DE102010030422A1

DE102010030422A1 - Data transmission method for use in controlled area network in motor vehicle, involves providing same bit length of time for all subscribers, and signaling change of bit length by identification contained in same or preceding data frame

Info

Publication number: DE102010030422A1
Application number: DE201010030422
Authority: DE
Inventors: Simon Weissenmayer; Carsten Bosse; Dirk Hoppert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2011-12-29

Abstract

The method involves providing two data transmission units, and providing a time bit length that takes up two different values (L1, L2) within a data frame (210). A bit length of time for all subscribers on a bus is provided same within a predetermined range of the data frame. A change of time bit length is signaled by an identification (310) contained in a same or preceding data frame. The identification is provided as a defined time signal sequence in a time window (t1, t2) for all buses. Independent claims are also included for the following: (1) a device for data transmission, comprising data processing units (2) an interface for data transmission.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein Verfahren sowie eine Schnittstelle zur Übertragung von Daten zwischen wenigstens zwei Teilnehmern eines CAN-Bussystems, wobei die zeitliche Dauer der übertragenen Bits innerhalb eines Datenrahmens mindestens zwei unterschiedliche Werte annehmen kann.The invention relates to a device, a method and an interface for transmitting data between at least two participants of a CAN bus system, wherein the time duration of the transmitted bits within a data frame can assume at least two different values.

Beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 100 00 305 A1 ist das Controller Area Network sowie eine als „Time Triggered CAN” (TTCAN) bezeichnete Erweiterung des CAN bekannt. Das beim CAN verwendete Medienzugriffssteuerverfahren beruht auf einer bitweisen Arbitrierung. Bei der bitweisen Arbitrierung können mehrere Teilnehmerstationen gleichzeitig Daten über den Kanal des Bussystems übertragen, ohne dass hierdurch die Datenübertragung gestört wird. Die Teilnehmerstationen können weiterhin beim Senden eines Bits über den Kanal den logischen Zustand (0 oder 1) des Kanals ermitteln. Entspricht ein Wert des gesendeten Bits nicht dem ermittelten logischen Zustand des Kanals, dann beendet die Teilnehmerstation den Zugriff auf den Kanal. Bei CAN wird die bitweise Arbitrierung üblicherweise in einem Arbitrierungsfeld innerhalb eines über den Kanal zu übertragenden Datenrahmens vorgenommen. Nach dem eine Teilnehmerstation das Arbitrierungsfeld vollständig an den Kanal gesendet hat, weiß sie, dass die exklusiven Zugriff auf den Kanal hat. Somit entspricht das Ende der Übertragung des Arbitrierungsfelds einem Beginn eines Freigabeintervalls, innerhalb dessen die Teilnehmerstation den Kanal exklusiv nutzen kann. Gemäß der Protokollspezifikation des CAN dürfen andere Teilnehmerstationen so lange nicht auf den Kanal zugreifen, das heißt Daten an den Kanal senden, bis die sendende Teilnehmerstation ein Prüfsummenfeld (CRC-Feld) des Datenrahmens übertragen hat. Somit entspricht ein Endzeitpunkt der Übertragung des CRC-Felds einem Ende des Freigabeintervalls.For example, from the published patent application DE 100 00 305 A1 is the Controller Area Network and known as "Time Triggered CAN" (TTCAN) extension of the CAN known. The media access control method used in the CAN is based on bitwise arbitration. In the bitwise arbitration several subscriber stations can simultaneously transmit data via the channel of the bus system, without this disrupting the data transfer. The subscriber stations can continue to determine the logical state (0 or 1) of the channel when sending a bit over the channel. If a value of the transmitted bit does not correspond to the determined logical state of the channel, then the subscriber station terminates the access to the channel. In CAN, bitwise arbitration is usually done in an arbitration field within a data frame to be transmitted over the channel. After a subscriber station has completely sent the arbitration field to the channel, it knows that the exclusive one has access to the channel. Thus, the end of the transmission of the arbitration field corresponds to a beginning of a release interval within which the subscriber station can exclusively use the channel. According to the protocol specification of the CAN, other subscriber stations may not access the channel, that is, send data to the channel until the transmitting subscriber station has transmitted a checksum field (CRC field) of the data frame. Thus, an end time of transmission of the CRC field corresponds to an end of the enable interval.

Durch die bitweise Arbitrierung wird eine zerstörungsfreie Übertragung des Datenrahmens über den Kanal erreicht. Hierdurch ergeben sich gute Echtzeiteigenschaften des CAN, wohingegen bei den Medienzugriffssteuerverfahren, bei denen der von einer Teilnehmerstation gesendete Datenrahmen aufgrund einer Kollision mit einem von einer anderen Station gesendeten weiteren Datenrahmen während der Übertragung über den Kanal zerstört werden kann, ein deutlich ungünstigeres Echtzeitverhalten haben, da es aufgrund der Kollision und der dadurch erforderlichen neuen Übertragung des Datenrahmens zu einer Verzögerung der Datenübertragung kommt.The bitwise arbitration achieves non-destructive transmission of the data frame via the channel. This results in good real-time characteristics of the CAN, whereas in the media access control methods in which the data frame sent by a subscriber station can be destroyed during transmission over the channel due to a collision with another data frame transmitted by another station, then have a much less favorable real-time behavior due to the collision and the new transmission of the data frame required thereby, a delay of the data transmission occurs.

