CN100518041C - 监测数据传输的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于监测网络的两个用户之间的数据传输的方法，所述网络尤其是按照ISO15765-2传输协议的网络，其中至少一个发射机向至少一个接收机传送数据电报(SF、FF、CF)形式的数据，其中数据传输通过至少一个数据电报(SF)进行，并且，如果数据传输的数据分开在第一数据电报(FF)中，并且传输至少一个后续的数据电报(CF)，就从接收机向发送机传输至少一个的流控制电报(FC)，其特征在于，在一次数据传输的最后一个数据电报(SF、LCF)以后，从接收机向发送机传输一个附加的流控制电报(FCB)。

Description

监测数据传输的方法和装置

技术领域

本发明涉及监测网络的至少两个用户之间的数据传输的方法和装置。

背景技术

数据传输的方法，特别是相应的传输协议，普遍地用于应当可靠地传输分成小的数据包的大数据集合的情况，下文中把分成小的数据包的大数据集合称为报文，进一步而言，小的数据包被称为数据电报或者也称为“数据帧”。例如CAN电报(CAN：控制器区域网络)允许传输一定数量有用字节。如果要发送较大的包或者说数据集合，就必须使用在发射机处对报文分段以及在接收机处组装的传输协议。

ISO(国际标准化组织)特别为诊断应用制定了15765标准。在该标准的第二部分ISO15765-2规定了一种传输协议，其中不在数据传输的范围内证实传输了报文。这还是由于在不同的应用中，特别是在汽车工业中周期性地发送带有一定信息的数据或者报文。在此，如果数据丢失，特别是报文丢失，在下个报文中还进行对该丢失的数据的同步。

然而，如果仅仅是面向事件地传输报文，缺少报文的证实是不可接受的。

对于缺少证实的问题可能的解决方案，特别是在以CAN为基础的系统中，一方面，通过采用为此拟定的传输协议，然而缺点是，对于由许多应用要求的协议不兼容，特别是在汽车的诊断范畴内，或者在较高的协议层，也就是所谓的附加安全层进行所要求的证实，由此不利地在较高的差错率时，特别是通过较高的总线负载，出现较高的开销，以及较大的无效性。

从而本发明的任务是，把对非常多的应用高度兼容的现有传输协议，特别是根据ISO标准15765-2的传输协议进行如下扩展：所述协议本身不进行实质性的改变，而另外使之能够证实报文，尽管证实报文在协议中没有拟定。

发明内容

为了完成所述任务，本发明指出一种方法和一种装置，用于监测网络的两个用户之间的数据传输，其中至少一个发射机向至少一个接收机传送包含数据电报的报文形式的数据，其中数据传输通过至少一个数据电报进行，并且，如果数据传输的数据被分段在第一数据电报中，并且传输至少一个后续的数据电报，接收机就向发送机传输至少一个流控制电报，其中以有利的方式，在数据传输的最后的数据电报以后从接收机向发射机传输一个附加的流控制电报。

以有利的方式，数据传输根据ISO15765-2的协议进行。

就是说，所说明的方法和所说明的装置的优点在于，兼容地扩展现有协议，特别是ISO标准15765-2的协议，并不实质性地改变特别是这种ISO标准，也就是，例如不引入新的或者改变了的电报，特别是协议控制信息(protocol controlinformation)。

从而，以有利的方式，用较低的费用达到证实的通信业务或者说证实的数据传输。

适当地，接收机可以用纯粹地实施起观察器作用(图灵)的公知的协议运行，也就是特别是用纯粹的ISO实施运行，而没有所述的在网络中进行协议扩展范围内的其它问题。

从而，以有利的方式，在ISO15765-2标准的范围内可以通过在数据传输的最后的数据电报以后通过传输附加的流控制电报FC确认收到传输的数据。

以适当的方式在两种这样的流控制电报FC之间加以区别，其中第一流控制电报FC.CTS用作肯定证实，而第二流控制电报FC.WAIT用作否定证实。

另外，有利的是，发射机检验：在发送至少一个数据电报后的一个可预定的第一时间段N-Bs-Timeout以后是否收到一个流控制电报，并且在差错的情况下发射机重复一次数据传输的最后发送的数据电报，或者所有最后发送的数据电报。

同样适当的是，发射机检验：接收机是否以可以证实的工作方式运行，也就是在数据传输结束时发送出流控制电报，其中发射机发送单个检测报，并且把收到流控制电报作为证实检验。

