CN111656738B - 用于控制数据的传输系统 - Google Patents

Abstract

控制总线(165)允许传输预定消息长度的消息(205)。用于在该控制总线(165)上传输信息的方法(300)包括传输消息(205)的步骤，该消息包括第一字段(210)和第二字段(215)；其中，第一字段(210)包含对信息类型的可变指示；并且其中，第二字段(215)包含第一字段(210)所指示的信息类型的信息。

Description

用于控制数据的传输系统

技术领域

本发明涉及一种用于控制数据的传输系统。特别是，本发明涉及借助于控制总线在不同的控制装置之间灵活地传输信息。

背景技术

在机动车辆中，多个控制单元通过控制总线通信联网。控制总线可以允许任意控制单元发起的传输，或者可以设置能唯一决定总线并请求从机传输预定消息类型的消息的主机。通常在通信总线上交换的消息的长度受到限制并划分为预定字段。一个字段通常包含发送者或接收者的地址，另一个字段可以包含消息类型的标识。两个字段的长度是有限的，因此总线参与者的数量和/或不同消息类型的数量也可能是受限的。

在实践中，控制任务在这些限制下可能难以执行。例如，与通过控制总线的协议所能够定义的相比，可能需要更多不同类型的消息。在这种情况下，通常有必要使用更复杂的控制总线，其支持更高带宽、更大数量的消息类型或更大的用户数量。然而，这通常也意味着物理驱动模块的改变，也可能意味着不同的电压电平、不同的传输介质或不同的数据处理过程。现有的控制器通常无法通过合理的花费进行改造。另外，在安全性至关重要的应用中，例如在对机动车辆的某个方面的控制中，可能必须对驱动模块进行认证，因此在某些情况下必须花费相当大的成本来更换控制总线。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种改进的技术，使得即使借助于简单的控制总线也可以解决数据技术上复杂或多样的控制任务。本发明通过独立权利要求的主题实现该任务。从属权利要求给出了优选的实施方式。

控制总线允许传输预定消息长度的消息。用于在控制总线上传输信息的方法包括传输消息的步骤，该消息包括第一字段和第二字段；其中，第一字段包含对信息类型的不同指示；其中，第二字段包含第一字段所指示的信息类型的信息。

由此，可以在一个消息内传输不同类型的信息，从而可以有效地寻址更多数量的不同信息。由此可以克服控制总线的相关限制。

多个消息可以彼此依次地传输，其中，第一字段的指示在依次相继的消息中发生改变。如果第二字段的信息应不太频繁地传输，则这种变型可以是特别有利的。

第一字段的指示可以周期性地改变。则在第二字段内传输的信息可以具有预定的重复率，该预定的重复率可以比消息的重复率低，其差值为该循环的长度。

消息可以包括第三字段，该第三字段包含固定预定的信息类型的信息。应频繁传输的信息可以在第三字段中传输。例如，可以在每个消息的第三字段中传输控制装置的控制参数，而在第二字段中可以只传输缓慢变化的边界条件，例如受控对象的温度。特别是，如果第一字段周期性地变化，则可以以此方式实现两个不同的固定数据速率。

控制总线可以包括主机和至少一个从机，其中，主机可以通过第一消息请求从机进行第二消息类型的第二消息从该从机的传输。由主机控制的总线可以更鲁棒，决定阶段可以省略或更简单地运行。特别是，可以在时间方面更好地计划消息的传输。在一个特别优选的实施方式中，第一字段可以在依次相继的消息中通过从机周期性地改变。该方法可以特别是在主机方面实现更简单的处理。

第一消息可以包含对周期的预定消息类型的指示。换句话说，主机可以在对第二消息的任意请求中设置周期的索引。在实践中，这一可能性可以用于直接查询周期内的特定信息。通过主机的每个请求中设置索引，可以调整从机方面的第一字段的继续运行。

