總線系統的用戶站和用於在總線系統的用戶站之間傳遞消息的方法

2023-04-24 07:36:26 2

總線系統的用戶站和用於在總線系統的用戶站之間傳遞消息的方法
【專利摘要】一種總線系統(1)的用戶站(20)及一種用於在總線系統(1)的用戶站(10；20)之間傳遞消息(40)的方法被提供。所述用戶站(20)包括比較裝置(23)，該比較裝置用於比較所接收的消息(40)的識別碼(41)和用戶站(20)的發射存儲器(54)的預配置的發射識別碼(55)。
【專利說明】總線系統的用戶站和用於在總線系統的用戶站之間傳遞消息的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種總線系統的用戶站和一種用於在總線系統的用戶站之間傳遞消息的方法，其中特別是可以獨立地由用戶站識別發射衝突。

【背景技術】
[0002]目前已知一種總線系統，在該總線系統中藉助CAN協議傳遞消息，如在IS011898中的CAN規範中所描述的那樣。
[0003]DE 100 00 305 Al 描述 CAN (Control Ier Area Network (控制器域網絡)=控制裝置網絡)以及CAN的被稱為TTCAN(Time Triggered CAN=時間觸發CAN)的擴展。
[0004]CAN和TTCAN以基於消息的協議工作並例如使用於車輛中。基於CAN或者TTCAN的總線系統能夠實現所有與該總線系統相連接的用戶站、諸如微控制器彼此進行通信。
[0005]由於CAN總線的所有用戶站為了發射消息都想訪問CAN總線，所以必須儘可能公平合理地或者根據預先確定的方案劃分用於發射消息的權利。這種被稱為仲裁的劃分在CAN總線上按位通過發射也被稱為標識符的識別碼來實現。每個識別碼代表標有該識別碼的消息或者作為發射器發射該消息的用戶站的確定的優先權。消息的優先權越高，消息的發射器就添加越多顯性位作為識別碼。優先權越低，就添加越多隱性位。在這種情況下適用，發射器的顯性位與此相對地覆寫競爭發射器的隱性位。由此被分級為更重要的消息具有在被分級為較不重要的消息之前的優先權。
[0006]因此每個發射器、即每個用戶站通過其輸入端觀察按照CAN協議工作的總線，而該發射器通過其發射輸出端、即Tx輸出端發射數據。如果該發射器確定在總線上出現顯性位，而該發射器自己發射具有隱性位的消息，該發射器則由發射運行改變為接收運行。這種按位的、無損的仲裁方法確保在總線上最遲在消息中的識別碼結束時僅還有一個發射的用戶站，而所有其它用戶站為接收器。
[0007]然而，在這樣的方法中，前提是每個連接到CAN總線上的用戶站作為用於不同識別碼的發射器被配置。即如果兩個用戶站同時發射具有相同識別碼的消息，那麼在當前的方法中兩個用戶站在仲裁結束後繼續發射。由此在總線上由於超越隱性位而發生其消息的損壞。這導致數據損失。
[0008]此外，在配置CAN總線時需要許多協調和因此花費大的文件彙編，以便CAN總線的所有用戶站配置有不同識別碼。如果CAN總線以後應該通過另外的用戶站來擴展，那麼該用戶站作為發射器的識別碼的確定變得花費還要更大或者很困難。因此存在對消除這些問題的技術方案的需求。


【發明內容】

[0009]因此本發明的任務是提供一種總線系統的用戶站及一種用於在總線系統的用戶站之間傳遞數據的方法，其解決上文所述問題，並且特別是能夠實現，當在CAN總線系統中多於一個用戶站發送具有識別碼的消息，CAN總線系統的另外的用戶站也利用該識別碼發送消息時，不產生數據損失。
[0010]該任務通過具有權利要求1的特徵的總線系統的用戶站來解決。該用戶站包括用於比較所接收的消息的識別碼和該用戶站的發射存儲器的預配置的發射識別碼的比較裝置。
[0011]所描述的用戶站可以獨立地識別是否在總線系統中另外的用戶站發送具有該用戶站發送消息也必須利用的識別碼的消息。以這種方式，可以以簡單的方式有效地防止總線系統中的消息衝突。
[0012]所述用戶站可以防止由該用戶站發射的消息丟失。此外，用戶站可以防止由其發射的消息損壞具有相同識別碼、即相同優先權的其它用戶站的消息。
