用於在基於周期的通信系統中傳輸數據的方法

2023-06-10 03:47:06

專利名稱：用於在基於周期的通信系統中傳輸數據的方法
用於在基於周期的通信系統中傳輸數據的方法
現有技術本發明涉及一種用於通過通信系統的通信介質從通信系統的發送用戶向該通信 系統的接收用戶傳輸數據的方法。數據通過該通信介質在相應包含有多個數據塊的消息中 被傳輸。該接收用戶在所接收的消息中識別數據塊的末尾，並接著從所識別的數據塊中提 取所傳輸的數據。本發明還涉及一種基於周期的通信系統的接收用戶。該通信系統包含有該用戶、 至少一個另外的用戶和至少一種通信介質，其中用戶通過該通信介質為了數據傳輸而相互 連接。該用戶和所述至少一個另外的用戶具有用於通過該通信介質在相應包含有多個數據 塊的消息中傳輸數據的裝置。該用戶具有用於在所接收的消息中識別數據塊末尾的第一裝 置和用於接著從所識別的數據塊中提取所傳輸數據的第二裝置。最後本發明還涉及一種通信系統的發送用戶。該通信系統包含有該用戶、至少一 個另外的用戶和至少一種通信介質，其中用戶通過該通信介質為了數據傳輸而相互連接。 該用戶和所述至少一個另外的用戶具有用於通過該通信介質在相應包含有多個數據塊的 消息中傳輸數據的裝置。該用戶具有用於把要傳輸的數據添加到數據塊中、以接著把數據 通過該通信介質在重複的消息中進行傳輸的裝置。在最近幾年中，不僅在現代汽車製造中、或者在機械製造中尤其在工具機領域中，而 且在自動化中，藉助通信系統以及比如以總線系統形式的通信連接而進行的控制設備、傳 感器和執行器的聯網已迅速增加。通過把功能分布到多個控制設備上在此能夠達到協同效 應。在此稱為分布系統。在這種數據傳輸系統的不同用戶之間的通信越來越多地通過總線系統來進行。在 該總線系統上的通信業務、訪問和接收機制、以及錯誤處理通過協議來控制。已知的一種協 議比如是FlexRay協議，其中目前所基於的是FlexRay協議規範v2. 1。FlexRay是一種快 速的、確定性的以及容錯的總線系統，尤其針對汽車中的應用。FlexRay協議按照時分多路 訪問原理(TDMA)來工作，其中給用戶以及要傳輸的消息分配了固定的時隙，在所述時隙中 它們對該通信連接進行專有的訪問。這些時隙在此以固定的周期來重複，使得消息通過該 總線被傳輸的時間點可以被精確地預測，並確定性地進行總線訪問。為了最佳地利用在該總線系統上傳輸消息的帶寬，FlexRay把消息劃分為靜態的 和動態的部分。所述固定的時隙在此位於消息開頭的靜態部分中。在該動態部分中時隙被 動態地預給定。其中所述專有的總線訪問現在相應地僅僅在一個短的時間內、在至少一個 所謂微時隙的時長內來實現。僅當在一個微時隙內進行總線訪問時，該時隙才被延長所需 的時間。從而僅僅當帶寬是實際所需的，那麼它才被消耗。在此FlexRay通過一個或兩個物 理分隔的導線以分別最大IOM比特/秒的數據速率來進行通信。顯然FlexRay也可以以較 低的數據速率來運行。這兩個信道在此對應於尤其所謂OSI (Open System Architecture, 開放系統構架)層模型的物理層。這兩個信道主要用於冗餘地並從而容錯地傳輸消息，但 也可以傳輸不同的消息，由此數據速率則可以加倍。也可以考慮通過該連接導線所傳輸的 信號由通過這兩個導線所傳輸的信號之差來獲得。該物理層如此構造，使得物理層實現了信號通過導線的電、或者光學傳輸，或者實現了在其他路徑(比如無線電、紅外等)上的傳輸。為了實現同步功能以及通過在兩個消息之間小的間隔來優化帶寬，在該通信網絡 中的用戶需要一個共同的時基、所謂的全局時間。為了時鐘同步，同步消息在周期的靜態部 分中被傳輸，其中藉助與FlexRay規範相對應的特定算法來校正用戶的本地時鐘時間，使 得所有的本地時鐘與全局時鐘同步地運行。在FlexRay通信系統中消息也被稱作FlexRay幀。消息包含有多個數據塊(所謂 的協議數據單元，PDU)，數據塊包含有要傳輸的數據。該數據塊根據FlexRay規範通常具 有固定地預給定的長度。數據塊的長度在該通信系統配置範圍內被固定地預給定。因此， 具有長度可變的多個數據塊的消息目前在FlexRay中還不能實現。但是，對於在FlexRay 通信系統中確定類型的數據傳輸，希望能夠在具有長度可變的多個數據塊的消息中傳輸數 據。比如對於為了控制設備(用戶)的重新編程或者為了從一個或多個控制設備(用戶) 向連接到該通信系統的測試單元傳輸診斷信息而通過該通信介質來傳輸新的軟體，這是所 期望的。為了傳輸多媒體數據，或者為了傳輸其他所謂的信息娛樂功能的數據，在具有長度 可變的多個數據塊的消息中進行數據傳輸是所期望的。