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    重庆时时彩计划群输钱经历: 改善在具有灵活消息大小的串行数据传输中的数据传输安全性的方法和设备.pdf

    关 键 词:
    改善 具有 灵活 消息 大小 串行 数据传输 中的 安全性 方法 设备
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    摘要
    申请专利号:

    CN201280049047.6

    申请日:

    2012.07.19

    公开号:

    CN103842981A

    公开日:

    2014.06.04

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 13/42申请日:20120719|||公开
    IPC分类号: G06F13/42; H04L12/413 主分类号: G06F13/42
    申请人: 罗伯特·博世有限公司
    发明人: F.哈特维希; J.朔伊英
    地址: 德国斯图加特
    优先权: 2011.08.05 DE 102011080476.5
    专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 卢江;胡莉莉
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201280049047.6

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.08.15|||2014.07.02|||2014.06.04

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    描述用于在具有至少两个总线用户的总线系统中进行串行数据传输的方法,所述总线用户通过总线交换消息,其中通过根据CAN标准ISO11898-1的仲裁方法为总线用户针对每个消息分派对总线的发送访问,其中根据合适的标记(EDL)来决定将来自并行开始的CRC计算之一的何种结果用于检验正确的数据传输,其中针对标记的至少一个值检查附加条件,在所述附加条件存在时由发送器至少在消息的部分中将由一个或多个位构成的固定填充位序列插入到消息中。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  用于在具有至少两个总线用户的总线系统中进行串行数据传输的方法,所述总线用户通过总线交换消息,其中通过根据CAN标准ISO 11898-1的仲裁方法为总线用户针对每个消息分派对总线的发送访问,
    其中所述消息具有根据CAN标准的逻辑结构,即由帧起始位、仲裁字段、控制字段、数据字段、CRC字段、确认字段和帧结束字段来构建,
    其中在存在填充条件时在要传输的数据位之间将填充位按照CAN标准的规则插入到消息中,
    其中在消息开始时除了根据CAN标准计算CRC字段之外借助与CAN标准不同的发生器多项式开始至少一个另外的CRC序列的计算,
    其中在附加地实施的CRC计算中的至少一个中与CAN标准不同也考虑在CRC字段开始之前被插入的填充位,
    其中根据合适的标记(EDL)来决定将来自并行开始的CRC计算之一的何种结果用于检验正确的数据传输,
    其特征在于, 
    针对所述标记的至少一个值检查附加条件,在所述附加条件存在时由发送器至少在消息的部分中将由一个或多个位构成的固定填充位序列插入到消息中。

    2.  根据权利要求1所述的方法,其特征在于,由发送器插入的由一个或多个位构成的固定填充位序列在接收器侧为了进一步处理又被去除。

    3.  根据权利要求1或2之一所述的方法,其特征在于,所述附加条件与计数器有关地被预先给定,使得以有规律的间隔将由一个或多个位构成的固定填充位序列插入到消息中。

    4.  根据权利要求1至3之一所述的方法,其特征在于,固定填充位序列的第一个被插入的位具有与在前的位相反的值。

    5.  根据权利要求1至4之一所述的方法,其特征在于,在两个所插入的固定填充位序列之间分别布置要传输的数据的最多四个数据位。

    6.  根据权利要求1至5之一所述的方法,其特征在于,在存在所述附加条件时至少在CRC字段中将固定填充位序列插入到消息中。

    7.  根据权利要求1至6之一所述的方法,其特征在于,在存在所述附加条件时在整个消息中将固定填充位序列插入到消息中。

    8.  根据权利要求1至7之一所述的方法,其特征在于,针对所述标记的至少一个值,消息的CRC字段具有与CAN标准不同的数目的位。

    9.  根据权利要求1至8之一所述的方法,其特征在于,固定填充位序列由单独的位构成,其中在“0”在前时“1”作为固定填充位序列被插入,并且在“1”在前时“0”作为固定填充位序列被插入。

    10.  根据权利要求1至8之一所述的方法,其特征在于,固定填充位序列由两个位构成,其中在“0”在前时“1 0”作为固定填充位序列被插入,并且在“1”在前时“0 1”作为固定填充位序列被插入。

    11.  根据权利要求1至10之一所述的方法,其特征在于,在存在所述附加条件时仅在CRC字段中将固定填充位序列插入到消息中,并且CRC字段以固定填充位序列开始。

    12.  根据权利要求1至11之一所述的方法,其特征在于,在存在所述第一标记(EDL)时消息的控制字段与CAN标准不同地包括多于六个的位。

    13.  根据权利要求1至12之一所述的方法,其特征在于,所述第一标记(EDL)对于具有标准寻址的消息通过控制字段中的隐性第二位来实现,而对于具有扩展寻址的消息通过控制字段中的隐性的第一和/或第二位来实现。

    14.  根据权利要求13所述的方法,其特征在于,在存在所述第一标记时至少一个显性位跟随在所有数据消息中的第一标记(EDL)的隐性位之后。

    15.  根据权利要求1至14之一所述的方法,其特征在于,在存在所述第一标记(EDL)时消息的数据字段与CAN标准ISO 11898-1不同能够包括多于八个的字节,
    其中为了确定数据字段的大小,将数据长度代码的四个位的值至少部分地与CAN标准ISO 11898-1不同地进行解释。

    16.  根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述第一标记(EDL)在总线用户中被分析并且根据所述第一标记和数据长度代码使接收过程与数据字段的大小适配。

    17.  根据权利要求1至16之一所述的方法,其特征在于,在存在第二标记(BRS)时,在消息之内的至少一个预先给定的或能预先给定的区域的位长取相对于在存在第二标记之前所使用的位长缩短的值,
    其中该区域最早以所述第二标记开始并且最迟以CRC定界符结束,
    其中所述第二标记(BRS)仅在存在所述第一标记(EDL)时出现并且在消息的与CAN标准ISO 11898-1不同地包括多于六个的位的控制字段中实现。

    18.  根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述第二标记(BRS)通过控制字段中的隐性位实现,所述隐性位在时间上在所述第一标记(EDL)的位之后被传输。

    19.  根据权利要求18所述的方法,其特征在于,在存在所述第二标记时所述第二标记(BRS)的隐性位与所述第一标记(EDL)的隐性位通过至少一个显性位被分开。

    20.  根据权利要求13至19之一所述的方法,其特征在于,在存在所述第一标记时将在所述第一标记(EDL)的隐性位与至少一个后续的显性位之间的边沿用于总线用户的位定时的再同步或硬同步。

    21.  根据权利要求17至20之一所述的方法,其特征在于,所述第二标记(BRS)在总线用户中在存在所述第一标记时被分析并且根据第二标记的值使接收过程与消息之内的位长的不同值适配。

    22.  根据权利要求17至21之一所述的方法,其特征在于,在消息之内的时间位长的至少两个不同的值通过使用至少两个不同的缩放因子来相对于在连续运行中的最小时间单位或振荡器时钟设定总线时间单位而实现。