[0013]利用所描述的用戶站可以明顯地簡化用於CAN總線系統的用戶站的配置。此外可以無需關於成本和時間的大的開銷來擴展現有總線系統。
[0014]用戶站的有利的其它的設計方案在從屬權利要求中被說明。
[0015]所述用戶站此外可以配備有鎖定裝置，用於在比較裝置的比較結果得出所接收的消息的識別碼與為發射存儲器預配置的發射識別碼相同時鎖定用戶站的發射存儲器。
[0016]所述用戶站此外也可以具有狀態位設定裝置，用於在比較裝置的比較結果得出所接收的消息的識別碼與為發射存儲器預配置的發射識別碼相同時設定衝突狀態位，以便用信號通知，在總線系統中用戶站的發射存儲器的預配置的識別碼多次被分配。
[0017]所述用戶站優選地具有比較裝置，該比較裝置被設計，使得該比較裝置只針對無錯誤地接收的消息進行識別碼的比較。
[0018]優選地，所述用戶站具有比較裝置，該比較裝置此外被設計用於將所接收的消息的識別碼與用戶站的接收存儲器的預配置的接收過濾器進行比較。
[0019]之前所描述的用戶站可以是用於在用戶站之間傳遞數據的總線系統的部分，該總線系統具有至少一個這樣的之前所描述的用戶站。
[0020]之前所提到的任務此外通過具有權利要求7的特徵的用於在總線系統的用戶站之間傳遞消息的方法來解決。所述方法具有以下步驟:利用比較裝置將所接收的消息的識別碼與用戶站的發射存儲器的預配置的發射識別碼進行比較。
[0021]利用所述方法可以獲得之前關於用戶站所提到的相同優點。
[0022]所述方法的有利的其它的設計方案在從屬權利要求中被說明。
[0023]有利地，所述方法此外包括在比較裝置的比較結果得出所接收的消息的識別碼與為發射存儲器預配置的發射識別碼相同時鎖定用戶站的發射存儲器的步驟。
[0024]有利的是，所述方法此外具有以下步驟:在比較裝置的比較結果得出所接收的消息的識別碼與為發射存儲器預配置的發射識別碼相同時設定衝突狀態位，以便用信號通知，在總線系統中用戶站的發射存儲器的預配置的識別碼多次被分配。
[0025]比較步驟可以包括和/或只針對無錯誤地接收的消息實施所接收的消息的識別碼與用戶站的接收存儲器的預配置的接收過濾器的比較。
[0026]本發明的其它可能的實施方案也包括之前或者在下文中關於實施例所描述的特徵或者實施方式的未明確提到的組合。在此專業人士也添加單個方面作為對本發明的相應基本形式的改進或補充。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]在下文中參考附圖並且藉助實施例進一步描述本發明。其中:
[0028]圖1示出按照該實施例的總線系統的一覽框圖；
[0029]圖2示出通過按照該實施例的總線系統發射的消息的結構的簡化視圖；
[0030]圖3示出按照該實施例的用戶站的部分的詳細框圖；以及
[0031]圖4示出按照該實施例的方法的流程圖。
[0032]在這些圖中只要沒有另外說明，相同或者功能相同的元件就配備相同的附圖標記。

【具體實施方式】
[0033]圖1示出總線系統，該總線系統例如可以為CAN總線系統，該CAN總線系統可應用於車輛等等中或者醫院等等中。總線系統I具有兩個第一用戶站10、一個第二用戶站20、和總線30，第一和第二用戶站10、20被連接到該總線上並且第一和第二用戶站10、20可以通過該總線發射和接收消息40。
[0034]在圖1中第一用戶站10分別具有微型計算機11、在下文中被稱作CAN控制器12的CAN控制裝置12和在下文中被稱作CAN收發器14的CAN發射/接收裝置14。所述微型計算機11通過連接15與CAN控制器12相連接。所述CAN控制器12通過連接16與CAN收發器14相連接。通過連接15、16可以在微型計算機11、CAN控制器12和CAN收發器14之間交換數據。所述數據可以是要通過總線系統I或者總線30傳遞的消息40和/或配置、控制和狀態信息。
[0035]另外，在圖1中第二用戶站20分別具有微型計算機21、具有比較裝置23的在下文中被稱作CAN控制器22的CAN控制裝置22和在下文中被稱作CAN收發器24的CAN發射/接收裝置24。所述微型計算機21通過連接25與CAN控制器22相連接。此外，CAN控制器22通過連接26與CAN收發器24相連接。所述連接25、26在第二用戶站20中具有與連接15、16在第一用戶站10中相同的功能。
