CN104137489A - 总线系统的用户站和用于在总线系统的用户站之间传递消息的方法 - Google Patents

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Abstract

一种总线系统(1)的用户站(20)及一种用于在总线系统(1)的用户站(10；20)之间传递消息(40)的方法被提供。所述用户站(20)包括比较装置(23)，该比较装置用于比较所接收的消息(40)的识别码(41)和用户站(20)的发射存储器(54)的预配置的发射识别码(55)。

Description

总线系统的用户站和用于在总线系统的用户站之间传递消息的方法
技术领域
本发明涉及一种总线系统的用户站和一种用于在总线系统的用户站之间传递消息的方法，其中特别是可以独立地由用户站识别发射冲突。
背景技术
目前已知一种总线系统，在该总线系统中借助CAN协议传递消息，如在ISO11898中的CAN规范中所描述的那样。
DE 100 00 305 A1描述CAN(Controller Area Network(控制器域网络)＝控制装置网络)以及CAN的被称为TTCAN(Time Triggered CAN＝时间触发CAN)的扩展。
CAN和TTCAN以基于消息的协议工作并例如使用于车辆中。基于CAN或者TTCAN的总线系统能够实现所有与该总线系统相连接的用户站、诸如微控制器彼此进行通信。
由于CAN总线的所有用户站为了发射消息都想访问CAN总线，所以必须尽可能公平合理地或者根据预先确定的方案划分用于发射消息的权利。这种被称为仲裁的划分在CAN总线上按位通过发射也被称为标识符的识别码来实现。每个识别码代表标有该识别码的消息或者作为发射器发射该消息的用户站的确定的优先权。消息的优先权越高，消息的发射器就添加越多显性位作为识别码。优先权越低，就添加越多隐性位。在这种情况下适用，发射器的显性位与此相对地覆写竞争发射器的隐性位。由此被分级为更重要的消息具有在被分级为较不重要的消息之前的优先权。
因此每个发射器、即每个用户站通过其输入端观察按照CAN协议工作的总线，而该发射器通过其发射输出端、即Tx输出端发射数据。如果该发射器确定在总线上出现显性位，而该发射器自己发射具有隐性位的消息，该发射器则由发射运行改变为接收运行。这种按位的、无损的仲裁方法确保在总线上最迟在消息中的识别码结束时仅还有一个发射的用户站，而所有其它用户站为接收器。
然而，在这样的方法中，前提是每个连接到CAN总线上的用户站作为用于不同识别码的发射器被配置。即如果两个用户站同时发射具有相同识别码的消息，那么在当前的方法中两个用户站在仲裁结束后继续发射。由此在总线上由于超越隐性位而发生其消息的损坏。这导致数据损失。
此外，在配置CAN总线时需要许多协调和因此花费大的文件汇编，以便CAN总线的所有用户站配置有不同识别码。如果CAN总线以后应该通过另外的用户站来扩展，那么该用户站作为发射器的识别码的确定变得花费还要更大或者很困难。因此存在对消除这些问题的技术方案的需求。
发明内容
因此本发明的任务是提供一种总线系统的用户站及一种用于在总线系统的用户站之间传递数据的方法，其解决上文所述问题，并且特别是能够实现，当在CAN总线系统中多于一个用户站发送具有识别码的消息，CAN总线系统的另外的用户站也利用该识别码发送消息时，不产生数据损失。
该任务通过具有权利要求1的特征的总线系统的用户站来解决。该用户站包括用于比较所接收的消息的识别码和该用户站的发射存储器的预配置的发射识别码的比较装置。
所描述的用户站可以独立地识别是否在总线系统中另外的用户站发送具有该用户站发送消息也必须利用的识别码的消息。以这种方式，可以以简单的方式有效地防止总线系统中的消息冲突。
所述用户站可以防止由该用户站发射的消息丢失。此外，用户站可以防止由其发射的消息损坏具有相同识别码、即相同优先权的其它用户站的消息。
利用所描述的用户站可以明显地简化用于CAN总线系统的用户站的配置。此外可以无需关于成本和时间的大的开销来扩展现有总线系统。
用户站的有利的其它的设计方案在从属权利要求中被说明。
所述用户站此外可以配备有锁定装置，用于在比较装置的比较结果得出所接收的消息的识别码与为发射存储器预配置的发射识别码相同时锁定用户站的发射存储器。
所述用户站此外也可以具有状态位设定装置，用于在比较装置的比较结果得出所接收的消息的识别码与为发射存储器预配置的发射识别码相同时设定冲突状态位，以便用信号通知，在总线系统中用户站的发射存储器的预配置的识别码多次被分配。
所述用户站优选地具有比较装置，该比较装置被设计，使得该比较装置只针对无错误地接收的消息进行识别码的比较。
优选地，所述用户站具有比较装置，该比较装置此外被设计用于将所接收的消息的识别码与用户站的接收存储器的预配置的接收过滤器进行比较。
之前所描述的用户站可以是用于在用户站之间传递数据的总线系统的部分，该总线系统具有至少一个这样的之前所描述的用户站。
之前所提到的任务此外通过具有权利要求7的特征的用于在总线系统的用户站之间传递消息的方法来解决。所述方法具有以下步骤：利用比较装置将所接收的消息的识别码与用户站的发射存储器的预配置的发射识别码进行比较。
利用所述方法可以获得之前关于用户站所提到的相同优点。
所述方法的有利的其它的设计方案在从属权利要求中被说明。
有利地，所述方法此外包括在比较装置的比较结果得出所接收的消息的识别码与为发射存储器预配置的发射识别码相同时锁定用户站的发射存储器的步骤。
有利的是，所述方法此外具有以下步骤：在比较装置的比较结果得出所接收的消息的识别码与为发射存储器预配置的发射识别码相同时设定冲突状态位，以便用信号通知，在总线系统中用户站的发射存储器的预配置的识别码多次被分配。
比较步骤可以包括和/或只针对无错误地接收的消息实施所接收的消息的识别码与用户站的接收存储器的预配置的接收过滤器的比较。
本发明的其它可能的实施方案也包括之前或者在下文中关于实施例所描述的特征或者实施方式的未明确提到的组合。在此专业人士也添加单个方面作为对本发明的相应基本形式的改进或补充。
附图说明
在下文中参考附图并且借助实施例进一步描述本发明。其中：
图1示出按照该实施例的总线系统的一览框图；
图2示出通过按照该实施例的总线系统发射的消息的结构的简化视图；
