CN101010915B - 用于对总线系统上的数字信号进行非比特率依赖性编码的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有多个基站和微控制器等的总线系统，该多个基站通过布线耦合在一起，且每个基站都具有收发器和控制单元，并且说明一种对总线系统上的数字消息进行编码的方法，该方法中，所述数字消息至少包括以非比特率依赖性的方式进行编码的一部分，而且依靠该方法，收发器或系统基础芯片能够独立地接收并分析总线线路上传输的数据，且特别地，根据该方法，即使当在相关时间点处于待机的部分总线节点不具有精确的计时器而且也不知道在总线上传输的数据的比特率时，也可以利用给定的唤醒消息独立地唤醒总线节点，在根据本发明的总线系统下，规定至少一个收发器(100)包含对数字信号进行非比特率依赖性分析的装置，且在根据本发明的方法下，规定以非比特率依赖性方式所编码的部分消息的比特值由连续的显相和隐相的长度表示。

Description

用于对总线系统上的数字信号进行非比特率依赖性编码的方法
技术领域
本发明涉及一种具有多个基站的总线系统，该多个基站通过布线而耦合在一起，并且每个基站具有收发器和控制单元，还涉及一种对总线系统上数字消息进行编码的方法，其中至少数字消息的一个部分以非比特率依赖性(non-bitrate-dependent)方式编码。本发明还涉及一种用在具有多个基站的总线系统中的收发器。 
已知通过交换适当的消息，作为总线系统的一部分的基站可以相互提出请求，以在不同的状态间改变，特别是休眠或静止模式和正常模式。诸如遵照CAN(受控局域网络)协议或LIN(本地互联网络)协议的这种系统典型地用在需要节约电能的机动车辆中。即使当车辆停放时，各个基站也必须以定期的时间间隔唤醒以执行各自功能。除了可以在休眠模式和正常模式之间进行改变，也希望能够可选择性地进行这样的改变，即能够独立地激励各个基站。 
背景技术
美国专利5,581,556公开了一种其中的每个总线节点都具有边缘检测电路的局域网，在基站处于休眠模式时，当在总线线路上检测到信号时该边缘检测电路唤醒通信控制电路。该通信控制电路能够破译选择的唤醒信号并唤醒所连接的基站。 
美国专利6,519,720公开了一种具有多个基站的总线系统，其中每各个基站可以处于三个不同的状态。当接收到第一唤醒信号时，所有基站切换至待机状态。在所述待机状态下，电流消耗高于静止(休眠)状态下的电流消耗，但是低于正常运行状态下的电流消耗。在待机状态下每个基站都能够破译总线系统上的第二唤醒信号，并能够确 定是将基站设定为正常运行状态还是返回至静止状态。 
在美国专利2003/0208700中描述了一种总线系统，其中各个基站由信号电平和唤醒电平的适当选择来激励。唤醒电平对应于比正常信号电平的电压高的电压，因此可以清楚地区分开这两种信号。所述唤醒信号唤醒整个系统，首先所有基站由休眠模式变成正常模式。此后，可以选择各个基站，而未受影响的基站改变回休眠模式。这种情况的缺点是，由于上述特定电压，该总线系统不再与现有的总线系统兼容。 
对通常以软件实现的CAN应用层中的功能性而言，有一种倾向是通过改进CAN的硬件来对其映射。这样做的目的是减轻微控制器的CPU上的负担。WO01/20434描述了一种减少CAN微控制器中的电流消耗的方法，其中处理器的大部分被设定为休眠模式而由适当硬件分析输入的CAN消息，并且如果识别到合适的唤醒消息则唤醒处理器。 
上述现有技术的缺点在于，对于将要选择性地唤醒的各个基站，必须解码唤醒消息，为此在相关时间点处于待机的部分总线节点必须具有精确的计时器机制。特别是希望如果当基站处于休眠模式时，收发器能够独立地接收并分析总线线路上传输的数据，尤其是使它能够决定是否必须唤醒自己的总线节点。过去，由这样的收发器所执行的功能范围在稳步地扩大。今天，用于基于微控制器的系统的许多功能进入现今生产的系统基础芯片中。除了自身具有用作基站和总线线路之间的通信接口的收发器之外，芯片也承担对给定总线节点的能量管理责任及对其保护和诊断功能的责任。然而，即使是目前生产的系统基础芯片也还是不能直接分析来自总线的数据。特别地，系统基础芯片不能破译选择的唤醒消息。 
发明内容
本发明的一个目的是说明一种方法，该方法使接收器或系统基础芯片能够独立地接收并分析在总线线路上传输的数据。具体地，该方法意欲使利用给定的唤醒消息来独立地唤醒总线节点或子网络成为可能。其目的即使当在相关时间点处于待机的部分总线节点不具有精确 的计时器而且也不知道在总线上传输的数据的比特率时也是可能的。 
