CN1555513A - 在总线系统中确定时间的方法和装置以及总线系统 - Google Patents

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Abstract

用于在总线系统中确定时间的方法，装置和具有至少两个用户的总线系统，这些用户通过通信连接处于连接之中，其中，当在所述的通信连接上出现一个应确定其出现时间的事件时，则至少一个用户将一个可规定的基本时间存放到至少一个存储器中，尤其是一个记录器中。

Description

在总线系统中确定时间的方法和装置以及总线系统
现有技术
本发明涉及在具有至少两个用户的总线系统中用于确定时间的一种方法和一种装置，以及一种根据独立权利要求所述的相应的总线系统，这些用户通过通信连接处于连接之中。
近年来在制造现代的汽车时，或在机械制造中，尤其在机床领域中，或在自动化中，借助通信系统来结网(Vernetzung)控制设备、传感器和促动器系统(Aktuatorik)已在急剧地增加。此时可以实现通过将功能分配到多个控制设备上而达到协同效应。人们在此称之为分散的系统。越来越多地通过总线来实现不同站之间的通信。通过协议来调节总线上的通信业务、接入和接收机制、以及误差处理。总线专门的元件与通信连接相结合，在以下称总线系统，这些元件以下称为用户是控制设备、传感器和促动器系统。
CAN(控制器区域网)是作为汽车领域中的协议来建立的。该协议是一个事件控制的协议，即通过事件来初始化如发送消息那样的协议主动性(Protokolaktivitt)，这些事件具有它们的在通信系统之外的来源。通过基于优先权的位(Bit)判定来解决对通信系统或总线系统的明确的访问。对此的一个前提是给每一个消息分配了一个明确的优先权。CAN协议是很灵活的；因此只要还有空闲的优先权(消息标识符)，则毫无问题地可以添加其它的节点和消息。在清单中，在所谓的通信矩阵中，存放了所有要在网络中发送的具有优先权消息的汇总，和这些消息的发送站节点，以及可能的接收节点。
用于事件控制的、自发通信的替代措施是一种纯粹时间控制的措施。在总线上的所有通信活性是严格周期性的。仅通过适用于整个总线系统的时间推移来触发象发送消息那样的协议主动性。对媒体的访问基于时域的分配，在这些时域中发送站具有排它性的发送权。所述的协议是比较不灵活的；只有当以前已经释放了相应的时(Zeitbereich)域时，才可能添加新的节点。该情况迫使已经在投入运行之前就确定消息顺序。因此制定了一个运行计划，该运行计划必须满足消息的涉及重复率、冗余度、闲置线路等等的要求。人们称之为所谓的″总线调度表″。消息在发送周期之内的定位必须与应用相协调，这些应用产生消息内容，以便使应用和发送时刻之间的等待时间(Latenzen)保持最短。如果不进行该协调，则破坏时间控制的传送的优点(在总线上发送消息时的最小的等待时间不稳定性(Latenz-Jitter))。因此对计划工具提出了很高的要求。
时间控制CAN的，所谓TTCAN(时间触发的控制器区域网)的，在专利申请DE 100 00 302 A1、DE 100 00 303 A1、DE 100 00 304A1和DE 100 00 305 A1中所展示的解决措施，满足了上面所描述的按时间控制通信的要求，以及对某种程度灵活性的要求。通过在某些通信用户的周期性消息用的所谓排它性时窗中，和在多个通信用户的自发性消息用的所谓判定的时窗中建立通信循环(基本循环)，TTCAN就满足这一点。
以下从作为总线系统的TTCAN网络出发，其中，在有关本发明的稍后的主题方面这不应理解为限制性的。更确切地说，稍后所述本发明的主题也可以采用于其它可比较的总线系统中。