    23.  用于在具有至少两个总线用户的总线系统中进行串行数据传输的设备,所述总线用户通过总线交换消息,其中通过根据CAN标准ISO 11898-1的仲裁方法为总线用户针对每个消息分派对总线的发送访问,
    其中所述消息具有根据CAN标准的逻辑结构,即由帧起始位、仲裁字段、控制字段、数据字段、CRC字段、确认字段和帧结束字段构建,
    其中设置有装置,借助该装置在存在填充条件时在要传输的数据之间将填充位按照CAN标准的规则插入到消息中,
    其中设置有其他装置,通过所述其他装置在消息开始时除了根据CAN标准计算CRC字段之外借助与CAN标准不同的发生器多项式开始至少一个另外的CRC序列的计算,
    其中在附加地实施的CRC计算中的至少一个中与CAN标准不同地也考虑填充位,所述填充位在CRC字段开始之前被插入,
    其中根据合适的标记(EDL)来决定将来自并行开始的CRC计算之一的何种结果用于检验正确的数据传输,
    其特征在于,通过合适的附加的装置针对所述标记的至少一个值检查附加条件,在所述附加条件存在时由发送器至少在消息的部分中将由一个或多个位构成的固定填充位序列插入到消息中。

    24.  根据权利要求23所述的设备,其特征在于,该设备通过合适的装置被设立用于执行根据权利要求2至22所述的用于数据传输的方法中的至少一个。

    25.  根据权利要求23至24之一所述的设备,其特征在于,合适的装置包括至少一个在至少两个模式之间能切换的控制装置。

    26.  根据权利要求25所述的设备,其特征在于,能切换的控制装置具有至少一个与计数器有关的模式。

    27.  根据权利要求1至22之一所述的方法在汽车的正常运行中的应用,用于在汽车的至少两个控制设备之间传输数据,所述控制设备通过合适的数据总线连接。

    28.  根据权利要求1至22之一所述的方法在工业控制设备的运行中的应用,用于在至少两个控制单元之间传输数据,所述控制单元通过合适的数据总线连接。

    29.  根据权利要求1至22之一所述的方法在制造或保养汽车期间的应用,用于在为了编程目的与合适的数据总线连接的编程单元与汽车的至少一个控制设备之间传输数据,所述控制设备与数据总线连接。