原則上，在必須實現相對高的帶寬 並且實時數據傳輸不重要的任何地方，在具有長度可變的多個數據塊的消息中進行數據傳 輸是有意義的。理論上根據FlexRay規範也可以考慮長度可變的數據塊。當然在這種情況下一個 消息僅僅包含有一個唯一的數據塊。其原因是，在消息的報頭部分(所謂的Header)中其 中還存儲了該消息的長度，並連同該數據塊一起被傳輸；但是數據塊的長度沒有包含在該 消息中，並從而也沒有被一同傳輸。通過每個消息僅包含一個數據塊這種簡化，可以由所傳 輸的消息長度來推斷其中所包含的唯一一個數據塊的長度。但是具有僅一個長度可變的數 據塊的消息不能達到所期望的高數據速率。按照現有技術，要傳輸的數據在一個發送FlexRay用戶或者在該用戶的通信控制 器中被劃分到消息的數據塊上，並通過該通信介質而被傳輸。該發送用戶由於該FlexRay 通信系統的配置而知道數據塊的固定長度，使得它可以把要發送的數據與此相應地劃分到 數據塊上。該接收用戶由於該FlexRay通信系統的配置也知道數據塊的長度，使得它可以 與此相應地從該數據塊中提取所發送的數據。如果採用長度可變的數據塊，那麼在該接收 用戶中根據在消息報頭部分中所傳輸的、關於消息長度的信息來推斷其中所包含的數據塊 的長度，並能夠從數據塊中提取所發送的數據。在現有技術中，從而該消息的數據塊或者通 過該配置數據、或者通過一同傳輸的消息的長度而被識別。從所述的現有技術出發，本發明所基於的任務是，在FlexRay通信系統中以盡可 能簡單、造價合理和魯棒的方式能夠在包含有長度可變的多個數據塊的消息中進行數據傳 輸。本發明的公開為了解決該任務，從開頭所述類型的方法出發而推薦，該接收用戶在所接收的消 息中至少為長度可變的數據塊來分別識別數據塊的末尾，其方式是，從該數據塊中讀取並 分析至少在長度可變的數據塊中所傳輸的、與該數據塊長度有關的信息，或者讀取並分析 至少緊接著所述長度可變的數據塊地在該消息中傳輸的、與該數據塊的末尾有關的信息。
本發明所基於的想法主要是，在該通信系統的接收用戶中能夠識別在所接收的消 息中數據塊的長度。為此根據本發明推薦了兩種不同的可能，但這兩種可能都能夠以盡可 能簡單、造價合理和魯棒的方式在包含有多個長度可變的數據塊的消息中進行數據傳輸。本發明的優點根據第一種可能，在該通信系統的發送用戶中至少為長度可變的數據塊把與該數 據長度有關的信息添加到該消息中。當然該信息按標準地不僅可以針對長度可變的數據塊 來傳輸，而且可以針對長度固定的數據塊來傳輸。信息或者可以分別添加在數據塊之前，那 麼該信息就包含有接著的數據塊的長度，或者該長度信息被直接添加到該數據塊中，並從 而是該數據塊的組成部分。該信息比如可以添加到該數據塊的報頭(所謂的Header)中，並 連同該數據塊一起在該消息中被傳輸到接收機。這樣該接收用戶就獲得關於所接收數據塊 長度的信息，並且在長度可變的數據塊中不用大的耗費也能夠確定相應數據塊的末尾。其 前提是，該接收用戶從到達的消息(也即到達的比特流)中提取正確的數據。通常一個到 達消息的數據塊針對不同的接收機被確定。如果比如一個消息的第三數據塊針對某一接收 機被確定，那麼該接收機就明確知道之前的第二數據塊什麼地方或者何時終止，也即該第 三數據塊何處開始以及該第三數據塊何處或者何時終止。那麼該接收機就僅能夠從該消息 中提取該第三數據塊的、恰好針對它而確定的數據。根據本發明的第二種可能，在該通信系統的發送用戶中至少針對長度可變的數據 塊在所述數據塊之後在該消息中添加了與的數據塊的末尾有關的信息。顯然該信息按標準 不僅可以針對長度可變的數據塊被傳輸，而且可以針對長度固定的數據塊而被傳輸。該信 息可以是一種類型的標記，其標記了每個數據塊的末尾並被直接添加到該消息中數據塊之 後。該接收用戶在接收並分析到達的消息(也即到達的比特流)時檢測到該信息比如是某 一比特組合。該接收用戶讀取到達的數據流，分析並識別_只要存在-其中所包含的與數 據塊末尾有關的信息。該接收機通過配置而知道消息的第一數據塊何處或者何時開始。該 接收機藉助在該消息中所傳輸的與數據塊末尾有關的信息而得知第一數據塊以及長度可 變的其他所有數據塊何處或何時終止。對於長度恆定的數據塊，該接收機或者通過配置來 識別數據塊的末尾，或者該接收機藉助所傳輸的與數據塊末尾有關的信息來確定數據塊的 末尾。優選地根據本發明的方法被應用在一種基於周期的通信系統中，其中數據通過該 通信介質在以通信周期重複的消息中被傳輸。對於基於周期的通信系統比如是Interbus 現場總線系統、所謂的「Lichtsteuerbus」 (按照DMX-512協議)、TTCAM(時間觸發的CAN) 禾口 FlexRay0優選地該比特組合是可明確識別的，也即它不同於實際或理論上所傳輸的或可傳 輸的比特組合。