在TTCAN网络的范围中，DE 100 00 305 A1展示了在至少两个总线用户之间用于交换消息中的数据的一种方法和一个装置，借助总线系统连接该两个总线用户，其中，由用户通过总线系统来传输含有数据的消息，并且每个消息含有表征所包含数据的标识符，其中，每个用户借助所述的标识符来判断，它是否接收该消息。此时由第一用户在时间上如此来控制消息，使得第一用户在至少一个规定的时间间隔中通过总线来重复传输一个基准消息，并将该时间间隔划分为规定长度的时窗，其中，在所述的时窗中传输所述的消息。
鉴于该现有技术，在此现在应说明一种方法和一个装置，借助其在具有至少两个用户的总线系统中实现了确定时间，其中，在执行所述的确定时间时不应给处理的单元，尤其不应给用户的处理机增加负担。
本发明的优点
为此本发明如此建议在具有至少两个用户的总线系统中用于确定时间的一种方法和一个装置，这些用户通过通信连接处于连接之中，使得当在所述的通信连接上出现一个应确定其出现时间的事件时，至少一个用户则将一个可规定的基本时间存放到至少一个存储器中。
在所述的总线系统中以有利的方式涉及一个时间触发控制器区域网，一个所谓的TTCAN系统。在一个第一实施形式中，在用户用于通信连接的，优选所述至少一个确定着所述时间的用户接口上，所述的要确定其出现时间的事件触发了信号变换，其中，在出现该信号变换时，在该时刻将所述的可规定的基本时间或时基存放在所述的存储器中。在另一个有利的扩展方案中，在所述至少一个确定着时间的用户用于通信连接的接口上，所述的要确定其出现时间的事件具有一个可规定的信号电平的结果，其中，于是在出现所述的可规定的信号电平时，将所述可规定的基本时间存放在所述的存储器中。在此可以以有利的方式将网络的，尤其是TTCAN网络的不同时间，例如象本地时间、全球时间或循环时间采用为基本时间或时基。
在本地时间的情况下，每个用户具有一个本地时间，其中，所述的基本时间分别相当于所述确定着时间的用户的所述本地时间。如果将网络或总线系统中的一个用户确定为时间标准(Zeitmaster)，则将该用户的本地时间采用为整个总线系统的全球时间，其中，该全球时间以有利的方式同样可采用为涉及确定时间的所有用户的基本时间。如同在现有技术中所述的那样，如下方式通过通信连接来传输消息，使得以可规定的时间间隔来传输用户的基准消息，其中，所述的可规定的时间间隔相当于网络或总线系统中的循环时间，其中，所述的时间间隔被划分为可规定长度的时窗，在这些时窗中传输消息，并作为其它的可能性将该循环时间采用为用于确定时间的基本时间。
在另一个有利的扩展方案中，可以相继将多个基本时间存放到一个或多个存储器中，使得在向一个事件分配每个基本时间时，可以相继确定各事件的多个时间，或一个事件的多个时间。
在另一个有利的扩展方案中，将多个基本时间同时存放到多个存储器中，使得可以同时确定事件的多个时间。
在一个专用的扩展方案中，至少一个事件在至少一个确定着时间的用户处引起一个事件信号，其中，于是通过一个或多个尤其是不同的输入信号可以触发，在存储器中存放所述的基本时间。
用于总线系统的确定时间的基本时间或时基，以有利的方式要么是可以固定地规定的，要么是例如在三个可能的时基，本地时间、循环时间和全球时间的范围内可改变的，或是尤其可以从多个时基中规定的。
因此通过本发明的主题来说明一种具有装置和总线系统的一般方法，如何应用自主协议控制器，尤其是TTCAN协议控制器的时基，以便测量与网络，尤其与TTCAN总线系统同步的时间，而这些时间与处理机以及与软件执行时间无关。
因此用简单的装置进行与网络或总线系统同步的时间测量同样是可能的。
因此可以在结网的控制设备中，例如在自动化中、在汽车中、或在另外的使用领域中，在网络的一个或多个节点或用户中可以测量时间，这些时间于是以相当于时基的网络时间的单位来出现。此外，还可以测量与反应时间无关的时间，控制设备中的软件用该反应时间对一个事件作出反应，该事件指明一个要测量的时刻。