图3示出按照该实施例的用户站的部分的详细框图；以及
图4示出按照该实施例的方法的流程图。
在这些图中只要没有另外说明，相同或者功能相同的元件就配备相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出总线系统，该总线系统例如可以为CAN总线系统，该CAN总线系统可应用于车辆等等中或者医院等等中。总线系统1具有两个第一用户站10、一个第二用户站20、和总线30，第一和第二用户站10、20被连接到该总线上并且第一和第二用户站10、20可以通过该总线发射和接收消息40。
在图1中第一用户站10分别具有微型计算机11、在下文中被称作CAN控制器12的CAN控制装置12和在下文中被称作CAN收发器14的CAN发射/接收装置14。所述微型计算机11通过连接15与CAN控制器12相连接。所述CAN控制器12通过连接16与CAN收发器14相连接。通过连接15、16可以在微型计算机11、CAN控制器12和CAN收发器14之间交换数据。所述数据可以是要通过总线系统1或者总线30传递的消息40和/或配置、控制和状态信息。
另外，在图1中第二用户站20分别具有微型计算机21、具有比较装置23的在下文中被称作CAN控制器22的CAN控制装置22和在下文中被称作CAN收发器24的CAN发射/接收装置24。所述微型计算机21通过连接25与CAN控制器22相连接。此外，CAN控制器22通过连接26与CAN收发器24相连接。所述连接25、26在第二用户站20中具有与连接15、16在第一用户站10中相同的功能。
如从图1中可以看出，只有第二用户站20具有比较装置23。所述第一用户站10因此可以代表已经事先存在于总线系统1内的用户站。与此相对地，第二用户站20可以代表所述总线系统1以后被扩展的用户站。
图2大大简化地示出如从用户站10、20之一通过总线30被发送的消息40的结构。所述消息40具有识别码41和在此未被进一步标明的其它内容42。所述其它内容42包括按照CAN协议的消息40所具有的所有内容。在识别码41之前，在消息40中通常还存在起始位，然而该起始位在图2中为了简单起见被略去并且在此同样属于其它内容42。在消息40从相应用户站10、20的CAN收发器14、24通过总线30被发送之前，所述识别码41被添加给相应用户站10、20的消息40。
图3更详细地示出具有比较装置23并且与CAN收发器14一起的CAN控制器22的结构。所述CAN控制器22除了比较装置23还具有接收过滤器51、具有预配置的接收识别码53的接收存储器52、具有预配置的发射识别码55的发射存储器54、锁定装置56、和状态位设定装置57。
在图3中接收过滤器51用于按照预配置的接收标准过滤由CAN收发器14收到的消息40。在此情况下考虑接收存储器52的接收识别码53。只接收其识别码41与接收识别码53相同的消息40并将该消息存储在接收存储器52内。所述接收存储器52可以为FIFO存储器，该存储器根据已知的FIFO(First In FirstOut(先进先出))的原理工作，其中首先被存储到接收存储器52中的消息40也首先从接收存储器52中被读出。
图3中的发射存储器54只发射具有预配置的发射识别码55的消息。所述用户站20(图1)、更准确地说其CAN控制器22关于发射存储器54被设立，使得该CAN控制器的比较装置23在接收到无错误的消息40之后将该消息40的识别码41与发射存储器54的预配置的发射识别码55进行比较。根据比较装置23的该比较的结果，所述锁定装置56锁定或不锁定发射存储器54。此外，所述状态位设定装置57设定冲突状态位，以便用信号通知，在总线系统1中用户站20的发射存储器54的预配置的发射识别码55多次被分配。该流程更详细地在图4中被示出。
图4示出由CAN控制器22、更准确地说其比较装置23在所述用户站20接收到无错误的消息40时所执行的方法。在该方法开始后，在步骤S1中消息40被CAN收发器24接收并通过连接26被转发给CAN控制器22。随后流程继续行进至步骤S2。
在步骤S2中由CAN控制器22检验消息40是否无错误地被接收。如果在步骤S2中答案为否，则过程返回到步骤S1。
然而，如果在步骤S2中答案为是，则流程继续行进至步骤S3。
在步骤S3中，借助比较装置23检验无错误地被接收的消息40的识别码41是否与CAN控制器22的发射存储器54中的发射识别码55相同。如果在步骤S3中答案为否，则结束该方法。
然而，如果在步骤S3中答案为是，则流程继续行进至步骤S4。
在步骤S4中，配置有发射识别码55的发射存储器54借助锁定装置56针对发射被锁定。此外，状态位设定装置57设定状态位、即冲突状态位，该冲突状态位利用错误报告用信号通知用户站20所出现的冲突。随后结束该方法。基于错误报告，维修技师例如可以以另外的发射识别码55配置发射存储器54，以便排除错误。
以这种方式阻止在总线30中在两个用户站10、20之间发生发射冲突。由此即决不会同时在总线30上发射两个具有相同识别码41的消息50。
第二用户站20及所述方法的所有之前所描述的设计方案可以单独地或者以所有可能的组合方式来应用。附加地特别是可设想下面的修改方案。
之前所描述的总线系统1是借助基于CAN协议的总线系统1来描述的。然而，所述总线系统1也可以是其它类型的通信网络。有利的、然而并非强制的前提是，在总线系统1中至少针对确定的时间间隔保证用户站10、20对共同的通道的排他的、无冲突的访问。
按照该实施例的总线系统1特别地为CAN网络或者TTCAN网络或者CANFD网络。
总线系统1中的第一和第二用户站10、20的数量为任意的。例如在总线系统1中可以存在多于或者少于两个的第一用户站10。此外，在总线系统1中也可以存在多于一个的第二用户站20。特别是在总线系统1中也可以只存在第二用户站20。
所述第二用户站20可以具有多于一个的接收存储器52。此外，第二用户站20可以具有多于一个的发射存储器54。因此所述比较装置23可以实施所有接收存储器和发射存储器的识别码41、53、55的比较。
所述方法的步骤S4也可以只包括比较步骤。但优选：步骤S4除了比较步骤还有设定冲突状态位的步骤，因为于是对于维修技师来说错误报告是可见的。在这种情况下不必包括锁定发射存储器55的步骤。