消息还可以包括第四字段，其指示多种不同的消息类型之一，其中，每个消息类型都对应预定的周期长度。因此，控制总线可以在不同的传输模式下运行。传输模式可以对应于终端(主机或从机)的运行状态。例如，可以在系统起动时传输第一消息类型，其中，该消息类型可以包括预定数量的不同消息。这些消息中的每一个都可以传递一次。因此可以完成系统起动，并且可以在正常运行中传输第二消息类型的消息。同样，第二消息类型的周期性不同的消息可以依次被传输。

消息的字段的信息类型可以参考消息类型定义。换句话说，消息的字段的长度在一个消息类型中可以是恒定的，但在不同的消息类型之间可以不同。

一种用于在控制总线上传输信息的设备，其允许传输预定消息长度的消息，该设备包括用于与控制总线连接的接口和控制装置。在此，该控制装置设置用于传输消息，该消息包括第一字段和第二字段；其中，第一字段包含对信息类型的不同指示；其中，第二字段包含第一字段所指示的信息类型的信息。

该设备优选设置用于部分地或完全地执行或控制本文描述的方法。该方法可以作为计算机程序产品存在并且可以在该设备的处理装置上运行。该方法的优点和特征可以转用到该设备上，反之亦然。

附图说明

现在参考附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了示例性的驱动系统；

图2示出了用于在控制总线上传输的示例性消息的示意图；

图3示出了用于在控制总线上传输消息的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了驱动系统100。在此示例性地作为内燃机示出的驱动马达105通过变速器110作用在驱动轴115上。驱动系统105优选地设置用于驱动机动车辆，特别是载客汽车，并且可以包括驱动轮，驱动轴115可以作用在该驱动轮上。

变速器110特别是可以通过变换接入的档位被控制。如果变速器 110包括液力耦合器120，则可以对于该液力耦合器控制参数，例如叶片位置或锁止离合器的激活。为了控制变速器110，优选设置第一控制装置125。变速器110内的特定过程可以液压方式控制，例如打开或闭合离合器或制动器。为此，需要液压流体的预定流体压力，该流体压力可以通过泵130提供。可以特别是将油用作流体，例如可以从驱动马达105的压力循环润滑中提取油。然后，从控制装置流出的油可以返回到油槽中或驱动马达105的另一个位置。

泵130可以通过驱动马达105机械地驱动，其中，流体压力可以取决于驱动马达105的转速。泵130可以通过电动马达135驱动。在此，除了驱动马达105，电动马达135也可以作为泵130的功率分支的附加驱动器运行，或者泵130只能允许一个驱动器，因而电动马达135可以作为驱动马达105的替代作用于泵130上。

电动马达135可以通过控制装置140来控制，该控制装置在所示的实施方式中包括电桥电路145和用于确定要设定的电压或电流的确定装置150。根据电动马达135的结构形式，可以不同地构造电桥电路145。在一个优选的结构形式中，电动马达135设计为进一步优选地具有三相的无刷直流马达(BLDC)。电桥电路145可以为这些相提供三个相互独立的电压。为此，每个相通过两个电流阀连接在中间回路电压的电位之间。该电流阀交替地打开和关闭，从而在相的电感负载处设置预定电压。

确定装置150优选借助于场定向的开环控制(FOS)或场定向的闭环调节(FOR)来工作，其中，可以优选地预先确定电动马达135 的转速和/或转矩。确定装置150可以通过接口155与另一控制装置 160连接。控制装置160可以设置用于控制驱动系统100的任意且多个方面。优选地，设置控制总线165用于电动马达的控制装置140与驱动系统100的控制装置160之间的通信，变速器110的控制装置125 也可以与该控制总线连接。可选地，还可以有一个或多个另外的控制装置与控制总线165连接，例如用于控制驱动马达105的控制装置170。可选地，控制装置160还与另一控制总线连接，例如CAN总线，在此，控制装置160可以在两个总线之间传输数据(具有“桥”功能)。

