CN110663193B - 用于在微控制器与收发器组件之间通信的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在微控制器（102）与收发器组件（104）之间通信的方法，其中所述微控制器（102）具有用于将输出数据发送到所述收发器组件（104）的第一引脚（106），其中所述微控制器（102）具有用于从所述收发器组件（104）接收输入数据的第二引脚（108），其中所述收发器组件（104）具有用于接收所述输出数据的第一输入端（110），其中所述收发器组件（104）具有用于发送所述输入数据的第一输出端（112），其中所述收发器组件（104）具有用于数据总线（116）的接口（114），其中所述收发器组件（104）经由所述接口（114）发送输出数据和经由所述接口（114）接收输入数据，其中所述收发器组件（104）包括具有第二输入端（124）和第二输出端（126）的附加功能装置（122），其特征在于，至少暂时地将附加数据从所述第一引脚（106）经由所述第一输入端（110）传输到所述第二输入端（124）和/或从所述第二输出端（126）经由所述第一输出端（112）传输到所述第二引脚（108）。可用于执行该方法的设备和计算机程序。

Description

用于在微控制器与收发器组件之间通信的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在微控制器与收发器组件之间通信的方法，所述微控制器和所述收发器组件处理经由数据总线传输的输入数据和输出数据。

背景技术

所述微控制器经由接口将所述输出数据发送到所述收发器组件。所述收发器组件经由所述数据总线发送所述输出数据。所述输入数据由所述收发器组件经由所述数据总线接收并经由所述接口发送到所述微控制器。所述接口包括所述微控制器和所述收发器组件上的TX引脚和RX引脚。

在所述收发器组件中可以实现附加功能，这些附加功能在传输输入数据或输出数据的范围中予以使用。这些附加功能可以利用或产生附加数据。所述附加数据经由一个或多个附加接口与所述微处理器交换。为此，到目前为止，在所述微处理器上需要两个或更多的附加引脚。

因此，期望一种改进的接口。

发明内容

这通过根据独立权利要求的方法和设备来实现。还提供了用于实现该方法的计算机程序。

关于所述方法，在微控制器与收发器组件之间提供通信，其中该微控制器具有用于将输出数据发送到所述收发器组件的第一引脚，其中该微控制器具有用于从所述收发器组件接收输入数据的第二引脚，其中所述收发器组件具有用于接收所述输出数据的第一输入端，其中所述收发器组件具有用于发送所述输入数据的第一输出端，其中所述收发器组件具有用于数据总线的接口，其中所述收发器组件经由所述接口发送输出数据并经由所述接口接收输入数据，其中所述收发器组件包括具有第二输入端和第二输出端的附加功能装置，其特征在于，至少暂时地将附加数据从第一引脚经由第一输入端传输到第二输入端和/或从第二输出端经由第一输出端传输到第二引脚 。因此，可以在微控制器与收发器组件之间交换附加数据而无需附加接口。

优选地，在第一输入端处接收的输出数据和附加数据被解多路复用和/或输入数据和附加数据被多路复用以在第一输出端处发送。这使得能够进行特别简单的实现。

优选地，以时分复用方法传输所述附加数据和所述输出数据，或者以时分复用方法传输所述附加数据和所述输入数据，其中，在预给定时刻传输所述附加数据。这使得能够确定性地传输所述附加数据。

所述微控制器和/或所述收发器组件优选地响应于接通信号而传输所述附加数据，其中该接通信号从第一引脚传输到第一输入端和/或从第一输出端传输到第二引脚。这使得能够有针对性地触发所述附加数据的传输。

优选地，所述微控制器和/或所述收发器组件响应于所述接通信号在预给定的持续时间内传输所述附加数据。因此，所述持续时间是确定性的。

优选地，所述微控制器和/或所述收发器组件响应于断开信号而结束所述附加数据的传输，其中所述断开信号从第一引脚传输到第一输入端和/或从第一输出端传输到第二引脚。这使得能够确定性地传输所述输出数据和/或所述输入数据。

优选地，所述微控制器具有与所述收发器组件的备用引脚连接的控制引脚，其中响应于接收到由第一比特序列代表的接通信号来传输所述附加数据，所述第一比特序列从所述控制引脚传输到所述备用引脚，和/或其中响应于接收到由第二比特序列代表的断开信号而结束所述附加数据的传输，所述第二比特序列从所述控制引脚传输到所述备用引脚。这些比特序列提供了用于对接通信号和/或断开信号进行编码的灵活的可能性。

