CN116866108B - 总线通信方法、通信系统控制方法和通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种总线通信方法、通信系统控制方法和通信系统，包括：接收同步字段；其中，所述同步字段包括参考比特信号和至少一组其他比特信号，所述参考比特信号持续时长为参考时长，所述其他比特信号持续时长为其他比特时长；根据所述参考时长和所述其他比特时长的关系，判断所述同步字段是否满足比特对称性条件；若是，则判定所述同步字段比特连续正常，根据该同步字段完成总线通信。本发明提供的总线通信方法，无需在帧头插入同步间隔段，并兼顾提升效率和提升抗干扰能力的优势。

Description

总线通信方法、通信系统控制方法和通信系统

技术领域

本发明涉及总线通信技术领域，尤其涉及一种总线通信方法、通信系统控制方法和通信系统。

背景技术

通信系统中通常通过总线连接主机和从机，以实现两者之间的通信。对于单个从机连续通信信号的收发，或者对于多个从机通信信号的同步，需要制定特殊的信号同步策略，维持通信系统整体动作的稳定。

以LIN(Local Interconnect Network，局域互联网络)总线通信为例，系统中的从机通常通过帧头(Header)中的同步间隔段信号来完成帧信号有效开始的识别，由于LIN总线系统为单线系统，在处理通信异常和通信恢复时，同样需要依靠同步间隔段信号提供持续的低电平，来维持各个从机自身或从机之间通信的正常。

考虑到各个从机节点的异步性，为了保证所有从机都能够正确识别帧信号的有效开始，保证通信帧连续正常，需要将同步间隔段的持续时间设置得很长，如此会导致通信效率低下。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种总线通信方法，以解决现有技术中通信帧连续正常的判断需要始终在帧头插入持续低电平信号，导致通信效率低下的技术问题。

本发明的目的之一在于提供一种通信系统控制方法。

本发明的目的之一在于提供一种通信系统。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种总线通信方法，包括：接收同步字段；其中，所述同步字段包括参考比特信号和至少一组其他比特信号，所述参考比特信号持续时长为参考时长，所述其他比特信号持续时长为其他比特时长；根据所述参考时长和所述其他比特时长的关系，判断所述同步字段是否满足比特对称性条件；其中，所述比特对称性条件为：所述同步字段中若干比特信号的持续时间在误差范围内相同；若是，则判定所述同步字段比特连续正常，根据该同步字段完成总线通信。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种通信系统控制方法，所述通信系统包括主机以及与其配合的至少一组从机；所述从机配置为实施本发明所述的总线通信方法；所述总线通信方法包括：控制主机向所述从机输出当前通信帧段；控制主机接收来自所述从机的响应帧段，判断其中携带的帧长度信息与所述当前通信帧段的实际帧长度是否匹配；若是，则控制主机向所述从机输出下一通信帧段；其中，所述下一通信帧段不包含中断字段；若否，则控制主机在下一通信帧段的首部插入复位中断字段，并向所述从机输出更新后的下一通信帧段；其中，所述复位中断字段用于复位从机的帧信号接收模式和/或通信总线的状态。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种通信系统，包括从机，所述从机包括：报头识别模块，用于接收同步字段，根据参考时长和其他比特时长的关系，判断所述同步字段是否满足比特对称性条件，以及在所述同步字段满足比特对称性条件时判定所述同步字段比特连续正常；其中，所述比特对称性条件为：所述同步字段中若干比特信号的持续时间在误差范围内相同；帧段解析模块和帧响应模块复位，用于在判定同步字段比特连续正常时，根据该同步字段完成总线通信；其中，所述同步字段包括参考比特信号和至少一组其他比特信号，所述参考比特信号持续时长为所述参考时长，所述其他比特信号持续时长为所述其他比特时长。

与现有技术相比，本发明提供的总线通信方法，通过识别同步字段中比特信号持续时长的关系，判断同步字段是否满足比特对称性，并结合判断结果选择性完成总线通信；一方面，能够根据比特对称性的判断结果确定同步字段及其所处的通信帧段是否比特连续正常，替代性地起到了现有技术中同步间隔段的作用，使通信过程中无需在帧头插入同步间隔段而提升通信效率；另一方面，由于在比特连续正常的基础上再完成总线通信，能够防止通信持续出错，提升抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明一实施方式中通信系统结构示意图。

图2是本发明一实施方式中通信系统数据流向示意图。

图3是本发明一实施方式中通信系统的从机的结构示意图。

图4是本发明一实施方式中总线通信方法的步骤流程图。

图5是本发明实施总线通信方法时通信帧的结构示意图。

图6是本发明第一实施方式中总线通信方法的部分流程图。

图7是本发明第一实施方式中总线通信方法一实施例的部分流程图。

图8是本发明第二实施方式中总线通信方法的部分流程图。

图9是本发明第三实施方式中总线通信方法的步骤流程图。

图10是本发明第三实施方式中总线通信方法一实施例的部分流程图。

图11是本发明第三实施方式中总线通信方法一具体示例的部分流程图。

图12是本发明实施图11的具体示例时通信帧的结构示意图。

图13是本发明一实施方式中通信系统控制方法的步骤流程图。

图14是本发明一实施方式中通信系统控制方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明一实施方式提供一种通信系统，包括从机；所述从机用于参与总线通信，可以作为信号接收方或信号发送方。

如图1所示，通信系统100包括主机11和若干从机200；通信系统100包括主机11以及与主机11配合的至少一组从机200。主机11通过总线300分别与若干从机200连接。优选地，所述总线300为LIN总线；通信系统100配置为基于LIN总线的单总线通信系统。