控制总线165优选地设置为具有主机和一个或多个从机的现场总线。在一种实施方式中，控制总线设计为LIN总线(LIN：Local Interconnect Network局域互连网络)，其中控制装置160优选配置为主机。但是，其他的控制总线也是可能的，例如CAN总线(CAN：Controller Area Netword控制器局域网)。优选是串行总线，其可以在LIN总线的情况下使用一条线，在CAN总线的情况下使用两条线作为物理传输介质。

在控制装置160和电动马达135的控制装置140之间交换的信息量可以很大。特别是，可以必须通过控制总线165在驱动系统100的不同运行状态下传输大量不同的数据。主机可以设置用于通过控制总线165寻址从机并请求其回复预定消息。从机通常会以请求的消息立即响应，该消息可以包含多个预定字段。通常，由于相应字段的长度限制，只能定义有限数量的消息。然而，要传输的信息越不同，必须定义的消息就越多。此外，如果使用不相交的消息，则很少需要的信息的传输也会危害更关键信息的传输频繁性。

在下面的描述中，以主机160和从机155为例进行说明，虽然其他情况，特别是具有多个从机或具有多个主机的情况也是可能的。

图2在上部区域中示出了消息205，其可以在控制总线165上传输，并且在下部区域中示出了控制总线165上的消息205的三个不同的示例性序列。消息205包括第一字段210和第二字段215，以实现信息的多路复用。第二字段215可以包含不同的信息，其信息类型分别通过第一字段210中的预定指示来指示。第一字段210中的指示可以特别是作为索引给出，例如以数字的形式，优选以二进制的形式。例如，可以为第一字段确定12种不同的信息类型，对于这些信息类型，可以在第一字段210中将12种不同的索引表示为二进制编码的数字，其长度为4位(或更长)。在一种简单的示例中，如果第二字段215包含测量的温度，则第一字段210可以例如具有索引1，或者如果第二字段215包含错误代码，则第一字段210可以具有索引2。

可选的第三字段220可以包含其他信息，其信息类型至少在消息类型230到240内是恒定的。第三字段220也可以在内部细分，从而可以分别传输信息类型不变的不同信息。例如，在第三字段220中可以传输控制参数，如内部确定的目标转速或电动马达135的实际转速。

可选的第四字段225可以给出消息205的消息类型。第四字段225 的长度优选在所有消息类型上是恒定的，并且相对于消息205的起始始终处于相同的位置。如果不同消息类型的消息205具有不同的长度，则进一步优选地，第四字段225布置在消息205的可变字段之前。特别是，第四字段225可以位于消息205的起始处。

消息205的字段的不同长度可以对应不同的消息类型。不同消息类型的消息205优选具有相同的长度，但是也可以具有不同的长度。特别是，第二字段215的信息类型的一个预定集合可以对应一种消息类型。优选地，每种信息类型对应一个索引，以便从以严格单调的顺序(升序或降序)排列的索引中得出信息类型的预定序列。该序列特别是可循环的。

优选地，消息205的预定部分(优选为消息205内的最后一个字节)具有多余的传输信息的校验和(CRC)。这优选适用于在主机160 和从机155之间的任意方向上传输的所有消息205。该校验和可以视为单独的静态字段或第四字段225的一部分。

消息205优选以这样的方式在控制总线165上传输，即，主机160 向预定的从机155发送预定的消息205，其中，该消息205包含提供预定的消息205的请求，并且从机155回复包含所搜索的信息的消息 205。因此，从机155向主机160发送的每个消息205都需要由主机160发出的明确的在前消息205。

在当前情况下，假设控制总线165是LIN总线，其中，主机160 在控制总线165上提供消息帧的起始(“header”)，以便从机155 作出响应，然后从机155传输所请求的数据。主机160的请求优选地具有与从机155的响应消息205相同的长度，在当前情况下，除了帧头之外，优选地还具有八个字节，这对应于LIN规范的最大值。在所示的实施方式中，消息205在最后一个字节中包含CRC8校验和。