根据本发明，利用一种总线系统或利用一种方法，来实现上述目的。由于至少一个收发器包含用于对数字信号进行非比特率依赖性分析的装置，因此对于总线系统中的数字信号有利的是，即使在不知道其确切的比特率时仍然可以对其进行分析。当网络节点处于休眠状态时这是最有利的。 
在本发明的优选实施例中，提供了用于对数字信号进行非比特率依赖性分析的装置，以使其包括一种用于测量和/或比较连续的隐相(recessive phase)和显相(dominant phase)的长度的装置。这样可以使收发器能够分析由根据本发明的方法所编码的简单信号。 
特别地，用于对数字信号进行非比特率依赖性分析的装置优选地包括移位寄存器、包含有预存储的比特序列的寄存器及用于对存储在移位寄存器和其它寄存器中的比特值进行比较的寄存器。这样，可以将在总线线路上传输的唤醒消息与预存储的比特序列进行比较，并且，如果两种比特形式相同，则或者可以唤醒网络节点，或者如果需要的话可以将相同的机制应用于确认消息。 
根据本发明的方法适用于对要由收发器接收的消息进行编码。由于以非比特率依赖性方式所编码的消息部分中的比特值由连续的显相和隐相的长度表示，因此具有上述技术特征的收发器可以对简单的消息进行解码。特别地，可以将通过该方法编码的信号与预存储的比特序列进行比较，并且，如果两者相同，则唤醒处于休眠状态的总线节点。 
典型地，这样实现编码：在以非比特率依赖性方式而编码的部分中，通过显相的长度长于(短于)随后的隐相的长度，来表示显或“1”(隐或“0”)比特。 
其它优选的实施例由其它特征而产生。 
本发明的这些和其它方面将是显而易见，下面将参照下文所描述的实施例对此进行说明。 
附图说明
图1是用作系统基础芯片的选择性唤醒装置的接收器电路的方框电路图。 
图2示出了采用唤醒和确认消息的接收器的配置图。 
具体实施方式
图1示出了一收发器/系统基础芯片，其作为整体由附图标记100标注，并且包括用于选择性唤醒总线节点的接收器电路。CAN收发器12连接至具有CANL和CANH线路的CAN总线线路10。作为整体由附图标记200标注、且还被称为系统芯片的控制单元的其余总线节点通过数据发送线14和数据接收线16连接至CAN收发器12。电子电路18和20连接至数据接收线16，分别用于测量隐相(1相)和显相(0相)的长度。这两个电子电路交替地开动。为了测量相关相的长度，例如可以经由电阻器对电容器充电。电子电路22连接至电子电路18和20，用于比较显相和隐相的长度。如果通过电容器来实现电子电路18和20，则电子电路22可以比较两个电容器中的电荷。当隐相的长度长于/短于显相的长度时，电子电路22发出隐/显信号。其结果被写入移位寄存器24。存储在寄存器26中的是唤醒消息。电子电路28连续地比较存在于移位寄存器24中的各个比特值和包含所存储的唤醒消息的寄存器26中的各个比特值。如果所有比特值都相同，则检测唤醒消息并激活控制单元200。 
利用图1所示的设置，现在容易选择性地唤醒总线系统上的各个基站。为此，发射机(例如连接至总线系统的另一个基站)必须通过下列的特殊方案来编码所传输的数据。编码中关键的是，总线线路上交替的隐相和显相的持续时间的比例。为了传输0，可以发出下列形式的比特序列： 
(1)001(0) 
(1)0001(0) 
(1)00011(0)等。 
类似的，要传输的1编码如下： 
(1)011(0) 
(1)0111(0) 
(1)00111(0)等。 
相当长的序列也是可能的，关键仅在于连续的显相和隐相之间的比例。图1所示的设置涉及CAN总线系统。然而，这里讨论的方法以及相关联的设置同样也可以用在LIN(本地互联网络)中。在此情况下，作为补充CAN协议且同时减少开发、生产和维护的成本的简单的多元化解决机制，LIN总线规范得以开发。而且，在对图1的描述中，作为基础的是唤醒消息。然而，传输至系统基础芯片100的消息同样也可以包含配置数据或其它命令。典型地，要传输的消息以给定的通信协议而写入数据块。如果要传输的消息超过了数据块的可用长度，则将该消息分割成以多个数据块进行传输的多个部分消息。如果所涉及的消息是唤醒消息且如果电子电路28已经成功接收到第一部分消息，则将第二部分消息的形式存储在寄存器26中。启动图1中未示出的计时器。必须在限定的时间范围内检测唤醒信号的第二部分消息。或者，可以通过这种方式构建设置：所有的各个部分消息必须在给定长度的时间内传输。由于通常存在大量的CAN消息沿着总线传播，因此同样期望根据连接至总线系统的基站数目和不同基站所具有的工作量来将唤醒信号分割成部分消息。在此情况下，可以通过由多个理想地彼此不同的消息来确认第一消息，如所希望地减小与偶尔出现的唤醒信消息相同的显相和隐相序列的可能性。 