一种实施方式中，从机200包括多个，通过总线300并联于主机11之后。具体地，从机200可以包括第一从机2A、第二从机2B和第三从机2C。

一种实施方式中，主机11配置为搭载有主机任务(Master Task)，从机200配置为搭载有从机任务(Slave Task)。其中，所述主机任务用于决定何时传输哪个通信帧；所述从机任务用于提供通过总线300传输的数据。一种实施例中，所述从机任务还用于允许通过从机200节点从低功耗模式中唤醒通信系统(或者，唤醒LIN总线集群)。一种实施例中，主机11还可以同时搭载有从机任务。

一种实施方式中，在总线300上传输的通信帧信号，可以包括主机任务提供的通信帧段(诸如，帧头或报头)，和/或从机任务提供的响应帧段。

搭载有主机任务的主机11提供的通信帧段，可以用于确定待响应的从机。结合图2所示，若界定主机提供的通信帧段Header向第一从机和第二从机传输，对于第一时刻，通信帧段Header指向所述第一从机，则所述第一从机提供对应的响应帧段Response，从而形成第一通信帧；对于第二时刻，通信帧段Header指向所述第二从机，则所述第二从机提供对应的响应帧段Response，从而形成第二通信帧。

一种实施方式中，通信系统100包括从机200。从机200特别可以包括图3所示的结构组成；可以理解地，在与前述实施方式组合时，前文提及的第一从机2A、第二从机2B和第三从机2C，均可以做出如图3所示的结构配置。

从机200包括报头识别模块21，用于识别和分析输入的通信帧段，并可选地对通信帧段进行处理，以辅助通信帧段完成总线通信。具体地，报头识别模块21用于接收同步字段；报头识别模块21用于根据参考时长和其他比特时长的关系，判断所述同步字段是否满足比特对称性条件，其中，所述同步字段包括参考比特信号和至少一组其他比特信号，所述参考比特信号持续时长为所述参考时长，所述其他比特信号持续时长为所述其他比特时长；报头识别模块21用于在所述同步字段满足比特对称性条件时判定所述同步字段比特连续正常。

一种实施方式中，报头识别模块21还用于根据输入的当前通信帧段确定当前波特率，并触发其他模块根据当前波特率完成当前通信帧段的总线通信。

从机200包括帧段解析模块22，用于完成总线通信。具体地，帧段解析模块22用于在判定同步字段比特连续正常时，根据该同步字段完成总线通信。

一种实施方式中，帧段解析模块22还用于根据来自报头识别模块21的当前波特率，受帧段解析模块22触发而进行标识符匹配和帧长度信息确定，以在所述当前波特率的指导下完成当前通信帧段的总线通信。帧段解析模块22用于将当前通信帧段的受保护标识符(PID，Protected Identifier)与预设节点标识符匹配，并根据匹配结果选择性触发其他模块输出响应帧段；帧段解析模块22用于解析得到当前通信帧段的帧长度信息，并据此指导响应帧段的生成。

从机200包括帧响应模块23，用于完成总线通信。具体地，帧响应模块23用于在判定同步字段比特连续正常时，根据该同步字段完成总线通信。

一种实施方式中，帧响应模块23还用于受帧段解析模块22输出的标识符匹配结果的触发，在标识符匹配时根据其输出的帧长度信息生成响应帧段，以连同当前通信帧段而完成总线通信。一种实施方式中，帧响应模块23还用于在响应帧段完成输出后，触发报头识别模块21接收新的同步字段或接收下一通信帧段。

从机200包括复位检测模块24，用于完成总线恢复。具体地，复位检测模块24用于在接收到连续的比特低信号(或称，低电平信号)时，确定此段信号为复位中断字段，并实施报头识别模块21复位、帧段解析模块22复位、帧响应模块23复位和/或通信总线状态复位。如此，能够恢复从机200自身可能存在的异常，从而保证所有从机节点能够正确识别一帧的有效开始。

从机200及其内部模块的其他功能，还可以进一步参照后文提供的总线通信模块进行配置，从而形成本发明所提供的通信系统的更优实施例。

本发明一实施方式提供一种总线通信方法，该总线通信方法可以应用于通信系统中，看作是由通信系统中诸如主机、从机等部分共同实现的方法；也可以应用于从机中，而由从机独立完成；该总线通信方法还可以解释为是上述从机任务的一部分，故而其不仅可以实施于从机中，也可以实施于搭载有从机任务的主机中。

如图4，总线通信方法包括下述步骤。

步骤S1，接收同步字段。

步骤S2，根据参考时长和其他比特时长的关系，判断同步字段是否满足比特对称性条件。

若是，则跳转步骤S3，判定同步字段比特连续正常，根据该同步字段完成总线通信。

其中，所述同步字段包括参考比特信号和位于其后的至少一组其他比特信号，所述参考比特信号持续时长为所述参考时长，所述其他比特信号持续时长为所述其他比特时长。

如此，本发明提供的总线通信方法，能够根据同步字段中各个比特位的持续时长之间的关系判断同步字段是否满足比特对称性，以此指代同步字段比特连续正常或异常，达到根据同步字段确定当前帧是否有效的效果。

能够在实施总线通信之前进行帧段检测，防止帧段异常导致错误识别，影响系统整体通信。

由于通信帧段，特别是报头中通常包括中断字段(或称，同步间隔段)、同步字段、受保护识别符等内容，中断字段通常起到判断当前帧是否有效的作用，因此，如此配置可以用既有的同步字段替代中断字段的功能，以使中断字段可以从报头中被去除，从而减少持续的中断字段导致通信效率低下、报头或通信帧段整体冗长的问题。

由于总线通信需要对同步字段进行解析(特别是根据同步字段确定通信帧段的波特率)，因此，在实施步骤S1至步骤S3时，还能够同时完成当前帧的有效性判断和同步字段的解析，甚至同时完成有效性判断和波特率的确定，大幅提高了通信效率。