    说明书

    说明书改善在具有灵活消息大小的串行数据传输中的数据传输安全性的方法和设备
    技术领域
    本发明涉及用于在串行总线系统中的至少两个用户之间进行串行数据传输的方法以及设备。
    背景技术
    例如由家族ISO 11898-1至-5的标准已知控制器域网络(CAN)以及被称作“时间触发CAN”(TTCAN)的CAN的扩展,以下也被称作标准CAN。CAN中所使用的媒体访问控制方法基于逐位仲裁。在逐位仲裁的情况下,多个用户站可以同时经由总线系统的信道来传输数据,而数据传输不因此受干扰。此外,用户站还可以在经由信道发送位时确定信道的逻辑状态(0或1)。如果所发送的位的值不对应于信道的所确定的逻辑状态,则用户站结束对信道的访问。在CAN中,逐位仲裁通常借助在要经由信道传输的消息之内的标识符来进行。在用户站已将标识符完全发送给信道之后,该用户站知道其对信道有独占访问。因此,标识符的传输的结束对应于释放间隔的开始,在释放间隔之内用户站可以独占地利用信道。根据CAN的协议规范,其他用户站一直不被允许访问信道、也就是说将数据发送给信道,直至进行发送的用户站已传输了该消息的校验和字段(CRC字段,CRC Field,“CRC校验和”)。因此,CRC字段的传输的结束时刻对应于释放间隔的结束。该协议规范的另一特性是,在每五个具有相同值的位之后由发送器将附加的所谓的具有相反值的“填充位”插入到数据流中,以便确保信号边沿的出现,对于总线用户的同步、尤其是扫描时刻需要所述信号边沿。所插入的“填充位”在接收器侧又被丢弃。所述填充位未受到上述的CRC校验。
    通过该协议,因此实现经由信道非破坏性地、安全地传输已赢得仲裁方法的消息。CAN的协议特别适于在实时条件下传输短消息,其中通过合适地分配标识符可以确保特别重要的消息几乎总是赢得仲裁并且被成功地发送。
    通过传输由先前在消息中传输的数据借助发生器多项式所形成的CRC字段和在接收器侧执行CRC校验,提供了高传输安全性或错误识别可靠性。所谓的填充位在消息之内的传输五个相继的相同的位所在的位置上的插入与位定时借助在具有不同值的位之间的边沿的再同步的结合确保相对于所使用的振荡器的公差的大公差。
    随着现代车辆越来越多地联网并且引入用于改善例如驾驶安全性或驾驶舒适性的附加系统,对要传输的数据量、传输率、传输安全性和在传输时允许的等待时间的要求增高。实例是譬如电子稳定程序ESP的行驶动力学调节系统、譬如自动距离调节ACC的驾驶员辅助系统或譬如交通标志识别的驾驶员信息系统(参见例如在“Bosch Kraftfahrtechnisches Handbuch (博世汽车手册)”(第27版,2011年,Vieweg+Teubner)中的说明)。
    G. Cena和A. Valenzano在“Overclocking of Controller area network”(Electronics letters,第35卷,第22期(1999年),第1924页)中探讨了消息的子区域中的总线频率的超频(übertaktung)对有效地实现的数据率的影响。
    于2011年5月2日在互联网网页//www.semiconductors.bosch.de/公开的文档“CAN with Flexible Data-Rate, White Paper, Version 1.0”介绍了修改后的数据传输协议,其尤其能够实现扩大数据字段,以及针对CAN消息的一部分实现位长的缩短。在CRC字段之前出现的填充位在CAN FD的情况下一起被包含到CRC校验中,这已经导致更高的数据安全性。然而,在CRC字段之内出现的填充位此外被CRC校验排除。这是对协议的错误识别机制的安全性的限制。表明的是,现有技术并不在任一方面都提供令人满意的结果。
    发明内容
    下面,本发明连同其优点借助附图和实施例来描述。本发明的主题并不限于所示出的和所描述的实施例。
    本发明从用于在具有至少两个总线用户的总线系统中进行串行数据传输的方法出发,所述总线用户通过总线交换消息,其中通过根据CAN标准ISO 11898-1的仲裁方法为总线用户针对每个消息分派对总线的发送访问,其中消息具有根据CAN标准的逻辑结构,即由帧起始位、仲裁字段、控制字段、数据字段、CRC字段、确认字段和帧结束字段来构建,其中在消息开始时除了根据CAN标准计算CRC字段之外借助与CAN标准不同的发生器多项式并行地开始至少一个另外的CRC字段的计算,其中在附加地实施的CRC计算中的至少一个中也考虑填充位,所述填充位按照CAN标准的规则被插入到消息的在CRC字段之前的部分中,并且其中根据合适的标记(EDL)来决定将来自并行开始的CRC计算之一的何种结果用于检验正确的数据传输。
    该方法的特色在于,在相应标记的情况下,检查附加条件,在该附加条件存在的情况下将由一个或多个位构成的固定填充位序列至少插入到消息的部分中。由此可以实现有利的效果:尤其是在如在一种特别有利的实施方式中所规定的那样固定填充位序列的第一个被插入的位具有与之前的位相反的值时,可以有目的地在消息中生成信号边沿,例如为了检验和修正总线用户彼此间的同步,所述信号边沿可以是有用的。
    在一种特别有利的实施方式中,附加条件被设置,使得其以有规律的间隔发生,使得在消息的预先给定的位置处将由一个或多个位构成的固定填充位序列插入到该消息中。由此,可以以特别简单的方式在发送之前执行位的插入并且在进行接收的总线用户中执行所插入的位的去除。由于固定填充位序列的插入并非与数据有关地而是与计数器有关地进行,所以实现如下有利效果:两个由于任一干扰而在所传输的位流的这些部分中形成的错误不会通过以下方式增多为多个错误:由于位错误,在消息的一个位置处填充位变成虚假数据位,而在另一位置处数据位变成虚假填充位。
    此外有利的是,在两个所插入的固定填充位序列之间分别布置最多四个数据位,因为这样可以避免违反根据标准的填充规则,即出现六个相继的相同极性的位,并且固定填充位的位置因此被统一定义并且并非与数据有关。术语“数据位”在此用于确定填充位的界限并且表示如下位,这些位必须作为消息格式的组成部分、即在帧起始位、仲裁字段、控制字段、数据字段、CRC字段、确认字段和帧结束字段中从发送器被传输给一个或多个接收器。
    有利的是,至少在所标记的消息的CRC字段中在存在附加条件时将固定填充位序列插入到消息中,但也可以通过固定填充位序列来补充整个消息。在一种特别有利的实施方式中,仅CRC字段通过固定填充位序列来补充。在一种同样有利的实施方式中,所标记的消息的CRC字段具有与CAN标准不同的、尤其更大数目的位。此外,所传输的CRC字段以这样的固定填充位序列开始,使得在数据字段结束时出现的填充条件被可靠地截获,并且固定填充位序列的位置被统一地确定。以此方式,数据传输的优化的安全性通过传输错误的非??煽康氖侗鹄幢V?。
    此外有利的是,第一标记对于具有标准寻址的消息通过控制字段中的隐性第二位来实现,而对于具有扩展寻址的消息通过控制字段中的隐性的第一和/或第二位来实现。由此,修改过的消息对于总线用户而言可明确地与根据标准的消息区分开。在一种优选的实施方式中,在存在第一标记时,消息的控制字段与CAN标准不同包括多于六个的位,其中尤其是至少一个显性位跟随在所有数据消息中的第一标记的隐性位之后。在存在第一标记时,有利地在第一标记的隐性位与至少一个后续的显性位之间的边沿可以被用于对总线用户的位定时进行再同步或硬同步,这尤其在随后切换位长时提高数据传输的可靠性和故障安全性。
