CN103814550B

CN103814550B - 用于运行通信装置的方法以及相应的通信装置

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Publication number: CN103814550B
Application number: CN201280047034.5A
Authority: CN
Inventors: A-J.罗哈切克; D.托斯; S.托多罗夫; T.胡克
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: WO2013045323A1; CN103814550A; JP2014531844A; US20140317322A1; TWI572166B; TW201322689A; US9529746B2; DE102011083474A1; JP5814474B2

Abstract

本发明涉及一种用于在环形通信装置（50）的用户之间传输帧的方法，所述帧具有数据，所述通信装置具有主机（52）和至少一个从机（54、56、58、60）作为用户，其中每个用户具有至少一个中断寄存器（62、64、66），其中所述至少一个中断寄存器（62、64、66）的字段被分配给中断请求并且包括中断位的值，其中由从机（54、56、58、60）在构造为空帧（42）的帧中向主机（52）传送中断请求，该中断请求包括中断位，其中空帧此外具有用于所有从机（54、56、58、60）的切换位，该切换位说明中断请求的状态。

Description

用于运行通信装置的方法以及相应的通信装置

技术领域

本发明涉及一种用于运行通信装置的方法以及一种通信装置。

背景技术

在汽车技术领域中，串行接口（例如SPI，Serial Peripheral Interface（串行外设接口））在控制设备中被用于在例如可被构造为集成电路（IC，Integrated Circuit）的逻辑组件之间传输数据。该SPI接口描述在构造为主机的组件与不同的构造为从机的组件之间的双向的、同步的以及串行的数据传输。在此，接口在主机与从机之间包括至少三条线路，通常这是两条数据线和一条时钟线。在多个从机的情况下，这些组件中的每个都需要主机的附加的选择线或选中线。SPI接口能够实现菊花链或总线拓扑的构造。

在一些情况下，SPI接口并不适于传输时间关键控制信号，以便使目前的安全关键应用的实时要求变得合理。经常利用SPI只进行诊断和状态信息的交换。时间关键控制信号通常在利用定时器单元和/或专有接口的情况下以高花费被传输给执行器和/或传感器的分析电路的控制组件。

在应用总线拓扑形式的SPI接口时，在较高数据率的情况下由于EMC特性差而出现越来越差的信号完整性并且高干扰影响。此外，只有发送信号与时钟信号同步地被传输，而接收信号的相位同步的传输由于在从机中的内部延迟时间在高数据率的情况下变得越来越难。这样，在将SPI接口应用于菊花链拓扑、即环形拓扑中时可能形成非常高的等待时间，为此这样的通信装置不能有效地在汽车控制设备中予以利用。

在现有技术中，基于物理传输层、例如SPI，为了在两个实例之间无损耗地传输数据，使用所谓的三次握手（tree-way-handshake）方法。在输送消息时，参与的实例需要确保由其接触的实例已获得消息的可能性。因此，当消息到达时，进行发送的实例想要确认应答。这样，第一用户将消息发送给第二用户。基于环形拓扑，进行发送的第一用户、例如主机现在可以读回其所发送的信息并且比较，是否出现了传输错误，然而，第一用户不能辨别，原始消息是否已经受干扰地到达了第二用户处，或该原始消息是否正确地到达了第二用户处并且在返回路径上变为了失真。此外，第二用户、例如从机必须有把握，其信息、例如确认被正确地传输给了第一用户，以便之后例如能够以新数据占用存储位置。

发明内容

在此背景下介绍具有独立权利要求的特征的方法和通信装置。本发明的其他扩展方案由从属权利要求和说明书中得出。

利用本发明尤其提供用于在通信装置中的用户之间传输数据的方法的协议和数据结构，其中用户彼此串行地连接并且通信装置以环形拓扑具有通常环形的结构。在此情况下在扩展方案中规定，在用于传输的协议中和/或在数据结构中通过特殊的段保护数据的传输。在用户的中断寄存器中的中断位和在中断请求中的切换位被用作这样的段。在此，每一个从机被分配一个中断位，其中相应的从机通过在空帧中设定被分配给其的中断位用信号通知主机：该从机是否可以向主机提供数据。若该从机可以向主机提供数据，则从机利用所设定的中断位要求主机向其发送数据帧，该从机可以将数据插入到该数据帧中。可构造为空帧或数据帧的每个帧具有用于所有用户的切换位。通过切换位的值显示以前的帧的传输是否无干扰地进行，即是否必须被重复。

