CN104932447B - 信息通信 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式涉及信息通信，提供将反馈包括在校验和中的方法及设备。

Description

信息通信

相关申请引用

本申请要求于2014年3月20日提交的第61/968,049号美国临时专利申请的优先权。

背景技术

对于例如在汽车应用中的设备之间的通信使用不同的协议。一个经常采用的协议是SENT协议(单边半字节传输)。该协议可以被使用在其中例如从传感器设备向电子控制单元(ECU)发送高分辨率数据的应用中。

SPC协议(短PWM码；PWM表示脉宽调制)是SENT协议的扩展，并且旨在提高通信链路的性能并同时降低系统成本。某种程度上，SPC允许双向通信并且是基于边沿的PWM协议的一个示例。例如，SPC可以引入半双工同步通信。接收器(例如，主设备)通过将其拉低持续已定义时间量而在通信线路上生成例如主设备触发脉冲。通过例如传感器的发送器(例如，从设备)来测量脉冲宽度(对应于已定义时间量)，并且只有当脉冲宽度在已定义限制内时才启动传输，例如，SENT传输。SPC协议允许在不同协议模式中进行选择。例如，可以使用同步模式、具有范围选择的同步模式、或具有ID选择的同步传输，其中可以将多达四个传感器与ECU并联连接。在后一种情况下，上述触发脉冲的脉冲宽度可以定义哪个传感器或哪个其他实体将开始进行传输。例如，触发脉冲的长度可以指出所选的用于传输的传感器或其他从设备的ID。传感器或其他实体可以使用自身的同步开始传输，该同步可能使数据脉冲重叠。

通常，在跟随主设备请求的SPC协议中，没有给出反馈。例如，当主设备(例如，ECU)使用ID(例如，通过脉冲宽度)触发从设备(例如，传感器)时，主设备单独基于回复不能够确定正确的从设备是否实际上已经响应。类似的考虑应用在其中基于主设备请求而使用区域切换或者在扇区、区域、范围或区段之间的其他切换的点对点传输中。在一些实施方案中，已经使用数据帧中的比特来给出反馈。这使用了否则可能被用于数据传输的带宽。

在其他情况中，主设备可能不确定所发送的数据是否是最新的，或者是否总是发送同样的信息(这除了无请求的传输之外、是该一般性问题的一种可能的附加错误模式，其也被称作“咿呀傻瓜”(“Babbling Idiot”))。

附图说明

图1是根据一些实施例的通信系统的简化方框图。

图2是根据一个实施例的通信系统的方框图。

图3是示出根据一个实施例的方法的流程图。

图4是示出根据一些实施例的信号和技术的流程图。

图5是示出根据一些实施例的信号和技术的流程图。

图6是示出根据一个实施例的方法的流程图。

图7A和7B示出可以在一些实施例中应用的信号和技术。

图8示出了可以在一些实施例中应用的信号和技术。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对各个实施例进行详述。实施例仅应被理解为示例性的示例，并且不应被解释为限定性的。例如，虽然可以将实施例描述为包括多个特征或元件，但在其他实施例中，这些特征或元件中的一些可能被省略、和/或由可替换的特征或元件所取代。在另外的其他实施例中，可能提供额外的特征或元件。

在附图中示出或本文中描述的任意连接或耦合可以被实施为直接连接或耦合，即，不具有居间元件的连接或耦合，或者被实施为间接连接或耦合，即，具有一个或多个居间元件的连接或耦合，只要基本保持连接或耦合的一般用途，例如用于发送特定种类的信号和/或发送特定种类的信息。除非特别指出，否则连接或耦合可以为基于接线的连接和耦合，或者也可以是无线连接或耦合。

另外，可以将来自不同实施例的特征进行组合以形成额外的实施例。

在实施例中，提出了SPC协议的扩展。但是，这些扩展也可以应用于其他通信协议，例如，双向基于边沿的PWM(脉宽调制)通信协议。

在一些实施例中，通常使用的用于向诸如主设备的通信设备发送诸如反馈的信息的比特可以被用于发送有效载荷数据，并且在一些实施例中至主设备或其他通信设备的信息/反馈可以被例如在校验和中进行编码，即用于校验和的计算。本文中使用的校验和可以指代信息，例如冗余信息，其基于包括待发送数据的其他数据进行计算。在接收器处，基于接收到的数据和接收到的校验和，可能有可能检测传输错误。在这种意义上的校验和的一个示例是CRC(循环冗余校验)或可以用于校验数据完整性的任何其他冗余信息。另外，一些实施例中，可以发送信息以保持定时信息(也称作日期)是最新的。

