CN102754393A - 用于对总线系统的用户进行唤醒的方法和装置以及相应的用户 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于唤醒CAN总线系统用户的装置，其中设置有检测机构，该检测机构检测在该总线系统上所传输信号的至少一个预给定信号特征，并根据所述至少一个所检测信号特征的行为而导入另一唤醒过程，其特征在于，定义了至少一个信号特征之一的至少两个变化曲线、样式或序列，其中一个变化曲线或样式或序列用于唤醒用户组，第二变化曲线或第二样式或第二序列用于用户的单独唤醒。

Description

用于对总线系统的用户进行唤醒的方法和装置以及相应的用户

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的前序部分所述的用于对总线系统的用户进行唤醒的一种方法和一种装置以及一种相应的用户。

背景技术

汽车中的控制设备越来越多地长时间地被提供电压（也称为端子30-能力），以在点火关闭时也能够实施某些监控和控制功能。其比如可以是进入授权和驾驶授权或者诊断情形。为了降低电流消耗，这些控制设备进入一种所谓的睡眠模式。这或者通过关闭电压调节器、或者通过该微控制器进入相应的运行模式来实现。

在需要时该控制设备必须被唤醒。这或者通过至该用户微控制器唤醒输入端的为此而设置的线路、或者至电压调节器唤醒输入端的为此而设置的线路来实现。在当今通常联网的系统中，这也可以通过在总线线路上的激活来实现。

其缺点是，或者必须给所需的所有控制设备敷设一个单独的唤醒线路，或者在通过总线唤醒时要么通过总线上的通信要么通过总线上的干扰来唤醒所有的控制设备，不需要的控制设备也通过有意的或无意的总线激活而被唤醒。

当今的CAN收发器可以基本上运行于两个模式，在激活模式中用于通信，在睡眠模式中用于节能的静止状态。应用程序可以设定所期望的运行模式，一旦该收发器在该CAN总线上识别到一个信号或一个信号特征、比如显性比特，那么该收发器还尤其是自动地从睡眠模式切换为激活模式。在该收发器处于睡眠模式期间，该CAN节点的其他部分可以是关闭的，如果该CAN收发器切换到激活模式，那么然后其再次被接通。

DE 103 58 584 A1描述了一种方法，即如何通过一个电路来扩展CAN收发器，其中该电路从一个CAN消息的一个8字节长的数据字段中解码了8比特长的样式（Muster）。由此该CAN收发器可以运行于四种模式。除了前述的模式之外，还有另一节能模式和一个中间模式。一旦该收发器在该CAN总线上识别到一个显性比特，那么它就自动地从睡眠模式切换到节能模式。在节能模式中它检测信号特征，如果它在一个预给定的时间段内识别到许多信号特征比如脉冲边缘，那么就切换到中间模式。一旦它在重新发送的CAN消息的8字节长数据字段中识别到某一样式，其中它为此按照一种特定的方法来解码该消息，那么它才从中间模式切换到激活模式中。该唤醒样式针对每个CAN收发器单独地配置。该消息的CAN标识对于该方法是固定预给定的。如果它在该消息中没有识别到该唤醒样式，那么它就返回到节能模式中。在该中间模式中能耗仅稍微高于节能模式，该CAN节点的其他部分可以保持关闭。由此实现了如下的CAN网络，其中几个节点受控地保持于节能的节能模式，而其他的节点通过该CAN总线来通信。这些单个节点可以选择性地从节能模式中被唤醒。这也称为选择性唤醒。

从而能够通过在汽车中所采用的总线、尤其CAN总线选择性地仅仅唤醒用于满足所需功能的控制设备。

发明内容

本发明的任务是说明一种如何能够在CAN网络中把单个的节点以及节点组同时地唤醒的优化的方法。

本发明涉及用于对CAN总线系统的用户进行唤醒的一种方法和一种装置，其中设置有检测机构，该检测机构检测在该总线系统上所传输信号的至少一个预给定信号特征，并由此导入其他的唤醒过程，其特征在于，定义了至少一个信号特征之一的至少两个变化曲线、样式或序列，尤其是样式，其中一个用于唤醒组，第二个用于单独唤醒。