Die Protokolle des CAN beziehungsweise deren Erweiterung TTCAN eignen sich besonders zum Übertragen kurzer Meldungen unter Echtzeitbedingungen. Sollen jedoch größere Datenblöcke über eine CAN-Domäne übertragen werden, dann wird die relativ geringe Bitrate des Kanals zu einem begrenzenden Faktor. Um die korrekte Funktion der bitweisen Arbitrierung zu gewährleisten, muss für die Übertragung eines Bits eine insbesondere von der Ausdehnung des Bussystems, der Signalausbreitungsgeschwindigkeit auf dem Kanal und intrinsischen Verarbeitungszeiten in den Schnittstellenmodulen der Busteilnehmer abhängige Mindestdauer eingehalten werden, denn während der Arbitrierung müssen alle Busteilnehmer ein einheitliches Bild des Buszustands (0 oder 1) und gleichberechtigten Zugriff auf den Buszustand haben. Die Bitrate kann durch Verringern der Dauer der einzelnen Bits daher nicht ohne weiteres erhöht werden.The protocols of the CAN or its extension TTCAN are particularly suitable for transmitting short messages under real-time conditions. However, if larger data blocks are to be transmitted over a CAN domain, then the relatively low bit rate of the channel becomes a limiting factor. In order to ensure the correct function of the bitwise arbitration, for the transmission of a bit, a minimum duration dependent in particular on the expansion of the bus system, the signal propagation speed on the channel and intrinsic processing times in the interface modules of the bus subscribers must be maintained, since during bus arbitration all bus subscribers must have a uniform picture of the bus state (0 or 1) and equal access to the bus state. Therefore, the bit rate can not be readily increased by decreasing the duration of the individual bits.

Um dennoch einen für die Programmierung einer Steuereinheit benötigten relativ großen Datenblock über eine eigentlich für den Anschluss an eine CAN-Domäne vorgesehene Kommunikationsschnittstelle hinreichend schnell übertragen zu können, schlägt die DE 101 53 085 A1 vor, die Kommunikationsschnittstelle zum Übertragen des Datenblocks vorübergehend in einen anderen Kommunikationsmodus umzuschalten, bei dem keine bitweise Arbitrierung durchgeführt wird und somit eine relativ hohe Bitrate möglich ist. Allerdings muss hierbei die Kommunikation mit den Protokollen des CAN für eine gewisse Zeit unterbrochen werden. Kann beispielsweise aufgrund eines Fehlers nicht mehr der Betrieb des Bussystems nach den CAN-Protokollen aufgenommen werden, dann kommt es zu einem Ausfall des Bussystems. Zudem kommt es durch die Übertragung eines relativ großen Datenblock zu einer erheblichen Verzögerung der nachfolgenden gemäß den Protokollen des CAN vorzunehmenden Übertragungen, so dass die Echtzeiteigenschaften des CAN beeinträchtigt werden. Ein Einsatz dieses Verfahrens nicht nur zur Programmierung der Steuereinheit am Ende eines Herstellungsprozesses eines Kraftfahrzeugs oder der Steuereinheit, sondern auch während des Betriebs des Kraftfahrzeugs ist somit nicht sinnvoll.In order nevertheless to be able to transmit a relatively large data block, which is required for the programming of a control unit, sufficiently quickly via a communication interface actually intended for connection to a CAN domain, the DE 101 53 085 A1 to temporarily switch the communication interface for transmitting the data block in another communication mode in which no bitwise arbitration is performed and thus a relatively high bit rate is possible. However, the communication with the protocols of the CAN must be interrupted for a certain time. If, for example, the operation of the bus system according to the CAN protocols can no longer be recorded due to an error, then the bus system will fail. In addition, the transmission of a relatively large data block results in a considerable delay of the subsequent transmissions to be made according to the protocols of the CAN, so that the real-time properties of the CAN are impaired. A use of this method not only for programming the control unit at the end of a manufacturing process of a motor vehicle or the control unit, but also during operation of the motor vehicle is therefore not useful.

DE 103 11 395 A1 beschreibt ein zwischen CAN-Kommunikation und einem asymmetrischen, seriellen Kommunikationsprotokoll umschaltbares System, das im asynchronen Modus eine höhere Übertragungsrate ermöglicht, wobei dieses Protokoll jedoch außerhalb des CAN-Standards liegt. DE 103 11 395 A1 describes a switchable between CAN communication and an asymmetric, serial communication protocol system that allows a higher transmission rate in asynchronous mode, but this protocol is outside the CAN standard.