在一些实施例中，通过在校验和中编码反馈或其他信息，无需向诸如主设备的通信设备的单独传输反馈，例如确认。

在一些实施例中，可以提供一种方法，包括：

在从设备和主设备之间进行通信，以及

将从设备向主设备的反馈包括在校验和中。

在一些实施例中，反馈可以包括对从设备的标识。

在一些实施例中，反馈可以包括计数器值。

在一些实施例中，计数器值可以是滚动计数器值。

在一些实施例中，该方法可以进一步包括在检测到传输错误之后，将计数器值设置为已定义值。

在一些实施例中，将计数器值设置为已定义值可以包括从主设备向至少一个从设备发送专用触发脉冲，以及响应于所述触发脉冲设置计数器值。

在一些实施例中，专用触发脉冲可以对应于未使用的标识。

在一些实施例中，将计数器数值设置为已定义值可以包括省略从主设备向至少一个从设备的触发信号，以及响应于检测到触发脉冲的省略设置计数器。

在一些实施例中，该方法可以进一步包括在传输错误之后尝试不同计数器值以确定当前计数器值。

在一些实施例中，主设备可以包括控制单元。

在一些实施例中，从设备可以包括传感器。

在一些实施例中，主设备和从设备可以基于SPC协议进行通信。

在一些实施例中，可以提供一种设备，其被适配为执行上述方法中至少一种。

在一些实施例中，该设备可以是主设备或可以是从设备。

在一些实施例中，上述方法可以在通信系统中实现。

图1中示出了根据实施例的通信系统10，其包括接收器11和发送器12。接收器11经由13处的一个或多个13通信路径与发送器12通信地耦合。在一个实施例中，接收器11是一个集成电路芯片的部分，并且发送器12是另一个集成电路芯片的部分。在其他实施例中，接收器11和发送器12可以是同一集成电路的部分。在一个实施例中，接收器11可以是控制器，例如ECU。在一些实施例中，发送器12可以是传感器或其他设备。在一些实施例中，接收器22和发送器24可以通过SPC协议或其他双向基于边沿的PWM协议进行通信，将额外信息(additions)概述如下。基于边沿的PWM协议是一种其中检测脉宽调制信号的边沿并且将带传输的如数据之类的信息在例如脉宽调制信号的脉冲长度上进行编码的协议。在其他实施例中，可以使用其他通信技术。在一些实施例中，待发送信息，例如从发送器向接收器的反馈，不在数据字段中被发送，而是仅编码在校验和中，例如通过校验和计算实体14。例如，这种信息可以包括发送器的标识(ID)或者可以包括计数器数值或者可以包括测量范围设定或它们的任意组合，例如，计数器值和标识。为了生成校验和，信息是用于生成校验和的算法的输入值之一。除信息之外，用于算法的其他输入值包括在数据字段中发送的数据。在一些实施例的接收器11的校验和验证实体15中，然后可以例如基于在数据字段中发送的数据以及存在于接收器11中的另外的信息对校验和进行验证。在一些实施例中，用于校验和计算的信息和无差错操作中的另外的信息可以是一致的信息。