其中，所述比特对称性条件可以解释为：同步字段中若干比特信号的持续时间基本相同。一种实施方式中，所述比特对称性条件可以进一步解释为：示为相同电平的比特信号的持续时间基本相同，且/或同步字段中示为不同电平的比特信号的持续时间基本相同。

实际操作时，并不要求所有比特信号均满足上述条件，用于与参考比特信号进行时长比较的其他比特信号可以为一组或多组。参考比特信号和其他比特信号的选取可以是随机的，也可以是有规律地依次选取。为了提高识别效率，可以选取同步字段中的初始比特信号作为所述参考比特信号，并选取位于所述初始比特信号之后的至少一组其他比特信号与其进行时长比较。

结合图5示出的通信帧段Header，所述初始比特信号或所述参考比特信号，可以确定为同步字段Sync Field中首次跳变为低电平的首位比特低信号sta，并以该首位比特低信号sta的持续时长作为参考时长。位于该首位比特低信号sta之后的若干比特高信号1、比特低信号0的持续时长均可以作为所述其他比特时长。

一种实施方式中，步骤S2之后还可以包括步骤：若同步字段不满足比特对称性条件，则判定同步字段比特异常，丢弃当前接收的所有比特信号，重新确定同步字段的起点，判断新的同步字段是否满足比特对称性条件。其中，新的同步字段可以是基于当前通信帧段向后重新确定的同步字段，也可以是来自下一通信帧段的同步字段

一种实施方式中，所述“参考时长和其他比特时长的关系”可以具体是两者的数值大小关系。例如，当首位比特低信号sta的持续时长等于若干比特高信号1的持续时长时，可以判定比特对称性条件成就、同步字段比特连续；又例如，当首位比特低信号sta的持续时长等于若干比特低信号0的持续时长时，可以判定比特对称性条件成就、同步字段比特连续。

基于此，第一实施例中，所述其他比特信号包括持续为比特高时长的比特高电平信号。

从而，第一实施例中，所述比特对称性条件包括：所述同步字段中所有比特高电平信号的比特高时长，与所述参考时长的差值均落入对称误差区间内。

第二实施例中，所述其他比特信号包括持续为比特低时长的比特低电平信号。

从而，第二实施例中，所述比特对称性条件包括：所述同步字段中所有比特低电平信号的比特低时长，与所述参考时长的差值均落入对称误差区间内。

一种实施例中，同时结合上述两种实施例而形成较优的技术方案。也即，所述其他比特信号包括持续为比特高时长的比特高电平信号，和持续为比特低时长的比特低电平信号。并且对应地，所述比特对称性条件包括：所述同步字段中所有比特高电平信号的比特高时长，与所述参考时长的差值均落入对称误差区间内，和，所述同步字段中所有比特低电平信号的比特低时长，与所述参考时长的差值均落入对称误差区间内。

所述对称误差区间可以具体是根据参考时长进行设定的；可以对参考时长上下浮动预设幅值形成所述对称误差区间。所述对称误差区间用于判断参考时长和其他比特时长的差距是否在可以认定为对称的误差范围内。一种实施例中，所述预设幅值可以为百分比，并具体可以是±25％。假设参考时长为t_a，则所述对称误差区间可以是[0.75t_a,1.25t_a]。

本发明提供的第一实施方式中，如图4和图6所示，总线通信方法包括下述步骤。

步骤S1，接收同步字段。

步骤S2，根据参考时长和其他比特时长的关系，判断同步字段是否满足比特对称性条件；所述步骤S2具体包括：

步骤S21，根据预设检测滑窗范围，确定同步字段中的初始比特信号的持续时长作为参考时长，并确定位于初始比特信号之后的第一比特信号的持续时长作为第一比特时长；

步骤S22，判断参考时长和第一比特时长是否匹配；

若参考时长和第一比特时长匹配，则跳转步骤S23，累加有效比特数量，判断更新后的有效比特数量是否满足正常数量值；

若更新后的有效比特数量满足正常数量值，则跳转步骤S24，判定同步字段满足比特对称性条件；

若更新后的有效比特数量不满足正常数量值，则跳转步骤S25，确定并判断位于第一比特信号之后的其他比特信号的其他比特时长是否匹配，根据判断结果选择性累加所述有效比特数量并持续判断比特对称性，直至遍历同步字段中所有比特信号。

若同步字段满足比特对称性条件，则跳转步骤S3，判定同步字段比特连续正常，根据该同步字段完成总线通信。

如此，能够在若干比特信号的其他比特时长与参考时长基本匹配时，再判定同步字段满足比特对称性条件；一方面，能够提升比特连续正常判断结果的可信度；另一方面，能够根据系统的精度要求，动态调整所述正常数量值，以适配更多应用场景。

一种实施方式中，步骤S22之后还可以包括步骤：若参考时长和第一比特时长不匹配，则判定同步字段不满足比特对称性条件，同步字段比特异常，丢弃当前接收的所有比特信号，将有效比特数量置零，重新确定同步字段的起点，判断新的同步字段是否满足比特对称性条件。

所述“其他比特时长是否匹配”可以是判断其他比特时长与参考时长是否匹配，也可以是判断其他比特时长之间是否相互匹配。当然，此处的匹配还可以与前文提供的实施例相结合地进行解释，也即：时长之间基本相等；或者，时长之间的差值落入对称误差区间内。

步骤S25描述的是一种迭代过程，在第一比特时长与参考时长匹配、且有效比特数量不满足正常数量值时，判断位于第一比特信号后的诸如第二比特信号(可能是比特低信号)是否满足时长的要求，并在满足时累加并判断有效比特数量是否满足数值要求，依次类推。上述循环的跳出条件包括：

