CN117997670A - Can控制器、can装置和用于can控制器的方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种控制器局域网CAN控制器，CAN控制器包括：输入接口、传输数据TXD接口以及处理单元，输入接口耦合到处理单元，处理单元被配置成经由输入接口接收数据包，数据包包括包优先级字段、包有效负载字段，处理单元被配置成基于数据包产生第一CAN帧，使得第一CAN帧的第一有效负载字段至少表示包有效负载字段，并且第一CAN帧的第一标识符字段包括第一标识符部分和第二标识符部分，第一标识符部分表示用于标识CAN控制器的预定义数据，并且第二标识符部分表示包优先级字段和/或包括表示用于第一CAN帧的队列优先级的队列字段，处理单元耦合到TXD接口，并且处理单元被配置成经由TXD接口发送第一CAN帧。本发明还涉及一种CAN装置和一种用于CAN控制器的方法。

Description

CAN控制器、CAN装置和用于CAN控制器的方法

技术领域

本公开涉及控制器局域网CAN控制器、包括CAN控制器的CAN装置以及用于CAN控制器的方法。

背景技术

CAN总线可以用于车辆内通信，具体地用于汽车内通信。应了解，CAN总线还具有在汽车领域之外的应用。CAN总线网络可包括多个总线装置、所谓的节点或电子控制单元(ECU)，例如引擎控制模块(ECM)、传动系控制模块(PCM)、安全气囊、防震刹车、定速巡航、电动助力转向、音频系统、窗、门、后视镜调整、用于混合动力/电动汽车的电池和再充电系统等等。CAN协议用于实现各种总线装置之间的通信。CAN协议的数据链路层被标准化为国际标准组织(ISO)11898-1:2003。作为标准化CAN数据链路层协议的扩展并同时集成到ISO11898-1:2015标准中的CAN灵活数据速率或“CAN FD”可提供更高的数据速率。标准化CAN数据链路层协议正被进一步扩展以提供甚至更高的数据速率。采用允许更高数据速率的新(任选)级别方案的称为CAN XL的另一扩展处于根据CiA610(自动化中的CAN)论述的定义阶段，并且正在以另外更新现有ISO11898标准或新标准的形式朝着标准化方向发展。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化形式引入在下文的具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本发明内容并非意图标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也并非意图用于限制所要求保护的主题的范围。

在所附权利要求书中限定本公开的各方面。

根据本公开的第一方面，提供一种控制器局域网CAN控制器。所述CAN控制器包括：输入接口、传输数据TXD接口以及处理单元，其中所述输入接口耦合到所述处理单元，其中所述处理单元被配置成经由所述输入接口接收数据包，所述数据包包括包优先级字段、包有效负载字段，其中所述处理单元被配置成基于所述数据包产生第一CAN帧，使得所述第一CAN帧的第一有效负载字段至少表示所述包有效负载字段，并且所述第一CAN帧的第一标识符字段包括第一标识符部分和第二标识符部分，其中所述第一标识符部分表示用于标识所述CAN控制器的预定义数据，并且其中所述第二标识符部分表示所述包优先级字段和/或包括表示所述第一CAN帧的队列优先级的队列字段，其中所述处理单元耦合到所述TXD接口，并且其中所述处理单元被配置成经由所述TXD接口发送所述第一CAN帧。

在一个或多个实施例中，第一标识符部分形成第一CAN帧的第一标识符字段的最低有效位。

在一个或多个实施例中，所述处理单元被配置成基于数据包产生第一CAN帧，使得第一CAN帧的第一标识符字段由第一标识符部分、第二标识符部分和另外的第三标识符部分形成。

在一个或多个实施例中，第三标识符部分形成第一CAN帧的第一标识符字段的最高有效位。

在一个或多个实施例中，第一CAN帧的第一标识符字段按以下关联部分的顺序形成：第三标识符部分、第二标识符部分和第一标识符部分。

在一个或多个实施例中，第二标识符部分由队列字段形成，并且其中第三标识符部分表示包优先级字段或由包优先级字段形成。

在一个或多个实施例中，第二标识符部分表示包优先级字段或由包优先级字段形成，并且其中第三标识符部分由队列字段形成。

在一个或多个实施例中，CAN控制器被配置成存储第一CAN帧。

在一个或多个实施例中，第二标识符部分和第三标识符部分中的每个标识符部分以至少两位和至多十位表示第一CAN帧的子优先级。

在一个或多个实施例中，CAN控制器包括接收数据RXD接口，其中处理单元耦合到RXD接口，并且其中处理单元被配置成执行以下步骤：

S4)经由RXD接口接收表示由发送第一CAN帧引起的第二CAN帧的至少一部分的RXD信号；

S5)基于RXD信号检测第一CAN帧的完整发送是成功还是不成功；

S6)如果第一CAN帧的发送不成功，则修改第一CAN帧的第一标识符字段，使得第二标识符部分和/或第三标识符部分引起第一CAN帧具有较高优先级；以及

S7)经由TXD接口发送修改后的第一CAN帧。

在一个或多个实施例中，处理单元被配置成重复地执行包括步骤S4)至S7)的分组，直到在步骤S6)中检测到第一CAN帧的成功发送为止。

在一个或多个实施例中，处理单元被配置成随着步骤S6)的每次执行而递增地增加由第二标识符部分或第三标识符部分表示的子优先级。

在一个或多个实施例中，处理单元被配置成在步骤S6)中检测自发送第一CAN帧的第一不成功尝试以来的相应时间，称为等待时间，并且基于等待时间增加由第二标识符部分或第三标识符部分表示的子优先级。

根据本公开的第二方面，提供了一种CAN装置。根据第一方面和/或其前述实施例中的任一个，所述CAN装置包括CAN收发器和CAN控制器。

根据本公开的第三方面，提供一种用于CAN控制器的方法或一种用于所述CAN控制器的方法。所述CAN控制器包括输入接口、传输数据TXD接口和处理单元，其中输入接口耦合到处理单元，其中处理单元耦合到TXD接口，并且其中所述方法包括以下步骤：

