn)換條件或者另外的轉(zhuǎn)換條件，并且根據(jù)評(píng)估結(jié)果使接收過(guò)程匹配于數(shù)據(jù)字段大小。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10之一所述的方法， 其特征在于，所述第二標(biāo)記僅僅在其仲裁字段具有擴(kuò)展格式的CAN消息格式的消息中出現(xiàn)和/或與擴(kuò)展格式的標(biāo)記一致。
12.根據(jù)權(quán)利要求3至11之一所述的方法， 其特征在于，所述第一標(biāo)記(Kl)通過(guò)第一標(biāo)記位(EDL)實(shí)現(xiàn)，所述第一標(biāo)記位的位置處于標(biāo)識(shí)符的最后一位和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的第一位之間，并且在所述第一標(biāo)記位的位置處在所述消息中根據(jù)CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1存在具有所規(guī)定的值的位。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12之一所述的方法， 其特征在于，在控制字段中針對(duì)第二標(biāo)記(K2)有第二標(biāo)記位跟隨在第一標(biāo)記位(EDL)之后或者針對(duì)另外的標(biāo)記有另外的標(biāo)記位跟隨在第一標(biāo)記位(EDL)之后。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13之一所述的方法， 其特征在于，根據(jù)第三轉(zhuǎn)換條件(UB3)的值，消息的CRC字段能夠具有至少兩種不同的位數(shù)，其中CRC字段中的有效位數(shù)的至少之一是與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898 一 I不同的位數(shù)， 其中使用與CAN標(biāo)準(zhǔn)IS011898-1不同的生成多項(xiàng)式來(lái)確定這種具有不同位數(shù)的CRC字段的內(nèi)容。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法， 其特征在于，以下消息能夠通過(guò)所述仲裁字段中和/或所述控制字段中的第三標(biāo)記(K3)識(shí)別:在所述消息中根據(jù)第三轉(zhuǎn)換條件(UB3)的值消息的CRC字段能夠具有至少兩種不同的位數(shù)，其中所述第三標(biāo)記能夠與所述第一標(biāo)記一致。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法， 其特征在于，第三轉(zhuǎn)換條件(UB3)的值在參與的數(shù)據(jù)處理單元中根據(jù)所述第三標(biāo)記(K3)被求取或者與第一轉(zhuǎn)換條件一致或者從第一轉(zhuǎn)換條件和/或數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的內(nèi)容中推導(dǎo)出來(lái)，其中根據(jù)第三轉(zhuǎn)換條件的值使接收過(guò)程匹配于CRC字段的大小。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16之一所述的方法， 其特征在于，在消息開始時(shí)借助不同的生成多項(xiàng)式并行地啟動(dòng)至少兩個(gè)CRC校驗(yàn)和的計(jì)算，并且根據(jù)第三轉(zhuǎn)換條件的值決定:使用來(lái)自并行啟動(dòng)的CRC計(jì)算之一的哪個(gè)結(jié)果。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17之一所述的方法， 其特征在于，在存在第三轉(zhuǎn)換條件的情況下，在所執(zhí)行的CRC計(jì)算中的至少一個(gè)CRC計(jì)算時(shí)也考慮在所述消息的位于CRC字段之前的片段內(nèi)的可能的填充位。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18之一所述的方法， 其特征在于，根據(jù)第四轉(zhuǎn)換條件(UB4)的值，消息內(nèi)的時(shí)間上的位長(zhǎng)度能夠采用至少兩個(gè)不同的值，其中對(duì)于所述消息內(nèi)的至少一個(gè)能預(yù)給定的第一區(qū)域，所述時(shí)間上的位長(zhǎng)度大于或等于預(yù)給定的約I微秒的最小值并且在所述消息內(nèi)的至少一個(gè)可預(yù)給定的第二區(qū)域中所述時(shí)間上的位長(zhǎng)度具有相比所述第一區(qū)域減小的值。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，消息內(nèi)的所述時(shí)間上的位長(zhǎng)度的至少兩個(gè)不同的值通過(guò)在持續(xù)運(yùn)行中使用至少兩個(gè)不同的縮放因子以相對(duì)于最小時(shí)間單位或振蕩器時(shí)鐘調(diào)整總線時(shí)間單位來(lái)實(shí)現(xiàn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19至20之一所述的方法， 其特征在于，以下消息能夠通過(guò)所述仲裁字段中和/或所述控制字段中的第四標(biāo)記識(shí)別:在所述消息中根據(jù)第四轉(zhuǎn)換條件的值消息內(nèi)的所述時(shí)間上的位長(zhǎng)度能夠采用至少兩個(gè)不同的值，其中所述第四標(biāo)記能夠與所述第一標(biāo)記和/或第三標(biāo)記一致。