CN110955617A - 用于通过总线进行通信的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于通过总线进行通信的方法和系统。一种通信系统(400)，包括：数字串行总线(495)，以及连接到所述总线的主设备(490)和至少一个从设备(410)；其中主设备和(多个)从设备适于根据预定义的通信协议进行通信；其中主设备适于以多个帧的形式传送连续比特流，每个帧包括一个或多个字，每个字具有恒定的持续时间，每个帧的第一个字(SOF)是由主设备传送的唯一字以用于指示帧的开始；每个字的一个或多个位(Sr)由主设备作为显性位传送；非显性位，用于允许至少一个从设备覆写；该至少一个从设备适于在连续比特流中覆写一些非显性位以便以准同步方式传送数据。

Description

用于通过总线进行通信的方法和系统
发明领域
本发明一般涉及包括主设备和至少一个从设备的通信系统领域。在特定实施例中，本发明涉及一种用于汽车环境中的数字通信系统，以用于使用特定通信协议在ECU和一个或多个传感器设备之间进行通信。
发明背景
数字总线和数字通信系统在本领域中是已知的。它们在一方面可以划分为并行通信，在另一方面可以划分为串行通信。它们也可以划分为同步通信(诸如例如SPI)，其中时钟信号在单独的线路上发送，以及异步通信(诸如I2C或RS232)，其中没有时钟与数据一起发送，但是其中比特流(bitstream)具有预定义的格式。在所谓的“物理层”之上，还需要其他层来在不同设备之间交换数据，如从7层OSI模型中已知的那样。
不同的系统使用不同的协议以用于不同的目的，并且各种解决方案在本领域中是已知的。例如，KNX是用于建筑物内的设备之间通信的众所周知的协议。异步I2C协议通常用在安装在单个PCB上的多个设备之间。SPI协议通常用在处理器设备和移位寄存器之间，以具有最小的开销的高的速度传输数据，等等。
在汽车环境中，通常使用CAN总线协议和LIN总线协议。这些协议被设计用于在恶劣环境中提供可靠的通信。
US2017163366A1描述了一种用于在ECU和远程传感器之间进行对接的系统。
US7610135B2描述了一种适用于气囊系统的通信系统。
总是存在改进或替代的余地。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供一种鲁棒通信系统，该通信系统包括适于使用特定通信协议通过数字总线通信的主设备和一个或多个从设备。本发明的另一个目的是提供可以在此类通信系统中使用的此类主设备和此类从设备。
本发明的实施例的特定目标是提供此类适于以减少的抖动来传送来自一个或多个从设备的数据的系统和设备。
本发明的实施例的特定目标是提供此类适于以可靠的方式(例如，在错误检测能力方面)传送数据的系统和设备。
本发明的特定目标是提供此类适于以相对简单的方式(例如，在硬件和/或软件复杂性方面)传送数据的系统和设备。
本发明的实施例的具体目标是提供一种新的通信协议以实现适合在汽车环境中使用的OSI模型的第2层(字节传输和同步层)以及OSI模型的第3层(数据链路层)。
本发明的特定实施例的目的是提供此类系统和设备，其中减少了一个或多个从设备的后续传输之间的抖动。
本发明的特定实施例的目的是提供具有主设备和多个传感器设备的此类系统，该系统适于以不同传感器之间的减小的抖动来提供测量数据或经滤波的测量数据。
这些目的通过根据本发明的实施例的角位置系统和通过根据本发明的实施例的用于确定角位置的方法来实现。
根据第一方面，本发明提供了一种通信系统，包括：-数字串行总线；-主设备和至少一个从设备以使得每个设备可以从总线接收位信号并且使得每个设备可以发送显性位信号或非显性位信号的方式可操作地连接到总线；-并且其中主设备和至少一个从设备适于根据预定义的通信协议通过总线进行通信；-并且其中主设备适于以多个帧的形式传送连续比特流，每个帧包括一个或多个字，每个字具有恒定的持续时间，-每个帧的第一个字是由主设备传送的唯一字以用于指示帧的开始；-每个字的一个或多个位由主设备作为显性位传送，以用于允许至少一个从设备与比特流同步；-字中的一些由主设备作为非显性位传送，以用于允许至少一个从设备覆写；-并且其中至少一个从设备适于在连续比特流中覆写所述非显性位中的一些，从而以准同步方式传送数据。
该系统的优点在于主设备可以在数据总线上施加通信的时序。
该系统的优点在于主设备可以以最小的抖动向从设备中的每一个发送周期性信号。在系统具有多个从设备的情况下，该周期性信号可以用作“广播读取命令”。但是，与例如主设备和从设备经由异步通信协议进行通信的情况相比，该系统还可以用于在单个主设备和单个从设备之间进行通信，并且在这种情况下还减少了(从从设备获得的不同值的接收时间之间的)抖动。并且“帧开始”信号可以是若干值中的一个，其可以用于其他目的，诸如例如：重置连接到总线的设备、或者将数据发送到特定从设备、或者改变帧格式等。
其中“连续比特流”是指“无暂停比特流”，意味着所有字都是串接的。
使用连续比特流或无暂停比特流的优点在于数据可以以高速(例如，给定位持续时间的最大速度)传送，并且帧之间没有时间丢失，并且未对准的风险大大降低或最小化。
如本文所使用的，术语“非显性”和“隐性”用作同义词，但是使用一个或另一个词通常取决于上下文(例如，“隐性”一词通常用于CAN总线的上下文中，而“非显性”一词通常用于PCB上的“线与”(wired-AND)总线的上下文中)。
该系统的主要优点在于总线接口可以在没有或最少量的附加硬件的情况下基于标准UART或USART来实现。
该总线协议的优点在于避免了总线冲突。以这种方式，也避免了读取传输。
该总线协议的优点在于设备不需要在位级别中断通信，因为另一个设备同时在总线上传送另一个值(例如，如在KNX协议中的情况)。
该总线系统非常适用于汽车环境，其中有保证的和可预测的性能是强制性的。
该总线系统理想地适用于汽车环境，其中一个主设备与多个从设备通信，例如与多个霍尔元件通信，以便例如确定电动机位置。
假设每个传感器具有预定的标识符(ID)。
至少一个从设备应该连续监测比特流，并将其时序与比特流对齐，以便是位同步的。从设备适于连续监测总线。
在实施例中，主设备和至少一个从设备可以以“线与”或“线或”配置连接到总线，例如以类似于I2C总线、或类似于CAN总线的方式。
在实施例中，每个位具有相等的持续时间。