在此，以适当的方式可以区分两个运行方式，其中第一个运行方式使得在数据传输的最后的报文后能够从接收机向发射机传输附加的流控制电报，而第二运行方式不允许这样做，其中在发射机接收到检测报后的流控制电报后，它们用第一运行方式运行，而在其它的情况下切换成用第二运行方式运行。

在此可以在一个特别有利的实施方式中以适当的方式附加地检验在检测报文以后一个预定的第二时间段N-Bs-Timeout 2之内在发射机处是否收到流控制电报。

在一个特别的安排中第一和第二时间段相同(N-Bs-Timeout＝N-Bs-Timeout2)。

在另外一个特别的安排中，所述反正用于向一个特定接收机发送的各个等待处理的第一报文被选为检测报文。

在本发明的一个特别有利的实现和应用在于，在数据载体上的一种计算机程序的应用，所述计算机程序起根据本发明的一个优选的扩展的方法的应用程序的作用。

通过继续说明的本发明，从而得出网络中可靠性的一个非常有效的可靠性提高，因为在一方面网络可以用证实的工作方式运行，而另一方面可以采用现已公知的高兼容性的传输协议，特别是采用ISO15765-2，并且同时，不含有根据本发明对标准协议扩展的网络用户可以继续在现有网络中运行。

另外还给出了其它优点和有利的扩展方案。

附图说明

下面借助于附图详细地说明本发明。

图1示出网络或者总线系统在受监测的数据传输的范围内具有至少两个用户。

图2示出单个数据电报SF组成的报文的情况下在报文证实范围内的第一流程图，该报文在下文中被称为单个报文。

图3示出在单个报文时，有否定的报文证实，也就是说识别出差错时的第二流程图。

图4示出在有超时的单个报文时的特殊实施例。

图5用第四流程图示出在被分段的数据传输时的报文证实。

具体实施方式

图1示出一个网络N，拥有一个总线连接100和至少两个用户101和102。然而，根据本发明当然可以设想还可以其它用户，譬如图中的103.所述网络或者总线系统指得是相应于ISO15765-2的系统，例如CAN系统，特别是在车辆中。其它应用，当然同样可以设想其它应用，特别是在机床领域或者在工业以及日用品领域中的应用，譬如其它的总线系统。

作为传输协议，下面着眼于所述的ISO15765-2，特别是1999年11月30日的ISO/DIS15765-2(ISO/TC22/SC3/WG1/TF2N124)。在此还可以设想每个满足根据本发明利用的这种ISO标准的特征且不提供证实业务的其它协议。

图1的例子中的总线用户包含总线接口104、105或106以及处理单元107、108和109以及存储器件110、111及112。这种处理单元及存储器件一方面可以设置在用户本身，如在用户101和102中，也可以集成在接口单元中，如在用户103处。在此，根据本发明的方法的处理同样通过处理单元进行，特别是与存储器件结合，例如用于接纳相应的程序。在此可以把根据本发明的计算机程序寄存在一个图1中所示的存储器件中，或者也可以，特别是在其中实现了以前定位于其它数据载体中。在此根据本发明可以采用所有可设想的数据载体以及，例如通过因特网传输。

本发明的核心基于一种流控制报文的特殊利用，也就是以所述的ISO标准的流控制电报FC的特殊利用为基础。根据本文说明的如本发明所述的方法在每次传输结束时从报文的接收机向发射机附加地传输一个流控制电报。在此例如关于一个例举的数据传输用户101作为发射机，而用户102作为接收机。当然在CAN系统的范围内每个用户都既可以是发射机也可以是接收机。根据本发明也可以设想确定哪个用户起发射机的作用，哪个用户起接收机的作用。这种标准的流控制电报FC根据本发明如下地解释于整个报文，即所有与该报文相关联的数据电报，的肯定的证实或者否定的证实：流控制电报可以区分成两种类型：FC.CTS(流状态：继续发射)以及FC.WAIT(流状态：等待)。在此根据本发明FC.CTS用作肯定的证实，也就是确定完善的传输确认，FC.WAIT用作否定的证实，也就是作用传输差错的指示。在此这种确定按照意义属性(sinnhaftigkeit)正好符合。然而还可以设想相反地使用这两种类型流控制电报。