因此，可以以直到高数据率的方式实现用户在通信装置的逻辑组件上利用例如至少一个专用集成电路（ASIC）的至少一个微控制器的简单且成本低的实施。为了应用于安全关键应用中，该方法能够实现在用户之间无错误地传输数据。

在可能的应用中，使在软件方面通常所需的保护最小化。因此，在用户的计算机核心与接口模块之间的交互的需求减小，该接口模块可以构造为串行接口。通信装置因此支持在用户之间受保护地传输信息，其中通信装置的一个用户被构造为主机而至少一个另外的用户被构造为从机。在传输错误的情况下，在本发明的一种扩展方案中，可以自给自足地重复数据请求，而无软件交互。此外，所描述的通信装置能够实现所连接的用户同步到统一的时间域上并且支持用于数据的单播、多播或广播传输，由此主机可以同时响应多个从机。

在具有环形拓扑的通信装置中，用户通过点对点连接以最小的引脚数目连接。用户之一、例如微控制器在此作为主机起作用，由此不需要总线仲裁。从机可以不同地被构造。这样，分立组件可以具有多个从机或可以仅具有一个从机。分别具有至少一个从机的分立组件可以构造为ASIC（专用集成电路），其中，其中集成有至少一个从机的至少一个组件可由逻辑电路、例如微控制器或另一ASIC作为主机来控制。主机通常发送连续的数据流，该数据流依次经过从机。通过连续同步的可能性，从机也不需要其他时钟。为了能够在用户间进行数据交换，在本发明的扩展方案中，设置有具有所属数据结构的统一协议。

在本发明的另外的扩展方案中，可以在串行的、环形的通信装置、例如所谓的环形总线的用户之间传输数据，在该通信装置中用户彼此串行地连接。在此，数据包可以从构造为主机的用户传送给构造为从机的另外的用户，其中，该数据包在从机间被传送。此外，可以从用户到用户以至少一位持续时间的延迟传输数据，由此可包含消息的数据包可以在用户之间以非常小的等待时间被传输。

根据本发明的通信装置被构造用于执行所介绍的方法的所有步骤。在此，该方法的各个步骤也可以由该通信装置的各个部件来执行。此外，该通信装置的功能或该通信装置的各个部件的功能可以被转换为该方法的步骤。此外，可能的是，将该方法的步骤实现为该通信装置的至少一个部件或整个通信装置的功能。

本发明的其他优点和扩展方案从说明书和附图中得出。

易于理解的是，前面所提及的和下面还要阐述的特征不仅可以以分别所说明的组合而且可以以其他组合或者单独地被使用，而不离开本发明的范围。

附图说明

图1以示意图示出具有米勒/MFM编码的帧间符号的实例，这些帧间符号在根据本发明的方法的一个实施方式中被使用。

图2以示意图示出构造为数据帧的帧的结构，该帧在根据本发明的方法的另一实施方式中被使用。

图3以示意图示出构造为空帧的帧的结构，该帧在根据本发明的方法的另一实施方式中被使用。

图4以示意图示出根据本发明的通信装置的一种实施方式，在根据本发明的方法的一种实施方式中利用该通信装置触发软中断请求。

图5以示意图示出在执行根据本发明的方法的另一实施方式时用于可靠地传输中断请求的流程控制的实例。

图6以示意图示出在执行根据本发明的方法的另一实施方式时使用切换位（触发位（Toggle-Bit））来自给自足地返回（重传）信息的实例。

具体实施方式

本发明的其他优点和扩展方案从说明书和附图中得出。

图1示出帧间符号2、4、6、8、10、12的实例，这些帧间符号在根据本发明的方法的实施中被用作数据包的组成部分，这些组成部分在根据本发明的通信装置的用户之间被传送。在这样的数据包中，跟随在所示出的帧间符号2、4、6、8、10、12之一后面的是帧14，该帧可以被构造为数据帧或空帧。

