用于以可轉換的數據速率進行串行數據傳輸的方法和裝置的制造方法
【專利說明】用于以可轉換的數據速率進行串行數據傳輸的方法和裝置
[0001 ] 本申請是申請日為2011年9月20日、申請號為201180045425.9(國際申請號為PCT/EP2011/066326)以及發明名稱為“用于以可轉換的數據速率進行串行數據傳輸的方法和裝置”的發明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及用于在總線系統的至少兩個用戶之間傳輸數據的一種方法和一種裝置，其中所傳輸的位的持續時間可以在至少兩個不同的值之間轉換。
【背景技術】
[0003]例如從公開文獻DE100 00 305 Al中公知控制器域網絡以及稱作為“時間觸發的CAN” (TTCAN)的CAN擴展方案。在CAN中適用的介質訪問控制方法基于逐位的判優。在逐位的判優時，多個用戶站可以經過總線系統的信道同時傳輸數據，而沒有由此干擾數據傳輸。用戶站還可以在經過信道發送位時確定信道的邏輯狀態(O或I)。如果所發送的位的值不對應于該信道的所確定的邏輯狀態，則用戶站終止對信道的訪問。在CAN中，逐位判優通常在要經過信道傳輸的數據幀內的判優字段中進行。在用戶站已向信道完整地發送了判優字段之后，該用戶站知道其具有對該信道的排他訪問。因此，判優字段的傳輸的終止對應于釋放區間的開始，在所述釋放區間內用戶站可以排他地利用信道。根據CAN的協議規范，其他用戶站一直不準訪問該信道，即不準向信道發送數據，直至進行發送的用戶站已傳輸了數據幀的校驗和字段(CRC字段)為止。CRC字段的傳輸的終止時刻因此對應于釋放區間的結束。
[0004]通過逐位的判優，實現了數據幀經過信道的無破壞的傳輸。由此產生了CAN的良好的實時特性，而在介質訪問控制方法中一一其中由一個用戶站所發送的數據幀由于與由另一個站所發送的另外的數據幀的沖突而在經過信道的傳輸期間可能受到破壞一一卻具有明顯更不利的實時特性，因為由于沖突和數據幀的由此所需的新的傳輸導致了數據傳輸的延遲。
[0005 ] CAN的協議特別適用于在實時條件下傳輸短的消息。如果應經過CAN域傳輸較大的數據塊，則信道的比較小的位速率變成了限制性的因素。為了確保逐位的判優的正確功能，在位傳輸的判優期間，必須遵守首先與總線系統的規模、信道上的信號傳播速度和總線用戶的接口模塊中的固有的處理時間有關的最短持續時間，因為所有的總線用戶必須具有總線狀態(O或I)的統一的圖像和對總線狀態的權利平等的訪問。因此，位速率不能通過縮短各個位的持續時間而容易地提尚。
[0006]為了仍然可以經過本來被設置用于連接到CAN域的通信接口足夠快地傳輸對控制單元編程所需的比較大的數據塊，DE 101 53 085 Al建議，將用于傳輸數據塊的通信接口暫時轉換到另一種通信模式下，在該通信模式下不執行逐位的判優，并且因此可能有比較高的位速率。不過在此情況下，必須將利用CAN協議的通信中斷一定的時間。如果例如由于故障而不再能按照CAN協議記錄總線系統的運行，則導致總線系統的失效。此外，通過比較大的數據塊的傳輸，導致了隨后的要根據CAN協議進行的傳輸的顯著延遲，以至于損害了CAN的實時特性。
[0007]DE 103 11 395 Al描述了一種系統，在該系統中，可以替代地經過非對稱的物理的CAN協議或經過對稱的物理的CAN協議來進行異步的串行的通信，并且因此可以達到異步通信的更高的數據傳輸速率或數據傳輸安全性。
[0008]DE 10 2007 051 657 Al建議，在TTCAN協議的排他的時間窗中應用異步的、快速的、不符合CAN的數據傳輸，以便提高所傳輸的數據量。