下面借助于2至图5以流程图或者说序列图的形式说明本发明的优选实施例.在以下的说明中采用根据ISO/DIS15765-2规定的缩写。其中各缩写的意义是

SF：单个帧，单个报文，

FC：流控制，流控制电报

FC.CTS：流控制(连续发射)用作肯定证实，

FC.WAIT：流控制(等待)用作否定证实，

FF，第一帧作为一个有至少两个数据电报的报文的第一个数据电报，

CF：后续帧作为有至少两个数据电报的报文的一个数据电报的后续的数据电报，和

N-Bs：网络层定时参数Bs，也就是直到下个FC接收的最大等待时间。

本文中根据本发明说明的方法对于标准的扩展用虚线示出。为了图示清楚，时间标记N-Bs只在对于说明差错识别重要处画出。这是在图4中的情况。

也就是总体上，既要涵盖其中只须发送一个数据电报SF的短的数据传输的情况，也要涵盖有多个数据电报FF和CF的长的数据传输的情况。在此根据本发明的基本原则相同：在收到最后的各数据电报SF以后，接收机发射出一个附加的流控制电报FC。在此重要的是，所述的流控制电报从格式起准确地按照ISO规格行事。只有流控制电报的解释受到扩展：FC.CTS由发射机评价为肯定的确认，而相反，FC.WAIT由发射机评价为否定的确认。

在图2中示出的流程图或者说序列示出无差错的情况下一个短数据传输，也就是不分段的数据传输的，即单个报文SF的电报顺序。就是说，发射机，在此特别地是用户101，向接收机，在此特别地是用户102发射电报SF。当接收机收到SF电报，也就是所述的单个报文以后，它发射一个在此情况下的FC.CTS电报用作肯定的证实，也就是向发射机发送相应的流控制电报。这从而作为对ISO协议的扩展得到一个所述单个报文SF的证实。

图2示出一种与图1的流程图或者说序列对应的流程图或者说序列，区别是，接收机在接收单个报文也就是SF电报时确定了一个差错。在识别出一个差错以后该接收机向发射机发送一个否定的证实，也就是在此的流控制电报FC.WAIT。作为差错的反应，发射机可以重复其单个报文，也就是其SF电报，并且然后，如在此举例说明地，在这次成功后，通过从接收机向发射机发送的流控制电报FC.CTS反映肯定的证实。

这种情况的一个特例示于图4中。在该流程图或者说该序列中涉及一种接收机在差错时不发送流控制电报，也就是FC电报作为确认，例如，因为在传输时丢失了所述单个报文SF。即使在这种情况下也可以通过一个特别的扩展识别，这却是通过在发射机方监测一个第一时间间隔。在此可以利用在ISO标准中拟定的时间标记N-Bs，所述的时间标记N-Bs总是在须要等待流控制电报时开始。在此以适当的方式总是在该位置使用正好相同的时间标记N-Bs，并且由发射机监测时间间隔N-Bs超时。然而，根据本发明还可以设想采用其它的时间标记或者其它的时间间隔，其中采用时间标记N-Bs的优点是，在此还把现有协议的匹配降到最小。作为对流逝时间间隔N-Bs超时反应，进行单个报文SF的重复，重复的单个报文SF例如在肯定的实施时与FC.CTS会合。当然要覆盖如本发明所述的识别差错的、没有识别差错的、有超时的、无超时和以及可能的根据本发明的序列的所有的组合。

最后在图5中用流程图或者说按照序列示出一个长的分段的数据传输，就是说一个分段的数据传输。在这样的分段的数据传输中，也就是在使用第一数据电报FF和其它后续的数据电报CF时首先按照标准引入流控制电报，并且在第一报文FF以后发射一个FC-TF，根据ISO15765-2所述FC-TF例如含有信息BS和STmin，也就是块大小和两个相继的数据电报CF之间的最小间隔。在ISO标准的扩展中，只在最后的数据电报CF也就是最后CF以后，才从接收机向发射机发送一个肯定的确认作为证实。对应于图3和图4，在图中示出的差错情况在此同时可以出现并且可以应对。尽管在此可以在一定的情况下，只重复两个流控制电报之间的差错的数据电报或者差错数据电报的序列，然而由于ISO标准协议的结构形式，普遍地在差错的情况下重复整个报文，，也就是说重复所有的数据电报。

在下面要再简短地说明对纯ISO共形的实施的兼容性，也就是说对不允许进行根据我们的发明的解释的单个用户中的实施的兼容性。根据本发明的方法的前提是，不论是由发射机通过等待由流控制电报的证实进行修改，还是由接收机通过发送以流控制电报的形式的证实进行修改，都必须特别地在程序技术上进行适应。但是，这也是说明，一个旧式发射机，也就是纯的ISO等共形发射机也可以与新式的根据本发明的接收机无问题地工作。

