具有协议异常状态的数据传输协议的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明从用于在用户之间交换数据的方法出发，这些用户借助于总线系统相互连接，其中包含数据的消息根据第一通信协议来交换，其中这些消息由比特序列组成以及具有在根据第一通信协议所交换的消息内的预给定位置的至少一个控制比特必须具有预给定的值，其中对于每个消息来说一个用户占据发送器的角色并且至少另一其它用户作为接收器接收消息并且执行对于该消息的错误监视。
[0002]这种方法例如出现在控制器域网络(Controller Area Network (CAN))的通信控制器中。该方法例如在可以从罗伯特博世有限公司(Robert Bosch GmbH)网站http://www.semiconductors, bosch.de下载的BOSCH CAN规范2.0中作了描述。总线系统在该情况下通常是诸如扭绞的铜芯电缆的线路对。CAN协议例如在汽车工业中、在工业自动化中或者也在建筑物网络化中广泛传播。要在CAN协议中传输的消息具有头部、数据域以及尾部，其中要传输的数据包含在数据域中。消息的头部包含帧开始比特(Start-Of-Frame-Bit)、仲裁字段(Arbitrat1n Field)以及控制字段(Control Field)。该仲裁字段包括确定消息的优先级的标识符。CAN支持11比特(“标准格式(Standard Format)”或“基本格式(BaseFormat)”)以及29比特(“扩展格式(Extended Format)”)长度的标识符。该控制字段包括预给定数据域长度的数据长度码(Data Length Code)。消息的尾部具有CRC字段(CRCField)、确认字段(Acknowledge Field)以及帧结束字段(End-Of-Frame Field)。下面称这种CAN协议为“标准CAN (Norm CAN)”。比特率通过标准CAN达到直至IMbit/s。
[0003]发送器和接收器针对要传输的消息的角色根据来自消息头部的信息通过仲裁方法在用户中分配。仲裁方法在该上下文中意味着，根据包含在消息中的标志协定:在多个用户同时尝试发送消息时，哪个用户获得对总线的发送访问，其中在单义地分配的标志情况下通过仲裁方法给恰好一个用户授予发送访问。对于本发明来说为前提的至少一个控制比特在CAN的情况下包含在头部中并且例如是仲裁字段中或控制字段中的保留比特，该保留比特必须以预给定值例如一直显性地传输。
[0004]许多其它通信系统知道一直以固定值传输的类似的保留比特。下面从CAN出发示出发明构思。但是本发明不由此受限于CAN总线系统，而是可以基于满足所要求保护的方法的前序部分的特征的所有总线系统来实施。
[0005]引入不断更强地网络化的应用一一例如车辆中的辅助系统或工业设备中的网络化的控制系统一一导致了这样的一般性需求:必须提高用于串行通信的带宽。
[0006]两个因素限制了标准CAN网络中的有效数据速率，即一方面通过CAN总线仲裁方法的功能被向下限制的比特持续时间(也即比特的时间长度)，以及另一方面在CAN消息中的数据比特和控制比特(也即包含非有效数据的比特)的数量之间的关系。
[0007]已知称为“CAN with Flexible Data-Rate (具有灵活数据速率的CAN)”或CANFD的另外的协议。该协议使用了从CAN中已知的总线仲裁方法，但是通过转换到仲裁结束以后直至比特CRC定界符(Bit CRC Delimiter)的更短的比特持续时间来提高比特率。此夕卜，通过允许更长的数据域来提高有效数据速率。CAN FD也是用于在用户之间交换数据的方法，这些用户借助于总线系统相互连接，其中包含数据的消息根据第一通信协议来交换，其中消息由比特序列组成并且在每个包含数据的消息内，具有在比特序列内的预给定位置的至少一个控制比特必须具有预给定的值。
[0008]CAN FD可以用于一般的通信，但也用在确定的运行方式中，例如用于软件下载或行结束编程或用于维护工作。
[0009]CAN FD要求两组比特时钟配置寄存器，这些比特时钟配置寄存器定义一个用于仲裁阶段的比特持续时间以及另一个用于数据阶段的比特持续时间。用于仲裁阶段的比特持续时间具有与在标准CAN网络中相同的限制，用于数据阶段的比特持续时间可以关于所选取的收发器的效率以及CAN FD网络的要求被选取得更短。
[0010]CAN FD消息由与标准CAN消息相同但是细节上不同的元素组成。因此，数据域和CRC域在CAN FD消息中可以更长。标准CAN和CAN FD消息的示例在图1中示出。
[0011]CAN FD支持CAN协议的两种标识符长度，11比特长的、也称为“基本格式”的“标准格式”和29比特长的“扩展格式”。CAN FD消息具有与标准CAN消息相同的结构。通过保留比特来进行在标准CAN消息和CAN-FD消息之间的区分，该保留比特在标准CAN中总是显性地传输，携带名称“r0”和“rl”并且位于数据长度码之前的控制字段中。在CANFD消息中该比特被隐性地传输并且叫做EDL。与标准CAN消息相比在CAN FD消息中附加地跟随例如BRS比特的控制字段比特，该控制字段比特说明这样的位置:在该位置上如果BRS比特具有相应的值，则CAN FD消息中的比特持续时间转换成更短的值。这在图1a中通过箭头示出，该箭头将这些消息划分成具有标记“CAN FD Daten-Phase (CAN FD数据阶段)”的一个片段(在这些片段中使用高比特率或短的比特持续时间)以及具有名称“CAN FDArbitrat1n-Phase (CAN FD仲裁阶段)”的两个片段，在该处使用较低的比特率或更长的比特持续时间。
[0012]数据域中的字节的数量通过数据长度码来指明。该码是4比特宽的并且在控制域中传输。该编码在CAN FD中不同于在标准CAN中。前九个码(0x0000至0x1000)是相同的，但是下面的码(0x1001至0x1111)对应CAN FD消息的更大的数据域，例如12、16、20、24、32、48 和 64 比特。
[0013]标准CAN收发器可以用于CAN FD，专门的收发器是可选的并且可以在必要时有助于进一步提升数据阶段中的比特率。
[0014]CAN FD 协议在具有标题“CAN with Flexible Data-Rate specif icat1n”的协议规范(下面称为CAN FD规范)中作了描述，该规范可以在罗伯特博世有限公司网站http://www.semiconductors, bosch.de 上下载。
[0015]只要使用未修改的标准CAN控制器，标准CAN用户和CAN FD用户的混合网络就可以只以标准CAN格式通信。也就是说，网络中的所有用户必须具有CAN-FD协议控制器，以便执行CAN FD通信。但是所有的CAN FD协议控制器能够参与标准CAN通信。
[0016]返回到混合网络中的更慢通信的原因是通过通信用户监视通信，所述通信用户对于例如CAN总线系统