S1)经由输入接口在处理单元处接收数据包，所述数据包包括包优先级字段、包有效负载字段；

S2)基于处理单元处的数据包产生第一CAN帧，使得第一CAN帧的第一有效负载字段至少表示包有效负载字段，并且第一CAN帧的第一标识符字段包括第一标识符部分和第二标识符部分，其中第一标识符部分表示用于标识CAN控制器的预定义数据，并且其中第二标识符部分表示包优先级字段和/或包括表示第一CAN帧的队列优先级的队列字段；以及

S3)经由TXD接口发送第一CAN帧。

根据本公开的第四方面，提供一种计算机程序，所述计算机程序包括可执行指令，所述可执行指令在由处理单元执行时使所述处理单元被配置成实行第三方面的方法和/或其一个或多个实施例。

附图说明

将参考附图更详细地描述本公开的实施例。然而，应注意，附图仅示出本发明的典型实施例，并且因此不应被视为限制本发明的范围，这是因为本发明可准许其它同等有效的实施例。对于本领域的技术人员而言，在结合附图阅读本说明书后，所要求保护的主题的优点将变得显而易见，在附图中，相同的附图标号用于标示相同的元件，并且在附图中：

图1示出CAN系统的简化框图。

图2示出CAN装置的简化框图。

图3示出CAN控制器的简化框图以及数据包和CAN帧的简化表示。

图4示出数据包的简化表示。

图5和图6示出CAN帧的表示。

图7示出CAN控制器的简化框图以及数据包和CAN帧的简化表示。

图8和图9示出方法的简化流程图。

具体实施方式

图1示意性地描绘本领域中已知的CAN系统100的例子。CAN系统可包括多个CAN装置102，也称为CAN节点102或“ECU”102，每个CAN装置连接到CAN总线网络104。在图1的实施例中，每个CAN装置102包括CAN协议控制器108和CAN收发器112。CAN协议控制器108可以嵌入在CAN装置102的微控制器(未示出)中。CAN协议控制器108可称为CAN控制器108。CAN收发器112可称为收发器112。

CAN控制器108通常直接或间接连接到系统100外部的至少一个装置，例如开关、主控制器、致动器或某一其它控制装置。CAN控制器108通常被编程来确定接收到的消息的含义并且产生适当的传出消息。CAN控制器108的处理单元204还可称为主机处理器、主机或数字信号处理器(DSP)。在实施例中，CAN控制器的处理单元支持与CAN控制器108的接口200、202、230相互作用的应用程序软件。

CAN总线网络104承载模拟差分信号，并且包括第一CAN信号线114(也称为CAN高电平(CANH)总线线路114)和第二CAN信号线116(也称为CAN低电平(CANL)总线线路116)。CAN总线网络104在本领域中是已知的。

图2描绘来自图1的一个CAN装置102的放大图。在图2的放大图中，CAN控制器108包括处理单元204，所述处理单元204可以例如运行存储在CAN控制器108的存储器中并且通过CAN控制器108的处理电路执行的软件应用程序。CAN装置102的CAN控制器108和CAN收发器112连接在第一电源电压VCC与通常为接地的第二电源电压GND之间。如图2所示，从CAN控制器108传送到CAN收发器112的数据被标识为传输数据(TXD)，并且从CAN收发器112传送到CAN协议控制器108的数据被称为接收数据(RXD)。在整个描述中，TXD携带在TXD路径上并且RXD携带在RXD路径上。CAN收发器包括BUS接口以分别经由CANH总线线路114和CANL总线线路116将消息传送到CAN总线网络104和从CAN总线网络104传送消息。

本领域中已知CAN协议控制器108与CAN收发器112之间的数据链路层操作。例如，在接收操作中，CAN控制器108经由RXD路径从收发器112接收数字RXD信号。RXD信号可表示CAN消息。CAN控制器108可存储接收到的CAN消息。CAN消息符合CAN协议的帧格式，尤其符合CAN FD格式和/或CAN XL格式。在传输操作中，CAN控制器108经由TXD路径将还表示CAN消息的TXD信号传输到CAN收发器112。CAN消息通常符合CAN协议的帧格式，尤其符合CAN FD格式和/或CAN XL格式。

CAN收发器112位于CAN控制器108与CAN总线网络104之间。CAN收发器112被配置成根据如本领域中已知的CAN协议来实施物理层操作。

例如，在接收操作中，CAN收发器112将来自CAN总线网络104的模拟差分信号转换成CAN控制器108可以解译的RXD信号。CAN收发器112还可保护CAN控制器108免受CAN总线网络104上的例如电气浪涌等极端电气条件的影响。

在传输操作中，CAN收发器112可将经由TXD路径从CAN控制器108接收到的TXD信号转换成通过CAN总线网络104上的CAN总线接口118发送的模拟差分信号。CAN总线接口118适用于连接到第一CAN总线信号线114和第二CAN总线信号线116。

如上文所指出，CAN控制器108可以被配置成支持CAN FD和/或CAN XL。

在图3的中心处，示意性地示出CAN控制器108的例子。CAN控制器108包括输入接口200、传输数据接口(TXD接口)202，并且优选地接收数据接口(RXD接口)230。另外，CAN控制器108包括处理单元204。输入接口200耦合到处理单元204。在一个例子中，信号连接234可从输入接口200延伸到处理单元204。

处理单元204被配置成经由输入接口200接收至少一个数据包206。图3示意性地示出数据包206的例子。数据包206包括包优先级字段208和包有效负载字段210。在一个例子中，数据包206由以太网包206形成。以太网包206优选地为根据标准IEEE 802.3和/或根据标准IEEE 802.1Q的数据包。以太网包206可包括以下字段：

Receiver MAC address接收器MAC地址(RCV MAC)优选地表示和/或标识要接收数据包的目标装置，具体地为目标网络站。接收器

MAC地址优选地具有48位。

Transmitter MAC address传输器MAC地址(SND MAC)优选地表示和/或标识发送数据包的传输器装置，具体地为传输器网络站。传输器

MAC地址优选地具有48位。

VLAN tag虚拟局域网(VLAN)是物理网络中的逻辑子网。VLAN标签具有32位的总长度。VLAN标签优选地由以下四个相关联字段组成：标签协议标识符(TPI)、