如果該信息由一個或兩個字節組成，其內容不同於實際所傳輸的字節，並從 而能明確地識別數據塊的末尾，那麼這是尤其有利的。相應地根據本發明的一個有利的改 進而推薦，在該發送用戶中確定在該消息中要傳輸的數據的字節內容，並且作為與數據塊 的末尾有關的信息來選擇一個比特組合，其中該比特組合併不作為在該消息中要傳輸的數 據的字節內容而出現。根據本發明的一個優選實施方案而推薦，在該通信系統中數據按照FlexRay協議 而被傳輸。尤其對於FlexRay通信系統本發明具有很多優點，因為現在首先能夠以儘可能簡單、價格合理和魯棒的方式在包含有長度可變的多個數據塊的消息中進行數據傳輸。長 度可變的數據塊是FlexRay消息的靜態和/或動態片段的組成部分。尤其在必須實現高數 據傳輸速率並且不一定需要實時數據傳輸的任何地方，採用在包含有長度可變的多個數據 塊的消息中的數據傳輸。有利地與數據塊的末尾有關的信息包含有最多兩個字節。如果假定一個FlexRay 消息的最大長度是254位元組，那麼就可以利用兩個字節(等於16比特)長度的信息來實 現216 = 65536個可能的比特組合(或者不同的標記)。為標記數據塊末尾而選擇兩字節 長的、在所傳輸的數據中(或者在所傳輸的比特流中)不存在的一個比特組合，該概率是大 的。所選擇的標記可以對於在該通信系統中傳輸的所有消息都總是相同的。比如可以選擇 僅非常少出現的比特組合。該標記從而應該儘可能地與所傳輸的數據無關。在該實施方案 中，從而可以放棄如下方面即在發送用戶中確定在該消息中要傳輸的數據的字節內容，並 作為與數據塊的末尾有關的信息而選擇一個比特組合，其中該比特組合不作為在該消息中 要傳輸的數據的字節內容而出現。作為標記從而可以總是採用相同的比特組合。該比特組 合可以例如在配置範圍通知給該通信系統的用戶，使得該接收用戶知道它需要在接收數據 (或者接收的比特流)中搜索哪個比特組合。但是，如果在發送用戶中確定在該消息中要傳輸的數據的字節內容，並且作為與 數據塊末尾有關的信息而選擇一個比特組合，其中該比特組合沒有作為在該消息中要傳輸 的數據的字節內容而出現，那麼該數據塊末尾的標記可以恰好包含一個字節。如果假定一 個FlexRay消息的最大長度是254位元組，那麼就可以利用一個字節(等於八比特)長度的 信息來實現28 = 256個可能的比特組合(或者不同的標記)。從而總是能夠找到用於標記 的一個比特組合，其中該比特組合沒有出現在所傳輸的數據中(或所傳輸的比特流中)。當 然在該實施方案中所使用的標記可以逐消息地變化。從而在該消息中還有意義地傳輸了與 所使用的標記有關的信息，從而該接收用戶就知道它在所接收的數據(或者所接收的比特 流)中必須搜索哪個比特組合。根據本發明的另一有利的改進而推薦，該接收用戶支配有與該數據塊的最小長度 和/或該數據塊的最大長度有關的信息，並且在該接收用戶中並不是在整個消息中、而是 僅僅在窗口區域中來搜索與數據塊末尾有關的信息，其中所述窗口通過數據塊的最小和最 大長度來限定。與數據塊的最小和最大長度有關的信息可以通過配置而通知給該通信系統 的用戶。根據該信息，該接收機確定一個窗口，在該窗口內它在到達的數據流中搜索數據塊 末尾的標記。該接收機知道該第一數據塊何處及何時開始。從該第一數據塊的開頭出發，該 接收機設置該窗口，在該窗口內它在到達比特流的相應範圍上搜索該第一數據塊末尾的標 記。從所確定的第一數據塊的末尾開始(對應於該第二數據塊的開頭)，該接收機設置該窗 口，在該窗口內它在到達比特流的相應範圍上搜索該第二數據塊末尾的標記，並以此類推。 如果放棄在發送用戶中確定在該消息中要傳輸數據的字節內容以及作為與數據塊末尾有 關的信息而選擇一個沒有作為在消息中要傳輸數據的字節內容而出現的比特組合，那麼這 種改進是尤其有利的。其上無論如何都不可能出現數據塊末尾標記的比特流的範圍處於該 窗口之外，並從而處於所分析的數據之外。即使在該範圍內包含有與該標記的比特組合相 應的一個比特組合，那麼這也不會觸發數據塊末尾的錯誤檢測，因為該數據範圍不被搜索， 並從而不會識別到錯誤的標記。
