用于分布式控制系統(tǒng)的高速嵌入?yún)f(xié)議的制作方法
【專利說(shuō)明】用于分布式控制系統(tǒng)的高速嵌入?yún)f(xié)議
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)是2013年3月15日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?3/833238的美國(guó)申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)，其內(nèi)容在此通過(guò)引用包含，盡管完全重寫。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及電子通信，更具體地涉及一種用于控制網(wǎng)絡(luò)的高速協(xié)議。
【背景技術(shù)】
[0004]電子設(shè)備通過(guò)各種各樣的方式相互通信，通常基于給定的上下文的要求。一種這樣的上下文是控制系統(tǒng)上下文。不像簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)，其中系統(tǒng)只允許通過(guò)該系統(tǒng)通信的設(shè)備之間進(jìn)行通信，控制系統(tǒng)以明確控制在控制系統(tǒng)上連接以通信的模塊為目的而通信。這樣的系統(tǒng)允許其他應(yīng)用運(yùn)行在各種模塊上。然而，分布式嵌入控制系統(tǒng)中的那些應(yīng)用，應(yīng)協(xié)調(diào)工作。
[0005]提供分組控制，大多數(shù)分布式嵌入式控制系統(tǒng)是建立在一個(gè)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)上，例如包括CAN(IS0 11898)、SERCOS, FlexRay, EtherCAT，有時(shí)甚至與其他系統(tǒng)之間使用Ethernet。高層協(xié)議被嵌入在通信標(biāo)準(zhǔn)之上，以提供參與控制系統(tǒng)的的電子控制單元的應(yīng)用之間數(shù)據(jù)交換的規(guī)則、時(shí)序規(guī)則、順序規(guī)則以及類似的輔助交換信息的分布式應(yīng)用之間的通信的規(guī)則。CANopen、DeviceNet、SDS、J1939以及NMEA 2000只是幾個(gè)協(xié)議的例子，這些協(xié)議分層在CAN標(biāo)準(zhǔn)之上。甚至使用元協(xié)議(meta protocols)，像CanKingdom，通過(guò)它可以為特定的分布式嵌入式控制系統(tǒng)，構(gòu)建和優(yōu)化更高層的協(xié)議。
[0006]每個(gè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)都有自己的長(zhǎng)處和短處。理想的通信有無(wú)限的帶寬、沒(méi)有延遲以及完整的數(shù)據(jù)完整性?？捎玫耐ㄐ趴蛇x方案是費(fèi)用不同于理想方案且必須找到的折中方案。例如，以太網(wǎng)具有大的帶寬，但由于它的消息沖突處理具有不好的時(shí)效性。CAN具有高效的沖突解決方案，但具有低的帶寬，無(wú)同步支持。SERCOS快速，但所有節(jié)點(diǎn)必須支持系統(tǒng)中要求最高的節(jié)點(diǎn)的通信要求。因此，當(dāng)設(shè)計(jì)分布式嵌入控制系統(tǒng)時(shí)一大困難，是選擇基本的通信系統(tǒng)，以滿足給定系統(tǒng)的需要。另一個(gè)復(fù)雜化的因素是系統(tǒng)的不同部分通常有不同的需要。一些部分可能涉及高級(jí)反饋回路，高級(jí)反饋回路要求精確的時(shí)間同步和短的延時(shí)，而其他部分可能根本不是時(shí)間關(guān)鍵的，而是取決于事件的正確順序。在另一個(gè)實(shí)例中，一個(gè)系統(tǒng)可能在運(yùn)行時(shí)條件下使用低的帶寬工作良好，但在維護(hù)模式下重新刷新(re-flashing)模塊需要高的帶寬。此外，行業(yè)需要大量的開(kāi)發(fā)與分析工具以及精通所選擇的通信協(xié)議找到正確折中方案的工程師。應(yīng)用給定的技術(shù)以利用協(xié)議的好的特性并極小化它的缺點(diǎn)的方式，典型地需要基于所選擇的協(xié)議以及相關(guān)工具、在設(shè)計(jì)和維護(hù)分布式嵌入式控制系統(tǒng)方面的長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。