    同样有利的是,在存在第一标记时,消息的数据字段与CAN标准不同可以包括多于八个的字节,因为以此方式可以提高每个消息所传输的数据的量,并且由此也可以提高有效的传输率。为了确定数据字段的大小于是将数据长度代码的四个位的值至少部分地与CAN标准不同地进行解释。
    第一标记有利地在总线用户中被分析并且根据该标记和数据长度代码使接收过程与数据字段的大小适配。这样,保证了数据传输的最优的灵活性。
    此外,在存在第二标记时,在消息之内的至少一个预先给定的或能预先给定的区域的位长取相对于在存在第二标记之前所使用的位长缩短的值,其中该区域最早以第二标记开始并且最迟以CRC定界符结束,使得可以有利地通过该总线以更短时间传输消息。第二标记具有如下优点:通过分别具有单独的标记的两级切换(一方面数据字段的大小而另一方面消息的部分中的位长)根据可能性也可以单独地充分利用这两个措施的优点。例如,当出于总线拓扑的原因不能切换到较短的位长时,此外也可以发送具有较高的数据量的消息。在具有缩短的位长的消息中出现错误时,也可以首先切换到正常位长,而不牺牲扩大数据范围的优点。
    此外对于标记和同步目的有利的是,第二标记同样通过控制字段中的隐性位来实现,该隐性位在时间上在第一标记的位之后被传输,尤其是该隐性位与第一标记的隐性位通过至少一个显性位来分开。
    在一种有利的实施方式中,第二标记在总线用户中在存在第一标记时被分析并且根据第二标记的值使接收过程与消息之内的位长的不同值适配。加速传输的消息的可靠识别因此被保证。
    以因使实施开销最小化的有利方式,在消息之内的时间位长的至少两个不同的值通过使用至少两个不同的缩放因子来相对于在连续运行中的最小时间单位或振荡器时钟设定总线时间单位而实现。
    该方法可在汽车的正常运行中有利地用于在汽车的至少两个控制设备之间传输数据,所述控制设备通过合适的数据总线连接。但在制造或保养汽车期间可同样有利地用于在为了编程目的与合适的数据总线连接的编程单元与汽车的至少一个控制设备之间传输数据,所述控制设备与数据总线连接。另一种有利的使用可能性在于工业控制设备的运行中,尤其在长连接线路中。在所有情况下,传输率方面的灵活性在同时的非常高的传输安全性的情况下是有利的,以便使传输方法与相应的事实、譬如信号传播时间适配。
    另一优点是,标准CAN控制器只需最小限定地被改变,以便可以根据本发明工作。也可以作为标准CAN控制器工作的根据本发明的通信控制器仅不显著地大于传统的标准CAN控制器。所属的应用程序不必被改变并且于是已经实现数据传输的速度方面的优点。
    有利地,CAN一致性测试(ISO 16845)的相当大的部分可以被引用。在一种有利的改进方案中,根据本发明的传输方法可以与TTCAN(ISO 11898-4)的补充组合。
    附图说明
    此外,借助于附图更详细地阐述本发明。
    图1a示出根据CAN标准ISO 11898-1的数据消息的结构的两种替代方案、即CAN标准格式和CAN扩展格式。
    图1b示出与此相对在根据本发明的数据传输方法中修改过的具有改变的控制字段和灵活大小的数据字段和CRC字段的“CAN FD Long”消息的两个实例。不仅示出了标准CAN消息的修改方案而且示出了扩展CAN消息的修改方案。
    图1c、1d、1e示出根据本发明通过插入附加的固定填充位或固定填充位序列来修改所传输的CRC字段的一些实施例。
    图2示出数据长度代码的内容在根据本发明的数据传输中如何能够与CAN标准ISO 11898-1不同地被解释的不同可能性。
    图3示意性地示出总线系统的类型“CAN FD Long”的根据本发明的用户站上的接收过程的实施例。
    图4示出在根据本发明的数据传输方法中修改过的类型“CAN FD Fast”的消息的两个另外的实例,其中相对于图1b附加地确定消息之内的区域,在这些区域中根据本发明使用不同的位长。
    图5示意性地示出总线系统的类型“CAN FD Fast”的根据本发明的用户站上的接收过程的实施例。
    图6a示意性地示出控制装置的一部分,该控制装置在根据本发明的设备中执行附加的固定填充位或固定填充位序列到被发送的消息中的插入。
    图6b示意性地示出控制装置的一部分,该控制装置在根据本发明的设备中执行附加的固定填充位或固定填充位序列从所接收的消息中的去除。
    具体实施方式
    在图1a中,示出了如在CAN总线上被用于数据传输的消息的结构。两种不同的格式“标准”和“扩展”被示出。根据本发明的方法在合适的实施方式中可应用于两种格式。
    消息以“帧起始(Start of Frame)”(SOF)位开始,该位用信号通知消息的开始。紧接着是如下区段,该区段首先用于识别消息,并且借助该区段,总线系统的用户来决定其是否接收该消息。该区段用“仲裁字段(Arbitration Field)”表示并且包含标识符。随后是“控制字段(Control Field) ”,其尤其包含数据长度代码。该数据长度代码包含关于消息的数据字段的大小的信息。在此之后紧接着是实际的数据字段“Data Field”,该数据字段包含在总线系统的用户之间要交换的数据。随后是具有包括15位的校验和与定界符的“CRC字段(CRC Field)”,并且紧接着两个“确认”(ACK)位,其用于用信号向发送器通知消息的成功接收。该消息通过“帧结束(End of Frame)”(EOF)序列来结束。
    在按照标准的CAN传输方法中,数据字段最大允许包含8个字节、即64位的数据。数据长度代码根据该标准包括四个位,即可以取16个不同的值。在目前的总线系统中从该值域中仅将八个不同的值用于1个字节到8个字节的数据字段的不同大小。0个字节的数据字段在标准CAN中并不被推荐,在8个字节以上的大小是不允许的。数据长度代码的值与数据字段的大小的分配在图2中在列CAN标准中被示出。
    在图1b中以类似的图示将根据本发明要传输的、修改的分别从两个标准格式导出的消息进行了对比。它们与图1a中的根据标准的消息的区别在于在控制字段中补充一些附加的位,这些位用EDL、BRS、ESI表示并且以下还要阐述其目的。此外,根据本发明的消息通过可变大小的数据字段和CRC字段来区分。消息因此携带名称“CAN FD Long”。
    在根据本发明修改的传输方法中,数据字段也允许包含多于8个的字节,即在所示的改进方案(Auspr?gung)中直至K个字节。不同于在标准CAN中,充分利用数据长度代码可以采用的其他值来标记较大的数据字段。例如,可以利用数据长度代码的四个位来表示0到15个字节的值。但也可以采取其它的分配,例如一种可能性是将在目前的CAN消息中通常未被使用的数据长度代码的值DLC=0b0000用于数据字段的其他可能的大小,例如用于大小16个字节。
    这两种可能性在图2中以表格形式作为DLC 1和DLC 2示出。数据字段的最大大小K在这些情况下具有值15或16。另一种可能性是,对于大于0b1000并且直至0b1111的数据长度代码的值,数据字段的所属大小以较大的增量增长。针对该情况的一个实例在表格中作为DLC 3示出。数据字段的最大大小K在此变型方案中达到值64个字节。其他选择当然是可能的,例如分别4个字节的增量。
    为了保证根据本发明的通信控制器能够确定其必须以何种方式解释数据长度代码的内容,有利的是,通信控制器独立地识别,总线系统的通信是按照标准CAN还是按照根据本发明的方法来运行。为此一种可能性在于,使用在仲裁字段或控制字段之内的在标准CAN中总是以固定值来传输的位进行标记,使得通信控制器可以从这个第一标记导出第一切换条件,该通信控制器根据该切换条件选取要应用的传输方法。