(1)同步字段所有比特信号遍历完但有效比特数量仍然不满足数值要求，此时判定同步字段不满足比特对称性条件，而判定比特异常、丢弃比特信号、有效比特数量指令、重新确定同步字段的起点，判断新的同步字段是否满足比特对称性条件；

(2)有效比特数量经过若干次迭代后满足数值要求，此时判定同步字段满足比特对称性条件、比特连续正常、继续完成总线通信。

所述“累加有效比特数量”表征将当前存储的有效比特数量值加1。有效比特数量用于统计符合时长数值基本匹配条件的其他比特信号的数量。所述正常数量值可以为步骤S21至步骤S25设定循环跳出条件；一些实施例中，可以具体是5、10、20、50等数值。

所述检测滑窗可以为步骤S21至步骤S25的检测过程设定一个观察窗口。所述检测滑窗范围可以解释为检测滑窗的步长或宽度；当检测滑窗范围小于同步字段实际长度时，可以提升效率。

所述检测滑窗的动作过程可以概括为：不断确定参考比特信号的参考时长与其他比特信号的其他比特时长之间的关系，不断确定参考时长和其他比特时长相匹配的次数，并在不符合条件时重新确定检测滑窗起点，直至当前通信帧段结束。例如在第一比特时长与参考比特时长不等，或第一比特信号与参考比特信号之间的有效比特数量不满足条件时，确定第一比特信号之后的位置为检测滑窗新的起点，并按照预设的检测滑窗范围向后展开，继续进行比特对称性判断。

在第一实施方式的一实施例中，如图7所示，所述步骤S25中“确定并判断位于第一比特信号之后的其他比特信号的其他比特时长是否匹配，根据判断结果选择性累加有效比特数量”部分，还可以具体包括下述步骤。

步骤S251，确定位于第一比特信号之后的第二比特信号的持续时长作为第二比特时长。

步骤S252，判断参考时长和第二比特时长是否匹配。

若是，则跳转步骤S253，累加有效比特数量，判断更新后的有效比特数量是否满足正常数量值，并根据判断结果确定同步字段是否满足比特对称性条件。

若否，则跳转步骤S254，丢弃位于所述第二比特信号之前的所有比特信号，重新确定同步字段的起点，判断新的同步字段是否满足比特对称性条件。

其中，基于同步字段通常为高低电平交替的形式，若参考比特信号固定位比特低信号，则第一比特信号可以是比特高信号，第二比特信号可以是比特低信号；其他实施例中所做的调整是可以预见的。

步骤S253中，可以与步骤S23、步骤S24和步骤S25相一致地实施。也即，在判断有效比特数量满足数值要求时，判定同步字段满足比特对称性条件；在判断有效比特数量不满足数值要求时，继续迭代直至循环跳出条件成就。

步骤S254中，还可以包括将该同步字段标记为比特异常、将有效比特数量置零等操作。

本发明提供的第二实施方式中，如图4和图8所示，总线通信方法包括下述步骤。

步骤S1，接收同步字段。所述步骤S1具体包括：

步骤S11，接收待测帧段信号，并在其跳变为第一电平时开始计数、跳变为第二电平时固定待测帧段信号的初始比特信号及初始比特时长；

步骤S12，判断初始比特时长是否落入有效频率范围；

若初始比特时长落入有效频率范围，则跳转步骤S13，判定待测帧段信号为同步字段；

若初始比特时长未落入有效频率范围，则跳转步骤S14，判定待测帧段信号为干扰信号。

步骤S2，根据参考时长和其他比特时长的关系，判断同步字段是否满足比特对称性条件。

若是，则跳转步骤S3，判定同步字段比特连续正常，根据该同步字段完成总线通信。

如此，能够根据电平跳变和持续为第一电平的时长判断当前接收的帧段信号是否为同步字段，一方面，能够辅助机器连续识别帧信号；另一方面，能够及时排查干扰信号。

所述待测帧段信号可能是当前通信帧段(或具体地，是主机发送的报头)，也可能是诸如总线毛刺等干扰信号。

一种实施例中，第一电平为低电平，第二电平为高电平，此时相当于界定初始比特信号为比特低信号。另一种实施例中，初始比特信号可以是比特高信号，第一电平对应为高电平，第二电平对应为低电平。

所述有效频率范围可以根据标准比特时长进行设定；所述标准比特时长可以是预设的、比特信号通常的持续时长。与上述对称误差范围相类似，有效频率范围也可以是上下浮动某个幅值来形成；该幅值的界定同样可以为百分比的形式；该百分比可以大于对称误差范围的百分比而具有相对更粗的粒度；一种实施例中，用于设定有效频率范围幅值的百分比可以是±50％；若定义标准比特时长为T，则有效频率范围可以是[0.5T,1.5T]。

也即，所述有效频率范围配置为：以标准比特时长为基准，以参考裕量(例如，±50％)为幅值，形成超短比特时长(例如，0.5T)为所述有效频率范围的极小值、形成超长比特时长(例如，1.5T)为所述有效频率范围的极大值。

步骤S13中，还可以包括直接确定所述初始比特时长为所述参考比特时长，进而直接参与后续的比特对称性判断，提高检测效率。

步骤S14中，还可以包括丢弃所述干扰信号，重新确定同步字段的起点，判断新的同步字段是否满足比特对称性条件。

可以理解地，虽然上述两实施方式均以初始比特信号作为参考比特信号，但其仅作为一个能够提升效率的较优实施例，本发明并不必然局限于此，所述参考比特信号还可以存在其他选择，甚至可以是同步字段中其他任一比特信号。