[0007]在CAN系統(tǒng)的實(shí)例中，開(kāi)發(fā)了 CANFD協(xié)議，嘗試解決CAN議的數(shù)據(jù)帶寬的限制。然而，該系統(tǒng)不是與以前的基于CAN的模塊向下兼容的。因此，使用CANFD協(xié)議的模塊不能被安裝到具有基于CAN的模塊的控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)與那些模塊的通信。另一個(gè)缺點(diǎn)是，CANFD協(xié)議是基于模塊的尋找一個(gè)給定的時(shí)間點(diǎn)，這就要求模塊具有高度精確的時(shí)鐘和處理器。具體來(lái)說(shuō)，CAN-FD要求相對(duì)于一個(gè)邊沿結(jié)合采樣點(diǎn)的位置，從第一比特率切換到第二比特率。該解決方案要求從邊沿到采樣點(diǎn)以及第一比特率定義的采樣點(diǎn)的共同的位置的時(shí)間段上的穩(wěn)定的時(shí)鐘。獲得采樣點(diǎn)的精確定義，限制了用于運(yùn)行CAN-FD控制器的可能的時(shí)鐘頻率。此外，盡管通過(guò)以前的基于CAN的系統(tǒng)，速度被提高，最大消息長(zhǎng)度仍然限制到64字節(jié)，這樣的系統(tǒng)對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)缺乏靈活性。
[0008]此外，對(duì)于基于CAN的控制系統(tǒng)的當(dāng)前用戶，CANFD可能呈現(xiàn)一些實(shí)現(xiàn)挑戰(zhàn)。在另一個(gè)實(shí)例中，汽車工業(yè)使用基于CAN的模塊，用于車輛中各種部件之間通信?？紤]到汽車業(yè)務(wù)的性質(zhì)，簡(jiǎn)單改變車輛系統(tǒng)中的一個(gè)模塊是非常昂貴的。鑒于面臨CANFD模塊與CAN模塊集成的挑戰(zhàn)，引入一個(gè)CANFD模塊，迫使汽車制造商要么將給定的車輛中的每一個(gè)模塊改變?yōu)镃ANFD(吸收許多倍的設(shè)計(jì)、制造以及測(cè)試每一個(gè)新模塊的成本)，要么分割車輛的通信總線為兩根:一根運(yùn)行CAN，另一根運(yùn)行CANFD。因此，需要一項(xiàng)技術(shù)，允許隨著時(shí)間推移將CANFD模塊逐漸引入到，例如汽車行業(yè)中，預(yù)先建立的基于CAN的系統(tǒng)，以降低CANFD模塊可能面臨的進(jìn)入壁皇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]一般而言，根據(jù)這些不同的實(shí)施例，第二協(xié)議以一種方式嵌入到第一協(xié)議中，這種方式下支持第二協(xié)議的模塊可能會(huì)意識(shí)到并使用的第一協(xié)議，而只支持第一協(xié)議的模塊可能沒(méi)有意識(shí)到第二協(xié)議。使用第二協(xié)議的模塊的操作，不打擾未配置使用或理解第二協(xié)議的模塊的操作。通過(guò)一種方法，使用第二協(xié)議發(fā)送的消息將被視為使用第一協(xié)議發(fā)送但沒(méi)有必要理解的消息或視為需要特定響應(yīng)。在另一種方法中，使用第二協(xié)議的模塊可以被配置以在第一協(xié)議消息的傳輸期間由另一個(gè)模塊發(fā)送消息，第二協(xié)議消息被觸發(fā)在第一協(xié)議下發(fā)送的消息的預(yù)期方面。
[0010]在一個(gè)具體的實(shí)例中，第一協(xié)議可能是CAN協(xié)議，第二協(xié)議是將位嵌入到CAN協(xié)議的部分的協(xié)議。例如，CAN協(xié)議的位通常包括幾個(gè)位份額，CAN協(xié)議操作是通過(guò)在特定的部分或單個(gè)位份額尋找特定的信號(hào)電平。通過(guò)一種方法，因此，第二協(xié)議可以在CAN信息包中包括發(fā)送附加信息，通過(guò)使用在定義的位份額以外的CAN信息包的傳播段位的位份額。