优选地，所述附加数据和所述输出数据以频率多路复用方法从第一引脚传输到第一输入端和/或所述附加数据和所述输入数据以频率多路复用方法从第一输出端传输到第二引脚。由此，所述附加数据可以与所述输入数据或所述输出数据同时传输。

优选地，所述输出数据和/或所述输入数据在具有第一频率的信号中传输，所述信号借助于非归零或非归零反相线路码产生，其中所述附加数据作为具有第二频率的信号传输并且其中所述第一频率小于所述第二频率。这是一种可以特别容易实现的实施。

优选地，所述附加数据和所述输出数据以幅度多路复用方法从第一引脚传输到第一输入端和/或所述附加数据和所述输入数据以幅度多路复用方法从第一输出端传输到第二引脚。由此，所述附加数据可以与所述输入数据或所述输出数据同时传输。

优选地，第一引脚具有至少三个输出切换阈值，用于在第一引脚处产生至少三个输出电势，其中这三个输出切换阈值中的两个用于传输所述输出数据，其中所述至少三个输出阈值中的另一个用于传输所述附加数据，和/或其中第二引脚具有至少三个输入切换阈值，用于探测第二引脚处的至少三个输入电势，其中这三个输入切换阈值中的两个用于传输所述输入数据，其中所述至少三个输入阈值中的另一个用于传输所述附加数据。

优选地，所述输入数据和/或所述输出数据被串行传输。这使得能够无缝过渡到串行数据总线。

所述附加信号优选在所述输入数据和/或所述输出数据中传输。这减少了用于传输的工作量，并且在技术上实现起来非常简单且非常有利，因为与频率多路复用方法相比，这里仅在传输所述输入数据或所述输出数据时插入了被CAN协议所忽略的附加边沿。

优选地，所述输入数据的比特在输入消息中以帧串行传输，其中为了传输附加数据在传输所述输入数据的一个比特的持续时间期间传输附加的上升边沿和/或下降边沿，和/或其中所述输出数据的比特在输出消息中以帧串行传输，其中为了传输附加数据在传输所述输出数据的一个比特的持续时间期间传输附加的上升边沿和/或下降边沿。

关于所述设备，微控制器和收发器组件被构造为执行所述方法。

有利地，所述收发器组件具有多路复用器/多路分解器，该多路复用器/多路分解器被构造为对在第一输入端处接收到的输出数据和附加数据进行解多路复用，并且被构造为对输入数据和附加数据进行多路复用以在第一输出端处发送。

附图说明

通过下面的描述和附图，得到其他有利的实施方式。在附图中

图1示意性地示出了微控制器和收发器组件的部分，

图2示意性地示出了借助于时分复用方法的通信的部分。

具体实施方式

图1示意性地示出了微控制器102和收发器组件104的部分。微控制器102和收发器组件104是设备100的一部分，所述设备100被构造为执行以下描述的用于在微控制器102与收发器组件104之间通信的方法。

微控制器102具有第一引脚106，用于将输出数据发送到收发器组件104。微控制器102具有第二引脚108，用于从收发器组件104接收输入数据。

收发器组件104具有用于接收所述输出数据的第一输入端110。

收发器组件104具有用于发送所述输入数据的第一输出端112。

收发器组件104具有用于数据总线116的接口114，其具有例如用于高电势（高）的第一接触部118和例如用于低电势（低）的第二接触部120。

收发器组件104被构造为经由接口114发送输出数据，或经由接口114接收输入数据。

收发器组件104和微控制器102优选地被构造为根据控制器局域网协议来传输所述输入数据和所述输出数据。

在这种情况下，微控制器102包括第一控制器局域网控制器128。在这种情况下，收发器组件104中的接口114是控制器局域网收发器。

收发器组件104包括具有第二输入端124和第二输出端126的附加功能装置122。至少暂时地，附加数据从第一引脚106经由第一输入端110传输到第二输入端124和/或从第二输出端126经由第一输出端112传输到第二引脚108。收发器组件104可以被构造为不经由第一接触部118和第二接触部120发送所述附加数据。

所述输入数据和/或所述输出数据优选地串行传输。收发器组件104例如根据标准ISO11898-2：2016被构造为仅具有两个用于与第一控制器局域网控制器128通信的引脚。第一控制器局域网控制器128以及可能的第二控制器局域网控制器例如是根据标准IOS11898-1：2015工作的电路/实施。在该示例中，第一控制器局域网控制器128被集成到微控制器102中。第一引脚106称为TxD。第二引脚108称为RxD。

收发器组件104除了作为接口的功能之外还包括一个附加功能或多个附加功能，例如局部网络。所述一个附加功能或多个附加功能优选地在运行时是可配置的。为此，与微控制器102交换所述附加数据。

