CN101589554B - 传输数据帧的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于传输数据帧的方法，该数据帧包括至少一个报头段和带有至少一个待保护的数据单元的数据段，和校验和段，该数据单元具有在数据段中的预定的数据段位置和预定数目为N的数据单元位，其中，该方法包括：提供预定为数目M的待发送数据帧；对于预定的数目X，把数据单元位分别按位地以XOR方法联结到预定数量为M`的已提供的、待发送的数据帧的预定数据单元位置，以提供用于校验帧的N个校验位给相应数量为M`的数据帧，其中，X∈[1，...，M]，M`≤M；把N个校验位分别存储在更多的数据帧的相应的数据单元位置上，以用于给相应数量为M`的已提供的、待发送的数据帧提供校验帧；并且采用时分复用方法经由总线系统发送M个数据帧和X个校验帧。本发明也涉及接收和校验/代替缺少的数据帧。

Description

传输数据帧的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于传输数据帧的一种方法和一种系统，尤其是采用Flexray总线。

背景技术

Flexray总线和所属的Flexray协议在例如文件EP 1 355 456 A1中描述。

根据用时分复用方法工作的Flexray协议，在带有静态段和/或动态段的通信周期或周期中传输数据帧或数据传输块。

对该申请来说，同义地应用以下表达，即数据帧、帧(Rahmen)、数据传输块、帧(Frame)、信息和消息，并且它们表示相同的意思。

其中，数据帧包括报头段(报头)、数据段(负载)及校验和段(CRC数据)。数据段包括一个或多个数据单元，其也可以具有不同的大小。该数据传输块或数据帧由第一发送/接收装置或与Flexray总线连接的节点，传输给至少一个的第二发送/接收装置或同样与Flexray总线连接的节点。

用CRC校验和(CRC，循环冗余码校验)来确保传输的帧。该CRC校验和应用于错误识别，在理论上也可以用作错误校正，当然在Flexray协议中的海明距离对此是不够的，并且计算费用对此可能很高。传输的数据帧的相应的CRC校验和显示了，该传输的数据帧是否正确地由相应的第二发送/接收装置接收。

当然在出现错误的情况下或在全部数据帧中只有一个位混乱时也或者在数据帧的缺少时，完整的数据帧总是取消，这是因为CRC校验和不正确。

发明内容

用于传输带有权利要求1特征的数据帧的根据本发明的方法和用于传输带有权利要求12特征的数据帧的根据本发明的系统具有以下优点，即当该数据帧没有或不正确地到达相应的发送/接收装置时，每个发送/接收装置——其经由连接的总线系统接收或者应当接收从其它的预定的发送/接收装置中的数据帧的预定的数目——可以校正或重新建立数据帧数目中的正好一个数据帧。正如先前描述的，可以优选地采用相应的CRC校验和来确定不正确的到达。

因此，根据本发明建议一种用于传输数据帧的方法，该数据帧分别包括至少一个报头段、带有至少一个待保护的数据单元的数据段以及校验和段，该数据单元具有在数据段中的预定的数据段位置和预定数目为N数据单元位，其中，根据本发明的方法包括：

a)提供预定数目为M的待发送的数据帧的；

b)对于预定数目为X，把数据单元位分别按位地(bitweise)以XOR方法分别联结到预定数量为M`的已提供的、待发送的数据帧的预定的数据单元位置，以提供校验帧的N个校验位给相应数量为M`(的数据帧)，其中，X∈[1，...，M]，M`≤M；

c)把N个校验位分别存储在其它数据帧的相应数据单元位置上，以用于给相应数量为M`的已提供的、待发送的数据帧的提供校验帧；并且

d)采用时分复用方法经由总线系统发送M个数据帧和X个校验帧。

此外，根据本发明建议一种用于传输数据帧的系统，其分别包含至少一个报头段、带有至少一个附加数据单元的数据段以及校验和段，该数据单元具有在数据段中的预定的数据段位置和预定数目为N的数据单元位，其中，根据本发明的该系统包括：

-总线系统，其连接预定数目的发送/接收装置；

-并且，至少一个发送/接收装置具有：

-第一器件，其提供预定数目为M的待发送的数据帧；

-第二器件，其适用于实施以下方法，即对于预定数目为X，把数据单元位分别按位地以XOR方法分别联结到预定数量为M`的已提供的、待发送的数据帧的预定的数据单元位置，以提供用于校验帧的N个校验位给相应数量为M`(的数据帧)，其中，X∈[1，...，M]，M`≤M；