[0011]第二協(xié)議信息被嵌入，這樣第二次協(xié)議中的位的下降沿不會(huì)干擾只理解第一或CAN協(xié)議的模塊的正常操作。這一點(diǎn)可以做到，例如，通過(guò)實(shí)現(xiàn)使用第一與第二協(xié)議的模塊同步于消息包的一部分。使用這種方法，可以允許使用第二協(xié)議模塊使用第一協(xié)議消息的消息控制，其攜帶第二協(xié)議消息以控制第二協(xié)議消息，從而增加了用單個(gè)第二協(xié)議消息發(fā)送的數(shù)據(jù)量。
[0012]這些教導(dǎo)是可擴(kuò)展的，使得單個(gè)常見(jiàn)控制網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)模塊，可以在第一協(xié)議內(nèi)使用多個(gè)不同類型的嵌入的協(xié)議。此外，使用第二協(xié)議的模塊可以被安裝到使用更老的模塊的控制網(wǎng)絡(luò)中，所述更老的模塊被配置為只使用第一協(xié)議，因而在升級(jí)現(xiàn)有控制網(wǎng)絡(luò)允許顯著靈活性。
[0013]在汽車業(yè)的實(shí)施例中可以設(shè)想這樣的好處。這里，新模塊可以配置以使用CAN標(biāo)準(zhǔn)，如本文所述的第二協(xié)議，以及CANFD協(xié)議來(lái)操作。這樣的模塊可以被引入其他穩(wěn)定的基于CAN通信總線，并通過(guò)使用第二協(xié)議的提高通信速度。隨著時(shí)間的推移，所有的老的CAN模塊被替換之后，這些模塊可以使用CANFD協(xié)議進(jìn)行通信，以提供一致、高速的通信環(huán)境。以這種方式，采納使用CANFD協(xié)議的模塊可以立即進(jìn)行，而沒(méi)有隨之而來(lái)關(guān)于將CANFD模塊合并入具有舊的CAN模塊的通信總線的擔(dān)憂。
[0014]這些和其他益處在對(duì)以下詳細(xì)描述進(jìn)行徹底的審閱和研究，可能變得更清晰。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)例的框圖；
[0016]圖2包括CAN消息的示意圖；
[0017]圖3包括實(shí)例CAN時(shí)間份額的示意圖；
[0018]圖4包括實(shí)例CAN位的示意圖；
[0019]圖5包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的，第二協(xié)議消息嵌入第一協(xié)議消息的部分，這里是CAN消息的傳播段部分，的實(shí)施例的示意圖，；
[0020]圖6包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的，第二協(xié)議消息嵌入第一協(xié)議基于CAN的消息的部分的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0021]圖7包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的，第二協(xié)議消息嵌入第一協(xié)議基于CAN的消息的部分的實(shí)施例的示意圖，其傳播段部分設(shè)置為顯性；
[0022]圖8包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的，模塊如何操作的實(shí)施例的示意圖，其在第一協(xié)議基于CAN消息的一部分中使用第二協(xié)議消息，解釋接收的具有信號(hào)失真的消息;
[0023]圖9包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的，第二模塊如何操作實(shí)施例的示意圖，其在第一協(xié)議基于CAN消息的一部分中使用第二協(xié)議消息的，解釋圖8的接收的具有不同的信號(hào)失真的消息；
[0024]圖10包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的，控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)例的框圖；
[0025]圖11包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的，從一個(gè)模塊發(fā)送的實(shí)例消息與被第二模塊感知的消息的比較圖；
[0026]圖12包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的，從一個(gè)模塊發(fā)送的實(shí)例消息與第二模塊以第二協(xié)議發(fā)送消息的比較圖，第二模塊發(fā)送消息以響應(yīng)實(shí)例消息的接收，；