在实施例中，主设备适于以多个帧的形式传送所述连续比特流，-每个帧包括一个或多个字，包括第一个字以及任选地一个或多个其他字，-每个字包括多个位，包括开始位、多个数据位和一个或多个停止位；-主设备将每个字的开始位作为显性位传送；-每个帧的第一个字包括从用于标识每个帧的开始的有限的值的列表中选择的帧开始值，帧开始值在所述数据位的预定义数据位位置处具有至少一个显性数据位；-分配给至少一个从设备的每个其他字作为非显性位传送，以允许至少一个从设备覆写总线上的位信号中的一些位信号；并且其中每个从设备适于以与比特流的位同步的方式在分配给此特定从设备的帧的其他字中传送数据，并且使得：-每个其他字的开始位作为非显性位传送；-预定义数据位位置处的数据位作为非显性位传送；-每个其他字的其他数据位包含要被传送的数据值[也称为“有效载荷数据”]。
帧开始值(SOF)也可用于指示帧的哪些字被分配给哪个从设备(例如：当使用具有7个字的帧格式时，特定的SOF值可能意味着：字1要由主设备发送，字2到字4被分配给具有ID＝1的从设备，字5到字7被分配给具有ID＝2的从设备)。
在(分配给主设备的或分配给另一个从设备的)其他字的传输期间，从设备只被允许将该字的非显性位覆写到该特定从设备，并且适用于不在总线上传送数据或仅传送非显性位(逻辑_1)。
在实施例中，总线根据物理层标准ISO 11898-1携载模拟信号或携载与物理层标准ISO 11898-1兼容的模拟信号。
在实施例中，总线根据物理层标准ISO 11898-2携载模拟信号或携载与物理层标准ISO 11898-2兼容的模拟信号。
在实施例中，总线根据物理层标准ISO 11898-3携载模拟信号或携载与物理层标准ISO 11898-3兼容的模拟信号。
在实施例中，总线根据TTL电压电平携载模拟信号或携载与TTL电压电平兼容的模拟信号。
至少就电压电平而言，诸如“位填充”之类的方面不用于本发明。相反，每个字具有恒定的持续时间。
在实施例中，总线根据物理层标准ISO 11898-2中规定的电压电平携载模拟信号或携载与物理层标准ISO 11898-2中规定的电压电平兼容的模拟信号。
在实施例中，总线根据物理层标准ISO 11898-3中规定的电压电平携载模拟信号或携载与物理层标准ISO 11898-3中规定的电压电平兼容的模拟信号。
在实施例中，总线根据用于高速CAN的物理层来携载模拟信号或携载与用于高速CAN的物理层兼容的模拟信号。
在实施例中，总线根据用于低速、容错CAN的物理层来携载模拟信号或携载与用于低速、容错CAN的物理层兼容的模拟信号。
在实施例中，总线根据用于CAN FD的物理层来携载模拟信号或携载与用于CAN FD的物理层兼容的模拟信号。
在实施例中，数字串行总线仅包括两条线或仅包括两条轨道。
在实施例中，数字串行总线仅包括四条线或仅包括四条轨道。
在实施例中，该系统包括至少三个从设备或仅包括三个从设备。
在实施例中，数字串行总线仅包括四条线。
在实施例中，数字串行总线是PCB上的单端单线轨道，例如携载TTL电平信号。
在实施例中，数字串行总线是双线、差分信号，例如在PCB上携载ECL电平信号。
在实施例中，该预定义数据位位置“sow”是数据位的第一个位。
例如，在数据位被配置为“最低有效位优先”的实施例中，这意味着LSB(最低有效位)是“预定义数据位位置”(最低有效位对于SOF是显性的，并且对于从设备字是非显性的)。
例如，在数据位被配置为“最高有效位优先”的实施例中，这意味着MSB(最高有效位)是“预定义数据位位置”。
该实施例的优点在于更容易调整或纠正从设备的总线接口的时序，以便更好地匹配主设备总线接口的时序。
在实施例中，当用最低有效位优先表示时，用于标识每个帧的开始“SOF”的有限的值的列表包括以下值中的一个或多个：0xFE、0xFC、0xF8、0xF0、0xE0、0xC0、0x80、0x00。
这些SOF值中的每一个还可以用于定义在连接到总线的设备中实现的多个经允许的帧结构中的特定帧结构。
作为示例，在包括一个主设备和两个从设备的示例性系统中，主设备可以决定使用两个不同的帧开始值，例如，值0xFE可以用于通知从设备每帧四个字被分配给每个从设备(例如，如图28所示)，并且值0xFC可用于通知从设备每帧三个字被分配给每个从设备。其他值可用于例如重置所有从设备、或用于对所有从设备实施重新同步、或用于寻址特定从设备等。
在实施例中，每个帧包含预定义的“N”个字，包括包含要由主设备传送的SOF值的一个字，并且包括包含由至少一个从设备传送的有效载荷数据的“N-1”个字。
该实施例的优点在于更容易调整或纠正从设备的总线接口的时序，以便更好地匹配主设备总线接口的时序。
在实施例中，连接到总线的从设备的数量正好是两个，并且值(N-1)是2的整数倍，例如2或4或6或8或10，从而允许每个从设备每帧分别传送2x7＝14个有效载荷位、或4×7＝28个有效载荷位、或6×7＝42个有效载荷位、或8×7＝56个有效载荷位、或10×7＝70个有效载荷位。
在实施例中，连接到总线的从设备的数量正好是三个，并且值(N-1)是三的整数倍，例如3或6或9或12或15。
在实施例中，连接到总线的从设备的数量正好是四个，并且值(N-1)是四的整数倍，例如4或8或12或16或20。
在实施例中，一个位的持续时间是从200ns至1000ns范围内的值，例如基本上等于200ns、或基本上等于300ns、或基本上等于400ns、或基本上等于500ns、或基本上等于600ns、或基本上等于700ns、或基本上等于800ns、或基本上等于900ns、或基本上等于1000ns，但是本发明不限于该特定范围，并且如果投标时序大于1μs，例如，大约1μs到10μs或者大约10μs到100μs，则也可以被使用。
在实施例中，主设备包括总线接口，该总线接口适于从连接到总线的至少一个从设备接收数据；并且主设备还包括处理单元，该处理单元用于提取由至少一个从设备传送的数据位。
主设备可以实现为包括所述处理单元和UART的集成电路(IC)。主设备可以包括集成的或独立的收发器，例如，CAN收发器。
在实施例中，从设备包括总线接口，该总线接口适于将数据传送到连接到总线的主设备；以及-其中从设备进一步包括读出单元和/或处理单元，该读出单元和/或处理单元适于在请求时向主设备提供数据。
从设备可以实现为包括所述读出单元和/或处理单元、和UART的集成电路(IC)。从设备可以包括集成的或独立的收发器，例如，CAN收发器。
根据第二方面，本发明还提供了一种适用于根据第一方面的系统的设备，并且具有主设备的特征。
根据第三方面，本发明还提供了一种适用于根据第一方面的系统的设备，并且具有从设备的特征。