本發明不僅在發送用戶中、而且在接收用戶中都需要進行變化或補充。在用戶中 尤其所謂的COM層或者驅動軟體尤其FlexRay驅動軟體必須如此來變化，使得在發送機中 能夠把與數據塊長度有關的信息或者與數據塊末尾有關的信息存儲在數據塊中或者消息 中，並且在接收機中能夠從該消息中提取所存儲的信息。如果在FlexRay驅動中進行標記 的識別，那麼這對於COM層是透明的，該COM則層不必變化。該通信系統的配置也必須與本 發明的數據傳輸相匹配，從而為用戶提供對於實現本發明所需的附加信息(比如數據塊的 最小、最大長度；為標記而使用的比特組合)。尤其推薦了根據權利要求7所述的一種接收 用戶和根據權利要求9所述的一種發送用戶。附圖的簡述下面參照附圖來詳細接收本發明。其中圖1示出了用於實現本發明的一種通信系統的一個實施方式；圖2示出了在圖1的通信系統中用於數據傳輸的消息的一個第一實施方式；圖3示出了在圖1的通信系統中用於數據傳輸的消息的一個第二實施方式；圖4示出了在圖1的通信系統中用於數據傳輸的消息的一個第三實施方式；圖5示出了在圖1的通信系統中用於數據傳輸的消息的一個第四實施方式；圖6示出了在圖1的通信系統中用於數據傳輸的消息的一個第五實施方式；圖7示出了在圖1的通信系統中用於數據傳輸的消息的一個第六實施方式；圖8示出了根據本發明第七實施方式的發送的消息與接收的消息的對比；圖9示出了根據本發明第八實施方式的發送的消息與接收的消息的對比；圖10示出了根據本發明第九實施方式的發送的消息與接收的消息的對比；圖11示出了在現有技術中所公開的在一種通信系統中用於數據傳輸的消息。本發明的實施方式在圖1中用於實現本發明方法的通信系統整體用參考符號1來表示。其包含多個、 在所述實施例中為五個用戶2以及可選的一個或多個、在所述實施例中為兩個有源星形耦 合器3。該用戶2包含有比如發動機控制設備、用於車內通風或其他舒適功能的控制設備、 和/或自動變速控制設備。該用戶2和星形耦合器3通過通信介質4 (粗線)相互連接，使 得形成了該系統1的一種星形拓撲。該有源星形耦合器3主要涉及路由和/或放大功能。 該通信介質4優選地被構造為數據總線。該通信系統1用於在用戶2之間傳輸數據。在該總線系統4上的通信、在該用戶 2側的訪問和接收機制、以及錯誤處理通過協議來控制。已知的協議比如是FlexRay協議， 其中目前所基於的是FlexRay協議規範v2. 1。FlexRay是一種快速的、確定性的以及容錯 的通信系統，尤其針對汽車中的應用。FlexRay協議按照時分多路訪問原理(TDMA)來工作， 其中給用戶2以及要傳輸的消息分配了固定的時隙，在時隙中它們對該通信介質4進行專 有的訪問。這些時隙在此以固定的周期來重複，使得一個消息通過該總線4被傳輸的時間 點可以被精確地預測，並確定性地進行總線訪問。下面比如針對FlexRay通信系統來解釋 本發明。顯然本發明也可以應用於其他的通信系統，在所述其他通信系統中數據能夠按照 與FlexRay協議不同的協議在以通信周期重複的、分別包含有長度可變的多個數據塊的消 息中被傳輸。在該用戶2上連接有電氣單元5，這些電氣單元5比如為輪速傳感器、輪胎壓力傳感器、噴射壓力傳感器、發動機溫度傳感器、轉向角傳感器、用於舒適功能的電機(座位 調節、通風的循環風閥、電動搖窗機等)、舒適功能的鼓風機(車內通風、座位通風、座位調 節)、屏幕、導航系統、多媒體系統等等的形式。優選地同樣通過一個總線系統6、尤其通 過 CAN(ControIler Area Network，控制器區域網)總線、MOST (Media Oriented Systems Transport，多媒體導向系統傳輸)總線或者LIN(Local Interconnect Network，本地互聯 網絡)總線來進行該電氣單元5至該用戶2的連接。要通過該通信系統1傳輸的數據來自 該電氣單元5，或者在該發送用戶2中生成(可能取決於該電氣單元5已傳輸到該發送用戶 2的參量)。通過該通信系統1所傳輸的數據在該接收用戶2中被進一步處理，和/或通過 連接6而傳輸到該電氣單元5以進一步處理。在圖11中示出了在現有技術中所已知的FlexRay消息的一個例子，其整體用參考 符號10來表示。該消息10也稱作FlexRay幀。它包含有在該消息10開頭處的一個報頭 部分(所謂的Header) 11和在該消息10末尾處的一個報尾部分(所謂的Trailer) 12。其 間置入了有用數據(所謂的負荷(Payl0ad))13。該有用數據13包含有多個、在所示例子 中為三個數據塊(所謂的協議數據單元；PDU) 14。在PDU 14中置入了不同接收機的不同數 據。則比如在PDU#1中存儲了發動機轉速；在該PDU#1中所存儲的數據由某一用戶2(比如 發動機控制設備)傳輸到另外的用戶2 (比如自動變速控制設備)。在該PDU#2中比如存儲 了發動機溫度；在該PDU#2中所存儲的數據由某一用戶2(比如發動機控制設備)傳輸到另 外的用戶2(比如車內通風的控制設備)。