CN101189835A - 运行总线系统的方法、总线系统和总线用户 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行总线系统(100)的方法，其中构成为主机(10)的总线用户和至少两个分别构成为从机(20a，20b，20c，20d)的总线用户通过总线(15)通信，其中通过主机(10)发送分配给从机(20a，20b，20c，20d)的标志(ID)，由主机(10)请求从机(20a，20b，20c，20d)用以发送数据(DATA_1，DATA_2，DATA_3，DATA_4)。根据本发明，主机(10)发送分配给多个从机(20a，20b，20c，20d)的多重标志(MID)，然后多个从机(20a，20b，20c，20d)根据多重标志(MID)发送数据(DATA_1，DATA_2，DATA_3，DATA_4)。
Description
现有技术
本发明涉及一种用于运行总线系统的方法，其中构成为主机(Master)的总线用户和至少两个分别构成为从机(Slave)的总线用户通过总线通信，并且其中通过主机发送分配给从机的标志，由主机邀请从机用以发送数据。
本发明还涉及根据权利要求9的前序部分所述的总线系统以及总线用户。
采用上述类型的运行方法的常规总线系统的实例是所谓的LIN(本地互连网(Local Interconnect Network))网络。在LIN网络中，每个从机都拥有给其所单独分配的标志，利用所述标志，所述从机可以由LIN网络的主机来招呼(ansprechen)。在此，例如为了请求从机之一的数据，主机首先发送同步信息并且随后在总线上以消息的形式发送分配给相应从机的标志。在LIN网络中所存在的从机持久地监控由主机所发送的数据，并且其标志与由主机所发送的标志一致的该从机在由主机所发送的数据之后在其侧发送数据。
为了从另一从机请求数据，主机必须重新发送至少一个给该另一从机所分配的标志或相应的消息，所述另一从机可以以所述的方式和方法通过发送其数据来对此作出反应。对于涉及LIN网络的其它细节，请参阅在因特网中可供使用的详细说明，请参见http:://www.LIN-SUBBUS.org/。
根据对总线系统的常规运行方法的上述阐述显然的是，由于为了询问不同的从机而需要由主机通过总线分别发送单独的消息或标志，存在着相当大的协议开销(Overhead)。尤其是在具有由主机以常规的方式单个并且相继询问的多个从机的总线系统中，在询问确定的从机时的循环时间、即由主机对同一从机的两次连续询问之间出现的等待时间可能变得比较大，由此减少相应的总线系统的用处(Gebrauchsnutzen)。
据此，本发明的任务如下改善开始时所述类型的方法，使得在多个从机的情况下也可以利用总线系统有效地传输数据。
在开始时所述类型的方法中，根据本发明通过以下方式来解决该任务，即主机发送分配给多个从机的多重标志(Mehrfachkennung)，并且多个从机根据多重标志来发送数据。
本发明的优点
在采用本发明的多重标志的情况下，可能的是，主机利用仅一个消息同时促使多个不同的从机发送其相应的数据。由此大大地降低用于在总线上通信的相应协议开销。例如为了通过总线系统询问或交换五个不同从机的数据，根据本发明总共仅仅需要分别不同的总线用户的6个消息或总线访问，而常规的方法需要分别不同的总线用户的至少10个消息或总线访问。
作为本发明的任务的另一解决方案，说明了根据权利要求9的总线系统、以及根据权利要求10的总线用户。
本发明的有利扩展方案是从属权利要求的主题。
从参照附图示出了本发明的不同实施例的以下说明书中，得出其它的优点、特征和细节。在此，在权利要求书中和在说明书中所提及的特征可以分别本身单独地、或以任意组合的方式是发明本质性的。
附图
图1展示了本发明的总线系统，
图2a展示了常规的数据传输的时间特性曲线，和
图2b展示了根据本发明的数据传输的时间特性曲线。
图1展示了总线系统100，该总线系统100具有主机10和通过公共总线15与该主机10相连接的多个从机20a、20b、20c、20d。总线系统100例如是本身根据现有技术而公知的LIN网络。
在机动车中，总线系统100被用于使传感器联网，所述传感器除了其作为传感器的功能之外还提供从机20a、20b、20c、20d的功能性，以便通过总线15互相地或与主机10通信，并且在此交换数据、例如传感器数据。
首先借助图2a阐述图1的总线系统100的常规运行方法。图2a为此含有三个不同的时间轴，所述时间轴在图2a中上下相叠地(übereinander)示出，并且分别被分配给主机10或从机20a、20b。
为了从第一传感器或从机20a询问数据，主机10首先通过总线15(图1)发送分配给第一从机20a的标志ID_1，然后从机20a在标志ID_1之后紧接着通过总线15发送其数据DATA_1。