上述步骤S1至步骤S3及其衍生步骤均可以由图3中报头识别模块21实施。当然，“根据该同步字段完成总线通信”的相关步骤也可以由其他模块辅助实现。

本发明提供的第三实施方式中，如图9所示，总线通信方法包括下述步骤。

步骤S1，接收同步字段。

步骤S2，根据参考时长和其他比特时长的关系，判断同步字段是否满足比特对称性条件。

若是，则跳转步骤S31，判定同步字段比特连续正常，根据该同步字段确定其所处的当前通信帧段的当前波特率。

步骤S32，根据当前波特率解析当前通信帧段的帧结构信息，并在判定帧结构正常时，完成当前通信帧段的总线通信。

如此，能够直接根据同步字段确定用于完成总线通信的波特率，大幅压缩系统的信号处理时间，使得有效帧段判断和波特率检测基本同步进行，提高整体效率。

结合图5所示，当前通信帧段Header可以包括除同步字段Sync Field以外的其他字段，故而可以根据同步字段Sync Field确定的当前波特率，实施对其他字段的解析(可以至少将其作为帧结构信息解析的一部分)，从而确定是否接受、是否应答，以最终完成对应于该通信帧段Header的总线通信。

所述帧结构正常，包括但不限于帧段的长度、构成等信息正常或相匹配，和/或帧段中部分字段具体内容正常或相匹配。举例而言，帧段长度正常与否能够用于确定当前通信帧段是否为超长帧或超短帧等异常情况；帧段中部分字段内容匹配用于确定当前通信帧段是否指向自身(例如，是否与从机节点的标识、编号相匹配)、是否需要发出响应帧段。

在第三实施方式的一实施例中，如图10所示，所述步骤S32可以具体包括下述步骤。

步骤S321，根据当前波特率解析当前通信帧段的帧结构信息，得到受保护标识符和帧长度信息。

步骤S322，判断受保护标识符是否与预设节点标识符匹配。

若是，则跳转步骤S323，输出携带有帧长度信息的响应帧段，并至少在响应帧段发送完毕，再接收下一通信帧段。

若否，则跳转步骤S324，等待当前通信帧段结束，接收下一通信帧段。

如此，能够依次实现(从机)节点匹配和响应帧段发送(或者进一步地，实现帧长度信息确认)，从而在当前通信帧段的指导下，在通信总线上完成稳定的双向通信。

对于步骤S321，虽然界定了受保护标识符，但本发明并不排斥直接将帧标识符作为当前通信帧段的一部分的实施例；也即，本发明不排斥不设置起到保护作用的奇偶校验码的实施方式。受保护的标识符用于辅助当前通信帧接收方(例如，从机节点、从机任务)了解其是否需要做出响应。受保护的标识符的可以保留诸如六位的帧标识符，以及诸如两位的奇偶校验码。根据帧标识符的不同，可以将当前通信帧分为信号携带帧(诸如无条件帧、时间出发帧、偶发帧)、诊断帧(主机请求帧、从机应答帧)和保留帧。

一种实施例中，受保护标识符中包含约定响应帧段所具有的字节数；受保护标识符包含所述帧长度信息。

结合图5所示，响应帧段Response可以包括若干数据字段(诸如DATA1、DATA2……DATAn)；可以是1-8个字段。响应帧段Response可以包括信号(singal)和诊断消息两类(diagnostic messages)；其中，信号由信号携带帧传递，诊断消息由诊断帧传递。

帧长度信息可以是任何表征收发帧段长度且能够在收发方之间被校验的帧长度；帧长度信息可以是事先约定的，特别可以是在受保护标识符PID中被约定的。帧长度信息可以指当前通信帧段Header的长度；帧长度信息可以指响应帧段Response的长度；帧长度信息可以指当前通信帧段Header和响应帧段Response组合后的长度。

响应帧段携带帧长度信息的方式可以是直接将自身长度配置为与帧长度信息规定的长度一致，也可以是通过其中数据字段记载帧长度信息；优选，采用前一种实施方式。

下一通信帧段是区别于当前通信帧段的下一时刻的通信帧段。当前通信帧段可以解释为图2中第一通信帧内的通信帧段Header，下一通信帧段可以解释为图2中第二通信帧内的通信帧段Header。

步骤S323和步骤S324的区别在于，前者至少需等待响应帧段发送完毕(意味着当前通信帧段所处通信帧完成通信后)才接受下一通信帧段，特别是接收新的同步字段；而后者则不发送响应帧段，在通信帧段结束后，直接接收下一通信帧段，特别是接收新的同步字段。

所述“至少在响应帧段发送完毕，再接收下一通信帧段”可以解释为，开始接收下一通信帧段的时刻在响应帧段发送完毕之时，或者在响应帧段发送完毕之后。例如，当响应帧段特别是其中携带的帧长度信息符合要求时，下一通信帧和当前通信帧结构基本一致而不插入额外字段，则响应帧段发送完毕之时，下一通信帧段的同步字段即到来并被接收、处理；当帧长度信息不符合要求，下一通信帧被插入额外字段后，响应帧段发送完毕之时，还需要先处理额外字段，下一通信帧段的同步字段才到来并被接收、处理。

在第三实施方式的一具体示例中，除了图9和图10中所包含全部步骤以外，如图11所示，所述步骤S323中所述“至少在所述响应帧段发送完毕，再接收下一通信帧段”可以具体包括下述步骤。

步骤S3231，判断帧长度信息与当前通信帧段的实际帧长度是否匹配。

若是，则跳转步骤S3232，在响应帧段发送完毕时，判定完成当前通信帧段的总线通信，接收下一通信帧段的同步字段。

若否，则跳转步骤S3233，等待响应帧段发送完毕，接收复位中断字段，对帧信号接收模式及通信总线状态复位，再接收下一通信帧段的同步字段。

步骤S3231之前还可以包括步骤S3230：输出携带有帧长度信息的响应帧段。

在其他步骤均在从机节点一侧实施的情况下，步骤S3231可以由主机一侧判断而作为主机任务的一部分。当然，在其他实施方式中，不排除在从机节点一侧判断，或在独立的系统组成部分处实现判断。