    在标准寻址的情况下的标记:
    标准CAN数据消息的控制字段的第二位在标准格式中如在图1a中在上面部分所示的那样始终被显性地发送并且用r0来表示。在图1b中在上面部分中所示的具有标准寻址(即具有根据标准CAN格式的仲裁字段)的根据本发明的消息的实例中,控制字段的该第二位被用于标记,其方式是该第二位被隐性地发送。在这样的消息中的控制字段的第二位的隐性值因此表明,以下传输与标准不同的消息格式。具有标准仲裁字段的消息的控制字段的被隐性地传输的第二位用EDL(扩展数据长度)来表示。在标准CAN中始终显性地传输的位r0在根据本发明的消息中通过隐性EDL位来代替,或其在根据本发明的消息中向后移动位置到隐性位EDL与在切换位长时同样为隐性的位BRS之间的位置上。此外,在控制字段中还可以插入其他位。在图1b中例如示出了称为ESI的位,稍后还要对该位进行探讨。在这个位置也可以插入两个或更多个位,而不影响根据本发明的方法。
    总之,标准CAN消息的控制字段中的位序列{IDE, r0, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0}因此在根据本发明的消息中被{IDE, EDL, N个其他位, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0}替代。
    在图1b中所示的实例中,N=3适用,具有插入的位r0、BRS、ESI。但是N也可以取任意的其他的大于零的值。位BRS必要时(出于稍后阐述的原因)应在始终显性地传输的位之后、例如与位r0组合并且直接在位r0之后被插入。
    在扩展寻址的情况下的标记:
    标准CAN数据消息的控制字段的前两位在扩展格式中如在图1a中在下面部分中所示的那样始终被显性地发送并且用r1和r0来表示。在图1b中在下面部分中所示的具有扩展寻址(即具有根据扩展CAN格式的仲裁字段)的根据本发明的消息的实例中,控制字段的第一位r1被用于标记,其方式是第一位被隐性地发送。在这样的消息中控制字段的第一位的隐性值在这种情况下表明,以下传输与标准不同的消息格式。在此也将控制字段的隐性地传输的位用EDL(扩展数据长度)表示。该位替代具有扩展格式的标准CAN消息的保留的显性位r1。替代地,显性位r1也可以得到保持并且向后移动一个位置,使得EDL位作为附加位被插入在RTR与r1之间。同样可以将EDL位(隐性)作为附加位插入在r1(显性)与r0(显性)之间。紧接着,在此情况下也可以在控制字段中还插入其他位。在图1b中例如又示出了称为ESI的位,对该位还要进行探讨。也可以插入两个或更多个位,而不影响根据本发明的方法。总之,扩展标准CAN消息的控制字段中的位序列{r1, r0, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0}因此在根据本发明的消息中被{EDL, N个其他位, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0}或{r1, EDL, M个其他位, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0}替代。
    在图1b中所示的实例示出最先被提到的具有N=3、即具有所插入的位r0、BRS、ESI的变型方案。但是,N或M也可以取任意的其他的大于零的值。位BRS在此必要时(出于稍后阐述的原因)也应在始终显性地传输的位之后、例如与位r0组合并且直接在位r0之后被插入。
    替代地也可以将该方法应用于合适的通信控制器中,所述通信控制器也并非被设计用于根据标准的CAN通信。在此情况下,所提到的第一切换条件的确定也可以例如根据消息的合适标记来取消。通信控制器在此情况下更确切地说仅根据所描述的方法之一来工作并且与此相应地只能使用在如下总线系统中,在这些总线系统中仅使用这样的根据本发明的通信控制器。
    如果如在本发明中所规定的那样将消息的数据字段扩大,则可能有意义的是,也对所使用的用于循环冗余校验(CRC)的方法进行适配,以便获得足够的故障安全性。尤其,可能有利的是,使用其他的、例如具有更高阶数的CRC多项式,并且相应地在根据本发明修改的消息中设置不同大小的CRC字段。这在图1b中通过如下方式来示出:根据本发明的消息的CRC字段在所示的实例中具有L位的长度,其中L与标准CAN不同可以是不相同的,尤其可以大于15。
    使用修改后的方法来计算CRC校验和可以通过其他标识来用信号通知总线用户,其中所述其他标记表示其他切换条件。所述其他标记在一种优选的实施方式中可以与第一标记和/或切换条件一致。
    在标准CAN控制器中,要发送的CAN消息的CRC代码借助反馈的移位寄存器来产生,其中消息的串行发送的位顺序地被馈入到该移位寄存器的输入端中。移位寄存器的宽度对应于CRC多项式的阶数。CRC编码通过在移位操作期间寄存器内容与CRC多项式的逻辑运算来进行。当CAN消息被接收时,消息的被串行接收的位相应地被移位到CRC移位寄存器中。当在CRC字段结束时移位寄存器的所有位都处于零时,CRC测试成功。在发送情况下的CRC代码生成和在接收情况下的CRC测试两者都以硬件来进行,而不需要软件的介入。CRC编码的修改因此对应用软件无影响。
    在标准CAN协议中,在CAN消息之内的填充位(参见ISO 11898-1,第10.5章)并未被一起包含到CRC代码的计算或检验中(参见ISO 11898-1,第10.4.2.6章:“…the bit stream given by the destuffed bit sequence ...”)。这导致,在罕见的情况下在消息中的两个位错误未被识别,尽管CRC实际上在为六的汉明距离的情况下应识别出消息中的直至五个随机分布的位错误。该情况例如可能在由于在消息的一个位置处的位错误填充位变成虚假数据位中而在另一位置处数据位变成虚假填充位时发生(参见Unruh、Mathony和Kaiser:“Error Detection Analysis of Automotive Communication Protocols”,SAE International Congress,第900699期,底特律,美国,1990年)。例如,在以填充位补充的被传输的消息中由于任一干扰、譬如电磁影响而形成的两个位错误可能以该方式增多为原始发送的还未通过填充位补充的数据流与所接收的清除填充位的数据流之间的多个偏差。这样的多个偏差可能通过循环冗余校验不再能够被识别出。
    在修改的传输方法中,一方面与此相对地改变CRC编码,使得在CRC计算或CRC校验时也一起包含填充位,这些填充位在消息之内在CRC字段开始之前被插入。也就是说,在该实施方式中,属于仲裁字段、控制字段和数据字段的填充位作为要通过循环冗余校验?;さ氖莸牟糠直淮?。由此取消如下风险:两个由于任一干扰而在被传输的位流的这些部分中形成的错误如上所述的那样增多为多个错误。
    通过如下方式保持(虽然明显更小的)剩余风险:在CRC字段之内在传输时例如可能形成两个位错误,其在去除填充位时增多为相应的多个偏差。