按照現有技術，一個消息10的PDU 14具有一個 恆定的長度(具有恆定數據長度的靜態配置)。僅僅在消息10僅包含有唯一一個數據塊 14的情況下，在現有技術中才可以在具有長度可變的數據塊14的消息中來傳輸數據，因為 在這種情況下能夠由連同該消息一起傳輸的消息長度信息來推斷其中所包含的唯一一個 數據塊的長度。尤其在通過該通信系統進行如下數據傳輸時，其中需要大的傳輸速率但實時傳輸 並不重要，比如在控制設備重新編程時(從一個外部編程設備向該通信系統1的一個用戶 2所進行的數據傳輸)，或者在讀出診斷信息時(從該通信系統1的一個用戶2向一個外部 測試儀所進行的數據傳輸)，期望提供一種可能即也能夠在如下的消息中傳輸數據，這些 消息包含有多個數據塊，其中至少兩個具有可變的長度。藉助本發明而提供了這種可能。為了從消息10中提取PDU14，需要能夠尤其在長度可變的PDU中來識別一個PDU 的末尾或者下一 PDU的開頭。從而下面的


的主要部分所針對的是在消息中動態 PDU的識別。用於識別一個PDU末尾或者下一 PDU開頭的第一種可能是，至少在長度可變的數 據塊中把與該數據塊長度有關的信息添加到該數據塊中，並連同該數據塊一起來傳輸。在 該接收用戶2中讀取該數據塊或其中所包含的數據，並提取該數據塊的長度。該第一數據 塊的開頭以及長度恆定的數據塊的長度通過配置而是該用戶2所已知的。僅僅長度可變的 數據塊的長度以及從而其末尾不能通過該配置而提供給該用戶2知道。該接收用戶2現在 通過該接收數據塊本身而得到了錯誤信息，因為至少在長度可變的數據塊中與數據塊長度 有關的該信息被一同傳輸，並能夠由該接收機來分析。識別PDU末尾或者下一 PDU開頭的另一種可能在下文中藉助圖2來詳細解釋。在 此一個消息在其整體用參考符號20來表示。所示的消息20包含有一個報頭11和一個報尾12、以及三個PDU 21、22，其中兩個PDU 21具有動態的長度，一個PDU 22具有恆定的長 度。分別緊接著這些PDU添加了一個所謂的PDU末尾(EOP)標記23，其中它是與數據塊21 末尾有關的信息，該標記在發送用戶2中緊接著長度可變的數據塊21地被添加到該消息20 中。該標記23優選地並不是人工通過該發送用戶2的應用軟體而被附加到要發送的PDU 21上，而是通過該發送用戶2的通信驅動器。該驅動器把該EOP標記23按照要求而附加到 要傳輸的PDU 21上，從而其對於應用層是透明的。通過該EOP標記23，該接收用戶2能夠自己在具有長度可變的多個數據塊21 (具 有動態長度的PDU)的消息中來確定數據塊21的末尾或者下一數據塊22的開頭，並讀取在 該數據塊21、22中所傳輸的數據。這樣就可以最佳利用通信介質4的所提供的帶寬。作為EOP標記23優選地在PDU 21的末尾添加了兩個附加的字節，所述字節具有 特定的比特模式(Bit pattern) 0為了能夠可靠地識別該標記23，使用兩個字節是可取的， 因為由此有較高的概率使得該EOP標記23的比特模式沒有包含在該有效載荷13的所傳輸 的數據中，該EOP標記23從而包含有一個表現特徵的模式。FlexRay消息包含有最大254 個字節，也即最大254個不同的比特模式。在為該標記23採用兩個字節時，得到了 216 = 65536個可能的比特模式組合。為該EOP標記23所選擇的比特模式也包含在該有效載荷 13的所傳輸數據中的概率從而是256分之一，並從而是非常小的。另外還可以考慮措施以 進一步降低或甚至完全排除錯誤檢測有效載荷13的比特模式的概率。可替換地，也可以動態地根據數據傳輸的運行時間來計算該EOP標記23的內容。 為此該有效載荷13的要傳輸的數據的內容或者該消息20的字節的比特模式在數據傳輸之 前被分析。那麼就為該EOP標記23來選擇一個比特組合，該比特組合不包含在該有效載荷 13的所傳輸的最大254個字節中。在該可選實施中，對於該EOP標記23甚至一個字節就 足夠了，因為由此為該標記23得到了總共28 = 256個可能的比特組合，也即多於該消息20 的字節的最大可能的254個不同的比特組合。在一個FlexRay消息中可以傳輸多個PDU 21、22。這些PDU可以被分配給不同的 應用比如網絡管理(NM)、傳輸層(TP)或其他的應用，或者用於傳輸應用軟體的信號和消息 (所謂的Message)。因為該PDU 21、22用於不同的應用情況，所以其大小可以是變化的。因 此可以在一個消息20中考慮具有動態或靜態內容的PDU 21,22的多個組合a)長度恆定的一個PDU 22，b)長度恆定的多個PDU，c)動態長度的一個PDU，d)動態長度的多個PDU21，以及e)具有恆定長度的PDU 22以及具有動態長度的PDU 21。