[0036]如從圖1中可以看出，只有第二用戶站20具有比較裝置23。所述第一用戶站10因此可以代表已經事先存在於總線系統I內的用戶站。與此相對地，第二用戶站20可以代表所述總線系統I以後被擴展的用戶站。
[0037]圖2大大簡化地示出如從用戶站10、20之一通過總線30被發送的消息40的結構。所述消息40具有識別碼41和在此未被進一步標明的其它內容42。所述其它內容42包括按照CAN協議的消息40所具有的所有內容。在識別碼41之前，在消息40中通常還存在起始位，然而該起始位在圖2中為了簡單起見被略去並且在此同樣屬於其它內容42。在消息40從相應用戶站10、20的CAN收發器14、24通過總線30被發送之前，所述識別碼41被添加給相應用戶站10、20的消息40。
[0038]圖3更詳細地示出具有比較裝置23並且與CAN收發器14 一起的CAN控制器22的結構。所述CAN控制器22除了比較裝置23還具有接收過濾器51、具有預配置的接收識別碼53的接收存儲器52、具有預配置的發射識別碼55的發射存儲器54、鎖定裝置56、和狀態位設定裝置57。
[0039]在圖3中接收過濾器51用於按照預配置的接收標準過濾由CAN收發器14收到的消息40。在此情況下考慮接收存儲器52的接收識別碼53。只接收其識別碼41與接收識別碼53相同的消息40並將該消息存儲在接收存儲器52內。所述接收存儲器52可以為FIFO存儲器，該存儲器根據已知的FIFO (First In First Out(先進先出))的原理工作，其中首先被存儲到接收存儲器52中的消息40也首先從接收存儲器52中被讀出。
[0040]圖3中的發射存儲器54隻發射具有預配置的發射識別碼55的消息。所述用戶站20 (圖1)、更準確地說其CAN控制器22關於發射存儲器54被設立，使得該CAN控制器的比較裝置23在接收到無錯誤的消息40之後將該消息40的識別碼41與發射存儲器54的預配置的發射識別碼55進行比較。根據比較裝置23的該比較的結果，所述鎖定裝置56鎖定或不鎖定發射存儲器54。此外，所述狀態位設定裝置57設定衝突狀態位，以便用信號通知，在總線系統I中用戶站20的發射存儲器54的預配置的發射識別碼55多次被分配。該流程更詳細地在圖4中被示出。
[0041]圖4示出由CAN控制器22、更準確地說其比較裝置23在所述用戶站20接收到無錯誤的消息40時所執行的方法。在該方法開始後，在步驟SI中消息40被CAN收發器24接收並通過連接26被轉發給CAN控制器22。隨後流程繼續行進至步驟S2。
[0042]在步驟S2中由CAN控制器22檢驗消息40是否無錯誤地被接收。如果在步驟S2中答案為否，則過程返回到步驟SI。
[0043]然而，如果在步驟S2中答案為是，則流程繼續行進至步驟S3。
[0044]在步驟S3中，藉助比較裝置23檢驗無錯誤地被接收的消息40的識別碼41是否與CAN控制器22的發射存儲器54中的發射識別碼55相同。如果在步驟S3中答案為否，則結束該方法。
[0045]然而，如果在步驟S3中答案為是，則流程繼續行進至步驟S4。
[0046]在步驟S4中，配置有發射識別碼55的發射存儲器54藉助鎖定裝置56針對發射被鎖定。此外，狀態位設定裝置57設定狀態位、即衝突狀態位，該衝突狀態位利用錯誤報告用信號通知用戶站20所出現的衝突。隨後結束該方法。基於錯誤報告，維修技師例如可以以另外的發射識別碼55配置發射存儲器54，以便排除錯誤。
[0047]以這種方式阻止在總線30中在兩個用戶站10、20之間發生發射衝突。由此即決不會同時在總線30上發射兩個具有相同識別碼41的消息50。
[0048]第二用戶站20及所述方法的所有之前所描述的設計方案可以單獨地或者以所有可能的組合方式來應用。附加地特別是可設想下面的修改方案。