若步骤S3231在主机一侧实现判断，从机实施步骤S3232时，可以通过判断响应帧段之后到来的信号是否包括复位中断字段，进而判断当前通信帧段的总线通信是否完成。若不包括复位中断字段，则代表帧长度信息匹配成功，对应于当前通信帧段的通信帧完成通信；若包括复位中断字段，则代表帧长度信息匹配失败，对应于当前通信帧段的通信帧通信异常。

复位中断字段可以是持续为第一电平的信号；其中，第一电平可以是低电平。复位中断字段的持续时长可以是13个比特。复位中断字段对帧信号接收模式的复位，能够用于将从机节点参与帧信号接收的模块进行复位，以便将其及时恢复为适合接收下一通信帧段的状态。复位中断字段对通信总线状态的复位，能够将通信总线上多个从机节点之间进行统一恢复，以便实现帧信号按照约定有规律地异步收发。

如图12所示，除了图11中所包含的同步字段Sync Field、受保护标识符PID以及包含若干数据字段的响应帧段Response以外，若帧长度信息匹配失败，则可以在下一通信帧Header的首部插入复位中断字段Break Field，以实现复位和总线恢复功能。特别地，复位中断字段Break Field可以插入至下一通信帧Header中同步字段Sync Field之前。

一种实施方式中，所述步骤S3233中“接收复位中断字段，对帧信号接收模式及通信总线状态复位，再接收下一通信帧段的同步字段”，还可以具体包括下述步骤：

步骤S41，接收下一通信帧段，在其跳变为第一电平时开始计数，直至计数值超过预设中断识别长度确定此段信号为所述复位中断字段；

步骤S42，对报头识别模块、帧段解析模块和帧响应模块复位，以对帧信号模式复位，并等待通信总线状态复位，接收下一通信帧段的同步字段。

对于步骤S41，第一电平可以是低电平，预设中断识别长度可以为13比特。也即在识别到连续的13比特低电平时，判定该段低电平为复位中断字段，并据此实施复位操作。

对于步骤S42，结合图3提供的实施例，可以是通过对每个从机中上述三个模块进行复位，以完成所述帧信号模式的复位，当所有从机的三个模块均被复位并持续一定时间后，通信总线状态会被相应恢复，从而实现通信总线状态复位。

连续低电平的识别可以是报头识别模块21进行(基于此时从机并不知晓帧长度信息的匹配结果)，与此同时，复位检测模块24同样处于工作状态。在报头识别模块21确定该通信帧段包括复位中断字段时，报头识别模块21中的检测滑窗会不断向后重新确定新的滑窗起点并进行同步字段的检验，与此同时，复位检测模块24在检测到复位中断字段后会立即触发对其他三个模块的复位。

一种实施方式中，复位检测模块24始终且仅执行对复位中断字段的判断工作，从而，复位检测模块24的内在配置逻辑简单、控制直接，能够保证基于其所实现的总线复位这一“最终手段”能够及时响应触发，以最终“拯救”总线通信系统。

可以理解地，基于上述信号传输关系可以得知从机200中模块的连接关系。报头识别模块21连接帧段解析模块22；帧段解析模块22连接帧响应模块23；帧响应模块23连接报头识别模块21；报头识别模块21连接复位检测模块24；复位检测模块分别连接报头识别模块21、帧段解析模块22和帧响应模块23。

上文中所涉的步骤对应于图3提供的结构而言：波特率计算相关步骤可以由报头识别模块21实施；标识符提取、标识符匹配确认、帧长度信息提取相关步骤可以由帧段解析模块22实施；响应帧段生成、触发下一通信帧段接收相关步骤可以由帧响应模块23实施；对节点本身或节点中模块。

本文所述的当前通信帧段或下一通信帧段，以及响应帧段，均可以认为是完整通信帧的一部分，基于此，上文相关内容也可以上位化描述为对通信帧的配置。

本发明一实施方式提供一种通信系统控制方法。所述通信系统包括主机以及与其配合的至少一组从机；可以具体如图1和图2配置。如图13所示，通信系统控制方法包括下述步骤。

步骤S51，控制主机向从机输出当前通信帧段。

步骤S52，控制主机接收来自从机的响应帧段，判断其中携带的帧长度信息与当前通信帧段的实际帧长度是否匹配。

若是，则跳转步骤S53，控制主机向从机输出下一通信帧段。

若否，则跳转步骤S54，控制主机在下一通信帧段的首部插入复位中断字段，并向从机输出更新后的下一通信帧段。

其中，所述下一通信帧段不包含中断字段。其中，所述复位中断字段用于复位从机的帧信号接收模式和/或通信总线的状态。

如此，能够在响应帧段中携带的帧长度信息与主机发出的当前通信帧段的实际帧长度信息不匹配时，在下一通信帧传输过程伊始插入复位中断，从而及时恢复从机状态和/或总线的状态。

该通信系统控制方法中诸如当前通信帧段、响应帧段、帧长度信息、下一通信帧段、复位中断字段等概念均可以根据前文进行解释，此处不再赘述。

前述总线通信方法中若干实施方式中，除步骤S3231外的其他步骤均可以认为是于从机处实施。步骤S3231也可以被认为于从机处实施，或搭载于主机或通信系统中其他组成部分处。