    数据传输安全性可以针对该情况通过如下方式还进一步被提高:附加的固定填充位或固定填充位序列在确定的位置处被插入到CRC字段中。(以下在固定填充位与固定填充位序列之间不再进行区分,用固定填充位序列也可以意指各个位)。在此,与标准填充位不同,例如涉及强制地在固定位置处插入的位,其防止违反根据标准的填充规则。为此,可以定义附加的固定填充条件,该条件触发固定填充位序列的插入。例如可以将填充控制装置从具有与数据有关的控制的根据标准的模式切换到具有与计数器有关的控制的附加模式中。每次位计数器达到预先给定的值、例如三或四,固定填充条件被触发并且固定填充位序列被插入。在最简单的情况下,用于插入固定填充位序列的准则与用于插入根据标准的填充位的准则相同,也就是说,与在前的位相反的单独的位被插入到被传输的位流中。
    根据标准CAN的协议规则,在每五个具有相同值的位之后由发送器将附加的具有相反值的填充位插入到数据流中,以便确保信号边沿的出现,对于总线用户的同步、尤其是扫描时刻需要所述信号边沿。根据本发明,在所示的实施例中,在CRC的每四个位之后将一个或多个位插入到CRC字段中,其中首先被插入的位具有之前的位的相反的值。在最简单的情况下,每第五个位因此作为与之前的位相反的位被传输。由此,由于位错误而将填充位错误解释为数据位或将数据位错误解释为填充位是不可能的,因为填充位的位置不取决于以前传输的位的值。此外,每个固定填充位或每个固定填充位序列可以单独地就正确性被检验,因为值取决于本地条件(之前的位的值)。替代的实施方式例如可以规定,已经在CRC的每三个位之后插入固定填充位序列,或交替地在每三个、两个或四个值之后按任意顺序插入。该方法也可以被扩展到消息在CRC字段之外的区域。
    用于插入固定填充位或固定填充位序列的一些实例在图1d和1e中被示出。
    图1c示出在插入任一(固定)填充位之前来自要传输的数据流的一系列位序列。用CRC1,…,CRC5表示的区段分别对应于数据字段的最后的位Dx和由15到18位构成的CRC序列。位序列是任意地选择的。在CRC3中,在根据标准的传输中在位15之后将会插入显性(值“0”)填充位,在CRC4中同样如此。其他填充位将会根据之前的未示出的数据位的内容至少可能存在于序列CRC4和CRC5中。然而,该位置与在前的数据的细节有关。
    在图1d中与此相对地示出了,通过根据本发明的方法的一种实施方式如何在数据流中的预先给定的通过三角形表示的位置处插入通过“S”标记的固定填充位。在图1e中示出了类似的图像,区别在于,在此分别插入了由两个固定填充位构成的序列。在两种情况中,实际的数据流的四个位处于每两个固定填充位序列之间。未示出同样可能的情况:更少(例如三个)或变化的数目的位处于固定填充位序列之间。
    在一种有利的实施方式中,通信控制器被设计,使得其具有与标准CAN的兼容性,即在标准CAN总线系统中根据标准工作,而通信控制器在根据本发明修改的总线系统中一方面允许消息中更大的数据字段而另一方面也执行CRC代码的适配的计算和检验。
    由于在消息的接收开始时还不确定是接收符合标准的CAN消息还是接收根据本发明修改的消息,所以在根据本发明的通信控制器中实施两种CRC移位寄存器,其并行工作。在接收CRC定界符之后,当CRC代码在接收器中被分析时,基于根据本发明的其他标记确定应用了何种传输方法,并且随后分析被分配给该传输方法的移位寄存器。其他标记可以如前面已经描述的那样与第一标记一致,该第一标记涉及数据字段的大小和对数据长度代码的解释。
    在消息的发送开始时,虽然对于发送器已经确定应按照何种传输方法来发送。但由于可能发生:丧失关于总线访问的仲裁并且未发送开始的消息,而是取而代之接收其他消息,所以在此也并行地控制两个CRC移位寄存器。
    所描述的两个并行工作的CRC移位寄存器的实施也能够实现进一步的改进:标准CAN协议的CRC多项式(x15 + x14 + x10 + x8 + x7 + x4 + x3 + 1)是针对少于127位的消息长度而设计的。当根据本发明所传输的消息也使用更长的数据字段时,有意义的是,为了保持传输安全性,使用另外的尤其是更长的CRC多项式。根据本发明所传送的消息与此相应地获得改变的尤其是更长的CRC字段。在连续运行中,通信控制器动态地在两个CRC移位寄存器、即根据标准CAN的移位寄存器和根据本发明的移位寄存器之间变换,以便使用分别适当的多项式。
    自然也可以分级地根据数据字段的长度或所期望的传输安全性使用多于两个的移位寄存器并且与此相应地使用多于两个的CRC多项式。在此情况下,只要应保持与标准CAN的兼容性,相应的标记和与该标记相联系的切换条件就必须被适配。例如,控制字段的第二位可以为第一标记,该第一标记表示到例如根据图2上的DLC1的更长的数据字段和所属的第二CRC多项式的切换。对于包含更长的数据字段并且特征在于第一标记的消息,例如可以在控制字段中插入附加位,该附加位表示到另一组数据字段大小、例如图2中的DLC3和第三CRC多项式的切换。将附加位插入到具有第一标记的消息的控制字段中是可能的,因为在此总归在通信控制器中应用改变的发送和接收过程,并且因此可以考虑这样的改变。与标准CAN的兼容性通过如下方式来给定,即在不存在第一标记时,在所示的实例中即在控制字段的显性的第二位的情况下消息的结构精确地遵循ISO标准11898-1的规定。
    图3以简化图示出如在总线系统的用户站上运行的根据本发明的接收过程的一部分。在此示出了如下情况,在该情况下通过根据第一切换条件使通信控制器的特性适配的方式来实现与标准CAN的兼容性。尽管在图3中选择了对于描述软件中的程序运行而言常用的图示,但该方法完全适于以硬件实施。
    只要在总线上不存在通信量,用户站就首先处于对总线进行扫描的状态。询问302因此等待总线上的显性位。该位表示新消息的开始(帧起始)。
    一旦新消息的开始被确定,就在块304中开始计算至少两个要并行计算的CRC校验和。第一校验和对应于标准CAN的CRC计算,而第二校验和按照新方法来计算。在第二CRC计算中,在所示的实施例中,一起包含填充位,而在根据标准CAN的计算中情况并非如此。
    紧接着从步骤306起接收消息的其他的跟随在SOF位后面的以仲裁字段开始的位。若多个总线用户想要发送消息,则在此按照标准CAN中常用的方法在总线用户中协商哪个总线用户获得对总线的访问。所示的块306表示在第一标记被接收或第一切换条件确定之前所有位的接收。在所示的实例中,第一切换条件根据控制字段、例如根据其第二位来确定(参见图1)。紧接着,在块308中还可以接收消息的其他位,直至从消息的确定位起根据所确定的第一切换条件而不同地进行处理。这种到不同的处理方式的分解通过相应的询问或分支310来保证,如以下示例性所示的那样。
    如果在分支310中例如在接收控制字段的作为显性位r0的第二位之后存在信息:通信根据第一标记按照标准CAN进行(图3的用“1”表示的路径),则在步骤312中读入控制字段的其他位。从这些位根据标准CAN分析数据长度代码并且紧接着在步骤316中接收对应于数据字段的所属数量的数据,最大8个字节。在步骤320中然后接收包括15位的CRC字段。如果在分支324中存在如下信息:由发送器传送的和被接收器本身确定的CRC校验和相一致,则在块328中发送显性确认位。应注意的是,在此情况下比较根据标准的CRC校验和,因为通信按照标准CAN进行。如果确定不一致,则(块330)隐性地发送确认位。紧接着,在步骤332或334中跟随的是ACK定界符和EOF位。以此结束消息的接收过程。
    关于填充位在发送器侧的插入和在接收器侧的去除,CAN标准ISO 11898-1的规则适用。所说明的字段大小涉及在去除填充位之后的数据量。为了计算根据标准的CRC校验和,也从所接收的数据流中又去除所插入的填充位。