收发器组件104具有多路复用器/多路分解器128，该多路复用器/多路分解器128被构造为对在第一输入端110处接收的输出数据和附加数据进行解多路复用。多路复用器/多路分解器128被构造为多路复用输入数据136和附加数据138以在第一输出端112处发送。更确切地，附加数据从第一引脚106经由第一输入端110传输到多路复用器/多路分解器128的多路分解器输入端130。在多路复用器/多路分解器128的多路分解器中，将所述附加数据与所述输出数据分离。所述附加数据经由第一多路分解器输出端132传输到第二输入端124。所述输出数据经由第二多路分解器输出端134传输到收发器114。输入数据从收发器114传输到多路复用器/多路分解器128的第一多路复用器输入端136。附加数据从第二输出端126传输到多路复用器/多路分解器128的第二多路复用器输入端138。所述输入数据和访问数据由多路复用器/多路分解器128中的多路复用器组合，并经由多路复用器输出端140和第一输出端112传输到第二引脚108。

对于以下方法，所述附加数据是何种类型无关紧要。对于以下方法，无关紧要的是，是否将所述附加数据从微控制器102 发送至所述附加功能，或者是否将所述附加数据从所述附加功能发送至微控制器102。所述附加数据例如用于配置、启动或停止所述附加功能，以将所述附加功能的状态发送到微控制器102，或者触发微控制器102的响应。

图2示出了用于在微控制器102与收发器组件104之间通信的示例性方法的部分。

在图2中，在时间轴t上示出了流程，利用该流程一方面以时分复用方法传输所述附加数据和所述输出数据，另一方面以时分复用方法传输所述附加数据和所述输入数据。收发器组件104可以时间控制地防止经由收发器114传输所述附加数据。每当根据时分复用方法传输所述附加数据时，就例如在多路复用器/多路分解器128中防止收发器14与多路复用器/多路分解器128之间的传输。

例如，微控制器102和收发器组件104被构造为响应于接通信号202而传输所述附加数据。也可以仅将微控制器102或仅将收发器组件104构造为响应于接通信号202而传输所述附加数据。接通信号202例如从第一引脚106传输到第一输入端110。接通信号202也可以从第一输出端112传输到第二引脚108。

微控制器102和收发器组件104被构造为响应于断开信号204而结束所述附加数据的传输。也可以仅将微控制器102或仅将收发器组件104构造为响应于断开信号204而结束所述附加数据的传输。断开信号204例如从第一引脚106传输到第一输入端110。断开信号204也可以从第一输出端112传输到第二引脚108。

所述附加数据优选地在预给定或可预给定的时刻传输。通过传输接通信号202，将预给定所述可预给定的时刻。在图2中示出了第一时刻206和第二时刻208，在这两个时刻分别传输接通信号202。

所述附加数据的传输优选在预给定或可预给定的时刻结束。通过传输断开信号204，将预给定所述可预给定的时刻。在图2中示出了第三时刻210和第四时刻212，在这两个时刻分别传输断开信号204。

在图2中示出一个示例，在该示例中第一持续时间214分别位于第一时刻206和第三时刻210之间以及在第二时刻208和第四时刻212之间。在第一持续时间214中，独占地在微控制器102和收发器组件104之间通信以传输所述附加数据。这些仅用来传输所述附加数据的第一时间段在图2中用A表示。

在图2中示出了一个示例，在该示例中第二持续时间216分别位于第三时刻210和第二时刻208之间以及在第四时刻212之后。在第二持续时间216中，独占地在微控制器102和收发器组件104之间通信以传输所述输入数据和所述输出数据。用于传输输入数据和输出数据的时分复用方法优选地根据对接口114的要求设计。用于传输所述输入数据或所述输出数据的第二时间段在图2中用B表示。

所述接通信号或所述断开信号可以从经由总线系统传输的数据比特中导出。例如，在CAN总线的情况下，可以探测到“帧结束”（EOF）字段，并且在该时间期间将传输所述附加数据，因为EOF字段对应于隐性比特的长序列。在该时间期间，将多路复用器/多路分解器128和收发器114之间的连接134和136分离。例如在多路复用器/多路分解器128中的附加电路继续观察在136处的CAN总线信号，并且如果在所述CAN总线上探测到故障情况，则可以取消收发器114的分离。

第一持续时间214和第二持续时间216的长度可以不同。在图2的示例中，交替地重复第一时间段A和第二时间段B ABAB。也可以规定其他顺序，例如ABBABB或ABBABABBA。在不同的时刻开始的第一时间段A或第二时间段B可以具有不同的长度。