[0009]G.Cena和A.Valenzano在“Overclocking of controller area networks”(Electronics Letters，35卷，22期(1999)，1924頁)中從理論上論述了總線頻率的超頻在數據幀的子區域中對于有效達到的數據速率的影響，但卻沒有深入探討方法的細節和總線用戶的不同的狀態和狀態過渡。
[0010]從所引用的文獻中證明了，現有技術從各方面來看都未提供令人滿意的結果。
【發明內容】
[0011 ]本發明的任務是描述一種方法，通過該方法，在CAN網絡中可以以較短的時間來傳輸數據幀并且同時保持了 CAN在故障識別和故障處理以及遍及網絡的數據一致性方面的基本特性。為此建議一種相對于按照ISO 11898-1至-4的CAN協議(以下稱標準CAN)所修改的數據傳輸方法(以下稱快速CAN)。
[0012]通過根據本發明的數據傳輸方法以及通過根據本發明的裝置來解決所述的任務。
[0013]本發明的優點
所述的任務根據本發明通過如下方式來解決，一個數據幀內的時間位長度可以采納至少兩個不同的值，其中對于數據幀內的可預先給定的區域，時間位長度對于總線上的所有用戶保持相等，通過在同一數據幀中所含有的標記來用信號通知時間位長度的變換，并且通過使用總線時間單元和最小時間單元或者振蕩器節拍之間的至少兩個不同的縮放比例因子在持續運行中實現時間位長度的變換。
[0014]該方法的優點是，在此將CAN協議的修改限制到最小的程度，并且尤其是將CAN數據幀的結構至少對于在SOF和CRC定界符之間的區域保持不變。用于應用程序的接口保持不變。快速CAN控制器也可以用在標準CAN網絡中。在僅僅包括具有快速CAN控制器的用戶的網絡中，所有的用戶在判優之后轉換到快速模式下，使得所有的同步機制和故障識別機制可以繼續完成它們的任務。
[0015]該方法的另一優點在于，只須最小地改變標準CAN控制器，以便可以作為快速CAN控制器來工作。也可以作為標準CAN控制器工作的快速CAN控制器只是不顯著地大于標準CAN控制器。應用程序不必改變，其也可以承擔CAN符合性測試(ISO 16845)的廣泛的部分。
[0016]在實現了判優之后才對于具有判優的事件控制的通信進行位長度的縮短，因為如上面所描述的那樣，對于判優需要遍及總線的數據一致性。但是除此之外也可能的是，將快速CAN協議與TTCAN協議相組合，因為在TTCAN中也在其原理構造符合ISO 11898-1的規定的CAN數據幀中傳輸所有數據。在此情況下，至少在TTCAN矩陣的在其中沒有發生判優、而是排他地分發總線訪問的排他性時間窗中，也可以完全或部分地用縮短的位長度來傳輸地址字段和控制字段。
[0017]此外有利的是，可以通過具有可簡單轉換的傳輸條件的簡單狀態模型來描述在不同的位長度之間的過渡。
[0018]同樣有利的是，可以例如借助預分比例器(Prescaler)的波特率通過對在振蕩器周期或最小時間單元和總線時間單元之間的縮放比例因子簡單地進行匹配來進行位長度的轉換。在此情況下的前提當然是振蕩器周期是足夠短的。
【附圖說明】
[0019]以下借助附圖來詳細闡述本發明。
[0020]圖1示意性地示出具有有關本發明方法的快速CAN控制器可以占有的不同狀態以及過渡條件的狀態圖表。
[0021]圖2示出位定時的與傳輸速率有關的不同調節的實例。
[0022]圖3示出在標準格式下以及在具有根據本發明劃分為不同位長度的區域和具有通過保留位的標記的擴展格式下的CAN數據幀的結構。
[0023]圖4示出在本方法與TTCAN協議的時間控制的傳輸方法相組合時擴展位長度減小的區域的示例，通過系統矩陣來示出。
[0024]圖5示出用于將在排他性TTCAN時間窗中的數據幀劃分成不同位長度的區域的可能性。
[0025]