其它的优点和有利的扩展方案是本说明书以及本权利要求的主题。
附图
以下借助附图中所示出的图来详述本发明。图1在此展示了网络环境或总线系统，尤其是具有多个用户的TTCAN网络。
图2借助流程图示范性地展示了用于确定时间的本发明的方法过程。
实施例说明
以下借助实施例来说明所述的方法、装置和总线系统，在该总线系统的范围内测量所述出现某个事件的时刻，也就是有关相应时基的时刻。此时不通过处理机进行直接检查以自主实现所述的测量。
本发明的主题基于，将应采用于测量的时基，在应测量的时刻复制到存储器中，尤其复制到记录器中。此时，应测量其时刻的事件例如在总线用户的输入信号上，尤其在测量着时间的用户处引起了信号变换，该用户触发了复制过程，即在存储器中存放时基。图1在此展示了与至少两个用户105和100的通信连接104。此时，用户100通过接口模块101与通信连接104相连接。此时，用户100可以是一个同样象集成电路那样的完整的控制设备，该控制设备用于连接到通信连接104上，尤其是一个协议控制器。除了所述的接口模块101之外，含有例如一个处理的单元、一个处理机102、以及一个尤其实施为记录器组的存储器单元103。用户105象用户100那样是一个作为集成电路的简单的模块、就是尤其是一个TTCAN网络中的协议控制器、或又是一个控制设备或计算单元。在IC 105中也含有一个接口单元或接口模块106、一个处理单元、尤其是一个处理机107以及一个存储器108。通过选择性地可同步的计时器来确定用户100或105的时基。象模块115那样，该计时器可以自由地包含在所述的用户本身中，或是集成到处理机中的，象这通过模块116和处理机102所展示的那样。这种计时器115或116因此规定了各自总线用户100或105的本地时间。如果例如将总线用户105确定为时间标准，由计时器115所规定的本地时间则被当作为整个总线系统的全球时间，并例如通过基准消息来传输到其它的总线用户上，使得所述时间标准的本地时间作为所有总线用户中的全球时间来出现。
在TTCAN系统的专用的实例中，该时间标准基本上基于时间控制的周期性通信，该通信由计时器，就是由具有标准时间功能的用户借助时窗消息或基准消息来提供时钟脉冲。直至下一个基准消息RN的周期于是被称作为基本循环，并包含一个循环时间，所谓的cycle time。该基本循环又划分为N个时窗(N∈∠)，其中，每个时窗允许排它地发送具有不同长度的周期性的消息。于是通过采用时标在TTCAN控制器中发送这些周期性的消息，这些时标是与一个逻辑的相对时间的过程相耦合的。
但是TTCAN也允许考虑空闲(frei)的时窗，其中，于是在总线上在判定的范围内将这些时窗使用于所谓的自发消息，其中，使用了按CAN(控制器区域网络)的判定表。因此考虑了和有效地实现了，作为全球时间的所述时间标准的本地时间与各个用户的各自内部本地时间的同步。因此在TTCAN系统中，系统固有地存在着三个时间：全球时间、本地时间以及循环时间。在TTCAN中的层面上，因而在层1上有两个时基可供选择：本地时间lokal time以及循环时间cycletime，而在层2中于是还添加上作为全球时间的global time。此时所有三个时基均可用于测量。
如已提及的那样，本方法基于，将应采用于测量的时基，例如可选自本地时间、循环时间或全球时间的时基，在应测量的时刻复制到存储器中，尤其复制到记录器中。为此可以将存储器103或108实施为记录器组，或选择性地可以将通过接口模块110独立耦合到总线上的存储器109采用为用于确定时间的中央存储器媒体。
具有集成的处理单元112的接口模块111同样是选择性的，该接口模块例如用控制设备113将通信连接104与集成的其它的处理机114相连接。在该专用的情况下同样由接口单元111履行确定时间的功能，该接口单元将符合要确定事件或时刻的时基，要么存放到控制设备117的内部存储器中，要么存放到中央存储器109中，以及存放到未示出的可能的接口内部的存储器中。