DE 103 40 165 A1 schlägt eine verbesserte Synchronisierung zwischen Sensoren und Aktoren innerhalb eines CAN-Netzwerkes vor. Hierdurch wird eine Erniedrigung der Latenzzeiten erreicht, ohne jedoch die Übertragungsrate zu erhöhen. DE 103 40 165 A1 suggests an improved synchronization between sensors and actuators within a CAN network. As a result, a reduction in the latencies is achieved, but without increasing the transmission rate.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, sowie eine Vorrichtung und eine Schnittstelle zu beschreiben, durch welche größere Datenmengen relativ schnell in einem CAN-Netzwerk übertragen werden können und Echtzeitbedingungen bei der Übertragung von Nachrichten über den Bus eingehalten werden können. Diese Aufgabe wird durch das Datenübertragungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs eins, sowie durch die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebene Vorrichtung und Schnittstelle gelöst. The object of the invention is to provide a method and to describe a device and an interface, by which larger amounts of data can be transmitted relatively quickly in a CAN network and real-time conditions can be met in the transmission of messages over the bus. This object is achieved by the data transmission method having the features of claim one, as well as by the device and interface described in the independent claims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass für eine begrenzte Zeit, insbesondere nach erfolgter Arbitrierung innerhalb eines Datenrahmens die Bitlänge, das heißt die zeitliche Dauer der Bits, gegenüber dem für die Arbitrierung genutzten Wert reduziert wird. Anders ausgedrückt, wird die Taktrate des Busses für einen begrenzten Abschnitt innerhalb des Datenrahmens gegenüber der Basis-Taktrate erhöht. Hierbei kann die Taktrate grundsätzlich auch mehrere unterschiedliche erhöhte Werte annehmen und die Zeitpunkte für die Umschaltung zwischen diesen Werten können beliebig innerhalb des Datenrahmens liegen. Ganz allgemein könnte die Taktrate einen beliebigen Verlauf annehmen, sofern die Busteilnehmer bezüglich dieses Verlaufes ein einheitliches Verständnis haben und so die in den Datenrahmen enthaltenen Informationen einheitlich interpretieren können.The described object is achieved according to the invention in that for a limited time, in particular after arbitration within a data frame, the bit length, that is to say the duration of the bits, is reduced compared to the value used for the arbitration. In other words, the clock rate of the bus is increased for a limited portion within the data frame from the base clock rate. In this case, the clock rate can in principle also assume several different elevated values and the times for switching between these values can be within the data frame as desired. In general, the clock rate could take any course, provided that the bus participants with this course have a common understanding and so can interpret the information contained in the data frame uniformly.

Die erfindungsgemäß geänderte Bitlänge im Datenfeld muss dem Empfänger mitgeteilt werden, damit dieser die gesendeten Daten richtig interpretieren kann. Die Mitteilung an den Empfänger erfolgt über eine Kennzeichnung. Hierbei kann es vorteilhaft sein, abhängig von der Kennzeichnung für die Wiederholrate und die Zeitpunkte des Wechsels der Wiederholrate abgelegte Werte zu verwenden. Ein Beispiel hierfür wäre eine Kennzeichnung durch ein festgelegtes, noch freies Bit innerhalb des Kopfbereiches des Datenrahmens, wobei für einen der zwei möglichen Werte dieses Bits im kompletten Datenfeld eine um einen für alle Busteilnehmer festgelegten Faktor reduzierte Bitlänge verwendet wird.The modified bit length in the data field according to the invention must be communicated to the receiver so that he can correctly interpret the transmitted data. The message to the recipient is provided via a label. In this case, it may be advantageous to use values stored depending on the marking for the repetition rate and the times of the change of the repetition rate. An example of this would be an identification by means of a fixed, still free bit within the header area of the data frame, wherein for one of the two possible values of this bit in the complete data field a bit length reduced by a factor defined for all bus subscribers is used.

Eine andere Möglichkeit ist es, innerhalb der Kennzeichnung oder an einer anderen, festgelegten Stelle innerhalb des Datenrahmens Informationen bezüglich der Wiederholrate und / oder der Zeitpunkte des Wechsels der Wiederholrate an den Empfänger zu übermitteln. Beispielsweise könnte ein Multiplikationsfaktor für die Wiederholrate als ganze Zahl in den ersten drei Bits des Datenfeldes übermittelt werden, und die mit dem Faktor multiplizierte Wiederholrate nach einer festgelegten Umschaltzeit für die verbleibende Dauer des Datenfeldes angewendet werden.Another possibility is to transmit information regarding the repetition rate and / or the times of the change of the repetition rate to the recipient within the identification or at another, specified location within the data frame. For example, a multiplication factor for the repetition rate could be transmitted as an integer in the first three bits of the data field, and the multiplied by the repetition rate after a fixed switching time for the remaining duration of the data field.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Reduzierung der Bitlänge im Datenfeld des Datenrahmens stattfindet, während die anderen Felder, insbesondere SOF-Bit und Arbitrierungsfeld, des Datenrahmens eine Bitlänge aufweisen, die der Basis-Taktrate des Busses entspricht. In diesem Fall kann abhängig vom Ergebnis der Arbitrierung die Reduktion der Bitlänge gezielt nur bei Sender und Empfänger des aktuell übermittelten Datenrahmens erfolgen und Energie eingespart werden, die erforderlich wäre, die korrespondierende Erhöhung der Abtastfrequenz bei allen Busteilnehmern durchzuführen.It is further advantageous if the reduction of the bit length takes place in the data field of the data frame, while the other fields, in particular SOF bit and arbitration field, of the data frame have a bit length which corresponds to the base clock rate of the bus. In this case, depending on the result of the arbitration, the reduction of the bit length can be carried out selectively only at the transmitter and receiver of the currently transmitted data frame and energy can be saved, which would be necessary to carry out the corresponding increase of the sampling frequency for all bus subscribers.