在实施例中，从设备进一步包括传感器单元，该传感器单元适于在与总线接口部分的时序无关的时刻测量物理量，并且适于提供指示所测量的物理量的测量数据；并且其中读出单元和/或处理单元包括用于存储由传感器单元提供的测量数据的存储器和/或缓冲器。
在实施例中，处理单元适于基于存储在存储器或缓冲器中的一个或多个测量数据(例如，通过外推测量数据)来估计物理量的瞬时值。
在实施例中，处理单元适于基于存储在存储器或缓冲器中的一个或多个测量数据(例如通过对测量数据进行内插)来估计物理量在比帧的到达时刻早的预定义时间段将具有的值。
在实施例中，处理单元适于以比实际所测量的数据更高的速率提供数据，并且适于将该数据存储在所述存储器或缓冲器中；并且该读出单元适于在请求时或在新帧到达时从所述存储器或从所述缓冲器提供最近存储的值。
在实施例中，由传感器单元提供的测量数据被存储在所述存储器或所述缓冲器中，并且在请求时或在新帧到达时从所述存储器或从所述缓冲器读取最近存储的值。
在该实施例中，数据不是内插的或外推的，而是例如仅在基于最后一个值的模数转换或格式转换之后简单地存储的，并且例如这样提供给总线接口部分的。
在实施例中，由传感器单元提供的测量数据与计数器值或时间戳一起被存储在所述存储器或缓冲器中，并且其中在请求时、或在新帧到达时，测量数据和计数器值或时间戳或从其导出的值都被提供给总线接口。
本发明还涉及在汽车环境中使用此类通信系统，以将数据从一个或多个传感器单元传输到主设备(称为ECU)。
本发明还涉及使用此类通信系统通过使用包括一个或多个磁传感器元件的传感器设备来确定电动机位置，这些传感器元件适用于传递所测量的磁场的所测量的值、或者从中导出的值(例如，其放大版本)，并且其中主设备(或ECU)适于基于从多个传感器设备获得的多个值来确定电动机位置。
优选地，每个字具有至多10个位，或至多9个位，或至多8个位。
在示例性实施例中，传感器单元以1MHz输出新数据，并且等待时间应小于5μs，并且单个传感器的后续测量之间的抖动以及不同传感器的测量之间的抖动应该小于1μs。
在所附独立和从属权利要求中阐述了本发明的特定和优选方面。来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以及与其他从属权利要求的特征适当地结合，而不仅仅是如在权利要求中明确阐述的。
参考下文描述的(多个)实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐明。
附图简述
图1是示出本领域中已知的通信系统的框图，其中主设备(ECU)将同步脉冲传送到多个传感器设备，使得设备响应于同步脉冲进行测量，并且响应于同步脉冲将所测量的数据重新传送到ECU。
图2示出了三个示例性电压波形(顶部)并且示出了示例性比特流(底部)以示出由主设备发送的周期性同步脉冲如何使每个传感器设备进行新测量，并且在下一个脉冲到达之前将所测量的数据传送到主设备。
图3示出了图1中所示的传感器设备的可能的高级框图。重要的是传感器单元响应于由ECU(未示出)发送的“同步脉冲”进行测量。
图4示出了根据本发明的实施例的通信系统，包括数字数据总线，以及可操作地连接到总线的主设备和至少一个从设备(在该示例中为传感器设备)。
图5示出了根据本发明的实施例的传感器设备的高级框图，如可以在图4的系统中使用的那样。
图6示出了三个示例性波形(顶部)并且示出了可以与图5的传感器设备组合使用的示例性比特流(底部)，以示出主设备发送的周期性广播读取命令如何使得每个传感器设备估计当前值(例如，基于在读取命令到达之前所存储的测量值的外推)，并将估计值传送到主设备。
图7示出了可以与图5的传感器设备组合使用的示例性波形(下半部分)和具有下降沿的比特流(上半部分)，以示出由主设备发送的周期性广播读取命令如何可以使得传感器设备通过对在读取命令到达之前获取的两个测量值进行内插来计算或估计在命令到达时间之前的预定时间段ΔT处物理量将已经具有的值，并存储在存储器或缓冲器中，可选地与时间戳或计数器值一起存储。
图8示出了根据本发明的实施例的传感器设备的高级框图，如可以在图4的系统中使用的那样。
图9示出了根据本发明的实施例的传感器设备的高级框图，如可以在图4的系统中使用的那样。
图10示出了可以与图9的传感器设备组合使用的示例性波形(下半部分)和具有下降沿的比特流(上半部分)，以示出由主设备发送的周期性广播读取命令如何可以使传感器设备在读取命令到达之前简单地提供由传感器单元提供的最新测量值。
图11示出了根据本发明的实施例的传感器设备的高级框图，如可以在图4的系统中使用的那样，其中由传感器单元提供的数据与计数器值或时间戳一起存储在缓冲器中，并且其中传感器设备根据请求将数据值和计数器或时间戳两者传送到主设备。
图12是根据本发明的实施例的通信系统的框图的示意表示，示出了传感器模块(图的上部分)和数字总线(图的左下部分)和主设备(图的右下部分)，使用两个外部CAN-FD收发器(未集成在传感器模块和主设备模块内)。
图13是图12的框图的变体，其中CAN收发器被嵌入在传感器设备中，例如，作为多管芯芯片。
图14是“7层OSI模型”的四层的示意表示，以示出本发明提出的若干方面，其中一些或全部可用于本发明的实施例中。
图15示出了可由经典的UART或USART组件生成的示例性“字”，该字包括多个位，在该示例中为11个位。
图16示出了可以在本发明的实施例中使用的示例性“帧”，每个帧包括一个或多个“字”。
图17示出了如何在从设备处(在稍微延迟之后)接收由主设备传送的具有显性开始位的“字”，并且示出了从设备如何可以通过调整开始位的位时间来校正小的延迟。
图18示出了在两个字之间没有中断或延迟的连续比特流，如在本发明的实施例中使用的那样。
图19示出了可以在本发明的优选实施例中使用的帧结构，以用于允许从设备容易地与比特流同步。
图20通过示例示出了在通电之后从设备如何可以与比特流同步。
图21是示出具有CAN控制器(或UART)的微控制器如何可以经由外部CAN收发器连接到数字总线的示例性框图。
图22是示出四个设备如何可以与CAN总线互连的示意表示。
图23示出了使用根据CAN或CAN-FD物理层或与CAN或CAN-FD物理层兼容的电压电平的示例性波形，示出了一个非显性位(也称为“隐性位”)、接着是显性位、接着是非显性位的序列。
图24是可以在本发明的实施例中使用的物理层的逻辑模型的示意表示。
图25和图26示出了在由主设备传送的信号与由从设备传送的信号之间可能发生的延迟，以及在本发明的实施例中如何可以补偿这种延迟。
图27示出了可以在本发明的实施例中使用的“通用帧格式”。