所述的存储器在此可以具有一种内部的结构，使得采用多个存储区或多个记录器，以便平行或相继地确定或测量多个时刻，使得将相应的时基同时或相继地写入多个存储区或多个记录器中，以便固定要测量或要确定的时刻。如果通过输入信号来触发所述的复制过程，则也可以采用多个输入信号，以便触发时基的写入，就是所述的复制过程。此时，可以一方面在数字式或二进制信号的情况下，通过从高到低的或从低到高的信号变换，或在达到某个可规定的信号电平时来触发这种复制过程。
这一方面可以通过软件，或例如借助比较器电路来实现。同样可以将所采用的时基，例如三个上述的本地时间、循环时间或全球时间中的，相应地用于测量的一个时基，固定地规定用于总线系统中的确定时间，或可以依赖事件或依赖于信号来采用所述的时基。所述的时基是同样可以完全自由调节的，要么通过从象本地时间、循环时间那样的规定时基中自由的选择或全球时间。
借助图2应再次示出用于确定时间的具体的方法过程。此时在方框200中实现了所述方法的启动。在方框201中例如可以规定，哪个网络时基应采用于确定时间，或在通信连接上应测量哪个事件。事件可以是某个所传输的消息，系统中的或用户中的中断或类似物。在方框201中同样可以事先，即在触发复制功能或存储过程之前来检验某些条件。这例如是象记录器中的某个值那样的条件。这例如可以是TT时钟控制记录器中的必须大于0的值SWS，和/或可以是例如TT中断矢量记录器中的一个必须是0的值SWE，以便然后在方框202中例如借助触发器输入端上的脉冲上升边缘将所述的基本时间存放到相应的记录器中。
此时可以将所述的值SWS用于确定所述的基本时间本身，使得例如在值W1时存放循环时间，在值W2时存放本地时间，或在值W3时存放全球时间。SWS的一个值，譬如为0的例如值W0同时可以关断所述的存储功能或测量功能。
在只采用一个存储器或记录器时可将所述的值SWE用来确定，是否可以或准许执行时间测量。如果所述的值SWE＝0，如在方框201中所检验的那样，所述的记录器则是空闲的，并可以被采用。如果所述的值SWE＝1，则刚好已进行了测量，并可以因此防止记录器内容被改写(überschreiben)。因此只有当所述的值SWE重新设置为0时，才可能进行下一个时间测量或确定时间，这例如是在方框203中在测量时间的分析处理之后发生的。
在所述的实例中，因而在从低到高的信号变换时在事件的时刻TE，只要满足了所述的前提，就将通过所述的值SWS所预选的基本时间存放到记录器中。如果在方框203中已读出了用各自的时间所写入的记录器，则可以通过将所述的值SWE复位到0来实现下一个确定时间，并且紧接在本方法的终止之后，或在方框200中重新开始时，人们到达下一个时间测量。
为了避免记录器的漫长的等候时间或阻断，也可以在某个时间或另外的中断条件结束之后，未达到脉冲上升边缘时，立即向方框204中的方法终止进行过渡。
同样象所述的脉冲上升边缘那样，也可以将脉冲下降边缘，或将达到某个信号电平选作为用于存储的判据。通过方框201中所述值SWS的选择可能性，即应选择哪个时基，是选择性的。同样可以固定地规定某个时基一般用于时间测量。通过采用SWE的不同值也可以实现在不同记录器之间的转换。例如必须用某个值预先占用一个空闲的记录器，一个时基可写入该记录器中，以及另一个值规定转换到另一个记录器上。
因此可以通过将不同或相同的时基写入不同的记录器中，来相继确定不同事件的出现时刻。通过采用多个记录器和发放各个记录器用的标记，也可以同时采集不同事件的同时出现的时刻，并因此通过向相应事件的分配来确定所述的时刻。