-第三器件，其把已提供的N个校验位分别存储在其它数据帧的相应数据单元位置上，以用于给相应数量为M`的已提供的、待发送的数据帧的提供校验帧；并且

-第四器件，其采用时分复用方法经由总线系统发送M个数据帧和X个校验帧。

在从属权利要求中找到用于传输数据帧的在权利要求1中说明的方法和在权利要求10中说明的系统的有利的改进方案和实施例。

根据本发明的优选的实施例，分别发送在由时分复用方法预定的间隙或时间间隙中的数据帧。

根据本发明的优选的改进方案，该总线系统是有Flexray协议的Flexray总线系统，其连接了发送/接收装置的预定的数目，其中，应用有时分复用方法的周期或通信周期分别有至少一个静态区域和可选的一个或多个动态区域，在该静态区域中把发送/接收装置的至少一个预定的部分分别分配给至少一个长度相同的间隙，用于发送数据帧，在该动态区域中分别带有可确定长度的相应的间隙可以动态地分配给发送/接收装置的至少一个部分。

根据更多的优选的改进方案，发送在静态区域中的M个数据帧。因此有利地确保了，在预定的时刻发送M个数据帧。因此接收的发送/接收装置可以确定，相应的应当在预定的时刻到达的数据帧是否也已经到达。当这些数据帧中的正好一个在确定的时刻没有到达时，相应的接收的发送/接收装置可以根据本发明代替或重新建立该数据帧。

根据更多的优选的改进方案，指示位设置在报头段中，其中，该指示位的正逻辑数值例如1说明了，数据段具有至少一个待保护的数据单元，该指示位的负逻辑的数值例如0说明了，数据段不具有待保护的数据单元。

因此可以在待保护的数据帧和不待保护的数据帧之间进行有利地区分。

根据更多的优选的实施例，该指示位是负载-前导信号指示器，其根据Flexray协议设置在数据帧的报头段中。

根据更多的优选的改进方案，数目X确定了总线系统的子网络的数目。其中，子网络分别具有采用总线系统连接的发送/接收装置的预定的数目，该发送/接收装置分别接收已发送的M个数据帧中的从属于相应的子网络的数量为M′的数据帧和从相应预定的发送/接收装置中的相应的从属于相应的子网络的校验帧。因此，在网络内部可以安装安全的子网络，该网络由总线系统和通过总线系统连接的发送/接收装置构成。在这相互关系中安全意味着，未传输或不正确传输的数据帧可以重新建立或生成。对此，对于每个子网络只有附加的校验帧的开销(Overhead)是必须的。假如只是无关紧要地——即例如通过数据帧——区别子网络与其他子网络，就可以有利地重新应用其他子网络的校验帧。其中，产生了附加的优点，即通过更好地利用总线系统的带宽来精简时间间隙。

根据更多的优选的实施例，采用传输校验位来应用冗余的数据帧或校验帧，用于减小残余错误概率，那么即作为附加的安全性使用。

根据更多的优选的改进方案，校验和经由数据段和/或报头段的至少一个预定的部分计算，并且已计算的校验和存储在数据帧的校验和段中。已计算的校验和可以有利地指示了，是否正确地传输了传输的数据帧。然后，只有确定了数据帧的不正确传输，才可以有利地对根据本发明的重新建立进行初始化。

根据更多的优选的改进方案，总线系统设计为Flexray总线系统，并且发送/接收装置分别具有Flexray通信控制装置。

根据更多的优选的实施例，在网络管理向量中包括至少一个待保护的数据单元，其通过Flexray协议2.1定义。

根据更多的优选的实施例，X个校验帧分别在时分复用方法的周期之前用预定的数值例如0来初始化。

附图说明

本发明的实施例在图示中描述并且在接下来的描述中进一步阐明。其中：

图1显示了根据本发明的方法的实施例的示意性的流程图；

图2显示了根据本发明的数据帧的格式的实施例的示意性的方块图；

图3显示了根据本发明的用于生成校验帧的示意图；

图4显示了根据本发明的用于传输数据帧的系统的实施例的示意性的方块图；

图5显示了根据本发明的通信周期的实施例的示意性的流程图；和

图6显示了根据图5的已传输的数据帧的示意性、详细的描述图。

具体实施方式

在这些图中，相同的附图标记标明了相同的或者功能相同的组成部分。

在图1中描述了根据本发明的方法的实施例的示意性的流程图，用于传输数据帧DR1-DR11。根据图2，待传输的数据帧DR1-DR11分别具有至少一个报头段KS、数据段DS和校验和段PS。数据段DS有至少一个待保护的数据单元DE1-DEn。待保护的数据单元DE1-DEn分别具有在数据段DS中的预定的数据段位置P1-Pn和预定数目为N的数据单元位B1-B96(对此参见图3)。图2只显示了唯一的数据帧DR1，而没有普遍性的限制。类似的情况适用于以下描述的数据帧DR2-DR11。