Claims (10)

1.总线系统(1)的用户站(20)，具有
比较装置(23)，所述比较装置用于将所接收的消息(40)的识别码(41)与所述用户站(20)的发射存储器(54)的预配置的发射识别码(55)进行比较。
2.根据权利要求1所述的用户站(20)，此外具有锁定装置(56)，所述锁定装置用于在所述比较装置(23)的比较结果得出所接收的消息(40)的识别码(41)与为发射存储器(54)预配置的发射识别码(55)相同时锁定所述用户站(20)的发射存储器(54)。
3.根据权利要求1或2所述的用户站(20)，此外具有状态位设定装置(57)，用于在所述比较装置(23)的比较结果得出所接收的消息(40)的识别码(41)与为发射存储器(54)预配置的发射识别码(55)相同时设定冲突状态位，以便用信号通知，在所述总线系统(1)中所述用户站(20)的发射存储器(54)的预配置的识别码(55)多次被分配。
4.根据上述权利要求之一所述的用户站(20)，其中所述比较装置(23)被设计，使得该比较装置只针对无错误地接收的信号(40)进行识别码(41；53；55)的比较。
5.根据上述权利要求之一所述的用户站(20)，其中所述比较装置(23)此外被设计用于将所接收的消息(40)的识别码(41)与所述用户站(20)的接收存储器(52)的预配置的接收过滤器(51)进行比较。
6.用于在用户站(10、20)之间传递数据的总线系统(1)，具有至少一个根据上述权利要求之一所述的用户站(20)。
7.用于在总线系统(1)的用户站(10、20)之间传递消息(40)的方法，具有以下步骤：
利用比较装置(23)将所接收的消息(40)的识别码(41)与用户站(20)的发射存储器(54)的预配置的发射识别码(55)进行比较(S3)。
8.根据权利要求7所述的方法，此外具有以下步骤：在所述比较装置(23)的比较结果得出所接收的消息(40)的识别码(41)与为发射存储器(54)预配置的发射识别码(55)相同时，锁定(S4)用户站(20)的发射存储器(54)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，此外具有以下步骤：在所述比较装置(23)的比较结果得出所接收的消息(40)的识别码(41)与为发射存储器(54)预配置的发射识别码(55)相同时，设定(S4)冲突状态位，以便用信号通知，在总线系统(1)中用户站(20)的发射存储器(54)的预配置的识别码(55)多次被分配。
10.根据权利要求7至9之一所述的方法，其中比较(S3)的步骤包括和/或只针对无错误地接收的消息(40)实施所接收的消息(40)的识别码(41)与用户站(20)的接收存储器(52)的预配置的接收过滤器(51)的比较。
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