优先级码点(PCP)、适时丢弃指示符

(DEI)和VLAN标识符(VID)。PCP

字段表示数据包的优先级。由PCP字段表示的数据包206的优先级可帮助和/

或确保实现大量加载的网络的低时延或高数据安全性。从标准中已知其它字段。

Type field类型字段(TYP)提供关于下一较高层的所使用协议的信息。

User data用户数据字段(DATA)优选地包括最大1500字节。用户数据由在类型下指定的协议解译。

假设数据包206由以太网包206形成，如例如图4中示意性地示出的，包优先级字段208优选地由以太网包206的PCP字段形成，并且包有效负载字段210由以太网包206的有效负载数据形成。

在数据包206由并不根据以太网标准形成的数据包形成的程度上，数据包206可仍包括表示数据包206的优先级的包优先级字段208和包括数据包206的有效负载数据的包有效负载数据字段210。

CAN控制器108的处理单元204被配置成基于数据包206产生第一CAN帧212。优选地，第一CAN帧212由CAN控制器108产生，使得第一CAN帧212根据CAN FD标准或CAN XL标准形成。此外，第一CAN帧212由CAN控制器108产生，使得第一CAN帧212包括有效负载字段(称为第一有效负载字段214)和标识符字段(称为第一标识符字段216)。优选地，第一CAN帧212包括另外的字段。

在图5中，示意性地示出CAN帧的例子。第一CAN帧212还可具有如图5中的CAN帧所示的结构设计。对于第一CAN帧212的以下解释可以按类似于CAN帧的一般结构的方式应用。

第一CAN帧212优选地具有以下字段：

SOF帧开始(SOF)

Arbitration仲裁(ABR)字段，其包括标识符(IDF)字段。

CR 控制(CR)字段

Data 有效负载数据字段

CRC 循环冗余校验(CRC)

ACK 应答(ACK)

EOF 帧结束(EOF)

先前所提到的领域的含义可从用于CAN FD和/或CAN XL的标准取得。

第一CAN帧212的仲裁字段242优选地包括标识符字段216和任选地包括另外的字段244。另外的字段可包括多个位，并且优选地包括另外的子字段。另外，第一CAN帧212包括数据字段214。在一个例子中，第一CAN帧212的数据字段214的位长度可长于数据包206的总位长度。

如果经由CAN控制器108的输入接口200接收数据包206，则有可能整个数据包206被接收和/或嵌入在第一CAN帧212的数据字段214中，使得借助于第一CAN帧212经由CAN总线网络104将整个数据包206发送到另外的CAN装置102。在此另外的CAN装置102中，可以再次从第一CAN帧212中提取整个数据包206，以便例如经由以太网接口或连接发送数据包206。

然而，在一个例子中，还可能仅借助于第一CAN帧212传输数据包206的选定字段。因此，假定第一CAN帧212的第一有效负载数据字段214包括和/或至少表示数据包206的包有效负载数据字段210。包有效负载数据字段210的位可被包括为第一CAN帧212的有效负载数据字段214的副本。另外，第一CAN帧212的有效负载数据字段214可包括和/或表示数据包206的其它字段。

数据包206包括表示数据包206的优先级的包优先级字段208。在一个例子中，数据包206由以太网包206形成，使得包的VLAN标签208包括表示以太网包206的优先级的PCP字段。使用PCP字段，以太网网络中的发送器有可能发送具有不同优先级的多个数据包206，每个优先级由相关联的PCP字段表示。如果数据包206各自经由相关联的第一CAN帧212转发，则期望每个第一CAN帧212的优先级至少部分地由相应传输的数据包206的优先级确定或影响。

为了将相应数据包206的优先级至少部分地集成到第一CAN帧212的优先级中，假设CAN控制器108的处理单元204被配置成基于数据包206产生第一CAN帧212，使得第一CAN帧212的第一标识符字段216包括至少两个部分，即，至少第一标识符部分218和第二标识符部分220。图6示意性地示出第一CAN帧212的例子，其中第一CAN帧212的第一标识符字段216被划分成多个部分218、220、222。因此，第一CAN帧212的第一标识符字段216可至少包括第一标识符部分218和第二标识符部分220。

第一标识符部分218表示用于标识CAN控制器108的预定义数据。在CAN系统100中，例如图1示意性地示出的，多个CAN装置102耦合到CAN总线104。每个CAN装置102具有相关联的CAN控制器108。对于CAN控制器108中的每一个，可以提供预定义数据以唯一地标识相应的CAN控制器108。多个CAN控制器108的预定义数据彼此不同。CAN控制器108可因此被配置成产生不同的第一标识符部分218。

每个CAN控制器108可被配置成产生具有相关联的第一标识符字段216的第一CAN帧212，所述第一标识符字段216包括相关联的第一标识符部分218。第一CAN帧212的第一标识符字段216可表示相应CAN帧212的优先级，使得相应第一标识符字段216的相关联第一标识符部分218可定义相应第一CAN帧212的总体优先级的子优先级。此子优先级可由标识CAN控制器108的预定义数据确定。取决于产生第一CAN帧212的CAN控制器108，因此第一CAN帧212的前述子优先级可以更高或更低。结果，并且根据CAN标准，CAN控制器108可因此至少部分地影响由CAN控制器108产生的第一CAN帧212接收哪个(子)优先级。

在一个例子中，第一CAN帧212的总体优先级由第一标识符字段216表示。第一标识符字段216可根据CAN标准形成标识符或IDF字段。然而，根据本公开，第一CAN帧212的总体优先级并不单独由前述子优先级确定，因为第一CAN帧212的第一标识符字段216还具有至少第二标识符部分220。总体优先级可由相关联的子优先级形成。因此，由第二标识符部分220表示的子优先级优选地形成第一CAN帧212的总体优先级的一部分。

第一CAN帧212的第一标识符字段216的第二标识符部分220表示数据包206的包优先级字段208和/或包括队列字段。队列字段优选地表示第一CAN帧212的队列优先级。