图2参照实施例示例说明了这个机制，其针对初始唤醒消息和确认消息进行了搜索。来自总线系统的数据信号经过噪声过滤器30到达解码器32。解码器32对应于图1中的电子电路18、20和22。将所解码的数据发送至与图1中的寄存器24和26及电子比较器电路28相对应的扫描器34。该扫描器搜索预编程的消息。当接收到初始唤醒消息时，启动计时器36。如果在给定的时间窗口内接收到第二确认消息，则向AND电路38发送两个肯定的结果，且唤醒控制单元200的其它部分。 
由于所测量的显相和隐相相等或其中之一超过了给定的测量时间，因此在解码器32中可能发生错误。这种情况下，可以将所谓的解码失败信号发送至扫描器，然后该扫描器忽略至此为止所接收到的数据。扫描器34可以包括移位寄存器或能够识别一个或多个比特序列的状态机。 
附图标记的列表： 
100系统基础芯片/收发器 
200控制单元/微控制器 
10具有CANL和CANH线路的CAN总线线路 
12CAN收发器 
14数据发送线 
16数据接收线 
18用于测量隐相长度的电子电路 
20用于测量显相长度的电子电路 
22用于比较显相和隐相长度的电子电路 
24移位寄存器 
26包含所存储的唤醒消息的寄存器 
28用于比较各个比特值的电子电路 
30噪声滤波器 
32解码器 
34扫描器 
36计时器 
38AND电路 

Claims (7)

1.一种具有多个基站和微控制器的总线系统，该多个基站通过布线藕合在一起，并且每个基站都具有收发器和控制单元，其特征在于：至少一个收发器(100)包括用于对数字信号进行非比特率依赖性分析的装置，
其中，所述用于对数字信号进行非比特率依赖性分析的装置包括用于测量和/或比较连续的显相和隐相长度的装置，
其中，所述用于对数字信号进行非比特率依赖性分析的装置包括移位寄存器(24)、包含以唤醒消息的形式出现的预存储比特序列的另一寄存器(26)和用于比较存储在移位寄存器(24)中的比特值和存储在另一寄存器(26)中的比特值以检测是否接收到唤醒消息的装置(28)。
2.一种对总线系统上的数字唤醒消息进行编码的方法，其中所述数字唤醒消息至少包括以非比特率依赖性的方式进行编码的一部分，其特征在于：在以非比特率依赖性的方式进行编码的局部消息中，比特值由连续的显相和隐相的长度表示，
其中，在以非比特率依赖性的方式进行编码的部分中，通过显相的长度长于随后的隐相的长度来表示显比特，并通过显相的长度短于随后的隐相的长度来表示隐比特。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：数字唤醒消息是受控局域网络CAN或本地互联网络LIN消息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：以非比特率依赖性的方式进行编码的消息部分包含在CAN消息、Flex-Ray消息或LIN消息的数据块中。
5.如权利要求2至4中任意一项所述的方法，其特征在于：以非比特率依赖性的方式进行编码的消息部分包括唤醒消息或配置数据。
6.如权利要求2至4中任意一项所述的方法，其特征在于：以非比特率依赖性的方式进行编码的那些不同消息的部分表示唤醒消息、或者唤醒消息和至少一个确认消息，这种情况下，确认消息必须在规定时间内到达。
7.一种用在总线系统上的收发器，其特征在于：该收发器(100)包括用于对数字信号进行非比特率依赖性分析的装置，
其中，所述用于对数字信号进行非比特率依赖性分析的装置包括用于测量和/或比较连续的显相和隐相长度的装置，
其中，所述用于对数字信号进行非比特率依赖性分析的装置包括移位寄存器(24)、包含以唤醒消息的形式出现的预存储比特序列的另一寄存器(26)和用于比较存储在移位寄存器(24)中的比特值和存储在另一寄存器(26)中的比特值以检测是否接收到唤醒消息的装置(28)。
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