有利地把信号的边缘或边缘变换来作为预给定的信号特征。同样可以符合目的地把信号电平或多个信号电平的确定组合来作为预给定的信号特征。

尤其有利的是，在出现至少一个信号特征之一时确定一个时间段，并由如此确定的时间段在关于该时间段所述信号特征第一次出现之后得到一个二进制信息，该信息能够对该总线系统的用户进行选择性的唤醒。

在此可以从所获得的信息中读出要唤醒的用户，其中这可以通过对促使离开睡眠模式的该消息/通知、也或者重新发送的另一唤醒消息/通知的分析来进行。

在该总线上所连接的控制设备可以有利地完全关闭它的微控制器，或者利用同样被关闭的时钟发生器而进入睡眠模式，其中仅仅必须给连接在总线上的最小功率消耗的收发器、尤其CAN收发器提供待命供电。通过根据本发明采用在出现所述信号特征时所确定的时间段，可以与所采用的总线系统传输速率无关地来进行解码，其中通过分析也附加地还可以识别在块构造中与总线系统中的通信块有关的错误。

尤其有利的是，该消息在导入另一唤醒过程之后被重新发送，并由此确定现在应该选择性地完全唤醒哪些用户。由此可以有效地避免把消息有错误地解释为唤醒消息。但也可以在分析唯一一个消息时实施唤醒过程的两个步骤。

通过本发明的方法，扩展了通过具选择性唤醒功能的该CAN收发器的唤醒方法的配置可能性，因为其不是仅配置一个样式，而是配置至少两个。

该方法的优点是，应用程序可以利用一个唯一的消息把多个CAN节点同时地从节能模式中唤醒。这在CAN总线上节省了时间和带宽。保留唤醒单个CAN节点的可能性。

其他优点和有利的扩展方案参见说明以及权利要求书的特征。

附图说明

本发明借助附图来更详细解释。

其中：

图1示出了具有多个、至少两个用户的总线系统。

图2示出了以流程图形式的根据本发明的方法流程。

在图3中示例地示出了在数据字段中编码入唤醒信息的一个消息。

图4最后示出了在数据字段中一个块的根据本发明的构造以确定具有编码入信息的信号特征。

图5示例地示出了在成组唤醒信息以及单个唤醒信息中所编码入的唤醒信息的划分。

具体实施方式

图1示出了具有总线用户101、102和103的总线系统100。总线用户分别包含有收发器或介质连接单元107、108或109以及具有集成时钟发生器104、105或106的时间检测部件或计数部件。其分别可以位于相应的收发器或介质连接单元的外部，但也可以体现为其组成部分。如前所述，在该实施例中，应该通过在汽车中通常采用的CAN总线来选择性地唤醒仅仅那些用于满足所需功能的控制设备。在此也可以将设备组合成对相同唤醒信息进行反应的组。

一种可能性是，为了选择而使用一个消息/CAN帧（比如标识）的某些部分。但其前提是，该唤醒装置与处于运行中的时钟发生器持续连接，但该时钟发生器在电流消耗上占大部分。该唤醒方式的前提是，总线的传输速率是已知的，并且该时钟发生器仅允许具有通过外部影响、诸如供电电压或温度等引起的非常微小的波动。现在确切的任务是，采用或开发一种选择方法，该方法多级地运行，并在第一级中不依赖处于运行中的时钟发生器。

在总线上所连接的处于静止状态的控制设备或用户、比如102和103可以完全关闭其微控制器，或者带入时钟发生器关闭的状态中。具有时钟发生器105或106的时间检测部件或计数部件被带入睡眠模式中，在该模式中集成的时钟发生器关闭。在处于静止状态的用户中，比如102和103，仅仅在总线上所连接的、最小功率消耗的CAN收发器或介质连接单元被设置有待命供电。

如果一个用户、比如101在总线上发送了用于唤醒用户102和/或103的特征性信号，那么就激活该选择机制。在第一步骤中该用户102和103切换为节能模式，并对所发送的总线信号边缘进行计数。该时间检测部件或计数部件利用时钟发生器105或106而被激活。根据边缘计数的结果，来进行至该中间模式的切换。在该中间模式中，借助时钟发生器105或106来解码该数据字段的内容，并与所存储的唤醒地址相比较。在结果肯定的情况下，该用户就切换到激活模式中，并比如激活用户102或103的微控制器和/或其他的电压调节器。