在根据本发明的方法的一种扩展方案中被用于对数据包进行编码的MFM编码和因此米勒编码的情况下，尤其得出图1中所示的、数据流的数据包的帧间符号2、4、6、8、10、12的实例。在此，每个帧间符号2、4、6、8、10、12具有有所分配的周期持续时间的独特的信号变化曲线16、18、20、22、24、26。每个帧间符号2、4、6、8、10、12的信号变化曲线16、18、20、22、24、26由于米勒编码而具有在用户初始化时所使用的不允许的2.5或3位的周期持续时间，该周期持续时间与在发送数据时所使用的传统周期持续时间不同。前两个帧间符号2、4的信号变化曲线16、18具有3位的周期持续时间，而其他帧间符号6、8、10、12的信号变化曲线20、22、24、26分别具有2.5位的周期持续时间。具有不允许的周期持续时间的帧间符号2、4、6、8、10、12由于违反编码（Kodierverletzung）而产生。中间符号2、4、6、8、10、12对应于无效的数据信号，然而所述数据信号被用户所识别。

通过在初始化期间重复发送这样的帧间符号2、4、6、8、10、12，通信装置的每个从机获得在两个相继的边沿变换之间交替地短的和长的周期持续时间的序列，所述周期持续时间通过信号变化曲线16、18、20、22、24、26限定。

功能上对应于数据包的包开始（Start of Package）和/或包结束（End ofPackage）的帧间符号2、4、6、8、10、12（IFS，Interframe-Symbol）被插入到要传输的数据流中，以便能够由用户在连续的数据流中识别和提取信息。帧间符号（IFS）2、4、6、8、10、12也可以构造为前同步码，由此构造为从机的用户可以被同步到随后的信息。帧间符号2、4、6、8、10、12因此被用于对帧进行同步，这些帧可以构造为数据帧或空帧。

为了保证可靠地识别帧间符号2、4、6、8、10、12，要排除在数据流中出现相同的位序列。这例如可以通过合适的编码或违反编码来确保。为了产生可被用作同步符号的特殊的帧间符号2、4、6、8、10、12，所应用的线路编码、例如米勒编码的规则可以被利用，所述规则在数据流中确定数量的零或一之后总是设置边沿变换。只要在数据流中根据该方法的实施超过没有边沿变换的最小或最大持续时间，则提供无效的编码。由于低于没有边沿变换的最小周期持续时间提高通信装置的带宽要求，所以替代地选择没有边沿变换的最大允许的周期持续时间的无效提高。

图2以示意图示出数据包的构造为数据帧28的帧的构造的实例，该帧可以在根据本发明的通信装置的用户之间发送。该数据帧28包括标识字段30、地址字段34、数据字段36以及可选的用于循环冗余校验的CRC字段38。此外，图2分别示出直接在数据帧28之前或直接在数据帧28之后的帧间符号40。

在根据本发明的方法的一种实施方式中能够在根据本发明的通信装置的用户之间交换的、构造为空帧42的帧的结构的实例在图3中示意性地被示出。该空帧42同样包括标识字段30以及在空帧42中可选的且因此并不一定必需的地址字段34。此外，空帧42包括用于中断请求（IRQ，Interrupt Request）的IRQ字段44。空帧42同样可以具有可选的用于循环冗余校验的CRC字段38。在所发送的数据流中，空帧42也布置在直接被布置在空帧42之前和直接被布置在空帧42之后的两个帧间符号40之间。

根据图2和图3中所介绍的帧的数据结构，跟随在帧间符号40之后的是具有帧标识位（Frame-ID-Bits）的序列的标识字段30。这些帧标识位用信号信息用户：在随后的数据流中涉及何种类型的信息。在一种示例性的配置中，可以分别设置一个帧标识位和四个地址位。在替代的实施中，也可以提高或缩小报头的位，该报头包括标识字段30以及地址字段34。

在本发明的扩展方案中，数据包的帧的地址字段34以及标识字段30配备有奇偶校验位，由此防止有错误的寻址。替代地或补充地，也可以在整个帧、通常整个数据帧之上执行循环冗余校验（cyclic redundancy check，CRC）并且在此计算校验和。对完整帧的校验和的计算提高传输错误的识别并且因此也使得能够在安全关键装置中、例如在汽车的控制设备中使用。

在另一种应用中，在帧的标识字段30中的标识位通过主机来配置，使得所连接的从机可以将信息解释为数据帧28。在一种示例性的配置中，数据帧28的特征在于，数据帧28的标识字段30中的第一标识位FDO未被设置：FDO=0。信息的数据内容因此仅允许由被寻址的用户处理。这种信息（数据帧28）对应于串行外设接口（SPI）的数据内容。