优选地，在本实施方式提供的通信控制方法中，至少图4、图6至图10提供的总线通信方法可以实施于从机中；一种实施例中，可以作为从机任务的一部分。

一种实施例中，所述步骤S53之后还包括步骤S55：控制从机在所述响应帧段发送完毕时，判定当前通信帧段的总线通信完成，接收下一通信帧段的同步字段。

一种实施例中，所述步骤S54之后还包括步骤S56：控制从机等待所述响应帧段发送完毕，接收所述复位中断字段，对帧信号接收模式及通信总线状态复位，再接收所述下一通信帧段中的同步字段。

一种具体示例中，所述步骤S56具体包括下述步骤：

步骤S561，控制从机等待所述响应帧段发送完毕，控制从机接收更新后的下一通信帧段，在其跳变为第一电平时开始计数，直至计数值超过预设中断识别长度确定此段信号为所述复位中断字段；

步骤S562，控制从机对其中的报头识别模块、帧段解析模块和帧响应模块复位，以对帧信号模式复位，并等待通信总线状态复位，接收下一通信帧段的同步字段。

图14示出了一种较优实施例下通信系统控制方法的流程示意图，该实施例以读命令帧为例；区别于写命令帧，所述读命令帧可以实施于“主机查询从机的情况或信息”等场景。

在该实施例中，主机一侧首先产生并发送当前通信帧段至从机；从机对当前通信帧段进行干扰信号判断，确定其并非总线毛刺等干扰信号，并确定当前通信帧段中的同步字段，对同步字段根据比特信号的持续时长关系，进行比特对称性判断，以确定同步字段是否比特连续正常；再确认比特连续正常后，提取帧长度信息，从机进行受保护识别符(PID)匹配判断，确定是否进行响应；从机继续根据帧长度信息生成响应帧段并发送至主机；主机接收并对其中携带的帧长度信息进行匹配判断；在主机判断帧长度信息与当前通信帧段不匹配时，对下一通信帧段首位插入复位中断字段并输出至从机；从机响应并对内部模块进行复位、对通信总线状态进行复位，而后接收下一通信帧中的同步字段以重复前述干扰信号判断等步骤。

该优选实施方式中每个步骤均可以与前文提供的细化步骤进行组合，从而产生细化的通信系统控制方法，此处不再赘述。

对于读命令帧，若从机判断受保护识别符不匹配，则不进行响应并等待接收下一通信帧段。此外，对于写命令帧，在完成受保护识别符匹配判断后，上述方法即结束，等待接收下一通信帧段。

综上，本发明提供的总线通信方法、通信系统控制方法和通信系统，通过识别同步字段中比特信号持续时长的关系，判断同步字段是否满足比特对称性，并结合判断结果选择性完成总线通信；一方面，能够根据比特对称性的判断结果确定同步字段及其所处的通信帧段是否比特连续正常，替代性地起到了现有技术中同步间隔段的作用，使通信过程中无需在帧头插入同步间隔段而提升通信效率；另一方面，由于在比特连续正常的基础上再完成总线通信，能够防止通信持续出错，提升抗干扰能力。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种总线通信方法，其特征在于，包括：

接收同步字段；其中，所述同步字段包括参考比特信号和至少一组其他比特信号，所述参考比特信号持续时长为参考时长，所述其他比特信号持续时长为其他比特时长；

根据所述参考时长和所述其他比特时长的关系，判断所述同步字段是否满足比特对称性条件；其中，所述比特对称性条件为：所述同步字段中若干比特信号的持续时间在误差范围内相同；

若是，则判定所述同步字段比特连续正常，根据该同步字段完成总线通信。

2.根据权利要求1所述的总线通信方法，其特征在于，所述比特对称性条件为：所述同步字段中示为相同电平的比特信号的持续时间在误差范围内相同，且/或，所述同步字段中示为不同电平的比特信号的持续时间在误差范围内相同。

3.根据权利要求1所述的总线通信方法，其特征在于，所述其他比特信号包括持续为比特高时长的比特高电平信号，所述比特对称性条件包括：所述同步字段中所有比特高电平信号的比特高时长，与所述参考时长的差值均落入对称误差区间内；或者，

所述其他比特信号包括持续为比特低时长的比特低电平信号，所述比特对称性条件包括：所述同步字段中所有比特低电平信号的比特低时长，与所述参考时长的差值均落入对称误差区间内；或者，

所述其他比特信号包括持续为比特高时长的比特高电平信号和持续为比特低时长的比特低电平信号，所述比特对称性条件包括：所述同步字段中所有比特高电平信号的比特高时长，与所述参考时长的差值均落入对称误差区间内，和，所述同步字段中所有比特低电平信号的比特低时长，与所述参考时长的差值均落入对称误差区间内。

4.根据权利要求1所述的总线通信方法，其特征在于，所述“根据所述参考时长和所述其他比特时长的关系，判断所述同步字段是否满足比特对称性条件”具体包括：

根据预设检测滑窗范围，确定所述同步字段中的初始比特信号的持续时长作为所述参考时长，并确定位于所述初始比特信号之后的第一比特信号的持续时长作为第一比特时长；

判断所述参考时长和所述第一比特时长是否匹配；

若是，则累加有效比特数量，判断更新后的有效比特数量是否满足正常数量值；

若更新后的有效比特数量满足正常数量值，则判定所述同步字段满足比特对称性条件；

若更新后的有效比特数量不满足正常数量值，则确定并判断位于所述第一比特信号之后的其他比特信号的其他比特时长是否匹配，根据判断结果选择性累加所述有效比特数量并持续判断比特对称性，直至遍历同步字段中所有比特信号；

其中，在时长之间相等，或者时长之间的差值落入对称误差区间内时，判定时长之间匹配。

5.根据权利要求4所述的总线通信方法，其特征在于，所述“确定并判断位于所述第一比特信号之后的其他比特信号的其他比特时长是否匹配，根据判断结果选择性累加所述有效比特数量”具体包括：