本发明可以作为单级唤醒概念来实施，其中该方法的两个步骤根据对所接收的唯一一个消息的分析来执行。但也可以作为两级唤醒概念来实施，以进一步提高唤醒可靠性，在两级唤醒概念中该方法的两个步骤根据所接收的两个相邻消息的分析来执行。

如果多个设备对相同的唤醒机制或者对相同的特征性信号进行反应，那么也可以唤醒整个设备组，或者把设备组合成组。通过本发明的措施，还同时能够实现为了特定应用而唤醒特定的设备。

通过逻辑构建，能够与该消息所采用的传输速率无关地来提取信息，这稍后还要更详细解释。在此在高和低或0和1、也即该二进制信息之间进行变换的数量很大程度上是恒定的。

尤其优选的是，该唤醒消息是一个按照CAN总线ISO标准所构建的消息，该消息不违反该标准，并从而在现有的系统中不会产生问题。如在其他解决方案中所采用的CAN控制器那么在此就不需要了。

在图2中作为一个例子示出了原理流程图。唤醒请求的发送机把对应于图3的一个消息A发送到该总线上、诸如这里在该例子中的CAN总线，其中在该消息中用编号编码入要唤醒的接收机或接收机组。在静止状态中该总线是隐性的。如果该第一消息到达，其中这可以在至显性的切换处被识别并在图2的块1中发生，则计数器被激活。该时间检测部件或计数部件105或106的时钟发生器平行地被启动。在由多个系数所影响的某一时间上，然后在图2的块2中对该消息的边缘也或信号电平的数量进行计数。如果该数量处于允许的界限内，那么就激活该电路的第二部分。由此实现了把总线上的通信或者干扰和唤醒请求进行第一次分离。如果所述比较结果是肯定的，也即它是一个唤醒请求，那么就给该逻辑的第二级提供电流。现在该发送机第二次发送对应于图3的该消息A。从该消息中，现在该唤醒逻辑、也即尤其该处理单元采用时间检测部件或计数部件105或106从该数据字段中根据下文所述的方法来读出应该被唤醒的设备或设备组的编号。这在图2的块3中进行。如果所读出的编号与所存储的相一致，那么就在图2的块4中通过激活电压调节器或唤醒微控制器来激活该设备，并且相应的用户参与总线通信。按照本发明的方法，这不仅针对单个的用户，而且还针对用户组的情况，使得在后一情况中利用一个唤醒消息来唤醒多个用户。如前所述，在该流程图中示出了利用块2和3的组合的这种二级唤醒方法。同样也可以仅仅利用这两级之一来作为唤醒判据。

对应于图3，该消息A以一种优选的形式被用作CAN总线ISO标准而构建的消息。在此设置有一个帧开始SOF、通常包含有标识的一个仲裁字段、以及在数据字段之前的一个控制字段。与该数据字段相连地包含有作为循环冗余校验CRC的一个校验数字以及与消息传输有关的一个确认字段、确认ACK。该消息A在数据字段中包含有设备或设备组的编号。作为CAN 标识可以采用Wake-Up-ID，也即对应于CAN规范2.0rrr rrrd rrrr，其中r表示隐性，d表示显性。但也可以为该唤醒消息来确定另外一个消息地址。从而该帧符合CAN总线规范，并且其他设备通过CAN总线的通信不受干扰。

如图3所示，在帧中尤其在CAN帧中整个数据字段在此由64个比特组成，划分为8个块，也即块0至块7。在此在每个块中编码入设备编号的至少1个比特。如果在此在每个块中编码入设备编号的正好1个比特，那么，如图所示，该电路就可以从一个CAN帧中 8个比特来用于进一步处理。通过这8个比特的嵌套可以识别在传输中的错误。

图3的单个块0至7的特殊构造在图4中示出。通过8个块的这种特殊构造，可以与所采用的总线传输速率无关地来进行编码。另外还可以识别在块构造中的错误。在此一个块对应于该CAN数据字段中的8个比特。