接下来参照根据图2的正如上述描述的数据帧DR1的格式的示意性的方块图和参照根据图4的示意性的方块图，描述利用在图1中的方块图的根据本发明的方法。根据图1的根据本发明的方法的实施例具有以下方法步骤S1-S4：

方法步骤S1：

提供预定数目为M的待发送的数据帧DR1-DR7。待发送的数据帧DR1-DR7优选地由预定的发送/接收装置DR1提供。

方法步骤S2：

对于预定的数目X，把数据单元位B1-B96分别按位地以XOR方法分别联结到预定数量为M`的已提供的、待发送的数据帧DR1-DR7的预定的数据单元位置DP1-DP96，以提供用于校验帧DR8-DR11的N个校验位给相应的数量M`，其中，X∈[1，...，M]，M`≤M。其中，图3显示了模范的示意图用于生成校验帧DR8。没有普遍性的限制，目的是为了在以下的M＝7、N＝96和X＝4中的图解说明。M＝7意味着，从预定的发送/接收装置中——例如第一发送/接收装置SE1(参见图4)——提供了七个数据帧DR1-DR7，其可以经由总线系统BS传输。N＝96意味着，相应的数据单元DE1-DEn具有96个数据单元位B1-B96。X＝4意味着，网络包括四个子网络，该网络通过总线系统BS和通过经由总线系统BS连接的发送/接收装置SE1-SE5构成(参见图4)。

方法步骤S3：

正如上述已经指出的，N个校验位存储在其它数据帧DR8-DR11的相应数据单元位置DP1-DP96上，用于给相应数量为M′已提供的、待发送的数据帧DR1-DR7提供校验帧DR8-DR11。为了回溯到图3的上述例子，这意味着，在数据帧DR8的数据单元位置DP1上存储XOR联结，所述XOR联结把数据单元位B1联结到数据帧DR1至DR7的数据单元位置DP1上。优选地执行唯一的XOR联结用于所有数据单元位例如B1，XOR联结到相应的数据单元位位置例如DP1上。其中，数据帧DR8形成校验帧DR8用于第一子网络，其特征在于，当第一子网络的发送/接收装置应当接收全部已提供的数据帧DR1至DR7。因此，M′＝M＝7适用于第一子网络，以致所属的校验帧DR8必须提供所有数据帧DR1-DR7来形成。因此，把相应的待保护的数据单元——例如根据图3的数据单元DE1——的所有数据单元位D1-D96分别XOR联结到预定的数据单元位置DP1-DP96上，用于提供用于校验帧DR8的96个校验位。因此，还把数据单元位B1逻辑地XOR联结到所有七个数据帧DR1-DR7的数据单元位置DP1上，为了提供第一数据单元位B1给校验帧DR8的数据单元位位置DP1。类似的情况适用于以下的数据单元位B2-B96。

方法步骤S4：

采用时分复用方法经由总线系统BS发送M个数据帧DR1-DR7和X个校验帧DR8-DR11。数据帧DR1-DR11分别优选地发送在通过时分复用方法预定的间隙SL1-SL11(参见图5)中。

总线系统BS优选地设计为带有Flexray协议的Flexray总线系统，其连接了发送/接收装置SE1-SE5的预定的数目(参见图4)，其中，应用的时分复用方法的周期或通信周期分别具有至少一个静态区域和至少一个动态区域，在该静态区域中相同长度的至少一个间隙SL1-SL8分别分配给发送/接收装置SE1-SE5的至少一个预定的部分，用于发送数据帧DR1-DR8，在该动态区域中分别带有可确定长度的各个间隙SL9-SL11可以动态地分配给发送/接收装置SE1-SE5的至少一个部分。X个校验帧DR8-DR11优选分别在带有预定的数值例如0的时分复用方法的周期之前进行初始化。

对此，图4显示了系统的实施例的示意性的方块图，用于传输数据帧DR8-DR11，该数据帧分别包含至少一个报头段KS、带有至少一个待保护的数据单元DE1-DEn的数据段DS及校验和段PS，该数据单元具有在数据段DS中的预定的数据段位置DE1-DEn和预定数目为N的数据单元位B1-B96(参见图2)。