微控制器102或收发器组件104可以被构造为响应于接通信号202而在预给定的持续时间214内传输所述附加数据。

在传输接通信号202之后，例如停用收发器组件104中的控制器局域网收发器功能。收发器组件104上的第一输入端110于是对数据总线16没有影响，该数据总线在这种情况下被实施为控制器局域网总线。所述控制器局域网总线对第一输出端112没有影响。

由此，微控制器102和收发器组件104可以交流所述附加数据，而不会影响数据总线116。

如果控制器局域网协议用于传输所述附加数据，即，如果在收发器组件104上包含了第二控制器局域网控制器，则微控制器102和收发器组件104可以商定它们下一次将在何时独占地彼此通信。例如，这可以是周期性地每秒一次。微控制器或收发器组件104也可以例如基于所传输的控制器局域网帧来商定这一点。

在完成所述附加数据的传输后，将激活收发器组件104中的控制器局域网收发器功能，以传输输入数据和输出数据。

微控制器102可以具有与收发器组件104的备用引脚连接的控制引脚，其中响应于接收到接通信号202而传输所述附加数据，所述接通信号通过从控制引脚传输到备用引脚的第一比特序列代表。可以响应于接收到断开信号204而结束所述附加数据的传输，该断开信号204通过从控制引脚传输到备用引脚的第二比特序列代表。

例如，第一比特序列是01010101，每个比特1μs，并且意味着独占通信应当开始。

第二比特序列例如是00110011，每个比特1μs，并且意味着独占通信应当结束。

例如，第三比特序列仅包括1，并且将被发送超过1ms，以接通备用模式。

例如，第四比特序列仅包括0，并且将被发送超过1ms，以关闭备用模式。

也可以提供其他比特序列。

可替代地，可以以频率多路复用方法将所述附加数据与所述输入数据或所述输出数据一起传输。使用频率多路复用方法将访问数据和所述输出数据从第一引脚106传输到第一输入端110。使用频率多路复用方法将所述附加数据和所述输入数据从第一输出端112传输到第二引脚108。

所述输出数据和/或所述输入数据例如利用具有第一频率的信号加以传输，所述信号借助于非归零或非归零反相线路码产生。所述附加数据作为具有第二频率的信号加以传输，其中所述第一频率小于所述第二频率。

替代于此地，可以以幅度多路复用方法传输所述附加数据。以幅度多路复用方法将所述附加数据和所述输出数据从第一引脚106传输到第一输入端110。以幅度多路复用方法将所述附加数据和所述输入数据从第一输出端112传输到第二引脚108。

例如，第一引脚106具有至少三个输出切换阈值，用于在第一引脚106处产生至少三个不同的输出电势。

三个输出切换阈值中的两个用于传输所述输出数据。至少三个输出阈值中的另一个用于传输所述附加数据。

第二引脚108具有例如至少三个输入切换阈值，用于探测第二引脚108处的至少三个不同的输入电势。

三个输入切换阈值中的两个用于传输所述输入数据。至少三个输入阈值中的另一个用于传输所述附加数据。

替代于此地，附加信号在所述输入数据和/或所述输出数据中加以传输。

例如，所述输入数据的比特在输入消息中以帧的形式串行传输。为了传输附加数据，例如在传输所述输入数据的一个比特的持续时间期间传输附加的上升边沿和/或下降边沿。在与所述输入消息的第一时间段不同的所述输入消息的第二时间段中，布置所述输入数据。

附加地或替代地，所述输出数据的比特可以在输出消息中以帧的形式串行传输。为了传输附加数据，例如在传输所述输出数据的一个比特的持续时间期间传输附加的上升边沿和/或下降边沿。在与所述输出消息的第一时间段不同的所述输出消息的第二时间段中，布置所述输出数据。

如果使用控制器局域网协议，则使用比特长度在2μs至500ns范围内的比特。通常，控制器局域网控制器在比特的后一半中对比特进行采样。此外，如果该比特是隐性的并且控制器局域网控制器先前已接收到一个显性比特，则所述控制器局域网控制器将忽略采样点（Sample Point）之前的值切换（0/1）。

在微控制器102中实施了附加逻辑，通过该附加逻辑，微控制器102被构造为借助于子比特将数据插入到一个比特的前一半中。在收发器组件104中实施了附加逻辑，通过该附加逻辑，收发器组件104被构造为接收、去除和评估这些子比特。去除例如意味着，收发器组件104中的控制器局域网收发器不再看到这些子比特。