因此可以以有利的方式准确地测量所述的时刻，在该时刻自主TTCAN协议控制器的某个输入信号或事件在变换。所述测量的准确性与以下的情况无关，处理机可以如何迅速地对输入信号的变换作出反应，以及，处理机可以如何迅速地读出TTCAN协议控制器的时基。所述的测量也可以以全球时间为基准，该全球时间在TTCAN层2中全网络地自动地得到标定，也可以与本地的处理机时钟脉冲无关。因此尤其对于所述的TTCAN，但是也对于在本发明主题范围内其它可比较的总线系统，具备了一种简单而有效的可能性，没有附加的处理机负担地来确定总线系统中的时间。

Claims (13)

1.用于在具有至少两个用户的总线系统中确定时间的方法，这些用户通过通信连接处于连接之中，其特征在于，当在所述的通信连接上出现一个应确定其出现时刻的事件时，至少一个用户则将一个可规定的基本时间存放到至少一个存储器中，其中，所述的基本时间相当于一个存在于所述总线系统中的时间。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，所述的要确定其出现时刻的事件，在一个所述至少一个用户的用于通信连接的接口上触发信号变换，该用户确定着所述的时间，其中，在出现所述的信号变换时在所述的存储器中存放所述可规定的基本时间。
3.按权利要求1的方法，其特征在于，在所述的总线系统中涉及一个TTCAN系统。
4.按权利要求1的方法，其特征在于，每个用户具有一个本地时间，而所述的基本时间总是相当于所述用户的所述本地时间，该用户确定着所述的时间。
5.按权利要求1的方法，其特征在于，将用户的所述本地时间采用为所述总线系统的全球时间，而所有用户用的所述的基本时间相当于该全球时间。
6.按权利要求1的方法，其特征在于，通过所述的通信连接如此来传输消息，使得以可规定的时间间隔作为循环时间来传输用户的基准消息，并将所述的时间间隔划分为在其中传输所述消息的可规定长度的时窗，其中，所述的基本时间相当于所述的循环时间。
7.按权利要求1的方法，其特征在于，将存放在存储器中的每个基本时间分配给一个事件，并相继将多个基本时间存放到多个存储器中，以便相继确定各事件的和/或一个事件的多个时间。
8.按权利要求1的方法，其特征在于，将存放在存储器中的每个基本时间分配给一个事件，并同时可以将多个基本时间存放到多个存储器中，以便同时确定事件的多个时间。
9.按权利要求1的方法，其特征在于，在一个所述至少一个用户的用于通信连接的接口上，所述的要确定其出现时刻的事件具有一个可规定的信号电平的结果，该用户确定着所述的时间，其中，在出现所述可规定的信号电平时在所述的存储器中存放所述可规定的基本时间。
10.按权利要2或9的方法，其特征在于，至少一个事件在至少一个确定着时间的用户处促成一个输入信号，并通过一个或多个输入信号可以触发在所述的存储器中存放所述的基本时间。
11.按权利要求1的方法，其特征在于，固定地规定了，或可改变，尤其是从多个时基中可规定所述的用于所述总线系统的确定时间的基本时间。
12.用于在总线系统中确定时间的装置，尤其是集成电路，该总线系统由至少两个用户组成，这些用户通过通信连接处于连接之中，其特征在于，含有用于识别一个应确定其出现时间的事件的第一装置，以及安排了至少一个存储器，当在所述的通信连接上出现一个应确定其出现时间的事件时，则通过第二装置将至少一个可规定的基本时间存放到该存储器中，其中，所述的基本时间相当于一个存在于所述总线系统中的时间。
13.总线系统具有至少两个用户，这些用户通过通信连接处于连接之中，其特征在于，含有用于识别一个应确定其出现时间的事件的第一装置，以及在所述的总线系统中安排了至少一个存储器，当在所述的通信连接上出现一个应确定其出现时间的事件时，则通过第二装置将至少一个可规定的基本时间存放到该存储器中，其中，所述的基本时间相当于一个存在于所述总线系统中的时间。
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