根据本发明的系统具有总线系统BS，其连接了预定数目的发送/接收装置SE1-SE5。其中，至少一个发送/接收装置SE1-SE5具有第一器件、第二器件、第三器件和第四器件。第一器件适用于提供预定数目N为待发送的数据帧DR1-DR7。第二器件适用于实施以下方法，即对于预定的数目X，把数据单元位B1-B96分别按位地以XOR方法分别联结到预定数量为M`已提供的、待发送的数据帧DR1-DR7的预定的数据单元位置DP1-DP96，以提供用于校验帧DR8-DR11的N个校验位给相应数量为M`的数据帧，其中，X∈[1，...，M]，M`≤M。

第三器件适用于，把已提供的N个校验位分别存储在其它数据帧DR8-DR11的相应数据单元位置DP1-DP96上，以用于给相应数量为M`已提供的、待发送的数据帧DR1-DR7提供校验帧。此外，第四器件适用于采用时分复用方法经由总线系统BS发送M个数据帧DR1-DR7和X个校验帧DR8-DR11。

总线系统BS优选地设计为Flexray总线系统，并且发送/接收装置SE1-SE5分别具有Flexray通信控制装置。

数目X优选地定义为子网络的数目，其中，子网络分别具有采用总线系统BS连接的发送/接收装置SE1-SE5的预定的数目，该发送/接收装置分别从相应的预定的发送/接收装置SE1-SE5中接收已发送的M个数据帧DR1-DR7中的从属于相应的子网络的数量M`(数量为M`的数据帧)和的相应的从属于相应的子网络的校验帧DR8-DR11。

对此，图5显示了根据本发明的通信周期或周期的实施例的示意性的流程图。图5的第一行显示了十一个间隙SL1-SL11的顺序。第一发送/接收装置SE1在十一个间隙SL1-SL11的每一个中发送数据帧DR1-DR11。其中，数据帧DR1-DR7是通常的数据帧，数据帧DR8-DR11是校验帧。在安全的子网络的数目X为四以后，四个校验帧即数据帧DR8-DR11也是必须的。为了在图5中的图解说明，用阴影线表征那些由相应的接收的发送/接收装置SE2-SE5接收的数据帧DR1-DR11。

因此，第二发送/接收装置SE2接收数据帧DR1-DR7和从属于第一子网络的校验帧DR8。第三发送/接收装置SE3接收数据帧DR2、DR3、DR5和DR6并且接收从属于第二子网络的校验帧DR9。第四发送/接收装置SE4接收数据帧DR1、DR2和DR5至DR7并且接收从属于第三子网络的校验帧DR10。第五发送/接收装置SE5接收数据帧DR2和从属于第四子网络的校验帧DR11。因此，M′用于第一子网络是七，用于第二子网络是四，用于第三子网络是五，和用于第四子网络是一。

图6显示了根据图5传输的数据帧DR1-DR11的示意性的、详细说明的图示。其中，数据帧DR1-DR11由数据单元位B1-B96和不待保护的位B97-B128组成，所述位B1-B96优选地通过在Flexray协议2.1中定义的网络管理向量NMV绘制出来。

在表示为对于第一子网络的校验帧的第八数据帧DR8中，七个数据帧DR1-DR7的数据单元位B1-B96分别按位地进行XOR联结。在表示为对于第二子网络的校验帧的第九数据帧DR9中，数据帧DR2、DR3和DR5、DR6的数据单元位B1-B96分别进行XOR联结。在表示为对于第三子网络的校验帧的第十数据帧DR10中，数据帧DR1、DR2和DR5-DR7的数据单元位B1-B96分别进行XOR联结。在表示为对于第四子网络的校验帧的第十一数据帧DR11中，表示为对于第四子网络唯一待传输的数据帧DR2再次传输，用于提供冗余。

尽管上述采用优选的实施例描述了本发明，但是本发明并不受限于此，而是有多样的方式方法且是可以修改的。

Claims (15)