但是，如果根据本发明的发射机与一个纯的ISO等共形接收机配合工作时就会成问题了。特别是基于在发射机中的超时会由此导致不希望的重复。为了使得即使这样也能够达到下向兼容性，可以在一个特别的安排中补充一个配置过程。在此例如可以通过发送一个根据本发明的发射机的检测报文开始检验：是否在一个可预定的第二时间段N-Bs-Timeout_2之内返回了一个流控制电报。如果是，就可以用证实的业务利用根据本发明的运行方式。否则必须对该接收机用纯ISO等共形的运行方式，也就是切换成没有根据我们的发明的扩展的。

在此可以设想两个变例：一方面，同样地如这样可识别地发送出一个特定的检测报文，就是说发射机不以差错方式工作，而是在没有收到证实时，从存在纯等共形的接收机出发，或者在第二种情况下，经过一定时间，在此时间内同样地不进行差错检验，而是在检验是符合根据本发明的方法还是纯等共形设计。一个这样的时间例如是在发送第一报文时的每次起动以后。然而还可以设定其它的时间。为了提高可靠性在此这样的配置过程还可以多重地先后进行，以有效地排除配置过程中出现错误的交叠或者使之最小化。如果以这种方式实施进行配置过程，那么按照上述建议扩展的接收机就必须在起动后按照根据本发明的协议工作，从而就能够准备响应发射机的第一报文并且发送流控制电报作为确认。这就是说，只有在一个新的根据本发明的发射机和一个旧的纯ISO等共形的接收机的组合时才可以没有根据我们发明的确认运行。然而在此情况下根据本发明可以切换到纯的ISO等共形协议。

为了提高安全性，还可以多次连续实施配置过程以有效地排除或者最大限度地减少在配置过程中出现的故障。

从而用我们的发明尽管使用了高度兼容的本来没有设置确认运行的标准协议，却可以引入确认运行。在无差错的情况，或者良好情况下，可以借助于肯定的证实立即识别，就是说对于较高的层面(例如应用软件)不需要观察附加的超时或者其它。同样地，根据本发明的实施可以非常简单地建立，也就是涉及现有的层或者说现有协议的相对小的扩展，并且与根据本文开篇部分所述的用安全性层(Security Player)为证实被实施的层相比开销要小得多。

Claims (8)

1.一种用于监测网络的至少两个用户之间的数据传输的方法，其中至少一个发射机向至少一个接收机传送数据电报形式的数据，其中如果数据传输的数据被分段在一个第一数据电报中以及传输至少一个后续的数据电报，就通过至少一个数据电报进行数据传输并且从接收机向发射机传输至少一个流控制电报，

其特征在于，在数据传输的最后一个数据电报之后，从接收机向发射机传输一个附加的流控制电报，并且

发射机检验：接收机在一个被证实的运行方式中是否可以在数据传输结束时发送出流控制电报，其中发射机发送一个或者多个检测报文，并且把收到分别所属的流控制电报作为证实检验。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，数据传输根据ISO 15765-2的协议进行。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在两种流控制电报之间加以区别，其中第一流控制电报用作肯定证实，而第二流控制电报用作否定证实。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发射机检验：在发送至少一个数据电报后一个可预定的第一时间段以后是否收到一个流控制电报，并且在差错的情况下发射机重复一次数据传输的最后发送的数据电报。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，区分两个运行方式，其中第一运行方式使得在数据传输的最后的数据电报后能够从接收机向发射机传输附加的流控制电报，而第二运行方式不允许这样做，其中在发射机接收到检测报文后的流控制电报后，该发射机以第一运行方式运行，而在其它的情况下切换成用第二运行方式运行。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，检验在检测报文以后的一个可预定的第二时间段之内在发射机处是否收到流控制电报。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该第二时间段与第一时间段大小相等。

8.一种用于监测网络的至少两个用户之间的数据传输的装置，其中至少一个发射机向至少一个接收机传送数据电报形式的数据，其中如果数据传输的数据被分段在第一数据电报中并且传输至少一个后续的数据电报，就通过至少一个数据电报进行数据传输，并且从接收机向发射机传输至少一个流控制电报，其特征在于，具有一种器件，通过所述器件在数据传输的最后一个数据电报之后，从接收机向发射机传输一个附加的流控制电报，并且发射机具有器件以检验：接收机在一个被证实的运行方式中是否可以在数据传输结束时发送出流控制电报，其中发射机发送一个或者多个检测报文，并且把收到分别所属的流控制电报作为证实检验。

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