在图4中示例地示出了一个块的构造。在此比特2和3为高，以测量或确定一个时间t。在比特3结束之后，该唤醒逻辑或该处理单元等待预先确定的时间t一次，并存储然后所出现的状态，再一次等待时间t，并再次存储然后重新出现的状态。如图4所示，在此该时间t和2t如此来选择，使得全部的高或低信号能够在信号电平的范围内被识别。同样也可以考虑通过相应选择相应的时间段来识别信号边缘，比如从比特4到比特5以及从比特6到比特7。从而与所采用的传输速率无关地实现了对0信息、在此在比特5和6中以及1信息、在此通过比特7和8的编码可能性。

也即，在图4的示例编码中，比特1总是0，比特2和比特3总是1，为了校准时间t，比特4再次总是0，以在校准时间和真正的二进制信息之间进行分隔。比特5和6在此如此来选择，使得其是高的，这对于该块则意味的是逻辑0。比特7和8然后如此来选择，这对于该块意味的是逻辑1。也即，比特5和6为1，该块包含有逻辑0，比特7和8为1，那么该块包含有逻辑1。也即，这些比特在此被如此设置，使得或者比特5和6为1，或者比特7和8为1。也即，在此所述的方法示出了一种与构造线路无关的传输，尤其通过对边缘或边缘变换以及根据相应预给定信号特征的相应信号电平的计数；在一种多级概念中，一方面作为第一唤醒级，并在分析在同一消息或重新发送的消息中所编码入的二进制信息时作为第二选择性唤醒级。前述的信号特征在此可以如前所述一方面是信号电平、也即如图4中例子所示的0或1，但也或者如已经说明的是信号边缘或信号边缘变换的分析。从而得到选择性唤醒控制设备的一种简单的可能性，而无需具有附加的线路耗费并且无需总是将该总线系统的所有不需要的用户带入电流消耗。

具有选择性唤醒功能的该CAN收发器的配置可能性通过本发明而被如下地扩展，即不仅配置一个样式，而且配置至少两个。一个样式用于单独唤醒一个单个用户，其他一个或多个样式用于唤醒用户组。通过合适地选择配置样式，能够实现不必单独地存储或配置所有的唤醒样式。

该方法的优点是，应用程序可以利用一个唯一的CAN消息把多个CAN节点从节能模式中唤醒。这节省了在该CAN总线上的时间和带宽。通过该第二样式保持得到唤醒单个CAN节点的能力。

基本上存在四种用于相应于唤醒功能来配置诸如CAN收发器的IC的可能性：

1.在IC中的固定编码（ROM）

2.易失性存储器，其在每次从外部接通之后必须重新设置（比如通过SPI）

3.非易失性存储器，其在作业线末端处被编程（EPROM,EEPROM,Flash）

4.比特跳换（Bit-zapping），各个比特通过熔丝/抗熔丝技术在作业线末端处被永久地设置

版本1适合于每个单次的编码件数非常高的情况。

版本2需要自己的编程接口。

版本3在生产中引起较高的成本（附加的处理步骤）。

版本4可以用于少量的比特。

如果多个CAN节点利用相同的唤醒样式来配置，那么这些CAN节点就可以同时地被唤醒，而不是单独地。因此，实现一种可替选的唤醒样式是有意义的。那么每个CAN节点就可以具有单独的唤醒样式；CAN节点组采用相同的可替选唤醒样式，借助该可替选唤醒样式它们可以被同时唤醒。在下文中详细阐述了一个例子，并在图5中示出。

为了节省配置比特（尤其对于跳换配置），可替选的唤醒样式被特殊编码，比如选择唤醒样式的n个比特，以定义（2ⁿ-1）个单独的唤醒样式和一个组唤醒样式。该唤醒样式的剩余（8-n）个比特对于该唤醒组的节点都是相同的。从而如果一个唤醒组比如应该由七个CAN节点组成，那么就比如采用该唤醒样式的后三个比特，以单独地唤醒单个的节点。利用三个比特得到了8种组合。比如利用组合1-7来单独唤醒该唤醒组的成员，利用组合0来同时唤醒全部。从而对于每个节点不仅存在一个单独的唤醒样式，而且存在一个可替选的唤醒样式，而不需要附加的配置比特。所描述的、在图5所示的例子中，所选择的唤醒样式选择能够在比如通过比特跳换进行配置时限制于对单独的、选择性唤醒样式的设定。如果该用户接收到它的单独唤醒样式，在所示的例子中为11010101，或者它接收到它的前五个比特后紧接着三个逻辑零，也即11010000，那么它就被唤醒。对于组有效的唤醒样式以这种方式隐含地被一同存储。