上述的列表a)至e)首先僅反映了一個消息20的配置。可能出現的是，在運行時 在一個消息20中並不總是傳輸所有的所配置的PDU 21、22。比如傳輸層PDU可能僅在診斷 會話的範圍內存在於該消息20中。為了降低所需的帶寬，該EOP標記23在下面的實施例中僅被添加在PDU 21之後， 其中該PDU 21可以採用動態的長度。因為在長度恆定的PDU 22中長度已配置在前區中， 並且在運行時不被改變，所以對於恆定的數據塊22不需要EOP標記23。但當然也可以比如 為了使在發送用戶中添加EOP標記23並在接收用戶中確定數據塊21、22末尾的算法進行統一，也緊接著恆定數據塊22地把EOP標記23添加到該消息20中。為了識別動態PDU 21，必須在一個消息20中考慮前面在a)至e)中所述的PDU 21、22的可能組合。在情況a)中不需要添加並且不需要識別EOP標記23，因為在長度恆定的PDU 22 中長度已經在配置的前區中是已知的，並在運行期間不再改變。這同樣適合於在情況b)中 的每個消息20具有多個PDU 22的情況。在按照情況c)每個消息20使用一個具有動態長度的PDU 21時，通過EOP標記23 來識別動態PDU 21是非常簡單的，因為在配置時間點處已經已知的是，在幀20中僅具有一 個具有動態長度的PDU 21。在幀20中其他的PDU 22由此具有恆定的長度。在這種情況下 甚至可以放棄EOP標記23，因為為了確定動態PDU 21的長度它不一定是需要的；但它可以 便於確定PDU 21的長度。但出於統一性原因並為了簡化軟體解決方案，它被包含在內。否 則應考慮以下的情況-如果該動態PDU21位於該幀20的末尾，那麼確定開頭是非常簡單的，因為前一 靜態PDU 22的長度通過配置是已知的。-如果該動態PDU21位於該幀20的開頭，那麼其長度可以藉助靜態配置的幀22 的長度來計算。-如果該動態PDU21位於靜態PDU 22之間，那麼位置和長度可以通過「圍繞」的 PDU 22的長度來計算。按照情況d)，在每個消息20使用多個具有動態長度的PDU 21時，必定需要EOP標 記23，以能夠識別該動態PDU 21的末尾。即便非常小，也存在的危險是該EOP標記23也 作為PDU 21、22的有效載荷13的部分而出現在所傳輸的數據中。在圖3中示出了一個例 子，其中在PDU21、22的末尾分別插入了一個EOP標記23。在長度恆定的PDU#2中包含有 一個比特組合，其相應於為該EOP標記23所選擇的比特組合。從而在理論上所存在的危險 是，在接收機中在比特流接收和分析之後該比特組合24被錯誤地識別為EOP標記。這可以 通過下述的算法來避免該EOP標記23從該幀20的末尾開始而被分析。明確的是，第一出現的標記23必 定標記最後的PDU#3的末尾；下一標記23從而標記了倒數第二 PDU#2的末尾。然而在分析 序列中相隨的兩個比特組合24、23中，不能直接識別該倒數第二 PDU#2何處開始以及其在 前的PDU#1何處結束。在此可以僅通過引入另一配置參數來可靠地識別該PDU 22的末尾， 也即PDU 21、22的最小及最大長度的配置。通過兩個長度以及比特組合24、23位置的可信 性，可以發現下一有效的標記23，並從而可以確定第二 PDU#2和第一 PDU#1的長度和位置。 也可以從該幀20的開頭開始或者從其他任一位置開始來開始EOP標記23的識別。上述的最後的情況e)是一種特定情況。出於簡化僅針對比如三個PDU 21、22來 闡述以下的情況。如果在幀20中具有多個PDU，那麼可以通過把下述的情況以及前述的實 施相組合來導出用於發現EOP標記23的正確算法。在圖4中示出了情況e)的一個子情況，其中具有動態長度的PDU 21位於該幀20 的開頭，並且只跟隨了長度恆定的PDU 22。該子情況可以類似於前面詳細解釋的情況c) (「每幀一個動態長度的PDU」)來處理。根據情況e)的另一子情況，該情況在圖5中示出，具有動態長度的PDU 21位於該幀20的末尾，並且在其之前僅設置了具有恆定長度的PDU22。在該子情況中，該動態PDU 21 的末尾的識別通過如下方式而被簡化也即僅僅該最後的PDU#3具有動態的長度。如果在 另外的(恆定)PDU 22的有效載荷13中偶然再次出現一個比特組合24，其中該比特組合相 應於為該EOP標記23所選擇的比特組合，那麼該比特組合24可以被忽略。在圖6中示出了情況e)的另一子情況，其中具有動態長度的一個PDU 21位於具 有恆定長度的兩個PDU 22之間。在此該動態PDU 21的位置可以藉助這兩個恆定PDU而非 常容易地被發現。