[0027]圖13包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的，從一個(gè)模塊發(fā)送的實(shí)例消息與第二模塊以第二協(xié)議發(fā)送消息的比較圖，第二模塊發(fā)送消息以響應(yīng)實(shí)例消息的接收，；
[0028]圖14包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的，具有星形拓?fù)涞目刂凭W(wǎng)絡(luò)實(shí)例的框圖；
[0029]圖15包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的，通信設(shè)備實(shí)例的框圖；
[0030]圖16包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的，幾個(gè)發(fā)送的消息實(shí)例的原理圖。
[0031]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，圖中的部件為簡(jiǎn)化和清楚被繪制，并且不一定按比例繪制。例如，一些圖中的部件的尺寸和/或相關(guān)位置，相對(duì)于其他部件可能被夸大，有助于改善對(duì)本發(fā)明各種實(shí)施例的理解。另外，常見(jiàn)但公知的部件，該部件是有用的或在商業(yè)上可行的實(shí)施例中必要的，常常不被描述，以便不妨礙對(duì)各種實(shí)施例的觀察。將進(jìn)一步理解的是，某些動(dòng)作和/或步驟可以被描述或描繪為以特定的順序發(fā)生，而本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，這樣的關(guān)于順序的特異性與實(shí)際上并不需要。還應(yīng)當(dāng)理解的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)與表達(dá)具有通常的技術(shù)含義，與如上所述的本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的術(shù)語(yǔ)與表達(dá)相符，除非文中給出了不同的特定含義。
【具體實(shí)施方式】
[0032]現(xiàn)在參見(jiàn)附圖，尤其是參見(jiàn)圖1，將呈現(xiàn)一個(gè)與許多這些教導(dǎo)是兼容的說(shuō)明性的系統(tǒng)。在圖1中，控制網(wǎng)絡(luò)1000示出了在總線1005上通信的各種設(shè)備，但這些教導(dǎo)可以適用于具有各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的任何一種的控制網(wǎng)絡(luò)。通信設(shè)備裝置1010可以被認(rèn)為是控制網(wǎng)絡(luò)1000的一個(gè)模塊或節(jié)點(diǎn)，包括一個(gè)配置為按照控制網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接到控制網(wǎng)絡(luò)1000的通信端口 1012。通信設(shè)備裝置1010還包括一個(gè)處理設(shè)備1014，可操作地連接到控制網(wǎng)絡(luò)1000，以通過(guò)通信端口 1012在控制網(wǎng)絡(luò)1000上控制接收和發(fā)送通信。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到并理解，這樣的處理器可以包括一個(gè)固定的目的、硬連線的平臺(tái)，或者可以包括部分或全部可編程的平臺(tái)。所有這些架構(gòu)選擇都是本領(lǐng)域眾所周知的，在這里不需要進(jìn)一步描述。