在一个例子中，第一标识符字段216的第二标识符部分220表示数据包206的优先级字段208。在此例子中，第二标识符部分220还可能不包括和/或表示队列字段。数据包206可由以太网包206形成，使得包优先级字段208可由以太网包206的PCP字段形成。PCP字段表示以太网包206的优先级，并且在第一CAN帧212的总体优先级中锚定数据包206的优先级，在所述例子中，以太网包206的优先级还可由第二标识符部分220表示。以太网包206的优先级可引起和/或形成第一CAN帧212的总体优先级中的另一子优先级。如果以太网包206具有高优先级，则结果是第一CAN帧212的总体优先级也增加，在所述第一CAN帧212的第一有效负载数据字段214中至少表示以太网包206的包有效负载数据字段210。另一方面，如果以太网包206具有低优先级，则第一CAN帧212的总体优先级也将较低，在所述第一CAN帧212的第一用户数据字段214中至少表示以太网包206的包用户数据字段210。因此，以太网包206的优先级在一定程度上可影响第一CAN帧212的总体优先级。

在CAN系统100中，如在图1所示的例子中示意性地示出的，多个CAN控制器108可各自基于先前接收到的数据包206产生第一CAN帧212。在这点上，可另外为包优先级字段208，具体地为数据包206的PCP字段表示不同优先级的情况。为了将包优先级字段208直接或间接地表示较高优先级的数据包206发送作为通过CAN总线104嵌入在第一CAN帧212中的具有较高优先级的数据包206，已发现，如果由包优先级字段208表示的优先级至少部分地影响第一CAN帧212的优先级，则这是有利的。这种影响可以如先前所解释的那样进行。结果，具有较高优先级的数据包206也可以通过具有较高优先级的CAN总线104经由第一CAN帧212发送。

在另一例子中，第二标识符部分220包括表示第一CAN帧212的队列优先级的队列字段。如果包括CAN控制器108和CAN收发器112的CAN装置102尝试通过CAN总线104发送第一CAN帧212，则在每次仲裁失败的情况下，第一CAN帧212的队列优先级可能增加。增加的队列优先级也增加了第一CAN帧212的总体优先级。如果CAN装置102尝试再次通过CAN总线104发送第一CAN帧212，则由于增加的总体优先级，第一CAN帧212在仲裁中获胜的机会更大，从而可以通过CAN总线104发送第一CAN帧212。另一方面，如果仲裁失败，则可以执行先前解释的队列优先级的增加和发送第一CAN帧212的另一尝试。因此，其第一有效负载字段214至少表示包有效负载字段210的第一CAN帧212的总体优先级可以随着每次仲裁的失败而增加，从而在通过第一CAN帧212发送数据包206时提供优先级的动态改进。

先前，解释了第二标识符部分220的两个例子，并且这两个例子中的每一个可以专门地或组合地提供到第二标识符部分220。

CAN控制器108的处理单元204耦合到TXD接口202。在一个例子中，信号连接236可以从处理单元204延伸到TXD接口202。

处理单元204另外被配置成通过TXD接口202发送第一CAN帧212。在一个例子中，处理单元204可以经由TXD接口202将第一CAN帧212发送到CAN收发器112。图2示意性地示出了包括CAN控制器108和CAN收发器112的CAN装置102的例子。在CAN装置102中，可以提供从TXD接口202延伸到CAN收发器112的信号连接，使得第一CAN帧212可以从CAN控制器108传输到CAN收发器112。基于第一CAN帧212，CAN收发器112可以在CAN总线接口118处产生CAN总线信号，所述CAN总线信号表示第一CAN帧212。

在图3的右上象限中，示意性地示出了第一CAN帧212的例子。第一CAN帧212可以具有图6中示意性示出的结构。在图3中，第一CAN帧212以简化形式示出。第一CAN帧212包括第一标识符字段216、第一有效负载字段214和其它字段。第一标识符字段216可以具有至少两个部分(子字段)，即第一标识符部分218和第二标识符部分220。

第二标识符部分220对总体优先级的影响可以比第一标识符部分218更高。换句话说，与由第一标识符部分218表示的第一子优先级相比，由第二标识符部分220表示的第二子优先级对第一CAN帧212的总体优先级的影响更大。第一标识符部分218可以由标识CAN控制器108的预定义数据形成。因此，此预定义数据可以表示第一子优先级，所述第一子优先级对第一CAN帧212的总体优先级的影响较小。第二子优先级对总体优先级的影响更大。第二子优先级由第二标识符部分220表示，所述第二标识符部分220在一个例子中由数据包206的包优先级字段208形成。在此例子中，包优先级字段208可以经由第二标识符部分220表示第二子优先级，所述第二子优先级对第一CAN帧212的总体优先级的影响更大。数据包206的优先级越高，第一CAN帧212的总体优先级就越高，并且第一标识符字段216在仲裁中获胜的机会就越高。

在一个例子中，第一标识符部分218的位形成第一CAN帧212的第一标识符字段216的最低有效位。换句话说，第一标识符部分218可以包括第一CAN帧212的第一标识符字段216的最低有效位。因此，第一标识符部分218可以形成第一CAN帧212的第一标识符字段216的最低有效位。因此，在上述两个例子中，由第一标识符部分218表示的第一子优先级对第一CAN帧212的总体优先级的影响最小，其中第一CAN帧212的总体优先级由第一标识符字段116表示。然而，第一子优先级并非完全不重要。在另一例子中，如果两个CAN控制器108各自接收相同的数据包206，并且假设为两个CAN控制器108中的每一个提供不同的预定义数据以标识相应CAN控制器108，则两个CAN控制器108中的每一个可以基于相应接收到的数据包206产生第一CAN帧212。两个CAN帧212中的每一个都包括第一标识符字段216。两个第一标识符字段216可以各自具有第一标识符部分218和第二标识符部分220。基于数据包206的标识，两个第二标识符部分220也可以是相同的。然而，两个第一标识符部分218不同，因为标识两个CAN控制器108的数据也不同。因此，两个第一CAN帧212的总体优先级也不同。在上述例子中，差异由两个CAN控制器108或者由用于标识两个CAN控制器108的预定义数据来确定。因此，当(尝试)传输第一CAN帧212时，两个CAN控制器108中的一个将因此赢得对另一个的仲裁。