从主机160到从机155的请求消息205可以具有自己的消息类型，并且可以没有前两个字段210和215。静态的第三字段220的信息可以包含例如电动马达135的目标转速、驱动马达105的油温或电动马达135的估计扭矩。其他二进制数位可以包含要送回的消息205的信息类型的索引。可以为附加的功能设置预定数量的二进制数位。此外，可以在消息205的不同位置保留二进制数位以供以后使用。各个二进制数位也可以用于特殊功能，例如用于重置错误状态的二进制数位或用于指示电动马达135应该顺时针还是逆时针运行的二进制数位。另外，可以设置访问计数器(“Access Counter”,AC)，其包含各个消息205上的循环递增值。因此，可以基于该访问计数器将从主机160 到从机155的第一消息205对应从从机155到主机160的第二消息 205。由此可以发现在传输中丢失或已多次传输的消息205。

在图2的下部区域中，示例性地示出了三种不同的消息类型230、 235和240以及在各个第二字段215中的相应的信息类型序列。所示的消息类型230至240的各信息类型的示例性索引在图1中示出。图 1的图示基于标准消息类型230、识别消息类型235和扩展消息类型 240。

可以在标准消息类型230中设置以下示例性信息类型：

只要控制装置、电动马达135或驱动系统100处于运行中，通常以固定的时间间隔传输标准消息类型230。所示信息类型的信息可以从从机155向主机160周期性传输。

在选定的传输速率下，消息205可以在大约10毫秒内传输，因此在上面给出的示例中，由于主机160所分别要求的请求消息205，在传输相U的相电流和传输相V的相电流之间可以大约有40毫秒。为了避免中间回路电压与相电流去相关，在此传输成对的相电流和时间上与此对应的中间回路电压。

例如可以在识别消息类型235中设置以下信息类型：

索引	信息类型
		0	识别(1)
1	识别(2)
		2	识别(3)
3	识别(4)
		4	识别(5)
5	软件版本(1)
		6	软件版本(2)
7	硬件版本
		8	通过软件的数据存储器的校验和(CVN)(1)
9	通过软件的数据存储器的校验和(CVN)(2)
		10	OBD的响应识别(1)
11	OBD的响应识别(2)

识别消息类型235可以例如在控制装置140被初始化时使用，例如在用驱动系统100起动机动车辆时。在此，可以交换驱动系统100 的不同部件或周围的机动车辆的识别，以便随后可以确保无故障运行。通常，识别消息类型235在每次起动驱动马达105时在控制总线 165上仅传输一次。

例如可以在扩展消息类型240中设置以下信息类型：

与标准消息类型230相比，扩展消息类型240可以更频繁地或更不频繁地传输特定信息；此外还可以传输附加的值。在扩展驱动系统 100的部件(特别是泵130、电动马达135、控制装置140或控制装置 160)的情况中，或者为了更精确地诊断(如在车间中例如为了查找故障)，可有利地使用扩展消息类型240。

可以设置其他消息类型，例如用于传输错误状态或用于关闭电动马达135或控制装置140。在一种实施方式中，如果在预定时间(例如约4秒)内在控制总线165上没有主机160的消息，则关闭所有从机155。

消息类型230至240的消息205的第三字段220可以始终相同地设置，并且可以包含例如目标转速、电动马达135的实际转速、上述访问计数器或在第二字段215中传输的信息类型的索引。此外，可以设置电动马达135的特定旋转方向、错误指示器、关于控制装置140完成初始化的指示器、通信错误及临时错误及持续错误的指示器或者关于数据安全受到损害的警告的指示器。其余的二进制数位可以保留供以后使用。

图3示出了用于在控制总线165上传输消息105的示例性方法 300的流程图。方法300优选地在主机160和从机155之间的交互中执行。在图3的图示中，主机概念地布置在左侧，而从机155概念地布置在右侧，并且如箭头所示，所示步骤分别涉及消息205从一方到另一方的传输。