    而如果在分支310中例如在接收控制字段的作为隐性位EDL的第二位之后存在如下信息:应该应用根据本发明修改的通信方法(图3的用“2”表示的路径),则在块314中读入控制字段的其他位。在此,例如也可以读入在控制字段中补充的附加位,这些位例如为了同步或其他目的而可以用于到其他不同的CRC多项式的切换,或也可以用于位长的切换。对这一方面还要更详细地进行探讨。按照新的解释从该结果确定数据长度代码,对于所述新的解释在图2中以表格的方式列举了一些实例。在块318中接收相应数量的数据,即针对来自图2中的表格的实例DLC1最多15个字节数据、针对实例DLC2最多16个字节数据,针对实例DLC3最多64个字节数据。在块322中,接收根据本发明不同的尤其是更长的CRC字段。如果在分支324中存在如下信息:由发送器传送的和由接收器本身确定的CRC校验和相一致,其中在此情况下比较基于根据本发明不同的CRC校验和,则在块328中发送显性确认位。否则,(块330)隐性地发送确认位。紧接着,在步骤332或334中跟随的是ACK定界符和EOF位。以此结束消息的接收过程。
    关于填充位在发送器侧的插入和在接收器侧的去除,在此CAN标准ISO 11898-1的规则也适用于传输仲裁字段、控制字段和数据字段。在块322中填充控制装置从与数据有关的模式被切换到与计数器有关的模式。由此,由发送器以有规律的间隔插入的固定填充位或固定填充位序列在接收器侧为了进一步处理而又被去除。所说明的字段大小涉及在去除填充位或固定填充位之后的数据量。为了计算与标准不同的CRC校验和,一起包含所插入的填充位,然而根据本发明所插入的固定填充位或固定填充位序列从所接收的数据流中又被去除。
    在图3中示出了如下情况:在该情况中确定要使用的CRC的其他标记与涉及数据字段的大小和数据长度代码的解释的第一标记相一致。因此,在CRC校验和的接收320或322之前不再次询问,哪一个CRC根据其他标记应被接收并且应被分析用于分支324。通过对图3中的流程图的简单修改,该附加的询问必要时可纳入流程中。
    图4示出根据本发明修改的消息的两个另外的实例,其中相对于图1b附加地确定消息之内的区域,在这些区域中根据本发明使用不同的位长并且因此通过总线更快速地传输各个位。消息因此携带名称“CAN FD Fast”。针对消息的两种可能的寻址变型方案、即标准格式和扩展格式,在图4中绘出了如下区域,在所述区域中在用快速CAN仲裁(Fast-CAN-Arbitration)和快速CAN数据(Fast-CAN-Data)表示的两个状态之间切换。在这两种状态之间的切换引起,针对消息的相应的部分缩短位长并且因此通过总线更快速地传输各个位。由此可以相对于根据标准的方法缩短消息的传输时间。时间位长的所属变换例如可以通过使用至少两个不同的缩放因子来相对于在连续运行中的最小时间单位或振荡器时钟设定总线时间单位而实现。位长的切换以及缩放因子的相应改变在图4中同样示例性地被示出。
    在具有第一标志EDL的消息中,在状态快速CAN仲裁与快速CAN数据之间的过渡根据第二标记来进行,第二标记用信号通知数据传输的用户,应用缩短的位长。在这里所示的实施例中,该标记的位置是控制字段中的附加位,该附加位用BRS(位速率转换(Bit Rate Switch))表示。该附加位在所示的实例中作为控制字段的第四位来传输。
    在所示的情况中,在该情况中即第二标记BRS跟在第一标记EDL之后,在根据本发明的传输方法中传输消息,所述消息的位长明显缩短,所述消息的数据字段大小可扩展到8字节以上的值,并且所述消息的CRC与较大的数据字段适配并且被扩展到以前被插入到消息中的填充位。因此实现在同时改善传输安全性的情况下通过总线系统的传输容量的显著提高。
    更快速的传输在所示的实例中直接在发送所属的标记之后开始并且直接在达到针对反向切换(Rückumschaltung)所确定的位之后结束,或在识别出错误帧的起始的原因时结束。
    图5示出相对于图3修改的接收过程,在该接收过程中附加地根据第二标记BRS在状态快速CAN仲裁与快速CAN数据之间切换。如果在分支310中例如在接收控制字段的作为隐性位EDL的第二位之后存在如下信息:应该应用根据本发明修改的通信方法,则在块408中读入控制字段的接下来的位。如果用于第二标记的位、例如根据本发明扩展的控制字段的第四位BRS以所设置的值、例如隐性地被接收,则例如在该位的采样点处采用状态快速CAN数据,即切换到缩短的位长(路径“C”)。如果所涉及的位具有相反的值,即在此情况下为显性的,则对位长不进行缩短(路径“B”)。在块412或414中,接收控制字段的包括数据长度代码在内的剩余位,并且根据来自数据长度代码的大小信息接收数据字段。在块412中以标准位长进行接收,在块414中以缩短的位长进行接收。在块416或418中,读入根据本发明不同的尤其更长的CRC字段。在CRC字段的最后位(CRC定界符)处,在块418中又切换到具有通常的位速率的状态快速CAN仲裁中。紧接着,在分支324中类似于图3检验,由发送器传送的和由接收器本身所确定的CRC校验和是否一致并且据此进一步进行处理,如在图3中已经示出的那样。
    在此,关于填充位在发送器侧的插入和在接收器侧的去除,CAN标准ISO 11898-1的规则也适用于传输仲裁字段、控制字段和数据字段。在块416或418中填充控制装置从与数据有关的模式被切换到与计数器有关的模式。由此,由发送器以有规律的间隔插入的固定填充位或固定填充位序列在接收器侧又被去除。所说明的字段大小涉及在去除填充位或固定填充位之后的数据量。为了计算与标准不同的CEC校验和,一起包含所插入的填充位,然而根据本发明所插入的固定填充位或固定填充位序列又从所接收的数据流中被去除。
    图6a示意性地示出控制装置的一部分,该控制装置在根据本发明的设备、尤其是通信控制器中执行将附加的固定填充位或固定填充位序列插入到被发送的消息中。图6b示意性地示出控制装置的一部分,该控制装置在根据本发明的设备中执行将附加的固定填充位或固定填充位序列从所接收的的消息中去除。应被传输的实际有用数据用RD(“原始数据”)来表示,通过(固定)填充位补充的存在于总线系统上的数据用BD(“总线数据”)来表示。
    在常用的CAN位填充方法中,不仅在接收器侧上而且在发送器侧上将在扫描时刻所扫描的位移位到五位宽的填充移位寄存器610或620中。当该寄存器的所有五位具有相同的值时,这是填充条件。这在分析单元612或622中被确定。当不存在填充条件时,在发送器中和在接收器中的数据移位寄存器每CAN位时间一次被移位一位。消息的发送器分别发送其数据移位寄存器的输出位,接收器将所扫描的位移位到其数据移位寄存器中。当发送器的分析单元612确定填充条件,则插入单元616引起并不使数据移位寄存器移位,而是发送器发送与以前的位相反的位作为后续的位。总线数据BD因此相对于原始数据RD补充了该位。如果接收器的分析单元622在总线数据BD中确定填充条件,则去除单元626引起并不将后续的位移位到数据移位寄存器中,而是检验该位是否与以前的位置相反。(如果情况并非如此,则识别出填充错误)。该位从总线数据中被去除并且在原始数据RD中于是不再存在,该原始数据被输送给进一步处理装置。