在一个例子中，CAN控制器108的处理单元204被配置成基于数据包206产生第一CAN帧212，使得第一CAN帧212的第一标识符字段216由第一标识符部分218、第二标识符部分220和另一第三标识符部分222形成。第一标识符字段216的每个标识符部分218、220、222可以被理解为标识符字段216的子字段。优选地，标识符字段216仅由上述三个标识符部分218、220、222形成。

图7与图3基本相同，只是图7中第一CAN帧212的第一标识符字段216由三个标识符部分218、220、222形成。

第三标识符部分222对总体优先级的影响可以比第二标识符部分220更高。换句话说，由第三标识符部分222表示的第三子优先级对第一CAN帧212的总体优先级的影响最大。特别地，第三子优先级对总体优先级的影响可以比第二子优先级和第一子优先级更大。总体优先级可以由三个子优先级形成。特别地，总体优先级可以由三个子优先级的链形成。

在一个例子中，第三标识符部分218的位形成第一CAN帧212的第一标识符字段216的最高有效位。换句话说，第三标识符部分218可以包括第一CAN帧212的第一标识符字段216的最高有效位。因此，第三标识符部分222还可以形成第一CAN帧212的第一标识符字段216的最高有效位。因此，如前所述，由第三标识符部分222表示的第三子优先级对第一CAN帧212的总体优先级的影响最大。然而，第二子优先级和第一子优先级并非完全不重要。在本文中，以类似的方式参考已经解释的第二子优先级与第一子优先级之间的关系。

在一个例子中，第一CAN帧212的第一标识符字段216由处理单元204按照以下相关联标识符部分的顺序形成：第三标识符部分222、第二标识符部分220和第一标识符部分218。第一标识符部分218优选地形成第一标识符字段216的最低有效位。第三标识符部分222优选地形成第一标识符字段216的最高有效位。在一个例子中，第一标识符字段216可以包括总共11位。在这方面，第一标识符字段216的11位中的7位可以由第一标识符部分218包括。第一标识符字段216的剩余4位可以包括第二标识符部分220的至少1位和第三标识符部分222的至少1位。

如前所述，在一个例子中，可以提供第二标识符部分220表示数据包206的优先级字段208或第二标识符部分220由数据包206的优先级字段208形成。在此例子中，进一步优选的是，第二标识符部分220不是由队列字段形成的。假设数据包206是以太网包206，则第二标识符部分220可以由例如VLAN标签的PCP字段(作为优先级字段208的例子)形成。在一个例子中，VLAN标签208的其它部分不用于形成第三标识符部分222。在此例子中，PCP字段的位可以形成第二标识符部分220的位。然而，第二标识符部分220的(位)也可能表示PCP字段或其优先级。结果，可以实现的是，第二标识符部分220表示第一CAN帧212的总体优先级的第二子优先级，其中第二子优先级可以对应于由PCP字段表示的优先级。

假设第二标识符部分220由包优先级字段208表示或形成，则在一个例子中可以规定第三标识符部分222由队列字段形成。队列字段可以表示第一CAN帧212的队列优先级。在此上下文中，以类似方式参考前述解释。由第三标识符部分222表示的第三子优先级对第一CAN帧212的总体优先级的影响最大，因此第一CAN帧212的总体优先级可以随着每次仲裁的失败而增加。如果第一子优先级小，这可以有效地防止第一CAN帧212在很长一段时间内没有被完全发送。

先前，给出了第二标识符部分220可以表示包优先级字段208或由包优先级字段208形成，并且第三标识符部分222可以由队列字段形成的例子。然而，包优先级字段208和队列字段的映射也可以颠倒，这将在下面的例子中进行解释。

在一个例子中，第二标识符部分220可以由队列字段形成。另外，第三标识符部分222可以由包优先级字段208表示或形成。优选地，第二标识符部分220不由包优先级字段208表示或形成。因此，第三标识符部分222可以单独由优先级字段208表示或形成。例如，如果数据包206是以太网包206，则第三标识符部分222可以由VLAN标签的PCP字段(作为优先级字段208的例子)形成。在一个例子中，VLAN标签208的其它部分不用于形成第三标识符部分222。因此，PCP字段的位可以直接形成第三标识符部分222的位。然而，第三标识符部分222还可能间接地表示PCP字段或其优先级。结果，可以实现的是，第三标识符部分222表示CAN帧212的总体优先级的第三子优先级，其中第三子优先级可以对应于由PCP字段表示的优先级。假设第一标识符字段216具有三个标识符部分218、220、222，则第三子优先级对CAN帧212的总体优先级的影响可以最大。在此上下文中，以类似方式参考前述解释。

尽管在前面的例子中，第三子优先级对第一CAN帧212的总体优先级的影响可以最大，但是由第二标识符部分220表示的第二子优先级并非完全不重要。第二标识符部分220可以由队列字段形成。队列字段可以包括至少一个位。由队列字段表示的第二子优先级也可以称为第一CAN帧212的队列优先级。随着发送第一CAN帧212的每次仲裁失败，队列优先级可以增加。但是，如果队列字段恰好只有一位，则队列优先级只能增加一次。另一方面，如果队列字段包括几个位，则队列优先级也可以增加几倍(在每次仲裁失败之后)。作为第二优先级部分，队列优先级可以影响第一CAN帧212的总体优先级。因此，第一CAN帧212的总体优先级随着每次仲裁失败而提高(增加)。

在一个例子中，CAN控制器108被配置成存储第一CAN帧212。在发送第一CAN帧212的仲裁失败之后，可以修改由队列字段形成的标识符部分以实现改进的(更高的)优先级。之后，可以以改进的(更高的)总体优先级再次发送第一CAN帧212。