图28示出了具有每帧9个字的示例性帧格式，如可以在具有一个主设备和两个从设备或传感器设备的通信系统中使用的那样，这些传感器设备被周期性地读取，并且其中每个传感器设备可以每帧发送4个字。
图29示出了具有每帧5个字的示例性帧格式，如可以在具有一个主设备和单个从设备或传感器设备的通信系统中使用的那样，该传感器设备被周期性地读取，并且其中该传感器设备可以每帧发送3个字。
图30是图28中所示的帧格式的另一种表示，其中A[i＝0..3]表示分配给第一从设备的字，并且B[i＝0..3]表示分配给第二从设备的字。
图31示出了用于帧结构的示例性位分配方案，该帧结构具有分配给一个或多个从设备的三个字，如可以在本发明的实施例中使用的那样。
图32示出了用于帧结构的另一示例性位分配方案，该帧结构具有分配给一个或多个从设备的四个字，如可以在本发明的实施例中使用的那样。
图33示出了用于帧结构的另一示例性位分配方案，该帧结构具有分配给一个或多个从设备的五个字，如可以在本发明的实施例中使用的那样。
这些附图仅是示意性而非限制性的。在附图中，出于说明性目的，可将要素中的一些的尺寸放大且不按比例绘制。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。在不同的附图中，相同的附图标记指示相同或相似的要素。
具体实施方式
将就特定实施例并且参考某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，而仅由权利要求书来限定。所描述的附图仅是示意性且非限制性的。在附图中，出于说明性目的，可将要素中的一些的尺寸放大且不按比例绘制。尺寸和相对尺寸不对应于对本发明的实施的实际减少量。
此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二等等用于在类似的要素之间进行区分，并且不一定用于在时间上、空间上、以排名或以任何其他方式来描述顺序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的不同的顺序操作。
另外，说明书和权利要求书中的术语顶部、下方等等被用于描述性目的而不一定用于描述相对位置。应该理解，如此使用的术语在合适情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以除了本文描述或说明的取向的之外的其他取向来操作。
应当注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限定于其后列出的装置；它并不排除其他要素或步骤。因此，该术语应被解释为指定如所提到的所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件、或其群组的存在或添加。因此，表述“一种包括装置A和B的设备”的范围不应当被限定于仅由组件A和B构成的设备。这意味着对于本发明，该设备的仅有的相关组件是A和B。
贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”贯穿本说明书在各个地方的出现并不一定全部指代同一实施例，而是可以指代同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，如从本公开中对本领域普通技术人员将是显而易见的，特定的特征、结构或特性可以用任何合适的方式进行组合。
类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的描述中，出于精简本公开和辅助理解各发明性方面中的一个或多个发明性方面的目的，本发明的各个特征有时被一起编组在单个实施例、附图或其描述中。然而，这种公开的方法不应被解释为反映所要求保护的本发明需要比每项权利要求中所明确记载的更多特征的意图。相反，如所附权利要求反映的，各发明方面存在比单个前述公开的实施例的全部特征更少的特征。因此，具体实施方式之后所附的权利要求由此被明确纳入本具体实施方式中，其中每一项权利要求本身代表本发明的单独实施例。
此外，尽管本文中所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但不包括其他实施例中所包括的其他特征，但是不同实施例的特征的组合旨在落在本发明的范围内，并且形成如将由本领域技术人员所理解的不同实施例。例如，在所附的权利要求书中，所要求保护的实施例中的任何实施例均可以任何组合来使用。
在本文中所提供的描述中，阐述了众多具体细节。然而应当理解，在没有这些具体细节的情况下也可实践本发明的实施例。在其他实例中，公知的方法、结构和技术未被详细示出，以免混淆对本描述的理解。
在本文档中，术语“非显性位”和“隐性位”用作同义词，而不管物理信号是作为单端信号(例如TTL电平信号)还是作为差分信号(例如，如在ECL逻辑中或在CAN总线中使用)实现。该术语指的是可能被也连接到总线的另一个设备否决的总线上的位信号，类似于例如在“线与”或“线或”总线配置中遇到的情况，如例如在I2C总线协议、KNX总线协议、CAN总线或CAN-FD总线或LIN总线协议的物理层中遇到的那样。
除非另有说明，否则在整个本文档和附图中，逻辑“0”意味着显性位，并且逻辑“1”意味着非显性位，如“线与”配置中的那样。
其中0xFE是指十六进制表示法中的十进制值254(使用与C编程语言中相同的表示法)。
许多控制系统(例如温度控制系统、化学过程控制系统、伺服控制系统、巡航控制系统等)使用数字电路来执行数字控制回路，其中在每次迭代中测量一个或多个物理量，其中所测量的值被处理(例如，以计算角位置并将所计算的位置与期望位置进行比较)，并且其中一个或多个致动信号被提供给致动器或电动机等。
在许多这些系统中，系统的反应速度比测量的速度慢得多，并且在进行(多个)测量的时刻与提供下一个致动信号之间的延迟几乎不会对系统的行为产生影响。例如，在建筑物的供暖系统中，导管和待加热或冷却的房间的热惯性很大，以至于大约几秒的响应是足够的。
然而，在其他应用中，诸如例如“安全气囊控制系统”，该系统的反应速度需要高得多，以使系统正确运行。例如，US7610135B2中描述的通信系统应该在500μs或更短的时间段内作出反应。但是这种速度不适用于电动机控制系统或发动机控制系统，其中电动机例如以2000RPM至5000RPM或更高的速度运行，其中某些参数需要被每转多次精确调整。此类系统需要更高的通信速度，其中诸如等待时间和抖动之类的方面起着重要作用。本发明正处于这种背景下。