除了具有标识位的标识字段30之外，帧具有有地址位的地址字段34。在此，用户的寻址可以通过设定和/或改变地址字段34中的地址值并且因此地址位来执行，由此设定帧的地址字段34的地址信息。在对用户寻址时，如下利用环形拓扑，即每个用户、通常从机从例如通过地址值限定的当前地址减去0x01，由此在具有相应地址值的地址0x00的情况下寻址所期望的用户。实现通常由1位减法器通过传输第一最低有效位（least significantbit，LSB-First）的地址来进行。

此外，帧的标识字段30中的其他标识位例如可以被用于传输指令（单播、多播和/或广播指令）。通过相应的配置，在传输数据帧28时可以执行写入（广播写入）和/或读取（广播读取）。在这样的用于写入和/或用于读取的传输指令的情况下，随后的地址值不再被解释为地址信息而是被解释为传输标识（广播ID）并且不被从机改变。因此可以执行地址、即例如在具有4位的长度的地址报头的情况下16个地址的大量不同传输（广播）。

在传输的第一应用（广播应用）中，主机作为用户向参与该通信的从机发送用于调整系统时钟的指令，加上单独的偏移（Versatz），该偏移对应于环形通信装置中的延迟并且该偏移对于主机而言是已知的。此外，主机可以以已知的时间偏移向多个从机发送唯一的帧。主机到第一从机的时间偏移为x位+数据位的数目，因为该从机只有在其接收了整个帧之后才能调整其时钟。然而，该时间是固定的并且可计算。相继的从机利用仅仅一个另外的时间偏移并且因此仅仅一个另外的节拍偏移来调整其时钟，因为每个用户的延迟在本发明的扩展方案中仅为一位。

在传输的第二应用中，主机将用于输出/调整角度时钟（Winkeluhren）的指令发送给所连接的从机。在一种示例性应用中，环形网络装置中的第一从机识别用于输出角度时钟的其值的传输指令。第一从机如下改变在通常构造为数据帧28的帧的标识字段30中通过在标识位中所存储的标识，即随后的从机以读取方式访问数据内容并且用角度时钟的值填充由主机留空的帧的数据部分。随后的从机现在以类似于在第一应用中的方式利用该传输来在考虑到一位的节拍偏移的情况下设置其角度时钟的值。当附加地还传输当前的改变速度时（其中考虑到帧可以任意长），从机可以被保持足够精确地角度同步。

在本发明的扩展方案中规定，空帧42的每个IRQ字段44对于每个参与的从机具有一个中断位，该中断位明确地被分配给相应的从机。每个从机可以通过将被分配给其的中断位设置和/或设定为1或0来将中断请求传送给主机并且因此用信号通知，主机应执行特别的动作，例如将数据帧28发送给该从机，该从机可以将针对主机的数据插入到该数据帧中。

在根据本发明的方法的一种可能的扩展方案中中断请求的触发和复位在图4中示例性地被示出。

图4以示意图示出在根据本发明的方法的一种实施方式中在三个时间上相继的运行情况下根据本发明的通信装置50的实例。在此环形的通信装置50具有作为用户的主机52以及从机54、56、58、60，其在通信装置50中彼此串行地并且环形地连接。在此，第一从机54经由数据连接与主机52连接。所有从机54、56、58、60串联并且同样经由数据连接彼此连接。通信装置的最后的从机60又与主机52连接。

此外，在图4中针对每个从机54、56、58、60示出了具有字段的中断寄存器62，该字段显示中断位的状态并且因此显示中断请求的位的状态，该中断请求的位具有状态0或1。主机52包括两个中断寄存器64、66，其中主机52的这两个中断寄存器64、66中的每个都具有y个字段，其中中断寄存器64、66的第x个字段的值被分配给第x个从机54、56、58、60的中断的值和/或状态。主机52的第一中断寄存器64显示在前的第k-1个空帧的中断位的数据内容。第二中断寄存器66显示第k个空帧的当前中断位的数据内容。