Um die Komponenten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl in Bussystemen, deren Teilnehmer durchgängig eine der Basis-Taktrate entsprechende Bitlänge einhalten, als auch in Bussystemen, deren Teilnehmer mit erfindungsgemäß reduzierter Bitlänge arbeiten können, einzusetzen, ist es weiter vorteilhaft, das Verfahren schaltbar zu gestalten und einen Erkennungsmechanismus einzuführen, der es den erfindungsgemäßen Teilnehmern ermöglicht, festzustellen, ob alle Busteilnehmer mit der verkürzten Bitlänge arbeiten können. Die erfindungsgemäß arbeitenden Komponenten sind dann flexibel abwärtskompatibel in alten und neuen Netzwerken einsetzbar. Hierdurch kann vorteilhafter Weise der Umstellungsaufwand bei der Einführung von Komponenten, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeiten, in bestehenden Netzwerken gering gehalten werden.In order to use the components with the method according to the invention both in bus systems whose subscribers consistently comply with a basic clock rate corresponding bit length, as well as in bus systems whose participants can work with inventively reduced bit length, use, it is also advantageous to make the method switchable and To introduce a recognition mechanism that allows the participants according to the invention to determine whether all bus users can work with the shortened bit length. The components operating according to the invention can then be used flexibly backwards compatible in old and new networks. As a result, the conversion effort in the introduction of components that operate according to the method according to the invention can advantageously be kept low in existing networks.

Um zu vermeiden, dass die mit reduzierter Bitlänge übertragenen Bits bei Busteilnehmern, die Bits mit der normalen Bitlänge erwarten, zu Fehlern führen oder es zu einer fehlerhaften Resynchronisation auf die Flanken der mit reduzierter Bitlänge übertragenen Bits kommt, kann es vorteilhaft sein, bei dem hier beschriebenen Verfahren mindestens während der Übertragung von Daten mit reduzierter Bitlänge die Resynchronisation bei einem oder mehreren Busteilnehmern, beispielsweise bei den Busteilnehmern, die Bits mit der normalen Bitlänge erwarten, auszusetzen. Es ist auch möglich, das Aussetzen der Resynchronisation von der Erkennung einer bevorstehenden Reduktion der Bitlänge abhängig zu machen, beispielsweise durch eine Abhängigkeit von der Adresse des Datenrahmens bzw. vom Ergebnis der Arbitrierung und/oder von einer geeigneten Kennzeichnung, wie sie im folgenden beschrieben wird.In order to avoid that the bits transmitted with reduced bit length result in errors for bus users who expect bits with the normal bit length, or that there is an erroneous resynchronization to the edges of the bits transmitted with reduced bit length, it may be advantageous to use the here described method at least during the transmission of data with reduced bit length to suspend resynchronization at one or more bus subscribers, for example, the bus users who expect bits with the normal bit length. It is also possible to make the suspension of the resynchronization dependent on the recognition of an imminent reduction of the bit length, for example by a dependency on the address of the data frame or the result of the arbitration and / or of a suitable identification, as described below ,

Zeichnungendrawings

Die Erfindung wird im weiteren anhand der Zeichnungen vorgestellt und näher erläutert.The invention will be further illustrated and explained in more detail with reference to the drawings.

1 zeigt ein Bussystem mit mehreren Teilnehmern, die über den Bus Daten austauschen können. 1 shows a bus system with multiple participants that can exchange data over the bus.

2a zeigt schematisch die Struktur eines Datenrahmens nach dem bekannten CAN-Standard. 2a schematically shows the structure of a data frame according to the known CAN standard.

2b zeigt schematisch die Struktur eines Datenrahmens mit der erfindungsgemäßen Aufteilung in Bereiche unterschiedlicher Bitlänge. Insbesondere weist der Bereich 212 eine reduzierte Bitlänge auf. 2 B schematically shows the structure of a data frame with the division according to the invention into areas of different bit length. In particular, the area points 212 a reduced bit length.

3a und 3b stellen verschiedene Ausprägungen für die zeitliche Lage der Kennzeichnung 310, durch die dem Empfänger die notwendigen Informationen über den Wechsel der Bitlänge mitgeteilt werden, innerhalb des Datenrahmens dar. 3a and 3b represent different characteristics for the temporal location of the marking 310 , which informs the receiver of the necessary bit length change information, within the data frame.

4a und 4b zeigen verschiedene Möglichkeiten für die Verteilung der notwendigen Informationen über den Wechsel der Bitlänge zwischen Datenrahmen und Busteilnehmern. 4a and 4b show various possibilities for the distribution of the necessary information about the change of the bit length between data frame and bus participants.