1.一种用于传输数据帧的方法，其中该数据帧分别包括至少一个报头段、带有至少一个数据单元的数据段以及校验和段，该数据单元具有在所述数据段中的预定的数据段位置和预定数目为N的分别具有一个数据单元位置的数据单元位，该方法有以下步骤：

a)提供预定数目为M的待发送的数据帧；

b)对于预定的数目X，把所述数据单元位分别按位地以XOR方法分别联结到预定数量为M`的已提供的、待发送的数据帧的预定数据单元位置，以提供用于作为校验帧的数据帧的N个校验位给相应的数量为M`的已提供的、待发送的数据帧，其中，X相应于总线系统的子网络的数目，X∈[1，...，M]，M`≤M；

c)把所述N个校验位分别存储在作为校验帧的数据帧的相应的数据单元位置上，以用于为相应数量为M`的已提供的、待发送的数据帧提供所述作为校验帧的数据帧；并且

d)采用时分复用方法经由总线系统发送所述M个待发送的数据帧和X个作为校验帧的数据帧。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，待发送的数据帧和作为校验帧的数据帧分别在通过时分复用方法而预先确定的间隙中发送。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述总线系统是带有Flexray协议的Flexray总线系统，其连接了预定数目的发送/接收装置，其中，应用的时分复用方法的周期分别具有至少一个静态区域和一个或多个动态区域，在该静态区域中至少一个长度相同的第一间隙分别分配给所述发送/接收装置的至少一个预定的部分以用于发送所述待发送的数据帧，在该动态区域中分别带有可确定长度的相应第二间隙可以动态地分配给所述发送/接收装置的至少一个部分。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述M个待发送的数据帧在所述静态区域中发送。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，指示位设置在所述报头段中，其中，所述指示位的正逻辑数值说明了，所述数据段具有至少一个待保护的数据单元，并且所述指示位的负逻辑数值说明了，所述数据段不具有待保护的数据单元。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述指示位是负载-前导信号指示器，其根据Flexray协议设置在所述报头段中。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，数目X确定所述总线系统的一定数目的子网络，其中各子网络分别具有预定数量的借助于所述总线系统联接的发送/接收装置，该发送/接收装置分别从相应预定的发送/接收装置中接收已发送的所述M个待发送的数据帧中的从属于各子网络的数量为M′的待发送的数据帧和相应的从属于各子网络的作为校验帧的数据帧。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，CRC校验和经由所述报头段和/或所述数据段的至少一个预定的部分来计算，并且已计算的所述CRC校验和存储在所述校验和段中。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，在Flexray协议2.1中定义的网络管理向量包括至少一个待保护的数据单元。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，在CRC校验和是正确的但所述待发送的数据帧损坏了的这些情况中，运用附加的所述作为校验帧的数据帧用于改善错误识别概率。

11.根据权利要求3所述的方法，其中，所述X个作为校验帧的数据帧分别在时分复用方法的周期开始之前用预定的数值初始化。

12.一种用于传输数据帧的系统，该数据帧分别包括至少一个报头段、带至少一个数据单元的数据段及校验和段，该数据单元具有在所述数据段中的预定的数据段位置和预定数目为N的分别具有一个数据单元位置的数据单元位，该系统有：

a)总线系统，其连接预定数目的发送/接收装置；

b)并且，至少一个发送/接收装置具有：

b1)第一器件，其提供预定数目为M的待发送的数据帧；

b2)第二器件，其适用于实施以下方法，即对于预定的数目X，把所述数据单元位分别按位地以XOR方法分别联结到预定数量为M`的已提供的、待发送的数据帧的预定的数据单元位置，以提供用于作为校验帧的数据帧的N个校验位给相应的数量为M`的已提供的、待发送的数据帧，其中，X相应于总线系统的子网络的数目，X∈[1，...，M]，M`≤M；

b3)第三器件，其把已提供的所述N个校验位分别存储在作为校验帧的数据帧的相应的数据单元位置上，以用于给相应数量为M`的已提供的、待发送的数据帧提供作为校验帧的数据帧；并且

b4)第四器件，其采用时分复用方法经由所述总线系统发送所述M个待发送的数据帧和X个作为校验帧的数据帧。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，设有数目为X的子网络，其中各子网络分别具有预定数量的借助于所述总线系统联接的发送/接收装置，该发送/接收装置分别从相应预定的发送/接收装置中接收已发送的所述M个待发送的数据帧中的从属于各子网络的数量为M′的待发送的数据帧和相应的从属于各子网络的作为校验帧的数据帧。

14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述总线系统设计为Flexray总线系统，并且所述发送/接收装置分别具有Flexray通信控制装置。

15.根据权利要求12所述的系统，其中，在存储在所述校验和段中的CRC校验和是正确的但所述待发送的数据帧损坏了的这些情况中，运用附加的作为校验帧的数据帧用于改善错误识别概率。

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