图1示出了本领域中已知的通信系统的框图，该通信系统解决了该问题。在该系统中，主设备(ECU)向多个传感器设备传送“同步脉冲”，该同步脉冲使得设备响应于同步脉冲进行测量(理想情况下，所有设备都恰好在同一时刻)，并且使得设备响应于同步脉冲将测量值返回给ECU(理想情况下尽快而没有延迟)。
然而，实际上，不同传感器进行测量的时刻之间总是存在一定的(非零)差异，并且还需要一定的(非零)时间量来处理测量(例如，以放大和/或过滤数据和/或执行A/D转换)并通过总线传送数据(例如，以串行化数据并通过串行总线传送数据)。这是本发明的潜在问题之一。
图2示出了该问题的可能解决方案。图2示出了三个示例性电压波形(顶部)并且示出了包含周期性同步脉冲(或指示此类同步脉冲的数据)的示例性比特流(底部)，该周期性同步脉冲可以由主设备发送，并且其使得每个传感器设备进行新的测量。在该示例中，第一同步脉冲(由“S”指示)使得三个传感器进行测量(由黑色圆圈A、B、C指示)，并且理想地，在下一个脉冲到达之前，这些值随后被传送到主设备。
如将进一步变得清晰，本发明提供了一种通信系统或通信协议，该通信系统或通信协议非常适合于从主设备向一个或多个从设备(例如，传感器设备)周期性地传输命令(例如，广播读取命令)，以及非常适合于将由从设备(例如传感器设备)提供的值传输到主设备。
更具体地，(并且例如，如图4、图15和图16所示)本发明提供了一种通信系统，该通信系统包括：数字串行总线；主设备和至少一个从设备以使得每个设备可以从所述总线接收位信号并且使得每个设备可以发送显性位信号或非显性位信号的方式可操作地连接到所述总线。主设备和至少一个从设备适于根据预定义的通信协议通过总线进行通信。主设备适于以多个帧的形式传送连续比特流，使得在总线上发送具有最小抖动的周期性信号。每个帧包括一个或多个字。每个字都有恒定的持续时间。每个帧的第一个字是由主设备传送的(从小的唯一字列表中选择的)唯一字以用于指示帧的开始。每个字的一个或多个位由主设备作为显性位传送(例如每个字的第一个位)，以允许至少一个从设备容易地与比特流同步。字中的包含非显性位的一些字由主设备传送，以允许至少一个从设备覆写。该至少一个从设备适于在(由主设备发送的)连续比特流中覆写所述非显性位中的一些，从而以准同步方式传送数据，尽管不存在单独的时钟线。
该协议不仅适用于传感器设备，也适用于其他设备，诸如例如连接到总线的通信网关。为了便于说明，将主要针对传感器设备解释本发明，但是本发明不限于此。
现在参考附图。
图1已在上面提到过。读者可以在US2017163366A1中找到更多细节。
以上还讨论了图2。注意，图2中描述的比特流似乎与US2017163366A1中描述的比特流不同。
图3示出了图1中所示的传感器设备的可能的高级框图。图1所示系统的关键方面在于所有传感器设备的传感器单元响应于由ECU发送的同步脉冲而进行测量(图3中未示出，但参见图1)。
图4示出了根据本发明的实施例的通信系统400，包括数字数据串行总线495和可操作地连接到总线495的主设备490(有时也称为“ECU”，但本发明不限于汽车应用)和至少一个从设备410(在该示例中为传感器设备)。
图12和图13示出了关于用于与通信相关的方面的此类主设备和此类从设备的可能实现的更多细节。
图5至图11示出了关于从设备包括传感器单元的情况下的从设备的可能实现的更多细节，在这种情况下，从设备是传感器设备。
为了理解本发明的主要原理，知道主设备490通常包含处理单元497和总线接口491、并且传感器设备410通常包含总线接口411和传感器单元412就足够了。
图4示出了主设备如何能够向从设备发送周期性广播读取命令，并示出从设备周期性地向主设备返回指示它们必须测量的物理量的值。然而，与图1的系统相反，传感器设备不响应于广播读取命令而进行测量，如将通过若干示例进一步更详细地解释。
取决于应用，例如，总线595可以实现为印刷电路板(PCB)上的单个铜轨道，因为接地平面和电压平面通常在PCB上的任何地方可用。此类总线可以携带TTL电平信号。如果主设备与从设备分开至少1米的距离，则优选使用电缆。电缆可以例如包括两根线，适于携载差分信号。电缆可以另外包括电源电压信号VDD和参考信号GND。数字总线在本领域以及与反射和终止相关的方面是众所周知的，因此这里不需要进一步详细说明。在本发明的优选实施例中，就物理层而言，使用双线或四线CAN-FD总线。
图5示出了传感器设备510的高级框图，如可以在图4的系统中使用的那样。传感器设备510包括总线接口511，该总线接口511适于经由总线595从主设备(图5中未示出，但参见图4)接收数据，并且适于经由总线595将数据传送到主设备。此类总线接口在本领域中是已知的，并且因此在这里不需要更详细地描述。
传感器设备510还包含用于测量物理量(例如磁场强度)的传感器单元512。无论来自总线的命令如何，传感器单元512都进行测量(如箭头“数据”所示，但没有箭头“触发”)。传感器单元可以例如以与帧或字到达总线接口的频率独立的时钟频率进行周期性测量。在示例中，传感器单元以250kHz至4MHz的范围中的频率进行测量，例如，在500kHz至2MHz的范围内，例如以约1MHz的频率。传感器单元512可以(使用A/D转换器，未示出)放大和/或数字化数据，并将经放大的和/或经数字化的数据提供给处理单元517。处理单元517可以包括一个专用硬件，例如，状态机或数字模块，或者可以包括可编程处理器或DSP，或任何其他合适的电路。处理单元517包括存储器或缓冲器514或被连接到存储器或缓冲器514，以用于存储从传感器单元接收的数据，并且包括估计器单元515，该估计器单元515适于计算或估计待测量的物理量在(例如，响应于通过总线接口发送的读取命令)请求的时刻将具有的值。因此，在该实施例中，估计器响应于读取命令(例如，广播读取命令)，基于存储在存储器或缓冲器514中的数据来计算值，但是传感器单元独立地操作。
图6示出了三个示例性波形(顶部)并且示出了可以与图5的传感器设备组合使用的示例性比特流(底部)，以示出由主设备发送的周期性广播读取命令如何使得每个传感器设备估计当前值"A"(例如，基于在读取命令到达之前所存储的测量值A1、A2的外推)，并将估计值"A"传送到主设备。用于外推的算法不是本发明的主要焦点，并且是本领域已知的，因此这里不需要详细描述。