在图4中同样示出的时间轴68被划分成三个区域，其中第一区域通过第一时间点70 t=0和第二时间点72来形成边界，在第二时间点第n个空帧从主机52被发送给从机54、56、58、60，其中在这两个时间点70、72之间执行通信装置50的初始化74。通过第二时间点72和第三时间点76形成边界的第二区域表示中断的触发78，其中在第三时间点由主机52将第n+1个空帧发送给从机54、56、58、60。在第三时间点76之后，执行中断的复位80。在对中断并且因此中断请求复位80时，不是将从机54、56、58、60之一的中断寄存器62中的中断位复位，而是将主机52的第二中断寄存器66的针对中断的第x个字段的值接收到主机52的第一中断寄存器64中。以此，在从机54、56、58、60的中断寄存器62中的中断位的值保持不变。只要从机54、56、58、60现在想要向主机52传送新中断请求，从机54、56、58、60的中断寄存器62中的中断位的状态就被反转，该主机52在通过空帧传输之后借助第一中断寄存器64与第二中断寄存器66的比较根据上述方法来识别这一点。

在初始化74通信装置50时，在本发明的所描述的实施方式中规定，针对所有从机54、56、58、60的所有中断位被设置为0。在中断触发78时规定，在此第三从机58通过切换其中断寄存器62中的中断位来标记中断的触发78，这又由主机52在接收各个从机54、56、58、60的中断字段之后通过如下方式记录在其第二中断寄存器66中：该第二中断寄存器66的第三字段中的值被设置为1而其他字段的值为0。

替代地可能的是，中断位在初始化74时被设置为1并且只要从机54、56、58、60可以为主机52提供数据，该从机54、56、58、60将被分配给其的中断位的值设置为0，。通过合适地设置和/或设定中断位（这根据定义可以意味着，中断位被设置和/或调整为0或1），从机54、56、58、60可以向主机传送信号。

若从机54、56、58、60中之一设置中断请求，则相应的从机54、56、58、60通过设定其中断寄存器62中的中断位的值来触发该中断请求。此外，中断位的当前值与相应从机54、56、58、60现在是否触发中断请求无关地在一个帧、通常空帧中被传输，该帧在通信装置50中在用户间传输，即从主机52出发从从机54、56、58、60被传输至从机54、56、58、60并且最后又被传输至主机52。在此，每个帧通常具有x个字段，其中，第x个字段明确地被分配给第x个从机54、56、58、60的中断位的值。一旦主机52在自从机54、56、58、60循环至从机54、56、58、60之后又接收了帧，主机52的第一中断寄存器64的字段就可以被更新，其中中断位的值从所接收的帧的第x个字段被传输到主机52的设置为参考的第一中断寄存器64的第x个字段中。

在另一应用中，帧的标识位通过主机52来配置，使得所连接的从机54、56、58、60可以将作为信息接收的帧解释为空帧。在一种示例性配置中，空帧的特征在于，在标识字段中的至少第一标识位FD0合适地被设置并且因此被定义，其中第一标识位例如被设置为FD0=1。帧定义为空帧应根据所使用的协议进行，其中通过设置帧的为此设置的字段和/或位将空帧定义为这样的帧。空帧但是也用于在通信装置50的空转中同步的用户，以便能够将中断请求、所谓的软中断从从机54、56、58、60传送给主机52。从机54、56、58、60可以通过这样的中断请求例如将新数据包用信号通知主机52，主机52可以利用读取请求提取该数据包。每个从机54、56、58、60在可构造为数据帧或空帧的帧中固定地被分配至少一个中断位，所述中断位可以由所述从机修改。中断请求的处理的按优先级排列现在可以由主机52、例如微控制器执行。

在所使用的协议中规定，从机54、56、58、60的中断请求（软中断）在交叉寻址时通过主机52正确应答，即还在从机54、56、58、60的中断请求被处理和/或复位之前，主机52对从机54、56、58、60作出响应。例如，在由主机52成功处理中断请求之后可以向从机54、56、58、60发射（absetzen）用于复位（Reset）的指令，然而该指令由于通信装置50的等待时间在如下时间点才能在从机54、56、58、60中被实施，在该时间点之后已经存在新中断请求。因此可能的是，在接收最后的空帧之后直至实施针对中断请求的复位指令的时间间隔中继续出现的中断请求在从机54、56、58、60中被无意地消除。

为了防止这一点，在所描述的通信装置的扩展方案中，设置有关于中断请求的信息的单向传输。在该扩展方案中，每个从机54、56、58、60具有中断寄存器62并因此具有用于中断请求的寄存器。从机54、56、58、60中的中断寄存器62的值随着中断请求的出现和/或触发被反转。中断寄存器62的当前状态由每个用户插入到空帧中并且传输给主机52。主机52已经包含和/或包括来自以前的循环的中断寄存器64的状态信息的映射并且现在可以针对中断请求通过将中断位的当前状态与以前的状态比较来判定，在执行软中断服务例程并且因此执行用于提供中断请求的程序时构造为从机54、56、58、60的至少哪一个用户应被处理，其中至少一个从机54、56、58、60可能根据被分配给其的优先级来处理。