5 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Busteilnehmern, die die höhere Übertragungsrate aufweisen und zwei Busteilnehmern, die die Standard-Taktrate verwenden und während der Übermittlung des Datenfeldes auf Resynchronisation verzichten. 5 shows the device according to the invention with two bus participants, which have the higher transmission rate and two bus users who use the standard clock rate and waive during the transmission of the data field to resynchronization.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Im Weiteren werden Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäßes Verfahren und die Vorrichtung beschrieben. Diese konkreten Beispiele werden zur Erläuterung der Ausführung eingesetzt, beschränken aber nicht den Umfang des Erfindungsgedankens.In the following, exemplary embodiments of the method and the device according to the invention will be described. These concrete examples are used to explain the embodiment, but do not limit the scope of the inventive concept.

Wir betrachten einen CAN-Bus 100 mit mehreren Teilnehmern 110, 120, 130, 140, wie in 1 dargestellt. Zwischen den Teilnehmern werden Datenrahmen gemäß der CAN-Busspezifikation ausgetauscht. Für den Bus gilt beispielsweise eine Taktrate von 500 kBaud, das heißt die Bitlänge beträgt in diesem Beispiel 2 μs.We are looking at a CAN bus 100 with several participants 110 . 120 . 130 . 140 , as in 1 shown. Between the participants, data frames are exchanged according to the CAN bus specification. For example, the bus has a clock rate of 500 kBaud, which means that the bit length is 2 μs in this example.

2a zeigt den schematischen Aufbau eines Datenrahmens 200, der über den Bus 100 übertragen werden kann. Der Datenrahmens lässt sich prinzipiell in einen Kopfbereich 201 (üblicherweise bestehend aus den Feldern „Start of Frame”, „Arbitration Field” und „Control Field”), sowie ein Datenfeld 202 und einen Endbereich 203 (üblicherweise bestehend aus CRC-Feld, ACK-Feld und „End of Frame”) unterteilen. Dem hier dargestellten Fall beginnt die Übertragung des Datenfelds zum Zeitpunkt t5 und die Übertragung des Endbereichs zum Zeitpunkt t6. Für den gesamten Datenrahmen ist die Taktrate konstant. 2a shows the schematic structure of a data frame 200 that's over the bus 100 can be transferred. The data frame can in principle be placed in a header area 201 (usually consisting of the fields "Start of Frame", "Arbitration Field" and "Control Field"), as well as a data field 202 and an end area 203 (usually consisting of CRC field, ACK field and "End of Frame"). In the case illustrated here, the transmission of the data field begins at time t5 and the transmission of the end range begins at time t6. The clock rate is constant for the entire data frame.

2b zeigt beispielhaft den erfindungsgemäß abweichenden Aufbau eines Datenrahmens 210, bestehend aus Kopfbereich 211, Datenfeld 212 und Fußbereich 213. Zusätzlich dargestellt sind die Zeitpunkte t3 und t4, die den Beginn und das Ende der Umschaltung der Bitlänge kennzeichnen. In dem hier dargestellten Fall ist für das gesamte Datenfeld die Taktrate beispielsweise um einen Faktor 4 erhöht, beziehungsweise die Bitlänge um den inversen Faktor auf 0,5 μs reduziert. Dementsprechend fällt der Zeitpunkt t3 mit dem Beginn des Datenfelds des Datenrahmens t5 zusammen, und fällt der Zeitpunkt t4 mit dem Beginn des Endbereichs des Datenrahmens t6 zusammen. Die Zeitpunkte t3 und t4 könnten in einer anderen Ausprägung aber auch an anderen Positionen, etwa innerhalb des Datenrahmens liegen. 2 B shows an example of the invention deviating structure of a data frame 210 , consisting of head area 211 , Data field 212 and foot area 213 , Additionally shown are the times t3 and t4, which mark the beginning and the end of the switching of the bit length. In the case illustrated here, the clock rate is increased by a factor of 4 for the entire data field, for example, or the bit length is reduced by the inverse factor to 0.5 μs. Accordingly, the time t3 coincides with the start of the data field of the data frame t5, and the time t4 coincides with the start of the end portion of the data frame t6. The times t3 and t4 could be in a different form but also in other positions, for example within the data frame.

3a zeigt erneut den Aufbau eines erfindungsgemäßen Datenrahmens 210. Zusätzlich dargestellt ist die Position der erfindungsgemäßen Kennzeichnung 310 beispielhaft innerhalb des Kopfbereichs des Datenrahmens. In der hier gezeigten Ausprägung könnten eines oder mehrere Bits innerhalb des Kopfbereiches für die Kennzeichnung genutzt werden. Beispielsweise könnte ein reserviertes Bit als Kennzeichnung der um einen Faktor vier reduzierten Bitlänge genutzt werden. In diesem Fall wären die bezeichneten Zeitpunkte t1 und t2 Start und Ende des reservierten Bits, die Zeitpunkte t3 und t4 entsprächen wie schon zuvor Start und Ende des Datenfelds. 3a again shows the structure of a data frame according to the invention 210 , Additionally shown is the position of the marking according to the invention 310 exemplary within the header of the data frame. In the embodiment shown here, one or more bits within the header could be used for the tag. For example, a reserved bit could be used as an indication of the bit length reduced by a factor of four. In this case, the designated times t1 and t2 would be the start and end of the reserved bit, the times t3 and t4 would correspond to start and end of the data field as before.