图7示出了可以与图5的传感器设备510组合使用的示例性波形(下半部分)和具有下降沿的比特流(上半部分)，以示出由主设备发送的周期性广播读取命令如何可以使得传感器设备通过对在读取命令到达之前获取的两个测量值进行内插来计算或估计在命令到达时间之前的预定时间段ΔT处物理量将已经具有的值，并存储在存储器或缓冲器中，可选地与时间戳或计数器值一起存储。
该实施例在几个方面是有利的，例如因为内插通常比外推给出更好的结果。该实施例的另一个重要优点是它允许多个传感器设备在大致相同的时刻提供估计值，即接收读取命令的时间(例如，由图7中所示的下降沿定义)减去预定义的恒定延迟ΔT。此类应用的示例是角位置传感器，其中从不同传感器获得的值将被组合。在此类应用中，恒定等待时间ΔT比不同测量之间的时间抖动问题较小。此外，在一些应用中，等待时间可以至少部分地被补偿。
图8示出了传感器设备810的高级框图，如可以在图4的系统中使用的那样。该传感器设备可被视为图5中所示的传感器设备的变体，并且因此将不再重复共同的方面。图5的传感器单元与图8的传感器单元之间的主要差异在于处理单元817位于传感器单元812和读出电路813之间。与图5中类似，读出电路813将数据存储在存储器或缓冲器814中，并根据请求(例如，响应于来自总线接口的广播读取命令)提供从存储在缓冲器中的值导出的值。但与图5相反，处理单元817独立于主时钟计算新的值。因此，读出电路813与时钟域解耦(decouple)。
处理单元817可以执行不同种类的算法，包括以下中的一个或多个：数字滤波、上采样、延迟、预测、外推、内插等。
在特定实施例中，处理单元817适于执行“跟踪回路”，如同一申请人于2018年1月25日提交的标题为“位置感测设备(position sensing device)”的EP18153346.4中详细描述的那样，该文献是出于所有目的通过引用以其全部内容结合在此。
图9示出了传感器设备910的高级框图，如可以在图4的系统中使用的那样。
图10示出了可以与图9的传感器设备组合使用的示例性波形(下半部分)和具有下降沿的比特流(上半部分)，以示出由主设备发送的周期性广播读取命令如何可以使传感器设备在读取命令到达之前简单地提供由传感器单元提供的最新测量值。
通过提高每个传感器设备910的传感器单元912测量物理量的频率，可以减少从不同传感器获得的不同值A、B、C之间的抖动。图9所示实施例的主要优点在于，读出电路913可以非常简单。在一个实施例中，读出电路913主要基于双端口RAM。
图11示出了传感器设备1110的高级框图，如可以在图4的系统中使用的那样，其中由传感器单元提供的数据与计数器值或时间戳一起存储在存储器或缓冲器1114中，并且其中传感器设备1110适于根据请求传送一个或多个数据值和一个或多个相应的计数器或时间戳到主设备。该实施例的主要思想在于测量数据的估计(例如，内插或外推)不在传感器单元内执行，而是由主设备执行。
图12是通信系统1200的框图的示意表示，示出了传感器模块1210(图12的上部)和数字总线1295(图12的左下部分)和主设备1290(图12的右下部分)，使用两个外部CAN-FD收发器1220、1292(未集成在传感器模块和主设备模块内)。此类设备可从例如NXP商购获得，因此这里不需要更详细地解释。可以说，此类设备通常具有用于携载单端信号的RXD和TXD线，该单端信号例如用于与主机互连的TTL或CMOS电平信号，以及用于总线的两条总线线CANH和CANL。(也参见图21)。
图13是图12的框图的变体，其中传感器侧的CAN收发器被嵌入在传感器设备中，例如，在多管芯封装中。
图14是“7层OSI模型”的四层的示意表示，以示出本发明提出的若干方面，其中一些或全部可用于本发明的实施例中。具体而言：
a)在本发明的优选实施例中，使用与CAN-FD物理层中规定的相同的电压和时序；
b)经典的UART或USART可以用于串行通信，尽管在优选实施例中提出了微小的时序调整，如图17和图26中更详细地讨论的；
c)本发明提出了一种在本文中称为“远程开始位”的原理，如图19所示，意味着主设备为所有字发送显性开始位Sr，而从设备发送非显性开始位，以便将所有从设备与主设备的开始位Sr同步；
d)本发明提出使用“同步代码”。这与通电后的从设备的同步有关。由于字之间没有“pauze(暂停)”，因此从设备无法通过查看此类的暂停来重新同步，而需要通过识别唯一的位模式在字级别进行同步。此类唯一的位模式在图20中示出。一旦在字级别同步，则从设备就可以在帧级别同步。
e)在数据链路层，本发明提出了一种通用帧格式，例如图16和图27所示，并且通过图28至图33中的特定示例进行说明。
f)“唯一SOF代码”的概念，用于指示帧的开始。其中唯一意味着这些值不能在数据流中的其他地方出现，如从图19中可以理解的。例如，当用最低有效位优先表示时，SOF代码可以从包括以下值0xFE、0xFC、0xF8、0xF0、0xE0、0xC0、0x80、0x00中的一个或多个的有限的值的列表中选择。另外，这些代码中的一些可以由主设备用于传送某些命令，例如所有从设备的一般复位。这些代码中的一个也可用于“将来使用”。
g)“帧格式选择”的概念。在一些实施例中，主设备和从设备仅被配置(例如，硬编码)成用于利用一种特定帧格式操作，而在其他实施例中，主设备和从设备可以适于在两种模式(主设备和从设备中编码的模式)中的一种下选择性地操作。例如，在紧急情况下，主设备可以(通过使用另一开始码)决定改变格式以向从设备指示例如更少的字被分配给每个从设备，从而允许从设备更快被读出。或者在高EMC干扰的情况下，主设备可以(通过使用另一个开始码)指示从设备更多字被分配给每个从设备，以包括例如更强大的EDC码(错误检测码)或ECC码(纠错码)等。
h)“无暂停传输”或“连续比特流”或“串接的字”的概念都意味着主设备连续传送串接的字，如图18所示，在字之间没有任何暂停。其主要优点是比特流固有地具有周期性下降沿(参见图18中的箭头)，并且(只要帧格式不改变)每个从设备可以周期性地发送数据。以这种方式，减少或基本上消除了由每个特定传感器传送的后续值之间的抖动。
i)应用专用帧格式是可能的，但是这方面落在本发明的范围之外。
图15示出了可以在本发明的实施例中使用的示例性“字”，并且如可以由经典的UART或USART组件生成的那样。在本发明的优选实施例中：字包括11个位，并且包含一个开始位Sr＝'0'，存在8个数据位d0至d7，并且存在两个停止位Sp＝'1'。但是它指出本发明不限于此，也可以使用其他配置，例如7个或9个或10个数据位，和仅一个停止位。使用两个停止位使通信更加强健。
图16示出了两个示例性帧的序列，第一帧由三个字组成，第二帧由四个字组成，等等。