在第一步骤305中，主机160向从机155发送第一消息205，该第一消息包含回传第二消息205的请求。在此，还可以指定预定消息类型230至240，响应应当对应于该消息类型。可选地，第一消息205 可以包含索引，该索引规定所请求的第二消息205的第一字段210的值。如果没有做这样的预先规定，则从机155可以在其响应中基于固定索引或自己确定合适的索引。

在步骤310中，从机155以所请求的第二消息105响应主机160。消息类型的第四字段225优选地设定为所接收的第一消息205的第四字段225的值，以显示所使用的消息类型。第一字段210包含索引，该索引给出第二字段215中的信息具有哪种信息类型。

在步骤315中，主机160向从机155传输第三消息205，其中请求传输第四消息205。在此，可以再次为响应的第一字段210指定预定索引，或者从机155自己可以确定索引，特别是通过其递增相应的计数器。如果其值超过消息类型230至240的已定义信息类型的数量，则从机155可以适当地重置索引，以便可以通过发送的消息205周期性地传输所有约定信息类型的信息。在循序索引的情况下的响应消息 205的示例性序列在上文中参考图2更详细地有所描述。在步骤320 中，从从机155向主机160传输相应的消息205。

这样的序列可以任意多次地重复，以在主机160和从机155之间在两个方向上连续地传输信息。在此，可以以预定的高度频繁性传输第四字段225的信息。其中，从主机160传输到从机155的信息的频繁性是相同的。在第一字段210的索引是循序时，则所定义的字段以相应较低频繁性从从机155传输到主机160。但是，主机160可以随时改变发送的信息类型的顺序，从而更频繁或更早地请求特定信息类型的信息。

附图标记说明

100 驱动系统

105 驱动马达

110 变速器

115 驱动轴

120 液力耦合器

125 变速器的控制装置

130 泵

135 电动马达

140 电动马达的控制装置

145 电桥电路

150 确定装置

155 接口(从机)

160 驱动系统的控制装置(主机)

165 控制总线

170 控制装置

205 消息

210 第一字段

215 第二字段

220 第三字段

225 第四字段

230 第一消息类型(标准)

235 第二消息类型(识别)

240 第三消息类型(扩展)

300 方法

305 请求消息(索引n)

310 回复消息(索引n)

315 请求消息(索引n+1)

320 回复消息(索引n+1)

Claims (9)

1.一种用于在控制总线上传输信息的方法，所述控制总线允许传输预定消息长度的消息；其中，所述方法包括以下步骤：在所述控制总线上传输消息，所述消息包括第一字段、第二字段、第三字段和第四字段；其中，所述第一字段包含对信息类型的可变的指示；所述第二字段包含所述第一字段所指示的信息类型的信息，所述第四字段指示多种不同的消息类型之一，所述第四字段的长度对于多种不同的消息类型是恒定的，并且对于多种不同的消息类型来说，所述第四字段的位置相对于消息的起始是恒定的。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，依次地传输多个消息，并且所述第一字段的指示在依次相继的消息中发生改变。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一字段的指示周期性地改变。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第三字段包含预定为固定的信息类型的信息。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述控制总线包括主机和至少一个从机，并且所述主机能够通过第一消息请求所述从机传输来自所述从机的第二消息类型的第二消息。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一消息包含对预定的周期消息类型的指示。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第四字段指示的每种消息类型都对应预定的周期长度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，消息的字段的信息类型参考消息类型进行定义。

9.一种用于在控制总线上传输信息的设备，其允许传输预定消息长度的消息，其中，所述设备包括：用于与所述控制总线连接的接口；控制装置，其用于传输包括第一字段、第二字段、第三字段和第四字段的消息；其中，所述第一字段包含对信息类型的可变的指示；并且其中，所述第二字段包含所述第一字段所指示的信息类型的信息，所述第四字段指示多种不同的消息类型之一，所述第四字段的长度对于多种不同的消息类型是恒定的，并且对于多种不同的消息类型来说，所述第四字段的位置相对于消息的起始是恒定的。

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