确定位于所述第一比特信号之后的第二比特信号的持续时长作为第二比特时长；

判断所述参考时长和所述第二比特时长是否匹配；

若是，则累加有效比特数量，判断更新后的有效比特数量是否满足正常数量值，并根据判断结果确定所述同步字段是否满足比特对称性条件；

若否，则丢弃位于所述第二比特信号之前的所有比特信号，重新确定同步字段的起点，判断新的同步字段是否满足比特对称性条件。

6.根据权利要求1所述的总线通信方法，其特征在于，所述“接收同步字段”具体包括：

接收待测帧段信号，并在其跳变为第一电平时开始计数、跳变为第二电平时固定所述待测帧段信号的初始比特信号及初始比特时长；

判断所述初始比特时长是否落入有效频率范围；

若是，则判定所述待测帧段信号为同步字段；

若否，则判定所述待测帧段信号为干扰信号。

7.根据权利要求6所述的总线通信方法，其特征在于，所述有效频率范围配置为：以标准比特时长为基准，以参考裕量为幅值，形成超短比特时长为所述有效频率范围的极小值、形成超长比特时长为所述有效频率范围的极大值；所述第一电平为低电平，所述第二电平为高电平。

8.根据权利要求1所述的总线通信方法，其特征在于，所述“根据该同步字段完成总线通信”具体包括：

根据该同步字段确定其所处的当前通信帧段的当前波特率；

根据所述当前波特率解析所述当前通信帧段的帧结构信息，并在判定帧结构正常时，完成所述当前通信帧段的总线通信。

9.根据权利要求8所述的总线通信方法，其特征在于，所述“根据所述当前波特率解析所述当前通信帧段的帧结构信息，并在判定帧结构正常时，完成所述当前通信帧段的总线通信”具体包括：

根据所述当前波特率解析所述当前通信帧段的帧结构信息，得到受保护标识符和帧长度信息；

判断所述受保护标识符是否与预设节点标识符匹配；

若是，则输出携带有所述帧长度信息的响应帧段，并至少在所述响应帧段发送完毕，再接收下一通信帧段；

若否，则等待所述当前通信帧段结束，接收下一通信帧段。

10.根据权利要求9所述的总线通信方法，其特征在于，所述“至少在所述响应帧段发送完毕，再接收下一通信帧段”具体包括：

判断所述帧长度信息与所述当前通信帧段的实际帧长度是否匹配；

若是，则在所述响应帧段发送完毕时，判定完成当前通信帧段的总线通信，接收下一通信帧段的同步字段；

若否，则等待所述响应帧段发送完毕，接收复位中断字段，对帧信号接收模式及通信总线状态复位，再接收下一通信帧段的同步字段。

11.根据权利要求10所述的总线通信方法，其特征在于，所述“接收复位中断字段，对帧信号接收模式及通信总线状态复位，再接收下一通信帧段的同步字段”具体包括：

接收下一通信帧段，在其跳变为第一电平时开始计数，直至计数值超过预设中断识别长度确定此段信号为所述复位中断字段；

对报头识别模块、帧段解析模块和帧响应模块复位，以对帧信号模式复位，并等待通信总线状态复位，接收下一通信帧段的同步字段。

12.一种通信系统控制方法，其特征在于，所述通信系统包括主机以及与其配合的至少一组从机；所述从机配置为实施权利要求1-9任一项所述的总线通信方法；所述总线通信方法包括：

控制主机向所述从机输出当前通信帧段；

控制主机接收来自所述从机的响应帧段，判断其中携带的帧长度信息与所述当前通信帧段的实际帧长度是否匹配；

若是，则控制主机向所述从机输出下一通信帧段；其中，所述下一通信帧段不包含中断字段；

若否，则控制主机在下一通信帧段的首部插入复位中断字段，并向所述从机输出更新后的下一通信帧段；其中，所述复位中断字段用于复位从机的帧信号接收模式和/或通信总线的状态。

13.根据权利要求12所述的通信系统控制方法，其特征在于，在所述“控制主机向所述从机输出下一通信帧段”之后，所述方法还包括：

控制从机在所述响应帧段发送完毕时，判定当前通信帧段的总线通信完成，接收下一通信帧段的同步字段；

在所述“控制主机在下一通信帧段的首部插入复位中断字段，并向所述从机输出更新后的下一通信帧段”之后，所述方法还包括：

控制从机等待所述响应帧段发送完毕，接收所述复位中断字段，对帧信号接收模式及通信总线状态复位，再接收所述下一通信帧段中的同步字段。

14.根据权利要求13所述的通信系统控制方法，其特征在于，所述“接收所述复位中断字段，对帧信号接收模式及通信总线状态复位，再接收所述下一通信帧段中的同步字段”具体包括：

控制从机接收更新后的下一通信帧段，在其跳变为第一电平时开始计数，直至计数值超过预设中断识别长度确定此段信号为所述复位中断字段；

控制从机对其中的报头识别模块、帧段解析模块和帧响应模块复位，以对帧信号模式复位，并等待通信总线状态复位，接收下一通信帧段的同步字段。

15.一种通信系统，其特征在于，包括从机，所述从机包括：

报头识别模块，用于接收同步字段，根据参考时长和其他比特时长的关系，判断所述同步字段是否满足比特对称性条件，以及在所述同步字段满足比特对称性条件时判定所述同步字段比特连续正常；其中，所述比特对称性条件为：所述同步字段中若干比特信号的持续时间在误差范围内相同；

帧段解析模块和帧响应模块，用于在判定同步字段比特连续正常时，根据该同步字段完成总线通信；

其中，所述同步字段包括参考比特信号和至少一组其他比特信号，所述参考比特信号持续时长为所述参考时长，所述其他比特信号持续时长为所述其他比特时长。