最後的PDU#3具有恆定的長度，從而首先(從消息20的末尾開始來考 慮)出現的比特組合必定是正確的EOP標記23。在該比特流中所出現的其他所有相應於該 EOP標記23比特組合的比特模式可以被忽略。根據情況e)的又一子情況，其在圖7中示出，具有恆定長度的一個PDU 22位於具 有動態長度的兩個PDU 21之間。利用下述的簡化基本實現了兩個動態PDU 21的識別-該動態PDU21的最小和最大長度是已知的，並且不允許相同，-如果存在具有恆定長度的PDU22，其中它位於具有動態長度的PDU21之間，那麼 其長度就大於或等於該PDU 21的動態長度，因為其中錯誤的EOP標記(比如比特組合24) 可以被忽略。在圖8中示出了本發明的一個實施例，其中在一個消息20中具有兩個無效的、相 應於該EOP標記23比特組合的比特模式24。能夠明確地確定有效的EOP標記23，並從而 能夠確定在該幀20中所包含的PDU21、22的位置和長度。在圖9中示出了本發明的另一實施例，其中在一個消息20中存在多個、在該例子 中為三個無效的、相應於該EOP標記23比特組合的比特模式24。遵照前面所定義的前提也 不能明確地識別有效的EOP標記23。在該特殊情況中從而不能明確地識別PDU 21,22的位 置和長度。藉助上面所引用的例子，所明確的是，前面所定義的EOP標記23有助於明確識別 一個消息的PDU 21、22。如果不採用具有前面所定義的靜態內容的EOP標記23，而是採用 在運行中動態生成的EOP標記23，那麼就能夠避免在明確識別消息中的EOP標記23時所 述的問題。這在下文中藉助圖10來詳細解釋。在此該EOP標記23的比特組合動態地藉助 有效載荷13而被確定。為此在發送數據之前由單個的PDU 21,22來組合幀20的有效載荷 13，其中該EOP標記的佔位(Platzhalter) 25被保留。接著整個幀20被分析，以找到具有 明確比特序列的字節，其中該比特序列沒有出現在有效載荷13之中。該序列構成該幀20 的新的EOP標記23，並在實際的數據傳輸之前被插入到該佔位25的位置上。「幀中的錯誤 標記」在接收機中不被識別為這樣的，因為涉及所傳輸數據的完全正常的比特序列，其中所 述數據與該EOP標記23的比特序列無關。顯然該標記23也可以包含有多於一個字節。在接收機側，為當前幀20而使用的 比特序列針對EOP標記被識別，因為該接收機知道該比特序列必定位於最後的PDU的末尾。 就此而言，還不需要從發送機向接收機傳輸與所使用的比特序列有關的附加信息。
權利要求
一種用於通過通信系統(1)的通信介質(4)從該通信系統(1)的發送用戶(2)向該通信系統(1)的接收用戶(2)傳輸數據的方法，其中所述數據通過該通信介質(4)在分別包含有多個數據塊(21；22)的消息(20)中被傳輸，並且其中該接收用戶(2)在所接收的消息(20)中識別該數據塊(21；22)的末尾，並接著從所識別的數據塊(21；22)中提取所傳輸的數據，其特徵在於，通過從數據塊(21)中讀取並分析至少在長度可變的數據塊(21)中所傳輸的、與數據塊(21)的長度有關的信息，或者通過讀取並分析緊接著所述長度可變的數據塊(21)地在該消息(20)中所傳輸的、與該數據塊(21)的末尾有關的信息(23)，該接收用戶(2)在所接收的消息(20)中至少為所述長度可變的數據塊(21)來分別識別數據塊(21)的末尾。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，將該方法應用於基於周期的通信系統(1) 中，其中所述數據通過該通信介質(4)在以通信周期重複的消息(20)中被傳輸。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，在該發送用戶(2)中確定在所述消 息(20)中要傳輸的數據的字節內容，並選擇一個比特組合作為與數據塊(21)的末尾有關 的信息(23)，其中該比特組合沒有作為在該消息(20)中要傳輸數據的字節內容而出現。
4.根據權利要求1至3之一所述的方法，其特徵在於，這些數據在該通信系統(1)中按 照FlexRay協議而被傳輸。
5.根據權利要求1至4之一所述的方法，其特徵在於，所述與數據塊(21)的末尾有關 的信息(23)包含有最多兩個字節。
6.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述與該數據塊(21)的末尾有關的信息 (23)恰好包含有一個字節。