主机10随后以相同的方式发送分配给另一从机20b的标志1D_2，然后从机20b现在在其侧通过总线15发送其数据DATA_2。
如从图2中可以看出，尤其是在多个不同的从机20a、20b情况下，用于按照常规方法运行总线系统100所需要的协议开销是很大的，因为为了请求每一单个从机20a、20b的数据DATA_1、DATA_2、…必须由主机10单独地发送相应的标志ID_1/ID_2或消息。
另外还要遵守在访问总线15时、例如在对两个连续的消息发送之间的一定的等待时间，并且除此之外，附加地、优选周期性地通过总线15发送未在图2a中图示的同步信息，所述同步信息同样阻断(blockieren)总线15用于传输有效数据。与此对应地，在应用常规的运行方法时，在总线15上的有效数据效率是比较小的。
通过应用在图2b中图示的本发明运行方法来避免所述缺点。类似于图2a，在图2b中也示出了分别分配给主机10或从机20a、20b、20c、20d的不同的时间轴。在图2b中，用参考符号15表示对在总线15上的整个数据通信业务进行再现的时间轴。
不同于在现有技术中仅给唯一的从机20a、20b所分配的标志ID_1、ID_2(请参见图2a)，根据本发明，主机10从按照图2b的时刻t_0起除了同步信息Sync-break、Sync之外还发送分配给多个从机20a、20b、20c、20d的多重标志MID。
根据本发明的该多重标志MID一方面用信号通知从机20a、20b、20c、20d：所有四个从机20a至20d在接收到多重标志MID之后允许在总线15(图1)上发送其相应的数据DATA_1、DATA_2、DATA_3、DATA_4。另一方面，本发明的该多重标志MID确定，数据DATA_1、DATA_2、DATA_3、DATA_4允许由各个从机20a至20d以何种方式来发送，并且因此同时用于使从机20a、20b、20c、20d彼此间同步。
在图2b中所采用的多重标志MID的情况下，例如确定，第一从机20a直接在多重标志MID之后、也即从时刻t_1起允许发送两个有效数据字节DATA_1。因此在时刻t_1和t_2之间实现对从机20a的所述有效数据字节DATA_1的发送。
另外，通过多重标志MID确定，在时刻t_2之后、也即在从机20a发送了其有效数据DATA_1之后，从机20b允许发送其有效数据DATA_2，这进行直至时刻t_3。
其它从机20c、20d的有效数据DATA_3和DATA_4的发送同样通过多重标志MID来调节并且在图2b中示出。
在从机20a根据多重标志MID不允许在总线15上发送有效数据的那些时刻、即对于第一从机20a而言例如在t＞t_2时，从机20a表现为被动的，这在与LIN网络规范相对应的数据表示中对应于对具有十六进制为“FFh”的值FF的数据字节的发送。其它的从机20b、20c、20d在分配给其的发送时间间隔之外以同一方式来表现，使得从机20a至20d当在总线15上发送数据时互相不干扰。
以此方式可以将相应的从机20a、20b、20c、20d的所有数据DATA_1、DATA_2、DATA_3、DATA_4集成在唯一的数据帧中，使得不同于现有技术，在总线15上只需要主机10的唯一的消息用于询问四个从机20a至20d的数据。该消息除了多重标志MID之外还含有同步信息，请参见图2b中的从t＝t_0至t＝t_1的时间区域。也即对上述本发明的数据传输总计只需要不同总线用户10、20a、20b、20c、20d的五个总线访问，而在常规的运行方法中会需要主机10的至少四个不同的消息或总线访问和附加地需要相应从机20a至20d的四个消息或总线访问。
在应用在LIN网络中的情况下，多重标志MID的本发明原理仅受每数据帧8个数据字节的最大数量限制。然而，由于在机动车应用中所使用的、同时构成为从机20a至20d的传感器通常仅提供具有例如12比特加上4个状态比特、即总共2个字节分辨率的传感器数据，根据本发明可以以此方式将直至4个传感器或从机20a至20d的有效数据集成在一个唯一的数据帧中，由此与常规的方法相比较降低了协议开销，并且有效数据效率相应地提高。在每个传感器仅传输1字节数据的情况下，可以组合直至8个传感器(例如操作板(Bedienfeld)/按键/开关)。
本发明多重标志MID的另一优点在于，通过组合多个从机20a至20d在多重标志MID下可以减少在总线系统100(图1)中为预先规定数量的从机所使用的标志的数量，由此每总线系统可以总共使用更多的从机。
通过对分配给相应的从机20a至20d的数据字节DATA_1、...、DATA_4进行研究，可以识别发生故障的或不存在的传感器或从机20a至20d。例如从分配给传感器或从机的数据字节是空的、即例如具有值FFh中，可以识别出该传感器的或从机的误操作或故障。