图5针对根据本发明的方法的另一实施方式示出具有在主机侧的第一时间轴82和在从机侧的第二时间轴84的图，其中沿着这两个时间轴82、84登记事件，这些事件在用于可靠地传输中断请求和因此对请求中断的请求的流程控制期间发生。

在此，在第一时间点86由主机向至少一个从机发送空帧，并且只要在所述至少一个从机中存在新数据，就由所述从机在第二时间点88设置中断位。若由所述至少一个从机向该主机发送中断，则该中断在第三时间点90被接收并且由该主机执行该中断的处理。此外，由该主机向所述至少一个从机发射第一读取指令和/或写入指令，并且在第四时间点92由所述至少一个从机接收，其中此外由所述至少一个从机读出例如关于时间戳的寄存器内容。

在所述至少一个从机随后对主机应答时，现在规定，出现通信的干扰94。由于该干扰94，在数据流中出现传输错误。然而，该传输错误由主机在第五时间点96通过分析循环冗余校验和（CRC）被证实。基于此，重复读取指令，于是由主机向所述至少一个从机发送第二读取指令和/或写入指令并且在第六时间点98由所述至少一个从机接收。此外，通过所示至少一个从机重复以前的（第一）读取指令和/或写入指令。之后，由所述至少一个从机向主机传送数据并且由主机在第七时间点100接收。在接收数据之后，将该数据转移到主机的存储器、例如RAM中。之后，可以由主机向所述至少一个从机重新发送空帧，该空帧由所述至少一个从机在第八时间点102接收。

图6以示意图示出在根据本发明的方法的一种实施方式的时间过程中在根据本发明的通信装置的用户之间的数据流中的在此构造为数据帧104的帧的实例。在此，在该数据帧104之前设置有帧间符号106。此外，数据帧104包括：标识字段108，其在此具有触发位110或切换位以及具有标识位112；以及地址字段114，数据字段116和用于循环冗余校验的CRC字段118。

通常，每个帧与该帧是构造为数据帧104还是构造为空帧无关地具有触发位并且因此具有针对所有用户（通常所有从机）的切换位。通过切换位的值用信号通知帧的传输是否被正确执行或在此在数据帧或空帧的以前的循环中是否出现了干扰并且因此出现了错误。数据字段116此外具有中断位，其中每个从机明确地被分配一中断位。

规定，在此所示的数据帧104的标识位112在所有时间点都具有值0，这将该帧识别为数据帧104。若标识位替代地将具有值1，则该帧将为空帧。在第一时间点120，在数据字段116中进行第k-1个信息的第一传输，其中此外规定，触发位110具有值1。在第二时间点122，触发位110被切换到值0并且在数据字段116中进行第k个信息的第一传输。然而，在此在第二时间点122之后在第一传输期间发生传输错误124。由此，在随后的第三时间点得出，触发位110不被主机反转，使得该触发位在本实例中保持值0。由此，此外得出，从机重复以前的、在此第k个信息，使得第k个信息被第二次传输。然而在此可考虑的是，可以限制重复尝试的次数。在第四时间点128，触发位110又被反转为1并且在数据字段116中首次传输第k+1个信息。

在通信装置的一种设计中（利用该设计尤其还考虑由通信装置的用户以何种速度执行和/或实现不同的功能和因此例如程序和/或指令），此外规定，中断请求在从机中比通过空帧提取该中断请求更缓慢地出现。此外，通过两次触发、即切换或来回转换中断寄存器又建立输出状态，由此中断寄存器通过在主机中比较状态信息不能被识别。在不注意该规则时，中断请求可能丢失，然而确保了，决不出现过多的中断请求，这在扩展方案中可以通过如下方式来实现：在由第一用户给第二用户的两个中断请求之间设置有具有要确定的最小长度的时间区间，该长度例如可以取决于通信装置的用户的数目和/或帧的长度。