3b stellt andere mögliche Aufbauten des erfindungsgemäß modifizierten Datenrahmens 210a, 210b, 210c, 210d dar. Wie schematisch zu erkennen ist, besteht die Möglichkeit, die Kennzeichnung 310 an beliebiger Position innerhalb des Datenrahmens zu übermitteln. Wichtig ist hierbei lediglich, dass Position und Dauer der Kennzeichnung für alle Busteilnehmer einheitlich definiert sind. Die Kennzeichnung kann beispielsweise auch auch während oder nach der Übermittlung des Datenfeldes in den Datenrahmen integriert werden, sofern sichergestellt ist, dass die Empfänger die Kennzeichnung richtig empfangen können. Die Zeitpunkte, zu denen die reduzierte Bitlänge wirksam wird, müssen nicht mit Beginn und Ende des Datenfeldes zusammenfallen, wie bereits früher ausgeführt. 3b represents other possible structures of the invention modified data frame 210a . 210b . 210c . 210d As can be seen schematically, there is the possibility of labeling 310 at any position within the data frame. It is only important here that the position and duration of the identification are defined uniformly for all bus subscribers. For example, the tag can also be integrated in the data frame during or after the transmission of the data field, provided that it is ensured that the receivers can receive the tag correctly. The times at which the reduced bit length takes effect need not coincide with the beginning and end of the data field, as previously stated.

Ein Spezialfall der erfindungsgemäßen Kennzeichnung ist die Möglichkeit, die für die Übertragung verwendete, reduzierte Bitlänge abhängig von der Adresse des Datenrahmens im Rahmen der Definition der CAN Matrix festzulegen. Es würde also für eine oder mehrere Adressen oder für eine Gruppe von Adressen in einem festgelegten Bereich eine reduzierte Bitlänge verwendet und dies würde den jeweiligen Empfängern nur durch die Adresse selbst mitgeteilt.A special case of the marking according to the invention is the possibility of determining the reduced bit length used for the transmission as a function of the address of the data frame in the context of the definition of the CAN matrix. Thus, for one or more addresses or for a group of addresses within a specified range, a reduced bit length would be used and this would be communicated to the respective receivers only by the address itself.

Eine weitere, hier aber nicht weiter ausgeführte Möglichkeit ist es, die Kennzeichnung 310 in einem vorangegangenen Datenrahmen zu versenden und auf diesem Wege wenigstens einen Busteilnehmer darauf hinzuweisen, dass ein folgender, an ihn gerichteter Datenrahmen eine reduzierte Bitlänge aufweisen wird. In diesem Fall muss die Kennzeichnung nicht in jedem erfindungsgemäßen Datenrahmen mit versendet werden, sondern nur einmalig oder sporadisch.Another possibility, but not further explained here, is the marking 310 in Send a previous data frame and in this way at least one bus user to point out that a subsequent, directed to him data frame will have a reduced bit length. In this case, the labeling does not have to be sent in every data frame according to the invention, but only once or sporadically.

Die 4a und 4b befassen sich mit dem Informationsgehalt der Kennzeichnung. Hier besteht die Möglichkeit, für verschiedene Typen von Datenrahmen die Informationen über den jeweiligen Verlauf der Bitlänge innerhalb des Datenrahmens bei den Busteilnehmern zu hinterlegen und lediglich eine Typ-Information zu übermitteln. Alternativ können auch Kenngrößen, die die Reduktion der Bitlänge beschreiben, mit der Kennzeichnung versendet werden.The 4a and 4b deal with the information content of the label. Here, it is possible for various types of data frame to store the information about the respective course of the bit length within the data frame at the bus subscribers and to transmit only one type of information. Alternatively, parameters which describe the reduction of the bit length can also be sent with the identification.

Im hier dargestellten Fall gibt es nur zwei Typen von Datenrahmen und es wird, wie in 4a dargestellt, lediglich ein Bit des Datenrahmens 210 als Kennzeichnung 310 verwendet, um zwischen Typ A (z. B. Datenrahmen gemäß Standard-CAN wie 2a) und Typ B (z. B. Datenrahmen mit um Faktor 4 erhöhter Datenrate im Datenfeld wie 2b) umzuschalten. Die Busteilnehmer 120 und 130, die Datenrahmen vom Typ A senden und/oder empfangen, kennen lediglich die Standard-Bitlänge L1 und die Position der Kennzeichnung [t1, t2]. Sofern ein bisher nicht verwendetes Bit innerhalb des Standard CAN-Protokolls verwendet wird, kann bei Ihnen sogar auf die Kenntnis der Position der Kennzeichnung verzichtet werden.In the case presented here, there are only two types of data frames and it will, as in 4a represented, only one bit of the data frame 210 as a label 310 used to switch between type A (eg data frame according to standard CAN like 2a ) and type B (eg data frame with data rate increased by factor 4 in the data field) 2 B ) switch. The bus participants 120 and 130 that transmit and / or receive type A data frames know only the standard bit length L1 and the position of the tag [t1, t2]. If a previously unused bit is used within the standard CAN protocol, you may even be left out of the knowledge of the position of the tag.