在其他实施例中，如图2所示，接收器或其他控制器22(例如，主设备)可以与多个发送器，例如，系统20中的传感器24和26，进行通信。所示实施例中的控制器22通过三线连接与传感器24和26中的每个电耦合。在其他实施例中，可以使用两线连接或任意其他连接。控制器22可以例如通过SPC协议或其他双向基于边沿的PWM协议与传感器24和26通信，将额外信息概述如下。在图2所示实施例中，将三线连接控制器22与第一传感器24和第二传感器26的电耦合包括VDD电源线28、数据线25和比如接地线27的基准线27。在一个实施例中，系统20可以是汽车电子系统的部分。在其他实施例中，可以使用其他数量的传感器或其他元件。在一个实施例中，控制器22通过包括一个或多个上拉电阻器的开路漏极/开路集电极接口与第一传感器24和第二传感器26通信。例如，系统20包括上拉电阻器23，其具有电耦合至电源线28的第一端和电耦合至数据线25的第二端，并且控制器22包括开路漏极电阻器21，其具有与数据线25电耦合的其漏极-源极路径的一端，以及与接地线27电耦合的另一端。传感器24和26可以包括相似的开路漏极晶体管或电流吸收器(未示出)。控制器22以及第一和第二传感器24和26中的每个共用单个通信路径，其通过在数据线25上的电压信号、例如PWM信号进行通信。

当例如根据SPC协议进行通信时，控制器22可以通过数据线25发送由第一和第二传感器24和26接收的请求信号。该请求信号可以包括触发信号和/或传感器标识信号，该传感器标识信号选择第一和第二传感器24和26中的一个。另外，请求信号的其余部分可以包括任意其他待发送至所选传感器的命令和/或数据。例如，触发信号可以是控制器22通过晶体管21将数据线25拉至接地的脉冲，脉冲的持续时间指示传感器的ID。在其他实施例中，可以使用电流脉冲或其他电学量实现相同的功能。

第一和第二传感器24和26接收包括触发信号和传感器标识信号的请求信号。通过传感器标识信号选择第一和第二传感器24和26之一，该传感器标识信号可以例如是以脉冲宽度、脉冲高度或其他编码的，并且所选传感器通过数据线28发送回复信号。

图3中示出根据一个实施例的方法的流程图。图3的方法可以在关于图1和图2所示的设备和系统中实现，但也可以独立于图1和图2所示的设备和系统而实现。例如，图3的方法可以通过对图1的发送器12的收发器进行设计和编程而实现，或相应地，对图2中的传感器24和/或26的收发器进行设计和编程而实现。

在30处，图3的方法包括例如根据SPC通信协议或其他基于边沿的PWM通信协议来接收触发信号。触发脉冲的长度可以指示主-从系统中的从设备的ID，例如，如传感器24、26的从设备的ID。

接收触发脉冲之后，将数据与校验和、如循环冗余校验一起发送。在31处，图3的方法包括将信息、例如如上述ID的反馈或如滚动计数器的计数器包括在校验和计算中。在32处，将数据与校验和一起在例如数据帧中进行发送。然而，在实施例中，上述信息未被包括在数据帧中，而仅用于校验和计算。总体上，在一些实施例中，虽然该信息可能在某些时间点、例如在初始化过程中已经被发送，但是其没有与校验和相关联地被发送，例如，没有在与校验和有关的数据帧或其他数据单元中被发送。

现在参考图4和图5进一步阐述上述在校验和中包括信息的原理。图4和图5示出示例信号，连同图示本文公开的技术中的元素。这些所示信号仅作为非限定性示例，并且取决于实施方式，在其他实施例中的信号可以具有不同形状或形式。图4中的信号示出了可以在以总线模式操作的SPC系统中出现的信号，其中例如如使用图2中的示例所示的，主设备与多个从设备进行通信。

在图4中，示出了触发脉冲40，其可以从主设备被发送至从设备，以指示即将响应该触发脉冲的从设备。例如，触发脉冲的长度可以指出即将响应的从设备的ID。在图4中，使用实线示出了相对较短的触发脉冲40的示例，并且使用虚线示出了用于更长触发脉冲的可能的信号曲线。在实施例中，如图4中的方框41所示，ID可以以是二比特数字，具有可能的值00、01、10或11。触发脉冲的每个长度然后可以与可能的ID之一相关联。在其他实施例中，其中，系统没有以总线模式进行操作而是以范围模式进行操作，触发脉冲的脉冲长度可以指示范围。