[0033]通過(guò)一種方法，處理設(shè)備1014被配置為:在控制網(wǎng)絡(luò)1000上根據(jù)第一協(xié)議傳輸消息包的過(guò)程中，傳遞第二消息，該第二消息使用第二協(xié)議被嵌入在消息包中。例如，處理設(shè)備1014被進(jìn)一步配置為:為第一與第二協(xié)議，基于至少消息包的一部分，實(shí)現(xiàn)在控制網(wǎng)絡(luò)1000上與第二通信設(shè)備1020、1030、1040、1050、1050和/或1060同步。在另一種方法中，處理設(shè)備1014支持第一與第二協(xié)議，使用這兩種協(xié)議與通信設(shè)備1020和1050通信，通信設(shè)備1020和1050也支持第一和第二協(xié)議，而通信設(shè)備1030，1040與1060僅支持第一協(xié)議。本實(shí)施例中，按照第二協(xié)議的消息中的任何信息，將被僅運(yùn)行第一協(xié)議且被其定義的通信設(shè)備1030、1040和1060解釋為噪聲，并被被忽略。
[0034]一個(gè)將第二協(xié)議消息嵌入第一協(xié)議消息的實(shí)施例，參照?qǐng)D2-10，在基于CAN的系統(tǒng)的上下文中進(jìn)行說(shuō)明?？刂破骶钟蚓W(wǎng)絡(luò)(CAN)標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO) 11898)是一種常用的協(xié)議，用于分布式嵌入式控制系統(tǒng)，盡管這些一般性教導(dǎo)也可以被應(yīng)用于其它協(xié)議。
[0035]在該實(shí)現(xiàn)中，支持CAN協(xié)議ISO 11898的模塊，可以與在同一總線上支持第二協(xié)議的模塊共存，通過(guò)放棄利用CAN的一個(gè)或多個(gè)特征。圖2示出了 CAN的一些主要特征。CAN設(shè)計(jì)為總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用兩個(gè)電壓等級(jí)工作，無(wú)電壓101，表示值“一”，電壓102表示值“零”。這種布置意味著零比一顯性；換句話說(shuō)，如果第一發(fā)射機(jī)發(fā)送一個(gè)一，同時(shí)第二發(fā)射機(jī)發(fā)送一個(gè)零，那么只能檢測(cè)到零。空閑的總線可以看作一個(gè)一的連續(xù)的流。消息103以一個(gè)零比特位開(kāi)始，幀起始(SOF) 104，隨后是十一位(標(biāo)準(zhǔn))或29位(擴(kuò)展)的標(biāo)識(shí)符105，加上2個(gè)協(xié)議位(共31位)以及遠(yuǎn)程傳輸請(qǐng)求(RTR)位106。SOF與標(biāo)識(shí)符消息部分構(gòu)成仲裁域107，通過(guò)逐位仲裁解決總線沖突。從消息的其余部分108直到應(yīng)答位(ACK) 109，總線上只有一個(gè)傳送裝置，由于其他傳送裝置被控制為不活躍以響應(yīng)這些初始消息部分。特別是，在消息的仲裁部分之后，以RTR結(jié)束，只有一個(gè)傳送裝置將發(fā)送，而其他所有的通信單元將只按該協(xié)議接收位。消息的剩余部分108，以具有兩個(gè)顯性位的控制域110開(kāi)始，一個(gè)四位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼(DLC) 111表示隨后的數(shù)據(jù)域112的長(zhǎng)度，它可以不包含任何數(shù)據(jù)(DLC=O)或多達(dá)八字節(jié)(DLC = 8)。換句話說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)的CAN消息的數(shù)據(jù)域112可以從O到64位長(zhǎng)。到目前為止，消息通過(guò)一個(gè)放在第十六位的CRC域113的15位CRC碼檢查，其中最后一位是CRC定界符114。ACK域115包括ACK位109，隱性位、ACK定界符116緊隨其后。消息103的其余部分是包含七個(gè)連續(xù)隱性位的幀結(jié)束(EOF)域117。三個(gè)隱性位，間歇118，必須在總線空閑用于新消息之前傳送。
[0036]根據(jù)CAN規(guī)范(ISO 11898-1)，一位構(gòu)成時(shí)間份額。參考圖3，標(biāo)準(zhǔn)的CAN消息的單個(gè)位份額被描述為:時(shí)間份額130，它是源于發(fā)送器/接收器的時(shí)鐘的振蕩器周期131的固定時(shí)間單位。時(shí)間周期131可能可選擇地來(lái)自于一個(gè)單獨(dú)的振蕩器或時(shí)鐘?？删幊痰?、具有整數(shù)值的預(yù)分頻器，范圍至少?gòu)囊恢寥远x時(shí)間份額為給定數(shù)量的最小時(shí)間份額。因此，從最小的時(shí)間份額開(kāi)始，時(shí)間份額將具有長(zhǎng)度:
[0037]時(shí)間份額=m*最小時(shí)間份額，
[0038]其中m為預(yù)分頻器的值。
[0039]在操作中，因此，另一實(shí)例CAN位132，如圖4所示，構(gòu)成單個(gè)時(shí)間份額。第一時(shí)間份額是同步段133，隨后是傳播段134，其包括一個(gè)或多達(dá)至少八個(gè)時(shí)間份額。傳播段被定義為一段時(shí)間，以確保一個(gè)信號(hào)波可以從發(fā)送器傳播到總線的遠(yuǎn)端并返回，這也對(duì)應(yīng)于控制網(wǎng)絡(luò)上的最遠(yuǎn)的模塊接收該信息并響應(yīng)所需的時(shí)間量。因此，傳播段長(zhǎng)度被設(shè)置為允許CAN協(xié)議的位仲裁方面工作。CAN位132的最后部分包括相位段，相位段I 135和相位段2136。相位段是對(duì)稱的，每個(gè)具有一個(gè)或多達(dá)至少八個(gè)時(shí)間份額長(zhǎng)。相位段占用系統(tǒng)中的不同節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間偏移。CAN位應(yīng)是從4個(gè)到至少25個(gè)時(shí)間份額可編程。
[0040]CAN系統(tǒng)的所有時(shí)鐘假定為不同步。當(dāng)S0F104被發(fā)送時(shí)，每個(gè)模塊的時(shí)鐘被同步到下降沿140，并且每一個(gè)模塊統(tǒng)為傳播段與相位段I指定的時(shí)間份額的數(shù)目。例如，接收的下降沿的模塊的內(nèi)部時(shí)鐘，可在該內(nèi)部時(shí)鐘的精度范圍內(nèi)確定預(yù)期采樣點(diǎn)的時(shí)序，即通過(guò)了解位在內(nèi)部時(shí)鐘中的定義，模塊可以計(jì)算采樣點(diǎn)相對(duì)于內(nèi)部時(shí)鐘的位置。在CAN中，典型地通過(guò)時(shí)間份額單位做到這一點(diǎn)，每個(gè)時(shí)間份額是若干本地時(shí)鐘元素(local clockelement)。信號(hào)的電壓在采樣點(diǎn)141被測(cè)量。如果該電壓仍然存在，模塊決定一 SOF檢測(cè)被檢測(cè)，隨后的電壓變換(voltage shift)根據(jù)CAN規(guī)范被解碼。如果在采樣點(diǎn)141沒(méi)有電壓，下降沿被視為毛刺，并被忽略。該特征可以被看作是一個(gè)低通濾波器，濾除總線上的擾動(dòng)，例如，由于波反射。這樣的特征使得CAN在不良的布線安裝中可靠與寬容。
[0041]在某些通信系統(tǒng)中，電壓邊沿可以輻射高頻，從而引起電磁兼容性(EMC)問(wèn)題。為了減少這種問(wèn)題，CAN規(guī)定位的不歸零(NRZ)解碼，換句話說(shuō)，值相同的連續(xù)位不產(chǎn)生任何邊沿，相反，這些位由推算(dead reckoning)解碼。各個(gè)模塊的時(shí)鐘僅被重新同步到下降沿，定義為從隱性(I)位到顯性(0)位的過(guò)渡。CAN具有位填充規(guī)則:相同值的五個(gè)連續(xù)位序列之后，應(yīng)插入相反值的填充位，以確保重新同步會(huì)發(fā)生。因此，在正常情況下至少十位后，一個(gè)重新同步會(huì)發(fā)生。CAN規(guī)范要求采樣點(diǎn)在至少13位的相位段內(nèi)。
[0042]關(guān)于CAN更詳細(xì)的信息，可以查閱ISO標(biāo)準(zhǔn)1898，以及文章“CAN位時(shí)序的配置”(The Configurat1n of the CAN Bit Timing)，作者弗洛里安?哈特維希(FlorianHartwig)、阿明.巴斯默(Armin Bassemir)(羅伯特.博世有限公司，Abt.K8/EIS)，在第六屆國(guó)際CAN會(huì)議上提出，11月2至4日，都靈(意大利)，由自動(dòng)化中的CAN(CiA)出版，Numberg,德國(guó)，該材料通過(guò)引用其全部包含在本文中。