Die Busteilnehmer 410 und 420, die Datenrahmen vom Typ B senden und/oder empfangen, kennen die beiden Werte der auftretenden Bitlängen L1 und L2, die Position der Kennzeichnung [t1, t2] und Start- und Endzeitpunkt des Bereiches mit reduzierter Bitlänge t3 und t4 passen ihr Sende- und Empfangsverhalten in geeigneter Weise an.The bus participants 410 and 420 which transmit and / or receive data frames of type B know the two values of occurring bit lengths L1 and L2, the position of the tag [t1, t2] and start and end time of the reduced bit length range t3 and t4 match their transmit and transmit Reception behavior in a suitable manner.

Die im Zusammenhang mit 3b besprochene Abhängigkeit der erfindungsgemäßen Reduktion der Bitlänge von der Adresse des Datenrahmens stellt einen Spezialfall des in 4a dargestellten Verhaltens dar.The related to 3b The dependence of the inventive reduction of the bit length on the address of the data frame discussed makes a special case of the in 4a represented behavior.

Natürlich ist es auch möglich, dass ausschließlich Datenrahmen vom Typ B auf dem Bus verwendet werden und dementsprechend alle Busteilnehmer ihr Sende- und Empfangsverhalten auf eine verkürzte Bitlänge einstellen.Of course it is also possible that only data frames of type B are used on the bus and accordingly all bus subscribers set their transmission and reception behavior to a shortened bit length.

Eine andere Möglichkeit ist in 4b dargestellt. Hier werden neben der Kennzeichnung 310 auch Teile der Information über den Wechsel der Bitlänge, insbesondere der Faktor F, um den die Busrate erhöht bzw. die Bitlänge reduziert werden soll, übermittelt. Die Busteilnehmer 430 und 440, die Datenrahmen vom Typ B senden und/oder empfangen, kennen in diesem Fall die Position der Kennzeichnung [t1, t2] und Start- und Endzeitpunkt des Bereiches mit reduzierter Bitlänge t3 und t4, berechnen die geänderte Bitlänge als L2 = L1/F und passen Ihr Sende- und Empfangsverhalten in geeigneter Weise an.Another possibility is in 4b shown. Here are next to the marking 310 Also, parts of the information about the change of the bit length, in particular the factor F by which the bus rate is increased or the bit length is to be reduced transmitted. The bus participants 430 and 440 which transmit and / or receive data frames of type B, in this case know the position of the tag [t1, t2] and start and end times of the reduced bit length range t3 and t4, calculate the changed bit length as L2 = L1 / F and adjust your transmission and reception behavior in a suitable manner.

Das Verfahren kann in den durch die 4a und 4b dargestellten Ausführungsbeispielen so umgesetzt werden, dass eine Umschaltung der Abtastrate genau dann erfolgt, wenn sich ergeben hat, dass ein Datenrahmen vom Typ B mit reduzierter Bitlänge übermittelt wird. In diesem Fall ist es notwendig, dass die Kenntnisse über die reduzierte Bitlänge rechtzeitig beim empfangenden Busteilnehmer vorliegt. Insbesondere muss also die Kennzeichnung vor dem Bereich mit reduzierter Bitlänge, im gezeigten Beispiel also zeitlich vor dem Datenfeld übertragen werden, entweder im selben oder einem vorangegangenen Datenrahmen.The method can be found in the by the 4a and 4b illustrated embodiments are implemented so that a switching of the sampling rate takes place exactly when it has been found that a data frame of type B is transmitted with reduced bit length. In this case, it is necessary that the knowledge about the reduced bit length is available in good time to the receiving bus subscriber. In particular, therefore, the identifier must be transmitted in front of the area with a reduced bit length, ie in the example shown temporally in front of the data field, either in the same or a previous data frame.

Zum korrekten Empfang der Daten ist es auch möglich, dass alle erfindungsgemäßen Busteilnehmer das Datenfeld immer mit einer ausreichend hohen Rate abtasten, so dass in jedem Fall alle übermittelten Daten korrekt empfangen werden. Die Interpretation abhängig von der in der Kennzeichnung mitgeteilten Bitlänge kann dann nachgelagert erfolgen.For correct reception of the data, it is also possible for all bus subscribers according to the invention to always sample the data field at a sufficiently high rate, so that in each case all transmitted data are correctly received. The interpretation depending on the bit length reported in the tag can then be done downstream.

Darüber hinaus ist es auch möglich, dass nur einige der Teilnehmer, insbesondere nur der jeweilige Sender und Empfänger, die Umschaltung der Abtastrate ausführen, wenn ein Datenrahmen vom Typ B mit reduzierter Bitlänge übermittelt wird. Dieser Fall wird in 5 näher behandelt.Moreover, it is also possible that only some of the subscribers, in particular only the respective sender and receiver, perform the switching of the sampling rate when transmitting a type B data frame with a reduced bit length. This case will be in 5 treated in more detail.

