CN1555622A - 用于在总线系统的用户处生成程序中断的方法和装置以及总线系统 - Google Patents

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Abstract

用于在总线系统的至少一个用户处生成至少一个程序中断的方法和装置，以及总线系统，其中，至少一个用户将一个可规定的时间值存放到至少一个存储器中，并将所述的时间值与至少一个基本时间进行比较，其中，在时间值和基本时间一致时触发至少一个程序中断。

Description

用于在总线系统的用户处生成程序中断的 方法和装置以及总线系统
本发明涉及用于在总线系统的至少一个用户处生成至少一个程序中断的一种方法和一种装置，以及涉及根据独立权利要求所述的一种相应的总线系统。
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，控制设备、传感器和促动器系统(Aktuatorik)借助通信系统的结网已急剧地增加。此时可以达到通过将功能分配到多个控制设备上而产生的协同效应。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。与通信连接相结合的控制设备、传感器和促动器系统的总线专用的元件，以下称为用户，与通信连接相结合在以下称为总线系统。
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)，这些事件在通信系统之外具有它们的来源。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、自发通信的替代的措施是一个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的推移来触发象发送消息那样的协议主动性。对媒体的访问基于发送站具有排它性发送权的时域的分配。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域(Zeitbereich)，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的所谓排它性时窗中，和在多个通信用户的自发性消息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展示了用于在至少两个总线用户之间的消息中来交换数据的一种方法和一个装置，该两个总线用户借助总线系统相连接，其中，由用户通过总线系统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。
在这种总线系统之内现在应说明一种方法和一种装置，借助于它们可以简单地在用户处和因而在总线系统的控制设备、传感器和促动器中生成程序中断，并可以使得该生成与所述的总线系统同步，而不给各自的处理机添加负担。
本发明的优点
这通过用于在总线系统的至少一个用户处生成至少一个程序中断的一种方法和一个装置，以及一个总线系统来实现，其中，至少一个用户将一个可规定的时间值存放到至少一个存储器中，其中，所述的时间值与至少一个基本时间进行比较，并在时间值和基本时间或时基一致时触发至少一个程序中断。因此以有利的方式时间控制地触发了一个程序中断，也就是所谓的中断。
在一个优选的实施形式中，此时将程序中断的或中断的触发与总线系统进行同步。这意味着，以有利的方式将一个存在于总线系统本身中的时间采用为时基或基本时间。此时在所述的总线系统中以有利的方式涉及一个TTCAN网络或TTCAN系统。
此时，三个时间或时基中的一个所述的基本时间或时基，可以以合理的方式相当于总线系统的本地时间、循环时间、或全球时间。此时，每个用户以有利的方式具有一个本地的时间或本地的时基，其中，所述的基本时间或时基分别相当于所述用户的本地时间。如果将用户的本地时间采用为总线系统的全球时间，所述的用户则可以说作为总线系统的时间标准(Timemaster)起作用，所述的基本时间或时基相当于该全球时间。
此外同样有利的是，如此来在总线系统中传输消息，使得在一个作为循环时间的规定的时间间隔中传输用户的基准消息，并将该时间间隔划分为可规定长度的、在其中传输消息的时窗，其中，所述的基本时间相当于循环时间(总线循环)。
在此以有利的方式在一个或多个存储器中存放了多个时间值，其中，每个时间值与至少一个基本时间进行比较，以此可以相继或同时触发多个程序中断。
以合理的方式固定地规定了用于与总线系统的至少一个时间值进行比较的基本时间，或可改变地，尤其可规定地从多个不同的基本时间中采用所述的基本时间。
为了显示程序中断或中断，要么生成无论如何都存在于总线系统中的一般的中断信号，要么为了显示程序中断又以有利的方式在总线系统中生成专用的中断信号，使得通过该中断信号实现了在时间控制的，就是本发明的和非时间控制的，例如事件控制的程序中断之间作出判定。
因此本发明说明一种一般的方法，即尤其一个自主的TTCAN协议控制器可以如何来生成时间控制的中断，该中断尤其与TTCAN网络同步，而该中断不依赖于处理机。
因此在结网的控制设备中，即在自动化中的分散的系统中、在汽车中、或在另外的位置上，在网络的多个节点中，尤其在总线系统中的用户中同时生成一个程序中断或一个中断，或者可以生成一个仅从通信网络的节拍中，尤其从TTCAN的节拍中，而不从处理机的节拍中推导出的中断。
因此本发明中所述的方法允许更准确地调节程序中断时刻，并在总线系统的，尤其在TTCAN网络的多个节点中也允许同时的中断或程序中断。因此尤其在TTCAN网络或可比较的总线系统中，在不同的节点和/或用户中同时触发中断，而不必为此发送专门的消息。恰恰在TTCAN网络中也可以触发中断，该中断以全球时间，即总线系统的全球时间为基准，在TTCAN层2中自动标定该全球时间，也就是不依赖于处理机节拍。
从说明和权利要求的特征中产生其它的优点和有利的扩展方案。
附图
以下借助附图中所示出的图来详述本发明。
图1在此展示了一个总线系统，以及尤其通过记录器的不同的存储可能性，该总线系统具有所述的时基或基本时间：lokal time、cycletime和global time，就是作为本地时间、循环时间和全球时间，
图2展示了用于表示所述方法的流程图，该方法用于时间控制地生成程序中断，包括过程中的可能的变型方案。
实施例的说明
本发明的主题基于在存储器或记录器中规定一个时间值，将该时间值与总线系统，尤其是与TTCAN的自主协议控制器的时基或基本时间进行比较。如果所述的时基达到了由所述时间值在记录器中所规定的值，则触发中断或程序中断。此时可以通过一般的中断信号，或通过时间控制中断的专用的信号来显示中断。