如在43处所指示的，接收从设备的二比特ID值可以与两个0组合(参见图4的43)以形成4比特值。

在触发脉冲之后，如曲线部分44所指示的，从设备使用同步脉冲、和作为用于发送的数据值的示例的各种值SCN、D1到D3以及滚动计数器(RC)值、后跟作为校验和的示例的循环冗余校验CRC45，进行响应。在SPC系统中，这些数据值和CRC可以是四比特值。在其他实施例中，可以使用其他比特宽度。通过从设备的发送由暂停脉冲终止，如图4所示。如图4中46处所指示的循环冗余校验的计算不仅包括实际发送的数据值，即，SCN、D1、D2、D3和滚动计数器RC，而且还包括写作四比特值的ID(图4中的43)。以这种方式，ID不是被显示地发送，但是被包括在校验和中。

滚动计数器RC可以是四比特值，该值在每当相应从设备发送以暂停脉冲终止的数据时增加一比特。在图4的示例中，滚动计数器可以例如是二比特值或四比特值。在二比特值的情况下，在到达值11之后，在下一次传输，计数可以再次从00开始，因此称作“滚动”。

如下面将要更加详细阐明的，在接收实体，例如主设备，接收数据时，其将预期ID(对应于由其所发送的触发脉冲所指示的ID)包含在它自己的校验和计算中，例如CRC计算。如果校验和计算与接收到的数据(包括预期ID)不匹配，则主设备随后获知数据被错误地接收，或者CRC被错误地接收或者ID错误，这可以例如在“错误”的从设备响应触发脉冲的情况下发生(例如，由于触发脉冲的错误解码，例如，假设当触发脉冲意图指示00的ID时，它指示了01的ID等)。

在图4的示例中，在CRC计算中将ID编码作为反馈，而滚动计数器被实际地发送。在一些实施例中，仅滚动计数器可能被发送，而不在校验和中包括ID。但在其他实施例中，滚动计数器也可以被包括在校验和计算中，如图5所示。

图5中的触发脉冲50和图5中的指示可能的ID 51的方框对应于图4中的相应元素40和41，并且将不在此详细再次解释。此外，图5中由从设备发送的、以同步信号开始的信号对应于图4中的信号44，例外是不显示地发送滚动计数器，并且包括滚动计数器来计算CRC56，如下文将说明的。在图5中，从设备的两比特ID与滚动计数器值54组合以形成组合的滚动计数器和ID值53。例如，如在一些实施例中所述的，滚动计数器可以是二比特值，只是给出一个示例，按00、01、10、11计数，并且随后从00再次开始。例如，在图5的53处，这种两比特值可以与ID组合以形成四比特值(例如，四比特值中的前两个比特对应于滚动计数器，而后两个比特对应于ID，或反之亦然)。将这种组合后的滚动计数器及ID值包括在循环冗余校验(CRC)的计算中，循环冗余校验(CRC)随后如56所示被发送。因此，在图5的示例中，滚动计数器和ID通过编码在校验和中而被隐式发送，而不是显示地发送，而在图4的示例中，仅ID被编码在校验和中，而滚动计数器被显示地发送。

通常，将信息或反馈编码在校验和中的技术可以被用于在发送器和接收器之间保持一致的任意种类的信息中，即，其中发送器知道预期值。例如，可以根据预定义方案，独立地在发送器和接收器处确定信息。这种预定义方案的一个示例是如滚动计数器的计数器(例如，如上所述)，其例如以规律的间隔或者在如发送或接收数据的特定事件时增加。这种情况下，在实施例中，可能没有必要显示地发送这种信息，而是仅将信息包括在校验和中就可能足以能够检测其中该信息不再一致的情况。

应当注意，在图4和图5中，接收器的同步脉冲跟随触发脉冲。在其他实施例中，从设备的回复信号的同步脉冲可能与触发脉冲重叠，这未在图4和图5中明确地示出，但是可以在一些实施例中使用。

如已经提及的，在接收器侧，例如，主设备侧，如图1中的接收器11或图2中的控制器22，当对校验和、例如CRC进行校验时，时，接收器侧将预期信息(例如，预期的ID和/或预期的滚动计数器)包括在接收到的数据中，以计算它自己的校验和并且评估校验和是否正确。图6示出了根据一个对应实施例的方法。可以在图1或图2的系统中、例如在其接收器11和控制22中，实现图6的实施例。