唤醒组的其他编码和其他大小自然同样是可以的。

在此所述的CAN收发器可以用于CAN和/或TTCAN网络。

Claims (15)

1.用于唤醒CAN总线系统用户的装置，其中设置有检测机构，该检测机构检测在该总线系统上所传输信号的至少一个预给定信号特征，并根据所述至少一个所检测信号特征的行为而导入另一唤醒过程，其特征在于，定义了至少一个信号特征之一的至少两个变化曲线、样式或序列，其中一个曲线或样式或序列用于唤醒用户组，第二变化曲线或第二样式或第二序列用于用户的单独唤醒。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，作为预给定的信号特征，检测信号的边缘或边缘变换。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，作为预给定的信号特征，检测信号电平或多个信号电平的确定的组合。

4.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，设置有计数器，至少用于对所述至少一个信号特征之一的出现进行计数。

5.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，设置有计数器或计时器，至少用于检测在所检测信号特征的出现时间点之间的时长。

6.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，对于该另一唤醒过程所使用的、所述至少一个信号特征的变化曲线、样式或序列被存储在为此所设置的存储器中。

7.用于唤醒CAN总线系统用户的方法，其中设置有检测机构，该检测机构检测在该总线系统上所传输信号的至少一个预给定信号特征，并根据所述至少一个所检测信号特征的行为而导入另一唤醒过程，其特征在于，定义所述至少一个信号特征之一的至少两个变化曲线、样式或序列，其中一个变化曲线或样式或序列用于唤醒用户组，第二变化曲线或第二样式或第二序列用于用户的单独唤醒。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，发送一个任意的消息，并且将该消息作为唤醒消息来分析，其方式是，从该消息中检测并分析所述至少一个信号特征中的一个或多个。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一个信号特征之一通过计数器而被计数，并与至少一个阈值或界限值相比较，并根据比较结果来导入或实施该唤醒过程。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在出现所述至少一个信号特征之一时确定一个时长。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在之前所确定的时长至少一次重新结束之后由所述至少一个信号特征之一的值确定一个二进制信息，由多个以这种方式所确定的二进制信息来构建信号特征的变化曲线或序列或样式，并与至少一个所存储的变化曲线或所存储的序列或所存储的样式相比较，并根据比较结果来导入或实施该唤醒过程，或不导入或不实施。

12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在第一步骤中，所述至少一个信号特征之一通过计数器而被计数，并与至少一个阈值或界限值相比较，并根据第一比较的结果来导入该唤醒过程的第二步骤，以及在第二步骤中由所述至少一个信号特征之一的值来确定一个时长，并在所确定的时长至少一次重新结束之后确定一个二进制信息，由多个以这种方式所确定的二进制信息来构建信号特征的变化曲线或序列或样式，并与至少一个所存储的变化曲线或所存储的序列或所存储的样式相比较，并根据第二比较结果来实施该唤醒过程，或不实施。

13.根据权利要求7至12之一所述的方法，其特征在于，唤醒消息被多次发送，将在静止状态中所接收的消息作为唤醒消息来分析并且在导入该另一唤醒过程之后等待该唤醒消息的重新接收，并且在重新接收之后实施该唤醒方法的针对单个用户或者用户组的选择性第二步骤。

14.根据权利要求7至12之一所述的方法，其特征在于，将在静止状态中所接收的消息作为唤醒消息来分析，其中通过一次接收的同一消息的分析来实施该唤醒方法的第一步骤以及该唤醒方法针对单个用户或者用户组的选择性第二步骤。

15.一种总线系统的用户，具有根据权利要求1至6之一所述装置。

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