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21之一所述的方法， 其特征在于，所述第四轉(zhuǎn)換條件的值在參與的數(shù)據(jù)處理單元中根據(jù)所述第四標(biāo)記求取或與所述第一轉(zhuǎn)換條件和/或第三轉(zhuǎn)換條件一致或從所述第一轉(zhuǎn)換條件和/或第三轉(zhuǎn)換條件中推導(dǎo)出來(lái)，其中根據(jù)所述第四轉(zhuǎn)換條件的值使所述接收過(guò)程匹配于消息內(nèi)的位長(zhǎng)度的不同值。
23.根據(jù)權(quán)利要求21至22之一所述的方法， 其特征在于，所述第四標(biāo)記(K4)通過(guò)另一標(biāo)記位(BRS)實(shí)現(xiàn)，所述另一標(biāo)記位位于所述第一標(biāo)記位(EDL)和所述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的第一位之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至23之一所述的方法， 其特征在于，所述消息時(shí)間受控地根據(jù)在TTCAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-4中描述的方法傳輸。
25.用于在具有至少兩個(gè)參與的數(shù)據(jù)處理單元的總線系統(tǒng)中進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備，所述數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)總線交換消息， 其中所發(fā)送的消息具有根據(jù)CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1的邏輯結(jié)構(gòu)， 其中所述邏輯結(jié)構(gòu)包括幀起始位、仲裁字段、控制字段、數(shù)據(jù)字段、CRC字段、確認(rèn)字段和幀結(jié)束序列， 其中所述控制字段包括數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼，所述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼包含關(guān)于數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度的信息， 其特征在于，在存在第一轉(zhuǎn)換條件(UBl)的情況下，消息的數(shù)據(jù)字段能夠與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1不同地包括多于8個(gè)字節(jié)， 其中在存在第一轉(zhuǎn)換條件的情況下至少部分地與CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1不同地解釋數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的位的值以確定數(shù)據(jù)字段大小。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備， 其特征在于，所述設(shè)備通過(guò)合適的裝置設(shè)置用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求2至24所述的用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄖ械闹辽僖环N。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備， 其特征在于，所述設(shè)備被設(shè)置為通過(guò)足夠數(shù)量的移位寄存器來(lái)根據(jù)權(quán)利要求17計(jì)算至少兩個(gè)CRC校驗(yàn)和。
28.根據(jù)權(quán)利要求1至24之一所述的方法在機(jī)動(dòng)車或工業(yè)設(shè)備的正常運(yùn)行中的使用，用于在所述機(jī)動(dòng)車或所述工業(yè)設(shè)備的至少兩個(gè)控制器之間傳輸數(shù)據(jù)，所述至少兩個(gè)控制器通過(guò)合適的數(shù)據(jù)總線連接。
29.根據(jù)權(quán)利要求1至24之一所述的方法在機(jī)動(dòng)車或工業(yè)設(shè)備的制造或維護(hù)期間的使用，用于在出于編程的目的與合適的數(shù)據(jù)總線連接的編程單元和所述機(jī)動(dòng)車或所述工業(yè)設(shè)備的與所述數(shù)據(jù)總線連接的至少一個(gè) 控制設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G06F13/42GK103562900SQ201280027345
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月6日
【發(fā)明者】F.哈特維希 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司