在60处，图6的方法包括接收数据，连同相关联的校验和、例如循环冗余校验和(CRC)。在61处，图6的方法包括确定接收到的校验和是否正确，即，接收到的校验和是否与基于接收到的数据、连同如ID的预期信息和/或如滚动计数器值的计数器值所计算的校验和相匹配。如果校验和正确(在61处为是)，则在63处，该方法包括对接收到的数据进行处理。在接收到的校验和不正确时(在61处为否)，则在一个实施例中，在62处，可以指示一个或多个一致值的复位。例如，不正确校验和的原因可能是滚动计数器值在发送器和接收器之间不一致。在这种情况下，当校验和不正确时，可以执行对滚动计数器的复位。在这方面，应当注意，在实施例中，主设备可能不知道校验和不正确的准确原因，而仅知道可能的原因(例如，不正确的数据传输、不一致的滚动计数器、错误的ID，即错误的接收器发送等)。如果这些可能的原因之一是在发送器和接收器之间的数据的不一致，例如，滚动计数器的不一致，则可以引发复位。

在一些实施例中，在62处，所指示的复位也可以指示从设备最后发送的数据应当被再次发送，因为它可能被错误地发送。

应当注意，在另外的其他实施例中，计数器的复位可能不是必须的，例如在从设备和主设备具有共同的时间基准并且计数器基于该时间基准的实施例中。

下面，将参考图7和图8阐述指示SPC系统或其他双向基于边沿的PWM系统中的复位的一些可能性。

在一些实施例中，为指示复位，特定触发脉冲，例如具有特定长度的触发脉冲，可以被定义为对所有参与者(例如，从设备)的复位，参与者例如与控制器耦合的所有传感器。在接收到这种复位触发脉冲之后，可以将待保持一致的信息设置为预定义值。例如，可以将如滚动计数器的计数器复位至已定义起始值，例如，对于二比特计数器的00或者对于4比特计数器的0000，但是也可以使用其他值。例如，没有被任何从设备使用的ID的特定触发脉冲长度可以被用作一种复位ID。在其他实施例中，可以使用长度比与ID相关联的任何长度更长的触发脉冲。在一些实施例中，使用ID作为复位ID可能暗含一个参与者可能较少被使用(因为该ID在为复位ID时被占用)，和/或在范围模式中，一个范围可能较少是可用的。图7A和7B中示出了使用特定触发脉冲作为复位脉冲。

图7A示出了触发脉冲70的长度处于“超时范围”中的情况，即，具有被与ID相关联的任意长度更长的长度，如图7A中的方框73所示。如方框72所示，检测到这种触发脉冲引起将滚动计数器71复位至预定义值，例如，00值。因此，在图7A中，使用比任意ID(在方框73情况中，4个可能ID)更长的触发脉冲来引发复位。

在图7B的示例中，可以使用对应于由方框75所示的“复位ID”的触发脉冲74来触发复位。这种情况中，另外使用与ID相关联的长度作为复位。随后，如方框76所示，如触发脉冲74的触发脉冲引发滚动计数器77的复位，例如至预定义值的复位。在图7的实施例的情况下，用作复位ID的ID可能不被用于识别总线参与者，因此一个总线参与者可能较少被使用(在方框75的示例中，仅00、01、10可用)。相对而言，在图7A的实施例中，必须保证比任何ID(在方框73的超时范围中)更长的触发脉冲能够被可靠地检测。

在另一个实施例中，可以省略这样的触发脉冲，从设备可以将其识别为指示计数器的复位的超时。在图8中对此进行了描述。在图8中，示出了触发脉冲80、81和82。在83处，省略触发脉冲，即，在预期的触发脉冲窗口内，不发送触发脉冲。如方框85所示，这可以被解释为复位，引起例如将滚动计数器复位至预定义值，例如，值0。应当注意，在如图2的系统的系统中，可以将图7和图8中所示的复位应用到所有从设备，例如，图2中的传感器24和26二者。换言之，指示复位的触发脉冲(或触发脉冲的省略)被所有从设备接收，因此引起全局计数器复位。

实施例中的上述复位方法具有错误的定时导致“安全故障”的特性，因为当复位没有被识别时，将检测出另外的错误，并且当复位(通过超时或复位触发脉冲)被识别出时，计数器被设置至已定义值。