在一个例子中，第二标识符部分220和第三标识符部分222各自表示第一CAN帧212的具有至少两位和至多十位的子优先级。例如，第二标识符部分220可以具有两位至十位之间的位，并且可以将第二子优先级表示为第一CAN帧212的总体优先级的一部分。第三标识符部分222可以具有例如在两位至十位之间的位，并且可以将第三子优先级表示为第一CAN帧212的总体优先级的一部分。通过改变第二标识符部分218和/或通过改变第三标识符部分222，可以增加第一CAN帧212的总体优先级。如果第一CAN帧212基于其包优先级字段208表示特别高优先级的数据包206，则增加第一CAN帧212的总体优先级可能是合乎需要的。如果第一CAN帧212在发送第一CAN帧212的仲裁中失败，则增加第一CAN帧212的总体优先级也是合乎需要的，使得当重新发送第一CAN帧212时，成功发送第一CAN帧212的机会更高。

在一个例子中，CAN控制器108包括接收数据(RXD)接口230。处理单元204可以耦合到RXD接口230。优选地，信号连接238从处理单元204延伸到RXD接口230。处理单元204可被配置成经由RXD接口230接收表示第二CAN帧232的至少一部分的RXD信号。第二CAN帧232可以具有与第一CAN帧212相同的结构设计。因此，对于第二CAN帧232，参考对第一CAN帧212的结构设计的类似解释。因此，图4和图5中第一CAN帧212的示意图以及相关联解释可以按类似的方式应用于第二CAN帧232。在图3和图7中，没有完整地再现第二CAN帧232。第二CAN帧232具有第二标识符字段246和第二用户数据字段248。

如果将由CAN控制器108产生的第一CAN帧212发送到CAN收发器112，并且CAN收发器112在CAN总线104上产生CAN总线信号，所述CAN总线信号完全表示第一CAN帧212，则CAN收发器112还经由相关联的接收器接收此CAN总线信号，并且基于所述接收到的CAN总线信号产生RXD信号，CAN收发器112将所述RXD信号传输到CAN控制器108的RXD接口230。使用CAN总线信号，第一CAN帧212可以通过CAN总线104从一个CAN装置102传输到另一CAN装置102。根据CAN标准，CAN帧的优先级(由相关联的IDF字段表示)用于通过仲裁来确定CAN系统100的哪个CAN装置102可以完全并因此成功地发送CAN帧。因此，如果仲裁成功，则RXD信号表示完整的第二CAN帧232，所述完整的第二CAN帧232是第一CAN帧212的副本。如果仲裁不成功，则RXD信号将仅能够表示第二CAN帧232的一部分。合乎需要的是，在仲裁失败之后，可以增加第一CAN帧212的总体优先级以用于下一次发送尝试。

在一个例子中，CAN控制器108的处理单元204另外被配置成执行以下步骤S4)至S7)：

S4)从CAN控制器108接收RXD信号230，所述RXD信号表示由第一CAN帧212的传输(尝试)引起的第二CAN帧232的至少一部分。

S5)基于RXD信号检测第一CAN帧212的完整传输是成功还是不成功。

S6)如果第一CAN帧212的传输不成功，则修改第一CAN帧212的第一标识符字段216，使得第二和/或第三标识符部分220、222产生第一CAN帧212的较高的总体优先级。

S7)经由TXD接口202发送修改后的第一CAN帧212。

应当考虑的是，步骤S4)优选地在另一步骤s3)之前，即处理单元204被配置成经由TXD接口202发送第一CAN帧212。这一点之前已经解释过了。在第一CAN帧212优选地经由TXD接口202发送到收发器112之后，可以看出，基于先前的解释，在步骤S4)中，可以经由相关联的RXD接口230从CAN控制器108接收RXD信号230。RXD信号是仅表示第二CAN帧232的一部分还是表示整个CAN帧232取决于发送第一CAN帧212的仲裁是否成功。仲裁的成功又取决于第一CAN帧212的总体优先级。如果发送第一CAN帧212的仲裁成功，则RXD信号将完全表示第二CAN帧232。如果发送第一CAN帧212的仲裁不成功，则RXD信号将仅部分地表示第二CAN帧232。第二CAN帧232是由第一CAN帧212引起的。优选地，第二CAN帧232是第一CAN帧212的副本。如果另一CAN帧由RXD信号表示，所述RXD信号不是由第一CAN帧212引起的和/或不是第一CAN帧212的副本，则此其它CAN帧优选地不被理解为第二CAN帧232。

优选地，处理单元204被配置成在步骤S5)中将由RXD信号表示的CAN帧与第一CAN帧212进行比较。另外，处理单元204可被配置成检测RXD信号是否仅表示CAN帧的一部分或者RXD信号是否表示整个CAN帧。如果RXD信号表示完整的CAN帧，则处理单元204可将所述CAN帧与第一CAN帧212进行比较。如果结果是CAN帧与第一CAN帧212相同，则处理单元204将由此确定CAN帧为第二CAN帧232。在这种情况下，处理单元204将在步骤S5)中进一步检测到第一CAN帧212的完整传输成功。然而，如果处理单元204确定RXD信号表示不完整的CAN帧，或者由RXD信号所表示的CAN帧不是第二CAN帧232，则处理单元204将在步骤S5)中检测到第一CAN帧212的完整传输不成功。

如果第一CAN帧212的发送不成功，则处理单元204修改第一CAN帧212的第一标识符字段216，即在第二和/或第三标识符部分220、222中。优选地，处理单元204仅修改两个标识符部分220、222中的一个，使得相关联的子优先级并且由此使得第一CAN帧212的总体优先级增加。这增加了第一CAN帧212可以通过CAN总线104(由CAN总线信号表示)进行成功传输的机会。

在步骤S7)中，处理单元204经由TXD接口202发送(修改后的)第一CAN帧212。应注意，此发送指的是第一CAN帧212从CAN控制器108到CAN收发器112的传输。CAN收发器112处理经由CAN总线信号发送对第一CAN帧212的仲裁。在这样做的过程中，如果仲裁不成功，则CAN收发器112可能无法成功地执行第一CAN帧212的传输。

在一个例子中，处理单元204被配置成重复执行包括步骤S4)至S7)的分组，直到在相应分组的步骤S5)中检测到第一CAN帧212的成功发送为止。因此，可能发生重复的中止。然后不再需要执行所述分组的步骤S7)，因为第一CAN帧212此时已经被成功发送。