7.根據權利要求1至6之一所述的方法，其特徵在於，該接收用戶(2)支配有與該數 據塊(21)的最小長度和/或該數據塊(21)的最大長度有關的信息，並且在該接收用戶(2) 中不是在整個消息(20)中、而是僅在窗口的範圍內搜索與該數據塊(21)的末尾有關的信 息，其中所述窗口通過該數據塊(21)的最小和最大長度來限定。
8.一種通信系統(1)的用戶(2)，該通信系統包括該用戶(2)、至少一個另外的用戶 (2)以及至少一種通信介質(4)，其中該用戶(2)通過該通信介質為了進行數據傳輸而相互 連接，其中該用戶(2)和所述至少一個另外的用戶(2)具有用於通過該通信介質(4)在分 別包含有多個數據塊(21 ；22)的消息(20)中傳輸數據的裝置，並且其中該用戶(2)具有 用於在所接收消息(20)中識別數據塊(21 ；22)末尾的第一裝置以及用於隨後從所識別的 數據塊(21 ；22)中提取所傳輸數據的第二裝置，其特徵在於，通過該第一裝置從該數據塊 (21)中讀取並分析至少在長度可變的數據塊(21)中所傳輸的、與該數據塊(21)的長度有 關的信息，或者通過該第一裝置讀取並分析至少緊接著所述長度可變的數據塊(21)地在 該消息(20)中所傳輸的、與該數據塊(21)末尾有關的信息，該用戶(2)在所接收的消息 (20)中至少為所述長度可變的數據塊(21)來分別識別該數據塊(21)的末尾。
9.根據權利要求8所述的用戶(2)，其特徵在於，該用戶是基於周期的通信系統(1)的 組成部分，其中該用戶(2)和所述至少一個另外的用戶(2)具有用於通過該通信介質(4) 在以通信周期重複的消息(20)中傳輸數據的裝置。
10.根據權利要求8或9所述的用戶(2)，其特徵在於，該接收用戶(2)支配有與該數 據塊(21)的最小長度和/或該數據塊(21)的最大長度有關的信息，並且不是在整個消息(20)中、而是僅在窗口的範圍內搜索與數據塊(21)的末尾有關的信息，其中所述窗口通過 所述數據塊(21)的最小和最大長度來限定。
11.一種通信系統(1)的用戶(2)，該通信系統包括該用戶(2)、至少一個另外的用戶 (2)以及至少一種通信介質(4)，其中該用戶(2)通過該通信介質為了進行數據傳輸而相互 連接，其中該用戶(2)和所述至少一個另外的用戶(2)具有用於通過該通信介質(4)在分 別包含有多個數據塊(21 ；22)的消息(20)中傳輸數據的裝置，並且其中該用戶(2)具有用 於把要傳輸的數據添加到這些數據塊(21 ；22)中以接著通過該通信介質(4)在重複的消息 (20)中傳輸數據的裝置，其特徵在於，該用戶(2)具有另外的裝置，所述另外的裝置把與該 數據塊(21)的長度有關的信息至少添加到所述長度可變的數據塊(21)中，或者所述另外 的裝置至少緊接著所述長度可變的數據塊(21)地將與數據塊(21)的末尾有關的信息添加 到該消息(20)中。
12.根據權利要求11所述的用戶(2)，其特徵在於，該用戶是基於周期的通信系統(1) 的組成部分，其中該用戶(2)和所述至少一個另外的用戶(2)具有用於通過該通信介質(4) 在以通信周期重複的消息(20)中傳輸數據的裝置。
13.根據權利要求11或12所述的用戶(2)，其特徵在於，所述的另外裝置確定在該消 息(20)中要傳輸數據的字節內容，並作為與數據塊(21)的末尾有關的信息(23)來選擇一 個比特組合，其中該比特組合沒有作為在該消息(20)中要傳輸數據的字節內容而出現。
14.據權利要求8至13之一所述的用戶(2)，其特徵在於，所述數據傳輸在該通信系 統(1)中按照FlexRay協議來進行。
15.根據權利要求8至14之一所述的用戶(2)，其特徵在於，與該數據塊(21)的末尾 有關的信息(23)包含有最多兩個字節。
16.根據權利要求13所述的用戶(2)，其特徵在於，所述與數據塊(21)的末尾有關的 信息(23)恰好包含有一個字節。
全文摘要
本發明涉及用於從一種基於周期的通信系統(1)的一個發送用戶(2)通過該通信系統(1)的通信介質(4)向該通信系統(1)的一個接收用戶(2)傳輸數據的一種方法。該數據通過該通信介質(4)在分別包含有多個數據塊(21；22)的、以通信周期重複的消息(20)中被傳輸。該接收用戶(2)在所接收的消息(20)中識別該數據塊(21；22)的末尾，並接著從所識別的數據塊(21；22)中提取所傳輸的數據。
文檔編號H04L12/40GK101904137SQ200880121932
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月10日 優先權日2007年12月20日
發明者C·韋伯, M·施雷爾 申請人:羅伯特.博世有限公司