[0049]之前所描述的總線系統I是藉助基於CAN協議的總線系統I來描述的。然而，所述總線系統I也可以是其它類型的通信網絡。有利的、然而並非強制的前提是，在總線系統I中至少針對確定的時間間隔保證用戶站10、20對共同的通道的排他的、無衝突的訪問。
[0050]按照該實施例的總線系統I特別地為CAN網絡或者TTCAN網絡或者CANFD網絡。
[0051]總線系統I中的第一和第二用戶站10、20的數量為任意的。例如在總線系統I中可以存在多於或者少於兩個的第一用戶站10。此外,在總線系統I中也可以存在多於一個的第二用戶站20。特別是在總線系統I中也可以只存在第二用戶站20。
[0052]所述第二用戶站20可以具有多於一個的接收存儲器52。此外，第二用戶站20可以具有多於一個的發射存儲器54。因此所述比較裝置23可以實施所有接收存儲器和發射存儲器的識別碼41、53、55的比較。
[0053]所述方法的步驟S4也可以只包括比較步驟。但優選:步驟S4除了比較步驟還有設定衝突狀態位的步驟，因為於是對於維修技師來說錯誤報告是可見的。在這種情況下不必包括鎖定發射存儲器55的步驟。
【權利要求】
1.總線系統(I)的用戶站(20)，具有 比較裝置(23)，所述比較裝置用於將所接收的消息(40)的識別碼(41)與所述用戶站(20)的發射存儲器(54)的預配置的發射識別碼(55)進行比較。
2.根據權利要求1所述的用戶站(20)，此外具有鎖定裝置(56)，所述鎖定裝置用於在所述比較裝置(23)的比較結果得出所接收的消息(40)的識別碼(41)與為發射存儲器(54)預配置的發射識別碼(55)相同時鎖定所述用戶站(20)的發射存儲器(54)。
3.根據權利要求1或2所述的用戶站(20)，此外具有狀態位設定裝置(57)，用於在所述比較裝置(23)的比較結果得出所接收的消息(40)的識別碼(41)與為發射存儲器(54)預配置的發射識別碼(55)相同時設定衝突狀態位，以便用信號通知，在所述總線系統(I)中所述用戶站(20)的發射存儲器(54)的預配置的識別碼(55)多次被分配。
4.根據上述權利要求之一所述的用戶站(20)，其中所述比較裝置(23)被設計，使得該比較裝置只針對無錯誤地接收的信號(40)進行識別碼(41 ；53 ；55)的比較。
5.根據上述權利要求之一所述的用戶站(20)，其中所述比較裝置(23)此外被設計用於將所接收的消息(40)的識別碼(41)與所述用戶站(20)的接收存儲器(52)的預配置的接收過濾器(51)進行比較。
6.用於在用戶站(10、20)之間傳遞數據的總線系統(I)，具有至少一個根據上述權利要求之一所述的用戶站(20)。
7.用於在總線系統⑴的用戶站(10、20)之間傳遞消息(40)的方法，具有以下步驟: 利用比較裝置(23)將所接收的消息(40)的識別碼(41)與用戶站(20)的發射存儲器(54)的預配置的發射識別碼(55)進行比較(S3)。
8.根據權利要求7所述的方法，此外具有以下步驟:在所述比較裝置(23)的比較結果得出所接收的消息(40)的識別碼(41)與為發射存儲器(54)預配置的發射識別碼(55)相同時，鎖定(S4)用戶站(20)的發射存儲器(54)。
9.根據權利要求7或8所述的方法，此外具有以下步驟:在所述比較裝置(23)的比較結果得出所接收的消息(40)的識別碼(41)與為發射存儲器(54)預配置的發射識別碼(55)相同時，設定(S4)衝突狀態位，以便用信號通知，在總線系統⑴中用戶站(20)的發射存儲器(54)的預配置的識別碼(55)多次被分配。
10.根據權利要求7至9之一所述的方法，其中比較(S3)的步驟包括和/或只針對無錯誤地接收的消息(40)實施所接收的消息(40)的識別碼(41)與用戶站(20)的接收存儲器(52)的預配置的接收過濾器(51)的比較。
【文檔編號】H04L12/413GK104137489SQ201280063783
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2012年12月20日 優先權日:2011年12月22日
【發明者】F·哈特維希, C·霍斯特 申請人:羅伯特·博世有限公司