当首先执行分组时，队列字段可以由处理单元204设置为预定的初始值。初始值可以表示通过队列字段的位数可以实现的最高逻辑值。初始值可以表示最低的子优先级。

在一个例子中，CAN控制器108的处理单元204被配置成随着步骤S6)的每次执行而递增地增加由第二或第三标识符部分220、222表示的子优先级。相应的标识符部分220、222的值因此可以在每个步骤中增加一个、两个、三个或更高值的值(递增)。具有步骤S4)至S7)的分组的重复引起第一CAN帧212的总体优先级的动态调整，这也提高了在每次执行步骤S6)之后成功发送第一CAN帧212的机会。

在一个例子中，CAN控制器108的处理单元204被配置成在步骤S6)中记录自第一CAN帧212的第一传输以来的相应时间，称为等待时间。当第一次执行包括步骤S4)至S7)的分组时，在步骤S7)中发生第一CAN帧212的第一传输。处理单元204可以通过执行步骤S7)来开始获取等待时间。在一个例子中，CAN控制器108的处理单元204被配置成基于等待时间来递增由第二或第三标识符部分220、222表示的子优先级。处理单元204可以在步骤S6)中执行子优先级的增加。另外，等待时间可以随着分组的初始执行而被设置为初始值。初始值可以是零。如果处理单元204使用步骤S4)至S7)第一次执行分组，则当第一次执行步骤S6)时，等待时间可以为零。如果在步骤S7)中第一CAN帧212的发送不成功，则处理单元204可以通过执行步骤S7)来开始获取等待时间。然后，处理单元204可以再次执行包括步骤S4)至S7)的分组。在步骤S6)中，等待时间是大于零的值，使得处理单元204增加由第二标识符部分220表示的子优先级或由第三标识符部分222表示的子优先级。优选地，在两个标识符部分220、222中，处理单元204增加表示队列优先级的标识符部分220、222。处理单元204可以与队列时间的值成比例地确定子优先级的增加。

在一个例子中，第一标识符字段216被提供为包括十一位。第一标识符部分218可以包括七位。第一标识符字段216的第二标识符部分220可以包括恰好一(1)位，使得第三标识符部分222包括三位。然而，还可能提供第一标识符字段216的全部数目的位在标识符部分218、220、222之间的不同分布。在另一例子中，第一标识符部分218可以包括四位，第二标识符部分220可以包括四位，并且第三标识符部分222可以包括三位。

参考图1，已经指出CAN装置102可以包括CAN控制器108和CAN收发器112。在图2中，示意性地示出了装置102的例子。CAN控制器108的TXD接口202可以经由信号连接耦合到CAN收发器112，以将第一CAN帧212从CAN控制器108传输到CAN收发器112。所述传输可以借助于表示第一CAN帧212的TXD信号。此外，CAN控制器108的RXD信号接口耦合到CAN收发器112。为此，可以在CAN收发器112与CAN控制器108的TXD信号接口230之间提供另一信号连接。经由RXD信号接口230，CAN控制器108可以接收第二CAN帧232。第二CAN帧232可以经由TXD信号来传输，CAN收发器112将TXD信号传输到CAN控制器108的RXD接口230。

图8示意性地示出方法的例子。所述方法用于包括输入接口200、TXD接口202以及处理单元204的CAN控制器108。输入接口200耦合到处理单元204。处理单元204还耦合到TXD接口202。所述方法至少包括以下步骤：

S1)在处理单元204处经由输入接口200接收数据包206，其中数据包206包括包优先级字段208和包有效负载字段210；

S2)通过处理单元204基于数据包206产生第一CAN帧212，使得第一CAN帧212的第一有效负载字段214至少表示包有效负载字段210，并且第一CAN帧212的第一标识符字段216包括第一标识符部分218和第二标识符部分220，其中第一标识符部分218表示用于标识CAN控制器108的预定义数据，并且其中第二标识符部分220表示包优先级字段208和/或包括表示第一CAN帧212的队列优先级的队列字段；以及

S3)经由TXD接口202发送第一CAN帧212。

图9示出了所述方法的例子。在所述方法的此例子中，CAN控制器108包括RXD接口230。处理单元204耦合到RXD接口230。在此例子中，所述方法另外包括以下步骤：

S4)经由RXD接口230接收表示由第一CAN帧212的传输引起的第二CAN帧232的至少一部分的RXD信号；

S5)基于RXD信号检测第一CAN帧212的完整传输是成功还是不成功；

S6)如果第一CAN帧212的传输不成功，则修改第一CAN帧212的第一标识符字段216，使得第二或第三标识符部分220、222表示较高的子优先级；以及

S7)经由TXD接口202传输修改后的第一CAN帧212。

在另一例子中，所述方法可提供由处理单元204重复地执行包括步骤S4)至S7)的分组，直至在步骤S5)中检测到第一CAN帧212的成功传输为止。

尽管本文中公开的所描述示例性实施例侧重于装置、系统及其使用方法，但本公开不一定限于本文中示出的示例实施例。例如，提供各种实施例。

本文中所描述的系统和方法可以至少部分地由一个计算机程序或多个计算机程序实施，所述计算机程序可以在单个计算机系统中或跨越多个计算机系统以激活和非激活两种状态呈多种形式存在。例如，所述计算机程序可以作为由用于执行这些步骤中的一些步骤的程序指令组成的软件程序而存在，这些程序指令采用源代码、目标代码、可执行码或其它格式。以上格式中的任一格式可以压缩或未压缩形式在计算机可读介质上实施，所述计算机可读介质可以包括存储装置和信号。

如本文所使用，术语“计算机”是指包括处理器，例如通用中央处理单元(CPU)、专用处理器或微控制器的任何电子装置。计算机能够接收数据(输入)，能够对数据执行一系列预定操作，以及能够由此产生呈信息或信号(输出)形式的结果。取决于上下文，术语“计算机”将具体指处理器或更一般地指与单个壳体或外壳内容纳的相关元件的组合相关联的处理器。