图1为此展示了具有至少两个用户105和100的通信连接104。在此将总线专用的模块(Baustein)假设为用户，这些模块用于将控制单元、传感器系统和/或促动器系统与通信连接104或总线系统相连接。此时，用户100通过接口模块101与通信连接或总线104相连接。所述的用户100此时可以是一个完整的控制设备，同样象上面提及的那样是一个用于耦合到通信连接或总线104上的集成电路，尤其是一个协议控制器。除了所述的接口模块101之外，例如含有处理的单元、处理机102、以及尤其实施为记录器组的存储器单元103。用户105，该用户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TTCAN网络中的一个协议控制器，或又是一个控制器或计算单元。
在IC 105中也含有接口单元或接口模块106、处理的单元、尤其是处理机107、以及存储器108。通过选择性地可同步的计时器来确定用户100或105的时基或基本时间。该计时器可以象模块115那样自由地包含在用户本身中，或集成到处理机中，正如这由模块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。在此可以将计数器或计数器电路、或类似物用作为计时器。这种计时器115或116因此规定了各自总线用户100或105的本地时间作为总线系统的时间标准。由时间标准，即由相应计时器115规定的本地时间，因此适合于作为整个总线系统的全球时间，并例如由基准消息传输给另外的总线用户，使得时间标准的本地时间作为所有总线用户的全球时间来出现。
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间基准消息或基准消息来提供时钟脉冲(takten)。直至下一个基准消息的所述周期于是被称为基本循环或basic cycle，并包含所谓的cycletime的循环时间。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消息。于是在TTCAN控制器中，通过采用与逻辑和相对时间的过程相耦合的时标来发送这些周期性消息。但是TTCAN也允许考虑自由的时窗，其中，于是在总线上的判定的范围内将这些时窗用于所谓的自发的消息，并使用按CAN的判定表。因此考虑了和有效地实现了，将作为全球时间的时间标准(Zeitmaster)的本地时间与各个用户的各自内部的本地时间进行同步。因此在TTCAN系统中存在着三种时间：全球时间、本地时间以及循环时间。根据TTCAN中的层面(Levelebene)因而在层1上有两个时基供选择：本地时间以及循环时间，而在层2中于是还添加上全球时间。按本发明可以将所有三种时基或基本时间采用于与时间值进行比较，并因而用于触发程序中断。
如上所述，所述的方法或装置以及相应的总线系统按本发明基于，将用于触发程序中断的至少一个时间值作为时标复制到存储器中，尤其复制到记录器中。可以将可实施为记录器组的所述存储器103或108在此使用，或选择性地将通过接口单元110独立地耦合到总线上的存储器109采用为用于存入至少一个或多个时间值的中央存储媒体，以便将这些时间值各自与一个基本时间进行比较，以用于触发中断。
具有集成的处理单元112的接口模块111同样是可选择的，该接口模块例如将通信连接，即总线104与具有其它集成的处理机114的控制设备113相连接。在该专用的情况下同样由接口单元111本身来履行由时间比较触发中断的功能性，该接口单元将按照要触发的中断或要触发的程序中断的各个时间值、或一个时间值要么存放到控制设备的内部存储器中，例如存储器117中，要么存放到中央存储器109中，以及也存放到未明显示出的可能的接口内部的存储器中。
所述的存储器此时可以具有一种内部的结构，使得可以采用多个存储区，或也可以具有一种记录器结构，使得例如采用多个记录器，以便平行或相继地存入多个时间值，并确定程序中断时刻。
对于各个时间值与各自一个基本时间的比较，例如可以从用于触发中断的三种上述的本地时间、循环时间、或全球时间之一中选择所采用的基本时间或时基，或将所采用的基本时间或时基固定地分配给某个存储器或记录器区，以及总的为了在整个总线系统中触发中断而固定地规定所采用的基本时间或时基。
借助图2应再次描述直至触发中断时的具体的方法过程。此时在方框200中实现了方法的开始。在方框201中在各自的存储器中存放了用于触发程序中断的时间值，并也许只要已安排了的，则规定或选择用于与时间值进行比较的相应的时基。在向102的查询中，于是将所述的时间值与所述的相应的时基进行比较。这例如可以如下来实现，将时基值与所述的时间值或时标TM进行比较。可以将另一个值TMC用于选择某个时基，该值TMC具有相当于循环时间、本地时间或全球时间的，象1、2或3那样的不同的值。在采用用于选择各自时基的这种标识符时，于是也可以将该标识符用于以下的情况，只有当TMC具有例如0的某个值时，才允许描述时间值记录器，即时标记录器。
如果时基与时间值相同，也就是如果持续的时基达到了所述的时间值，在方框203中则触发了中断。在此例如通过将时标中断值TMI的另一个值写入到中断记录器中，尤其在TTCAN情况下写入到TT中断矢量记录器中，可以来显示这种时间中断的触发。按时基的选择和按中断范围的不同，因此可以选择性地给各个用户，直至也就是整个总线系统的所有用户施加程序中断。这尤其也依赖于时间值、时基和中断的分配，这也可以通过一种存储器分配来示出。因此例如在用户的内部存储器中局部地存储时间值，也可以具有该用户用的仅仅局部中断的后果。
在采用中央存储器，例如存储器109时，必须规定时间值、时基和中断范围的准确的分配，也就是哪些用户和何时经受程序中断。这种时标中断值或TMI值也可以对整个总线系统，在所述的情况下对TTCAN网络具有影响。因此可以例如用TT间隔控制记录器中的时标间隔值来确定，随着时标中断的，即写入TMI值的激活是否启动下一个基准消息，或者却自动随着每个基准消息将TMI信息复位。
在方框203中触发中断和刚才所述的过程之后，到达方框204，所述方法的终点。可是如果在方框202的比较中查明了，时间值和时基还未曾达到相同的值，即时基还未曾达到所述的时间值，则可以一方面继续查询该比较，或另一方面选择性地联结一个中断条件205，以便防止挂起(Aufhngen)所述的系统。借助这种中断条件于是可以尤其在故障情况下回避所述的比较，而不触发中断地直接到达所述的方法终点，其中，于是某种故障反应或故障处理还可以参与。
可以单个或组合地显示各个中断信号。因而创造了一种用于恢复程序中断的简单方法，该方法不给处理机加负担地与处理机时钟脉冲无关，并与总线系统同步地实现了时间控制的程序中断。