除了传输中断请求之外，在通信装置的连续运行中，空帧被用于配置从机。如已提及的那样，在安全关键应用中，对例如构造为数据帧的帧执行具有和/或经由循环冗余校验（CRC，cyclic redundancy check）的编码。为了防止由于传输错误引起的对用户有错误的寻址，地址报头和因此针对帧的地址的数据头同样执行CRC计算，其中针对地址报头计算校验和，其中由用户使用其地址。

在扩展方案中，每个用户、通常每个从机通过空帧被分配其地址。但这导致，在环形通信装置中的每个用户具有关于其绝对地址的知识并且可以将该知识用于CRC计算。为此，主机发送具有地址字段的空帧，该地址字段被分配地址值0x00。每个从机从该地址值减去值0x01并且拒绝所接收的地址。因此，从机随着空帧的每次接收获得关于其在环中的位置的信息。在此，进行接收的从机的位置典型地与地址字段中的相应的地址值有关，该地址值提供关于已经执行了地址值的多少次减法的情况，其中减法的次数对应于从机的数目，该从机在通过信装置中被布置在进行接收的从机前面，即被布置在主机之后且进行接收的从机之前。

在另一种应用中，数据包的帧的标识位通过主机来配置，使得标识位中的一个由从机解释为所谓的切换位（触发位）。在一种示例性配置中，切换位通过该帧的第二标识位FD1来描述。借助该帧的被定义为切换位的第二标识位FD1，在有传输错误的情况下，主机可以重新请求数据包。在此，通常规定，根据对循环冗余校验的校验和的分析执行对传输错误的检测。有错误地传输的数据包和/或相应地有错误地传输的信息的返回（重传）在此在主机中自给自足地启动，即不需要与中央计算单元（中央处理单元、CPU）执行交互。在通过主机重新发送前面已经发送的以前的数据包之后，从机识别是否涉及以前的请求的重复或是否已经涉及具有类似内容的新信息。为此，切换位FD1相应地被主机修改。只要到达的信息的切换位相对于以前的循环没有被改变，就规定，从机再次传输以前的数据包。在相反的情况下，若切换位FD1通过切换被修改，则从机处理当前的数据包并且与该当前的数据包一起同时获得对以前的数据包成功传输给主机的确认（acknowledge）。

在用于在具有主机52和至少一个从机54、56、58、60作为用户的环形通信装置50的用户之间传输具有数据的帧的方法中，每个用户具有至少一个中断寄存器62、64、66。在此，至少一个中断寄存器62、64、66的字段被分配给中断请求并且包括中断位的值。在此，由从机54、56、58、60向主机52以通常构造为空帧42的帧传送中断请求，该中断请求包括中断位。在该方法的扩展方案中可以规定，在空帧42中每个从机54、56、58、60明确地被分配这样的中断位。也可能的是，构造为数据帧28、116的帧针对从机54、56、58、60中的每个具有中断位。空帧42但是还有每个数据帧28、116和因此典型地任何帧此外可以具有用于所有从机54、56、58、60的切换位，该切换位说明所传输的帧的状态并且因此也说明在空帧42中所传送的中断请求的状态。通常，通过切换位的值可以用信号通知，以前的帧是否无错误地被传输了或在传输中是否例如由于干扰而出现了错误。

通常，每个从机54、56、58、60具有中断寄存器62，其中在出现传输请求时中断寄存器62的中断位的值被从机54、56、58、60反转。在此，中断寄存器62的字段的当前值可以由从机54、56、58、60插入到通常构造为空帧42或必要时构造为数据帧28、104的帧中并且被传输给主机52。在此，第x个从机54、56、58、60将其中断位的值传输到该帧的第x个字段中，该第x个字段明确地被分配给第x个从机54、56、58、60。一旦从机52接收具有用于中断位的值的更新过的字段的帧，这些值可以被传输到主机52的第一中断寄存器62中。

此外可能的是，主机52具有两个中断寄存器64、66，其中第一中断寄存器64的第x个字段包括中断位，用于说明以前循环的第x个从机54、56、58、60的中断请求的存在或不存在，并且其中第二中断寄存器66的第x个字段包括中断位，用于说明当前循环的第x个从机54、56、58、60的中断请求的存在或不存在。中断请求的存在可以通过分析或比较主机52的这两个中断寄存器64、66来确定，其中该主机按优先级排列中断请求的处理。