每个帧的每个第一个字包含唯一的代码，称为SOF(帧的开始)。在优选实施例中，通过选择具有等于'0'(显性位)的第一个位(例如，lsb位)的字来实现该唯一代码，也参见图19。但是，当然，本发明不限于此，并且还存在其他可能性(例如，将两个位设置为'0')。
在图16的示例中，第一帧包含两个“另外的字”(接着包含SOF的字)，w1和w2，该w1和w2(例如)可以都被分配给第一传感器。第二帧包含三个“另外的字”(接着包含SOF的字)，w1、w2和w3，该w1、w2和w3(例如)可以都被分配给第二传感器。
图16的示例旨在示出可允许的帧结构，并且示出了可由主设备(通过选择不同的SOF代码)动态地改变帧结构。当然，连接到总线的主设备和从设备应该知道每个SOF代码代表什么。
图17示出了如何在从设备处(在稍微延迟之后)接收由主设备传送的具有显性开始位“Sr”的“字”，并且示出了从设备如何可以通过调整开始位的位时间来校正小的延迟，以尝试更好地对齐由主设备传送的数据位和停止位Sp以及由从设备发送的那些位。
图18示出了在两个字之间没有中断或延迟的连续比特流，如在本发明的实施例中使用的那样。
图19示出了可以在本发明的优选实施例中使用的帧结构，以用于允许从设备容易地与比特流同步。所示出的是具有包含SOF代码的“第一个字”和两个“其他字”的帧，但是读者将理解更多“其他字”将具有相同的结构。
在优选实施例中，主设备包含被配置成用于每字11个位、1个开始位＝'0'和2个停止位＝'1'的经典的UART或USART，并且每个从设备包含被配置成用于每字11个位、1个开始位＝'1'和2个停止位＝'1'的UART或USART或稍微经修改的UART(如将在图26中解释的那样)。在图19的帧的第一个字期间，只允许主设备在总线上写入显性位，因此从设备必须传送全部为一'1'。在图19的帧的第二个字期间，主设备将开始位作为显性位传送，并且只允许从设备1覆写数据位d1至d7，因此主设备必须传送除开始位之外的全部为一，并且所有其他从设备必须传送全部为一'1'(或与总线断开连接等)。在图19的帧的第三个字期间，主设备将开始位作为显性位传送，并且只允许从设备2覆写数据位d1至d7，因此主设备必须传送除开始位之外的全部为一，并且所有其他从设备必须传送全部为一'1'(或与总线断开连接等)。
需要指出的是图19的方案示出了优选的实施例，但是本发明不限于此，并且也可以使用其他变体。例如，代替“牺牲”位d0以容易地识别SOF代码，和/或对分配给主设备的字和分配给从设备的字进行区分，为此目的使用另一个数据位也是可能的。
图20通过示例示出了在通电之后从设备如何可以与比特流“同步”。首先，从设备需要与字边界对齐。这是可能的，例如因为每个帧开始字也是“同步字”，从这些字(每个帧的第一个字)具有两个下降沿之间的持续时间是11位的周期的特性的意义上而言。这仅对于帧的第一个字是可能的，如图20(c)所示，示出其他字的两个下降沿之间的时间段最多为9位的周期。
图21是示出具有CAN控制器或UART的微控制器如何可以经由外部CAN收发器(例如从NXP商业上可获得)连接到数字总线的示例性框图。总线携载互补的差分信号。有时使用四线总线，在这种情况下，可以添加电源电压线VDD线和参考电压(或地)GND线。然而，需要指出的是，本发明仅利用CAN-FD总线的物理层，更具体而言，是电压电平，而不是更高的电平。
图22是示出四个设备如何可以与CAN总线互连的示意表示。这只是一个示例以说明两条线可以连接到多个设备，并且这些线应该被终止，但这些方面是众所周知的，并且不需要进一步的解释。
图23示出了使用根据CAN或CAN-FD物理层或与CAN或CAN-FD物理层兼容的电压电平的示例性波形，示出了一个非显性位(也称为“隐性位”)、接着是显性位、接着是非显性位的序列。
图24是物理层的逻辑模型的示意表示。该方面本身是已知的，例如来自I2C总线通信或KNX总线通信。在PCB级上，显性位通常对应于低电平级别，如可以通过晶体管主动拉低总线来产生的那样，而高电平通常在晶体管输出处于高阻态时由上拉电阻产生。
图25和图26示出了在由主设备传送的信号与由从设备传送的信号之间可能发生的延迟，以及在本发明的实施例中如何可以补偿这种延迟。为了获得这种行为，从设备可能包含特殊的UART或特殊的USART，该特殊的UART或特殊的USART具有经典的UART或USART的大多数已知功能，除了它们可以配置为减少开始位的时序。可替代地，从设备还包含经典的UART或USART，但另外包括获得相同效果的电路。(例如使用可编程计数器)。
图27示出了与图16相同的信息。
图28示出了具有每帧9个字的示例性帧格式，如可以在具有一个主设备和两个从设备或传感器设备的通信系统中使用的那样，这些传感器设备被周期性地读取，并且其中每个传感器设备可以每帧发送4个字。
图29示出了具有每帧5个字的另一个示例性帧格式，如可以在具有一个主设备和单个从设备或传感器设备的通信系统中使用的那样，该传感器设备被周期性地读取，并且其中该传感器设备可以每帧发送3个字。
图30是图28中所示的帧格式的另一种表示，其中A[i＝0..3]表示分配给第一从设备的字，并且B[i＝0..3]表示分配给第二从设备的字。
图31示出了用于帧结构的示例性位分配方案，该帧结构具有分配给一个或多个从设备的三个字，如可以在本发明的实施例中使用的那样。
图32示出了用于帧结构的另一示例性位分配方案，该帧结构具有分配给一个或多个从设备的四个字，如可以在本发明的实施例中使用的那样。
图33示出了用于帧结构的另一示例性位分配方案，该帧结构具有分配给一个或多个从设备的五个字，如可以在本发明的实施例中使用的那样。
尽管在本发明的不同的附图和不同实施例中解释了各个特征，但是在阅读本文档时，如将对技术人员显而易见的，构想了不同实施例的特征可以被组合。

Claims (18)

1.一种通信系统(400；1200；1300)，包括：
-数字串行总线(95,1295,1395)；
-主设备(490；1290；1390)和至少一个从设备(410；510；710；910；1110；1210；1310)以使得每个设备可以从所述总线接收位信号、并且使得每个设备可以发送显性位信号或非显性位信号的方式可操作地连接到所述总线；
-并且其中所述主设备和所述至少一个从设备适于根据预定义的通信协议通过所述总线进行通信；
-并且其中所述主设备适于以多个帧的形式传送连续比特流，每个帧包括一个或多个字，每个字具有恒定的持续时间，
-每个帧的第一个字(SOF)是由所述主设备传送的唯一字以用于指示帧的开始；