Claims (11)

1.用于在总线系统的至少一个用户处生成至少一个程序中断的方法，其特征在于，至少一个用户将一个可规定的时间值存放到至少一个存储器中，其中，将所述的时间值与至少一个基本时间进行比较，并在时间值和基本时间一致时触发至少一个程序中断，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，在所述的总线系统中涉及一个TTCAN系统。
3.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的本地时间。
4.按权利要求1的方法，其特征在于，将用户的所述的本地时间采用为所述总线系统的全球时间，而所述的基本时间相当于该全球时间。
5.按权利要求1的方法，其特征在于，在所述的总线系统中如此来传输消息，使得在作为循环时间的可规定的时间间隔中传输用户的基准消息，并将所述的时间间隔划分为可规定长度的时窗，在这些时窗中传输所述的消息，其中，所述的基本时间相当于所述的循环时间。
6.按权利要求1的方法，其特征在于，在一个或多个存储器中存放了多个时间值，其中，将每个时间值与至少一个基本时间进行比较，由此可以相继或同时触发多个程序中断。
7.按权利要求1的方法，其特征在于，用于与所述总线系统的至少一个时间值进行比较的所述基本时间是固定地规定的，或可改变的，尤其是可从多个不同的基本时间中规定的。
8.按权利要求1的方法，其特征在于，为了显示所述的程序中断而生成所述总线系统的一个共同的中断信号。
9.按权利要求1的方法，其特征在于，为了显示所述的程序中断而生成所述总线系统中的一个专用的中断信号，通过该中断信号可实现在时间控制的和非时间控制的，尤其事件控制的程序中断之间的区别。
10.用于在总线系统的至少一个用户处生成至少一个程序中断的装置，尤其是集成电路，其特征在于，含有至少一个存储器和第一装置，通过这些装置将一个可规定的时间值存放到至少一个存储器中，其中，含有第二装置，这些第二装置将所述的时间值与至少一个基本时间进行比较，并在时间值和基本时间一致时触发至少一个程序中断，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。
11.具有至少两个用户和装置的总线系统用于在所述总线系统的至少一个用户处生成至少一个程序中断，其特征在于，含有至少一个存储器和第一装置，通过这些装置将一个可规定的时间值存放到至少一个存储器中，其中，含有第二装置，这些第二装置将所述的时间值与至少一个基本时间进行比较，并在时间值和基本时间一致时触发至少一个程序中断，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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