另外，可以将新的传感器简化地集成到总线系统100中。在这种情况下，传感器或从机20c(图2b)监控在总线15上的通信，并且通过以下方式识别在数据帧中的用于传输其数据DATA_3而分配给其的位置t_3＜t＜t_4，即在相应的时间间隔中没有其它的从机20a、20b、20d在总线15上发送数据。
在本发明方法的又一有利的实施形式中，从机20a至20d中的至少一个形成关于数据帧的数据的可预先规定部分的校验和CS，并且随后通过在时刻t_5(图2b)发送到总线15上而将该校验和CS添加给数据帧。另外可能的是，在根据图2b的上述的实例中，所有四个从机20a至20d分别形成校验和CS，并且从时刻t_5起在总线15上发送所述校验和CS，以便使数据帧完整。
如果从机20a至20d本身没有发送数据到总线15上，则也可以进行该本发明的校验和形成。
为了相互间同步，从机20a至20d例如可以使用存在于在总线15上所发送的数据字节DATA_1、...、DATA_4的开头的起始比特。
Claims (10)
1.用于运行总线系统(100)的方法，其中构成为主机(10)的总线用户和至少两个分别构成为从机(20a，20b，20c，20d)的总线用户通过总线(15)通信，并且其中通过所述主机(10)发送分配给所述从机(20a，20b，20c，20d)的标志(ID)，由所述主机(10)请求从机(20a，20b，20c，20d)用以发送数据(DATA_1，DATA_2，DATA_3，DATA_4)，其特征在于，所述主机(10)发送分配给多个从机(20a，20b，20c，20d)的多重标志(MID)，并且所述多个从机(20a，20b，20c，20d)根据所述多重标志(MID)发送数据(DATA_1，DATA_2，DATA_3，DATA_4)。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，所述主机(10)发送同步信息(Sync-break，Sync)和标志(ID)或多重标志(MID)。
3.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，由多个从机(20a，20b，20c，20d)根据多重标志(MID)所发送的数据(DATA_1，DATA_2，DATA_3，DATA_4)的顺序和/或最大长度通过所述多重标志(MID)来确定。
4.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，以数据帧的形式传送数据，其中数据帧优选地表明由主机(10)所发送的同步信息(Sync-break，Sync)和/或标志(ID)或多重标志(MID)、以及优选地由一个从机(20a，20b，20c，20d)或所述从机(20a，20b，20c，20d)所发送的数据(DATA_1，DATA_2，DATA_3，DATA_4)。
5.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，所述从机(20a，20b，20c，20d)中的至少一个和/或所述主机(10)读取或监控发送到总线(15)上的数据(DATA_1，DATA_2，DATA_3，DATA_4)。
6.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，所述从机(20a，20b，20c，20d)中的至少一个形成关于数据(DATA_1，DATA_2，DATA_3，DATA_4)的可预先规定部分的校验和(CS)，并且在总线(15)上发送所述校验和(CS)或添加给一个/所述数据帧，优选地添加到所述数据帧的末端上。
7.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，分配有同一多重标志(MID)的所述从机(20a，20b，20c，20d)使用存在于所发送的数据字节的开头的起始比特用于同步。
8.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，所述总线系统(100)被构成为LIN(本地互连网)网络。
9.总线系统(100)，具有构成为主机(10)的总线用户和具有至少两个分别构成为从机(20a，20b，20c，20d)的总线用户和具有总线(15)，其中所述总线用户(10，20a，20b，20c，20d)通过所述总线通信，其特征在于，所述总线系统(100)适用于执行按上述权利要求之一的方法。
10.用于实施按权利要求1至8之一的方法的总线用户(10，20a，20b，20c，20d)。
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