    在根据本发明的传输方法中,填充位的插入或去除优选地通过在至少两种模式之间可切换的控制装置来控制,如在图6a和图6b中所示的??刂谱爸帽徊钩淞俗涌刂谱爸?14或624和选择单元618或628。例如在传输仲裁字段、控制字段和数据字段中的通过CRC?;さ奈黄诩?,(如在标准CAN方法中),填充位的插入或去除与填充移位寄存器610或620的内容有关。在消息的另一子区域中,例如在传输消息的CRC字段期间切换到与计数器有关的特性。为此,在所示的实例中,使用具有五个状态的子控制装置614或624,其中一个状态对应于固定填充条件。如在存在填充条件时那样,在存在固定填充条件时插入单元616或去除单元626被起动(angesprochen)。子控制装置614或624随着每个CAN位时钟循环地在五个状态之间变换,使得针对每第五个位,起动插入单元616或去除单元626。于是,如在标准CAN方法中那样,与以前的位相反的位由发送器插入到总线数据BD中,而另一方面被接收器检验并且随后又被去除。在应用该方法时,在CRC字段中因此总是传输CRC序列的4位的组,这些组通过单独的固定填充位被分开。
    如之前所描述的那样,代替固定填充位也可以分别插入固定填充位序列,例如在“1”之后插入序列“01”或在“0”之后插入序列“10”。例如在CRC序列的每第三个数据位之后也可以插入固定填充位序列。也可以设置其他模式,使得例如根据模式或者在每第三个数据位之后或者在每第四个数据位之后跟随固定填充位序列。
    子控制装置614或624例如在CRC字段传输开始时被设定,使得满足固定填充条件。因此,CRC字段以固定填充位或固定填充位序列开始并且在消息的CRC字段中固定地预先给定所有固定填充位的位置。若填充条件在CRC字段开始时因为例如数据字段以五个相同的位结束而总归被满足,则填充位在CRC字段开始处也一起应答该填充条件。
    替代地,子控制装置614或624也可以作为循环填充计数器(例如具有值域0至4)来实现,该计数器在CRC字段开始时被复位到0并且其还原值0分别触发固定填充位或者固定填充位序列的插入。
    在数据字段的最后数据位之前的所有填充位被CRC校验一起?;?,在数据字段的最后数据位之后的固定填充位在生成和校验CRC序列时被屏蔽(ausgeblendet)。
    跟随在根据本发明的消息中的第一标记EDL的隐性位后面的始终显性的位r0(或在扩展寻址的情况下可能为r1)如例如在图1b和图4中可看出的那样导致在所有根据本发明的数据消息中的隐性-显性边沿。该边沿可以被用于改善总线用户之间的同步,这尤其在所设置的到更短位长的切换的情况下是有利的。
    当在网络中的所有总线用户同步到进行发送的用户时,可以毫无问题地切换到更短位长。但也可能发生:在针对切换所设置的位上并非所有总线用户都被同步到进行发送的用户,例如在进行发送的第一用户在仲裁字段结束时发送位序列“显性-显性”并且还在仲裁范围内想要获得对总线的访问的进行发送的第二用户发送位序列“显性-隐性”。进行发送的第二用户在隐性位处丧失仲裁并且变成接收器。直至该隐性位,两个发送器已发送了相同的位序列。由于两个发射器基于经由CAN总线和收发器的传播时间比由分别另一发送器所发送的边沿更早地看到分别自己发送的从隐性到显性的边沿,因此没有一个发射器同步到另一发送器。
    当现在在新变成接收器的总线用户已同步到剩下的发送器之前位长被切换时,在切换之后,在较短的位长的区域中,进行同步。由于同步所引起的相移于是相对于位长更大。根据在这两个总线用户之间的信号传播时间,相移可以变大,使得出现同步故障并且错误地扫描位。接收器于是不将所接收的消息承认为有效的并且利用错误帧破坏所接收的消息。
    在标准CAN通信中,不出现该问题,因为在那里CAN位定时的传播段补偿由信号传播时间引起的在总线用户之间的相移。然而在针对更短的位长的配置中,传播段可以被最小化或被完全删去,以便缩短位长。
    为了避免在切换位长之后的同步故障,必须通过合适措施来保证在位长切换之前的同步。这可以通过如下方式来实现:在从EDL(隐性)到r0或r1(显性)的边沿处执行同步。尤其是,硬同步可以代替否则在帧之内常用的再同步而被执行。这例如也在帧起始位处被执行并且可靠地完全补偿可能的相移。在否则在帧之内常用的再同步的情况下,在相位误差大于所配置的再同步跳跃宽度(SJW)时,可能剩下剩余错误。
    作为所示的方法的变型方案,根据第二标记BRS的值切换到缩短的位长可以附加地与之前传输的r0位的显性值耦合,使得只有当r0被显性传输了时才切换到更短的位长。该方法的该补充允许将其中隐性位代替显性r0位跟随在隐性EDL位后的位序列用于将来的其他的消息格式,譬如用于消息的子区域中的与标准不同的位编码。
    在根据本发明的消息的控制字段中插入附加位的可能性此外可以被用于使处于“被动错误(Error Passive)”状态中的总线用户的识别变得容易。当发射或接收错误计数为128或更高时,具有现有技术中的通信控制器的总线用户采用状态“被动错误”。如果总线用户处于状态“被动错误”中,则该总线用户不允许发送“主动错误标志(Active Error Flags)”(六个相继的显性位)。如果总线用户检测到错误,则该总线用户发送“被动错误标志(Passive Error Flag)”(六个相继的隐性位)。然而,“被动错误标志”在CAN总线上不能与静止电平区分开。其他总线用户也许因此只能间接地识别出,总线用户处于状态“被动错误”中。
    与此相对地,在此所提出的方法的优点在于,利用该方法可以由其他总线用户明确地识别处于状态“被动错误”中的总线用户。这至今通过“被动错误标志(Passive Error Flags)”的接收是不可能的。在现有技术中的总线用户中仅本地连接在CAN控制器上的微处理器能够识别状态“被动错误”并且例如通过相应状态消息通知其他总线用户。通过新方法,对于微处理器来说不需要发送状态消息。此外,在此情况下关于“被动错误”状态的信息在发送时刻是最新的,而该状态在发送状态消息的情况下在通过微处理器创建状态消息与发送时刻之间已改变。
    在这里所描述的方法中,关于通信控制器的状态“被动错误”的信息被集成到由总线用户总归发送的消息中。为此消息的控制字段被扩展了另外的位(ESI)。该位如在图1b中所示被插入在第一标记(EDL)之后并且在DLC之前,例如直接在BRS位之前或直接在BRS位之后。处于状态“被动错误”中的总线用户将该位例如显性地发送,而否则隐性地发送该位。相反的逻辑同样是可能的。
    所介绍的传输方法在汽车的正常运行中适于在汽车的至少两个控制设备之间传输数据,所述控制设备通过合适的数据总线连接。但是该方法在制造或保养汽车期间可同样有利地用于在为了编程目的与合适的数据总线连接的编程单元与汽车的至少一个控制设备之间传输数据,所述控制设备与数据总线连接。此外也可以将该方法使用在工业自动化中,即例如用于在通过总线相互连接的分布式控制单元之间传输控制信息,所述控制单元控制工业制造过程的流程。在此环境中,也可能出现非常长的总线线路并且可能特别有意义的是,总线系统针对仲裁阶段以相对长的位长运行(例如具有16、32或64微秒),使得总线信号可以在仲裁过程期间如需要的那样在整个总线系统上传播。紧接着,于是可以针对消息的一部分如所描述的那样切换到较短的位长,以便不使平均传输率变得太小。
    总之,该方法是如下传输方法,其特色在于,标准CAN控制器只需最小限定地被改变,以便可以根据本发明工作。也可以作为标准CAN控制器工作的根据本发明的通信控制器仅不显著地大于传统的标准CAN控制器。所属的应用程序不必被改变并且于是已经实现在数据传输的速度方面的优点。通过使用扩展大小的数据字段和所属的DLC和CRC,数据传输的速度可以进一步被提高,在应用软件方面的适配是最小的。CAN一致性测试(ISO 16845)的广泛的部分可以被引用。也可以将根据本发明的传输方法与TTCAN(ISO 11898-4)的补充组合。

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