此外，由至少一个从机54、56、58、60利用空帧42用信号通知主机52：由从机54、56、58、60利用构造为数据帧28的帧可提取数据包，其中该空帧包括中断请求。通过空帧的第x个字段中的中断位的值用信号通知主机：第x个从机54、56、58、60是否已触发这样的中断请求。中断请求的存在可以根据通过第x个从机54、56、58、60的中断位的值1或0的定义来显示。

在通常构造为空帧42和/或构造为数据帧28、104的帧中的切换位在传输无错误时由主机52反转，其中该帧中的切换位的值在以前的传输受干扰时被保持，并且其中在切换位不变的情况下由从机54、56、58、60再次传输以前的构造为数据帧28、104和/或构造为空帧42的帧，该帧包括要传输的数据或要传输的信息。在此，每个帧通常仅证实用于所有用户的这样的切换位，该切换位登记相应帧的传输的状态。

通常，在从机54、56、58、60中中断请求比在空帧42中提取中断请求更缓慢地出现。中断请求可以单向地被传送。

Claims

1.一种用于在环形通信装置（50）的用户之间传输帧的方法，所述帧具有数据，所述通信装置具有主机（52）和至少一个从机（54、56、58、60）作为用户，其中每个用户具有至少一个中断寄存器（62、64、66），其中所述至少一个中断寄存器（62、64、66）的字段被分配给中断请求并且包括中断位的值，其中由从机（54、56、58、60）在构造为空帧（42）的帧中向所述主机（52）传送中断请求，该中断请求包括所述中断位，其中所述空帧此外具有用于所有从机（54、56、58、60）的切换位，该切换位说明中断请求的状态，其中，所述主机（52）具有两个中断寄存器（64、66），其中第一中断寄存器（64）的第x个字段包括中断位，用于说明以前循环的第x个从机（54、56、58、60）的中断请求的存在，并且其中第二中断寄存器（66）的第x个字段包括中断位，用于说明当前循环的第x个从机（54、56、58、60）的中断请求的存在。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，每个从机（54、56、58、60）具有中断寄存器（62），其中在出现中断请求时所述中断寄存器（62）的中断位的值被从机（54、56、58、60）反转。

3.根据权利要求2所述的方法，

其中，所述中断寄存器（62）的字段的当前值由从机（54、56、58、60）插入到空帧（42）中并且传输给所述主机（52）。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，

其中，中断请求的存在通过分析所述主机（52）的两个中断寄存器（64、66）来确定，其中由该主机（52）按优先级排列中断请求的处理。

5.根据上述权利要求1至3之一所述的方法，

其中，利用包括中断请求的空帧（42）由所述至少一个从机（54、56、58、60）通过设定在所述空帧中被分配给所述至少一个从机（54、56、58、60）的中断位用信号通知所述主机（52）：由该从机（54、56、58、60）利用构造为数据帧（28）的帧能够提取数据包。

6.根据上述权利要求1至3之一所述的方法，

其中，在传输无错误时，在空帧（42）中或在数据帧（28、116）中的切换位由所述主机（52）反转，并且其中在传输受干扰时，在空帧（42）中或在数据帧（28、116）中的切换位的值被保持，其中在切换位不变的情况下由从机（54、56、58、60）再次传输以前的空帧（42）或数据帧（28、116），所述空帧或数据帧包括信息。

7.根据上述权利要求1至3之一所述的方法，

其中，中断请求单向地被传送并且其中在由主机（52）处理之后从机（54、56、58、60）中的切换位不被复位。

8.一种环形通信装置（50），所述环形通信装置具有主机（52）和至少一个从机（54、56、58、60）作为用户，其中所述用户相互之间传输帧，所述帧具有数据，其中每个用户具有至少一个中断寄存器（62、64、66），其中所述至少一个中断寄存器（62、64、66）的字段被分配给中断请求并且包括中断位的值，其中从机（54、56、58、60）在构造为空帧（42）的帧中向主机（52）传送中断请求，该中断请求包括所述中断位，其中所述空帧此外具有用于所有从机（54、56、58、60）的切换位，该切换位说明中断请求的状态，其中，所述主机（52）具有两个中断寄存器（64、66），其中第一中断寄存器（64）的第x个字段包括中断位，用于说明以前循环的第x个从机（54、56、58、60）的中断请求的存在，并且其中第二中断寄存器（66）的第x个字段包括中断位，用于说明当前循环的第x个从机（54、56、58、60）的中断请求的存在。