计算机程序可以被构造为执行利用所描述的措施之一进行通信的方法。

Claims (15)

1.一种用于在微控制器（102）与收发器组件（104）之间通信的方法，其中所述微控制器（102）具有用于将输出数据发送到所述收发器组件（104）的第一引脚（106），其中所述微控制器（102）具有用于从所述收发器组件（104）接收输入数据的第二引脚（108），其中所述收发器组件（104）具有用于接收所述输出数据的第一输入端（110），其中所述收发器组件（104）具有用于发送所述输入数据的第一输出端（112），其中所述收发器组件（104）具有用于数据总线（116）的接口（114），其中所述收发器组件（104）经由所述接口（114）发送输出数据和经由所述接口（114）接收输入数据，其中所述收发器组件（104）包括具有第二输入端（124）和第二输出端（126）的附加功能装置（122），其特征在于，至少暂时地将附加数据从所述第一引脚（106）经由所述第一输入端（110）传输到所述第二输入端（124）和/或从所述第二输出端（126）经由所述第一输出端（112）传输到所述第二引脚（108），

其中所述微控制器（102）和/或所述收发器组件（104）响应于接通信号（202）来传输所述附加数据，其中所述接通信号从所述第一引脚（106）传输到所述第一输入端（110）和/或从所述第一输出端（112）传输到所述第二引脚（108）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对在所述第一输入端（110）处接收的输出数据和附加数据进行解多路复用，和/或对输入数据和附加数据进行多路复用以用于在所述第一输出端（112）处进行发送。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以时分复用方法传输所述附加数据和所述输出数据，或者以时分复用方法传输所述附加数据和所述输入数据，其中，在预给定的时刻传输所述附加数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微控制器（102）和/或所述收发器组件（104）响应于所述接通信号（202）在预给定的持续时间内传输所述附加数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微控制器（102）和/或所述收发器组件（104 ）响应于断开信号（204）而结束所述附加数据的传输，其中所述断开信号（204）从所述第一引脚（106）传输到所述第一输入端（110）和/或从所述第一输出端（112）传输到所述第二引脚（108）。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述附加数据和输出数据以频率多路复用方法从所述第一引脚（106）传输到所述第一输入端（110）和/或所述附加数据和所述输入数据以频率多路复用方法从所述第一输出端（112）传输到所述第二引脚（108）。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在具有第一频率的信号中传输所述输出数据和/或所述输入数据，所述具有第一频率的信号借助于非归零或非归零反相线路码产生，其中作为具有第二频率的信号传输所述附加数据，并且其中所述第一频率小于所述第二频率。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述附加数据和所述输出数据以幅度多路复用方法从所述第一引脚（106）传输到所述第一输入端（110）和/或所述附加数据和所述输入数据以幅度多路复用方法从所述第一输出端（112）传输到所述第二引脚（108）。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一引脚（106）具有至少三个输出切换阈值，用于在所述第一引脚（106）处产生至少三个输出电势，其中所述三个输出切换阈值中的两个用于传输所述输出数据，其中所述至少三个输出阈值中的另一个用于传输所述附加数据，和/或其中所述第二引脚（108）具有至少三个输入切换阈值，用于探测所述第二引脚（108）处的至少三个输入电势，其中所述三个输入切换阈值中的两个阈值用于传输所述输入数据，其中所述至少三个输入阈值中的另一个用于传输所述附加数据。

10.根据权利要求1至2中的任一项所述的方法，其特征在于，串行传输所述输入数据和/或所述输出数据。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述输入数据和/或所述输出数据中传输所述附加数据。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，以帧的形式在输入消息中串行传输所述输入数据的比特，其中为了传输附加数据，在传输所述输入数据的一个比特的持续时间期间传输附加的上升边沿和/或下降边沿，和/或以帧的形式在输出消息中串行传输所述输出数据的比特，其中为了传输附加数据，在传输所述输出数据的一个比特的持续时间期间传输附加的上升边沿和/或下降边沿。

13.一种用于通信的设备，其特征在于，所述设备包括微控制器（102）和收发器组件（104），所述微控制器（102）和所述收发器组件（104）被构造为执行根据权利要求1至12中的任一项所述的方法。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述收发器组件（104）具有多路复用器/多路分解器（128），所述多路复用器/多路分解器（128）被构造为对在所述第一输入端（110）处接收的输出数据和附加数据进行解多路复用，并且被构造为多路复用输入数据和附加数据以在所述第一输出端（112）处发送。

15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被构造为执行根据权利要求1至12中的任一项所述的方法。

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