术语“处理器”或“处理单元”是指数据处理电路，所述数据处理电路可以是微处理器、协处理器、微控制器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑电路和/或基于存储在存储器中的可操作指令控制信号(模拟信号或数字信号)的任何电路。术语“存储器”是指一个存储电路或多个存储电路，例如只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、快闪存储器、高速缓冲存储器和/或存储数字信息的任何电路。

如本文所使用，“计算机可读介质”或“存储介质”可以是能够容纳、存储、传送、传播或传输计算机程序以供指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置使用的任何构件。计算机可读介质可以是例如但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统、设备、装置或传播介质。计算机可读介质的更具体例子(非穷尽性列表)可以包括以下各项：具有一根或多根导线的电连接、便携式计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式压缩光盘只读存储器(CDROM)、数字多功能光盘(DVD)、蓝光光盘(BD)以及存储卡。

应注意，已经参考不同的主题描述了上述实施例。具体地说，一些实施例可能已参考方法类的权利要求来描述，而其它实施例可能已参考设备类的权利要求来描述。然而，本领域的技术人员将从上述内容了解到，除非另有指示，否则除属于一种类型主题的特征的任意组合外，与不同主题相关的特征的任意组合，特别是方法类的权利要求的特征和设备类的权利要求的特征的组合，也视为与此文档一起公开。

此外，应注意图式为示意性的。在不同图式中，用相同的附图标记表示类似或相同元件。另外，应注意，为了提供示意性实施例的简洁描述，可能并未描述属于技术人员的习惯做法的实施方案细节。应了解，在任何此类实施方案的发展中，如在任何工程或设计项目中，必须制定大量实施方案具体的决策以便实现研发者的具体目标，例如遵守系统相关的和业务相关的约束条件，这可能在不同的实施方案中是不同的。此外，应了解，此类发展工作可能是复杂且耗时的，但不过是本领域的技术人员进行设计、制造和生产的例行任务。

最后，应注意，本领域的技术人员应能够在不脱离所附权利要求书的范围的情况下设计许多替代实施例。在权利要求书中，置于圆括号之间的任何附图标记不应解释为限制权利要求。词语“包括”不排除在权利要求书中列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。在元件之前的词语“一(a)”或“一个(an)”不排除多个此类元件的存在。权利要求书中叙述的措施可借助于包括若干不同元件的硬件和/或借助于适当编程的处理器来实施。在列出若干构件的装置权利要求中，可以通过硬件中的同一个物件体现这些构件中的若干构件。仅有的事实是在相互不同的从属权利要求中叙述的某些措施并不表明这些措施的组合不能用来产生优点。

除非另外说明，否则例如“第一”和“第二”的术语用于任意地区分此类术语所描述的元件。因此，这些术语未必意图指示此些元件的时间上的优先级或其它优先级。

Claims (10)

1.一种控制器局域网CAN控制器，其特征在于，包括：

输入接口，

传输数据TXD接口，以及

处理单元，

其中所述输入接口耦合到所述处理单元，

其中所述处理单元被配置成经由所述输入接口接收数据包，所述数据包包括包优先级字段、包有效负载字段，

其中所述处理单元被配置成基于所述数据包产生第一CAN帧，使得

所述第一CAN帧的第一有效负载字段至少表示所述包有效负载字段，并且

所述第一CAN帧的第一标识符字段包括第一标识符部分和第二标识符部分，

其中所述第一标识符部分表示用于标识所述CAN控制器的预定义数据，并且

其中所述第二标识符部分表示所述包优先级字段和/或包括表示所述第一CAN帧的队列优先级的队列字段，

其中所述处理单元耦合到所述TXD接口，并且

其中所述处理单元被配置成经由所述TXD接口发送所述第一CAN帧。

2.根据前一权利要求所述的CAN控制器，其特征在于，所述第一标识符部分形成所述第一CAN帧的所述第一标识符字段的最低有效位。

3.根据在前的任一项权利要求所述的CAN控制器，其特征在于，所述处理单元被配置成基于所述数据包产生所述第一CAN帧，使得所述第一CAN帧的所述第一标识符字段由所述第一标识符部分、所述第二标识符部分以及另外的第三标识符部分形成。

4.根据前一权利要求所述的CAN控制器，其特征在于，所述第三标识符部分形成所述第一CAN帧的所述第一标识符字段的最高有效位。

5.根据前述权利要求3至4中任一项所述的CAN控制器，其特征在于，所述第一CAN帧的所述第一标识符字段按以下相关联部分的顺序形成：第三标识符部分、第二标识符部分和第一标识符部分。

6.根据前述权利要求3至5中任一项所述的CAN控制器，其特征在于，所述第二标识符部分由所述队列字段形成，并且其中所述第三标识符部分表示所述包优先级字段或由所述包优先级字段形成。

7.根据前述权利要求3至5中任一项所述的CAN控制器，其特征在于，所述第二标识符部分表示所述包优先级字段或由所述包优先级字段形成，并且其中所述第三标识符部分由所述队列字段形成。

8.根据前述权利要求3至7中任一项所述的CAN控制器，其特征在于，所述CAN控制器被配置成存储所述第一CAN帧。

9.一种CAN装置，其特征在于，包括根据在前的任一项权利要求所述的CAN控制器和CAN收发器。

10.一种用于CAN控制器的方法，其特征在于，所述CAN控制器包括输入接口、传输数据TXD接口和处理单元，其中所述输入接口耦合到所述处理单元，其中所述处理单元耦合到所述TXD接口，并且其中所述方法包括以下步骤：

S1)经由所述输入接口在所述处理单元处接收数据包，所述数据包包括包优先级字段、包有效负载字段；

S2)基于所述处理单元处的所述数据包产生第一CAN帧，使得所述第一CAN帧的第一有效负载字段至少表示所述包有效负载字段，并且所述第一CAN帧的第一标识符字段包括第一标识符部分和第二标识符部分，其中所述第一标识符部分表示用于标识所述CAN控制器的预定义数据，并且其中所述第二标识符部分表示所述包优先级字段和/或包括表示所述第一CAN帧的队列优先级的队列字段；以及

S3)经由所述TXD接口发送所述第一CAN帧。