[0043]轉(zhuǎn)到圖5帶寬問(wèn)題的一個(gè)解決方案的實(shí)例，是修改第一協(xié)議，這里為CAN協(xié)議，在標(biāo)準(zhǔn)CAN信息的部分中嵌入第二高速協(xié)議。在這種方法中，一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)模塊的處理設(shè)備可以被配置以控制第二協(xié)議使用比第一協(xié)議的比特率更高的比特率，例如，控制第二協(xié)議使用比所述第一協(xié)議的比特率高整數(shù)倍的比特率?；蛘?，第二協(xié)議的比特率也可以是比第一協(xié)議的比特率高非整數(shù)倍的比特率。例如，第一協(xié)議可以具有100位/秒的比特率，并且第二協(xié)議可以具有從400位/秒至6兆位/秒的任何比特率。比特率將是(在每一個(gè)第一協(xié)議位中的第二協(xié)議位的數(shù)量)/((傳播段時(shí)間長(zhǎng)度)X利用率)位/秒。第二協(xié)議的比特率僅受在第二協(xié)議控制邏輯中的時(shí)鐘分辨率限制。在每個(gè)時(shí)間份額中位的數(shù)量可以是，例如每3個(gè)時(shí)間份額20個(gè)。在任何情況下，結(jié)果是，處理設(shè)備被配置以實(shí)現(xiàn)第二協(xié)議，通過(guò)在第一協(xié)議的單個(gè)位份額內(nèi)增加位。換言之，一個(gè)CAN消息包可以由具有多個(gè)位份額的位定義，CAN消息包的數(shù)據(jù)由在一個(gè)位的定義的位份額處的信號(hào)電平定義，其中定義的位份額小于一個(gè)位的所有位份額。例如，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)CAN位使用定義的位份額，定義的位份額包括各個(gè)位的第一位份額與各個(gè)位的采樣點(diǎn)位份額，其中第一位份額是一個(gè)同步段位。該樣本點(diǎn)典型地是位的相位段I與相位段2之間的部分，如圖4所示。剩余的未定義位份額可用于第二協(xié)議。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，為嵌入第二協(xié)議，處理設(shè)備被配置以在CAN消息包內(nèi)發(fā)送的附加信息，使用定義的位份額以外的CAN消息包的傳播位的位份額，由使用標(biāo)準(zhǔn)CAN消息協(xié)議的節(jié)點(diǎn)檢查。
[0044]在圖5的實(shí)施例中，第二個(gè)協(xié)議消息被嵌入到CAN位的傳播段中，CAN位在CAN消息中在在CAN消息的仲裁域后被發(fā)送。傳播段僅在CAN消息的仲裁部分在節(jié)點(diǎn)之間交換期間使用。多于一個(gè)模塊可以同時(shí)在仲裁期間傳輸，這可能會(huì)導(dǎo)致位時(shí)序波動(dòng)或者位時(shí)序識(shí)別問(wèn)題，這些問(wèn)題由不同的模塊在大約相同的時(shí)間通信引起，從而產(chǎn)生沖突，由仲裁來(lái)解決；和/或由一個(gè)或多個(gè)模塊中的不良的時(shí)鐘引起。仲裁周期之后，只有一個(gè)模塊發(fā)送，總線上的位時(shí)序反映發(fā)送方的振蕩器。如此配置，第二消息可以被嵌入這樣的CAN位的傳播段的時(shí)間份額中，而不考慮給控制網(wǎng)絡(luò)上沖突噪聲的損耗。另外，沒(méi)有配置為以第二協(xié)議接收消息的模塊，將不在這樣的位的傳播段期間尋找信號(hào)變化，這樣，消息的該部分中的信號(hào)變化將不會(huì)不利地影響這樣的模塊。因此，處理設(shè)備被配置為以實(shí)現(xiàn)第二協(xié)議，通過(guò)在第一協(xié)議的單個(gè)位份額內(nèi)增加位，根據(jù)第一協(xié)議測(cè)量為非特定電平。
[0045]更具體地，圖5示出了一個(gè)實(shí)例CAN位，具有八個(gè)時(shí)間份額的傳播段205，與兩個(gè)各有一個(gè)時(shí)間份額的相位段203和204。該位以同步段202開(kāi)始，其中任何電壓變換201在這段時(shí)間內(nèi)完成。位時(shí)間上的電壓電平是由實(shí)線206表示。支持第二協(xié)議的模塊，使用用于嵌入的高速位流的傳播段，通過(guò)采樣每個(gè)時(shí)間份額的電壓值，并按照CAN規(guī)則解碼該值，其中檢測(cè)到的電壓被解碼為零，而無(wú)電壓為一。只支持原有的CAN協(xié)議的模塊將下降沿201解碼為不同步或重新同步邊沿，并忽略隨后的電壓變化。在采樣點(diǎn)207電壓電平是顯性的，CAN模塊將位正確地解碼為零。支持第二協(xié)議的模塊，解