-每个字的一个或多个位(Sr)由所述主设备作为显性位传送，以用于允许所述至少一个从设备与所述比特流同步；
-所述字中的具有非显性位的一些字由所述主设备传送，以允许所述至少一个从设备覆写；
-并且其中所述至少一个从设备适于在所述连续比特流中覆写所述非显性位中的一些，从而以准同步方式传送数据。
2.根据权利要求1所述的通信系统(400；1200；1300)，
其中每个位具有恒定的持续时间。
3.根据权利要求1所述的通信系统(400；1200；1300)，
其中每个字具有至多10个位，或至多9个位，或至多8个位。
4.根据权利要求1所述的通信系统(400；1200；1300)，
其中所述主设备适于以多个帧的形式传送所述连续比特流，
-每个帧包括一个或多个字，包括第一个字以及任选地一个或多个其他字，
-每个字包括多个位，包括开始位(Sr)、多个数据位(d0-d7)和一个或多个停止位(Sp)；
-所述主设备将每个字的所述开始位(Sr)作为显性位(逻辑_0)传送；
-每个帧的所述第一个字包括从用于标识每个帧的开始(SOF)的有限的值的列表中选择的帧开始值(SOF)，所述帧开始值(SOF)在所述数据位(d0-d7)的预定义数据位位置(sow)处具有至少一个显性数据位(逻辑_0)；
-分配给所述至少一个从设备的每个其他字作为非显性位(逻辑_1)传送，以允许所述至少一个从设备覆写所述总线上的所述位信号中的一些位信号；
并且其中每个从设备适于以与所述比特流的位同步的方式在分配给此特定从设备的所述帧的其他字中传送数据，并且使得：
-每个其他字的所述开始位(Sr)作为非显性位(逻辑_1)传送；
-所述预定义数据位位置(sow)处的所述数据位作为非显性位(逻辑_1)传送；
-每个其他字的其他数据位(d1-d7)包含要被传送的数据值。
5.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述总线根据以下选项中的一个或多个或兼容以下选项中的一个或多个来携载模拟信号：
-物理层标准ISO 11898-1的电压电平，或
-物理层标准ISO 11898-2的电压电平，或
-物理层标准ISO 11898-3的电压电平，或
-TTL电压电平。
6.根据权利要求1所述的通信系统，
其中所述预定义数据位位置(sow)是所述数据位(d0-d7)的第一个位。
7.根据权利要求4所述的通信系统，
其中，当用最低有效位优先表示时，用于标识每个帧的开始(SOF)的所述有限的值的列表包括以下值中的一个或多个：0xFE、0xFC、0xF8、0xF0、0xE0、0xC0、0x80、0x00。
8.根据权利要求1所述的通信系统，
-其中所述主设备包括总线接口(491；1291；1391)，所述总线接口(491；1291；1391)适于从连接到所述总线(495；1295；1395)的至少一个从设备接收数据；以及
-其中所述主设备进一步包括处理单元(497；1297；1397)，以用于提取由所述至少一个从设备传送的所述数据位。
9.根据权利要求1所述的通信系统，
-其中所述从设备(410；510；710；910；1110；1210；1310)包括总线接口(411；1211；1311)，所述总线接口(411；1211；1311)适于将数据传送到连接到所述总线(495；1295；1395)的主设备(490；1290；1390)；以及
-其中所述从设备进一步包括读出单元(713；913；1113)和/或处理单元(517；717；1217；1317)，所述读出单元(713；913；1113)和/或处理单元(517；717；1217；1317)适于在请求时向所述主设备提供数据。
10.根据权利要求1所述的通信系统，
其中所述从设备进一步包括传感器单元(512；712；912；1212；1312)，所述传感器单元(512；712；912；1212；1312)适于在与所述总线接口部分(511；711；911；1211；1311)的时序无关的时刻测量物理量，并且适于提供指示所测量的物理量的测量数据；
-并且其中所述读出单元(713；913；1113)和/或所述处理单元(517；717；1217；1317)单元包括存储器和/或缓冲器(514；714；914；1114)以用于存储由所述传感器单元提供的所述测量数据。
11.根据权利要求10所述的通信系统，
其中所述传感器单元以500kHz至2.0MHz的范围中的频率输出新的测量数据，并且其中单个传感器的后续测量之间的抖动小于2.0μs或小于1.0μs；或者
其中所述传感器单元以至少1.0MHz的频率输出新的测量数据，并且其中单个传感器的后续测量之间的抖动小于1.0μs。
12.一种用于根据权利要求1所述的通信系统(400；1200；1300)的设备(490；1290；1390)，并且具有所述主设备的特征。
13.一种用于根据权利要求1所述的通信系统(400；1200；1300)的设备(410；510；710；910；1110；1210；1310)，并且具有所述从设备的特征。
14.根据权利要求13所述的从设备(510)，
其中所述处理单元(517)适于基于存储在所述存储器或所述缓冲器中的一个或多个测量数据来估计所述物理量的瞬时值，例如，通过外推测量数据。
15.根据权利要求13所述的从设备(510)，
其中所述处理单元(517)适于基于存储在所述存储器或所述缓冲器中的一个或多个测量数据来估计所述物理量在比帧的到达时刻早的预定义时间段(830)将具有的值，例如通过对测量数据进行内插。
16.根据权利要求13所述的从设备(710)，
其中所述处理单元(717)适于以比实际所测量的数据更高的速率提供数据，并适于将此数据存储在所述存储器或所述缓冲器中(714)；
并且其中所述读出单元(713)适于在请求时或在新帧到达时从所述存储器或从所述缓冲器提供最近存储的值。
17.根据权利要求13所述的从设备(910)，
其中由所述传感器单元(912)提供的测量数据被存储在所述存储器或所述缓冲器中，并且其中在请求时或在新帧到达时从所述存储器或从所述缓冲器读取最近存储的值。
18.根据权利要求13所述的从设备(1110)，
其中由所述传感器单元(1112)提供的测量数据与计数器值或时间戳一起被存储在所述存储器或缓冲器中，并且其中在请求时、或在新帧到达时，所述测量数据和所述计数器值或时间戳或从其导出的值都被提供给所述总线接口。
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