在可替换的方法中，主设备可以对所有计数器数值(例如，二比特计数器的值00、01、10、11)进行测试，而不是发送复位，以找到正确的计数器数值(其可以由正确的校验和检测到)，可以将其用作后面传输的基础。在这种实施例中，对主设备侧上的错误处理可能要求更长的处理时间(用于测试计数器数值)，另一方面，不需要如复位脉冲或超时的额外的传输。

上述实施例仅作为示例，而不应将其理解为限定性的。

Claims (14)

1.一种通信方法，包括：

在第一设备和第二设备之间进行通信，

由所述第一设备将信息包括在校验和计算中，其中所述信息未与所述校验和相关联地向所述第二设备传送，

其中所述方法进一步包括：

在所述第一设备中，使用所述信息和待传送至所述第二设备的数据用于所述校验和计算；

向所述第二设备传送所述数据和所述校验和；

在所述第二设备处，接收所述数据和所述校验和；以及

在所述第二设备处，基于接收到的所述数据和未从所述第一设备向所述第二设备传送的另外的信息来确定所述校验和是否正确。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下各项中的至少一项：

-基于预定义方案独立地确定所述第一设备处的所述信息的至少部分、以及所述第二设备处的所述另外的信息的至少部分，所述预定义方案由所述第一设备和所述第二设备应用于在所述第一设备和所述第二设备之间的数据通信；或者

-选择所述第二设备处的所述另外的信息的至少部分，并且向所述第一设备传送所述另外的信息的所述至少部分，其中所述信息的至少部分对应于在所述第一设备处接收到的所述另外的信息的所述至少部分。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信息包括以下各项中的至少一项：

所述第一设备的标识；

在所述第一设备处生成的计数器值；

由所述第一设备使用的用于测量的测量范围；或者

所述第一设备的配置。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：当所述信息包括在所述第一设备处生成的计数器值时，并且当在所述第二设备处接收到的所述校验和没有被所述第二设备确定为有效时，将所述计数器值设置为预定义值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中将所述计数器值设置为预定义值包括：从所述第二设备向所述第一设备发送专用触发脉冲，以及响应于接收到所述专用触发脉冲设置所述预定义值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述专用触发脉冲对应于未使用标识、或者不同于任何使用的标识或数据脉冲的触发脉冲之一。

7.根据权利要求4所述的方法，其中将所述计数器值设置为预定义值包括：省略从所述第二设备向所述第一设备的触发信号，以及响应于检测到所述触发信号的省略将所述计数器值设置为所述预定义值。

8.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：当所述信息包括在所述第一设备处生成的计数器值时，并且当在所述第二设备处接收到的所述校验和没有被所述第二设备确定为有效时，尝试不同的计数器值以确定当前计数器值。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二设备包括主设备或控制单元中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一设备包括传感器。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一设备和所述第二设备在基于边沿的脉宽调制协议的基础上进行通信。

12.一种通信系统，包括：

第一设备，

第二设备，

在所述第一设备和所述第二设备之间的通信路径，其中所述第一设备被适配为在校验和计算中使用未由所述第一设备向所述第二设备传送的信息，

其中所述第一设备被配置为：计算校验和，其中所述校验和使用所述信息和待传送至所述第二设备的数据来被计算；以及将待传送的所述数据和所述校验和传送至所述第二设备，而同时不将所述信息传送至所述第二设备，

其中所述第二设备被配置为：接收所述数据和所述校验和；以及基于接收到的所述数据和未从所述第一设备传送至所述第二设备的另外的信息来确定所述校验和是否正确，其中所述信息或所述另外的信息包括所述第一设备的标识、在所述第一设备处生成的计数器值、由所述第一设备使用的用于测量的测量范围、或者所述第一设备的配置中的至少一项。

13.一种通信设备，包括：

接收器，从另一设备与数据一起接收校验和；以及

校验和验证实体，基于接收到的所述数据和未与所述数据和所述校验和同时接收的另外的信息来确定所述校验和是否正确，其中所述另外的信息包括所述另一设备的标识、计数器值、由所述另一设备使用的用于测量的测量范围、或者所述另一设备的配置中的至少一项。

14.根据权利要求13所述的设备，其中与所述校验和相关联的信息包括包含在与所述校验和相关联的数据帧中的信息。