5 zeigt einen Bus mit vier Teilnehmern, von denen zwei Teilnehmer 510, 520 durch das erfindungsgemäßes Verfahren in der Lage sind, reduzierte Bitlängen zu verarbeiten, während zwei weitere Teilnehmer 120, 130 für die Verarbeitung von Datenrahmen mit der normalen Bitlänge eingerichtet sind. Für diese Teilnehmer ist dargestellt, dass in diesem Beispiel für den Zeitraum, in dem Daten mit reduzierter Bitlänge übertragen werden, die Resynchronisation abgeschaltet wird, um eine fehlerhafte Resynchronisation auf Flanken des Bussignales, die durch die Übertragung der Datenrahmen mit reduzierter Bitlänge auftreten kann, zu vermeiden. 5 shows a bus with four participants, of which two participants 510 . 520 by the inventive method are able to process reduced bit lengths, while two other participants 120 . 130 are set up for processing data frames with the normal bit length. For these subscribers, it is shown that in this example, for the period in which data is being transmitted at a reduced bit length, resynchronization is disabled to allow erroneous resync on edges of the bus signal that may occur as a result of transmitting the reduced bit length data frames avoid.

Eine weitere, hier nicht näher ausgeführte Variante besteht darin, diese Abschaltung von der Erkennung einer bevorstehenden Reduktion der Bitlänge abhängig zu machen. Hierzu kann die erfindungsgemäße Kennzeichnung der Datenrahmen herangezogen werden, d. h. die Busteilnehmer 120, 130 würden bei Erkennen einer Kennzeichnung 310, die einen Datenrahmen vom Typ A mit verkürzter Bitlänge signalisiert, die Resynchronisation für diesen Datenrahmen abschalten.Another variant, not described here, is to make this switch-off dependent on the recognition of an imminent reduction of the bit length. For this purpose, the inventive identification of the data frame can be used, ie the bus subscribers 120 . 130 would when recognizing a label 310 containing a data frame of type A with shortened bit length signals to disable the resynchronization for this data frame.

Ebenfalls möglich wäre, dass eine Typklassifizierung der Datenrahmen (im beispielhaft dargestellten Fall nach Typ A bzw. Typ B) im Rahmen der Definition der CAN Matrix festgelegt wird und die Resynchronisation für die auf diesem Weg festgelegten Typ B-Datenrahmen abgeschaltet wird. Hierzu müssten die entsprechenden Adresslisten bzw. -filter durch geeignete Verfahren in den Busteilnehmern zur Verfügung gestellt werden.It would also be possible for a type classification of the data frames (in the case shown by way of example according to type A or type B) to be defined in the context of the definition of the CAN matrix and the resynchronization for the type B data frames determined in this way to be switched off. For this, the corresponding address lists or filters would have to be provided by suitable methods in the bus subscribers.

Bei Einsatz einer erfindungsgemäßen Komponente in einem Netzwerk mit Komponenten, die gemäß dem bestehenden CAN-Standard arbeiten, könnte durch eine Erkennung, etwa durch Versenden einer Testnachricht, bei Netzwerkstart die Umschaltung auf reduzierte Bitlänge unterdrückt werden, um eine fehlerfreie Kommunikation aller Komponenten innerhalb des Netzwerkes zu gewährleisten.When using a component according to the invention in a network with components that operate according to the existing CAN standard, switching to reduced bit length could be suppressed by detection, for example by sending a test message at network start, to ensure error-free communication of all components within the network to ensure.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10000305 A1 [0002]
DE 10153085 A1 [0005]
DE 10311395 A1 [0006]
DE 10340165 A1 [0007]

Claims

Method for data transmission in a CAN network ( 100 ) with at least two participating data processing units, characterized in that the temporal bit length within a data frame ( 210 ) can assume at least two different values (L1, L2) that, for a predeterminable range within the data frame, the time bit length is substantially the same for all subscribers on the bus, and that the one or more changes of the temporal bit length by one in the same or one of the the previous data frame ( 310 ) are signaled.

Method according to claim 1, characterized in that the at least two set values (L1, L2) of the temporal bit length and / or the times (t3, t4) of the possible changes between different bit lengths within the data frame ( 210 ) depend on the address of the respective data frame.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the identification referred to there is a temporal signal sequence uniformly defined for all bus subscribers in a time window ([t1, t2]) of the data frame uniformly defined for all bus subscribers ( 210 ) is performed.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the identification ( 310 ) lies within the specified range in the main claim with uniform bit length for all bus subscribers.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the identification ( 310 ) results from parts or the entirety of the address of the data frame.

Method according to one of the preceding claims, wherein the temporal bit length can assume exactly two different values (L1, L2).

Method according to claim 6, wherein the marking ( 310 ) of exactly two different values by one bit takes place within the fixed range of uniform temporal bit length mentioned in claim 4.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the range ([t3, t4]) with deviating, in particular lesser bit length lies completely within the data field of the CAN data frame or corresponds to the data field.

Device for data transmission in a CAN network ( 100 ) with at least two participating data processing units and a connection for data transmission, characterized in that the identification ( 310 ) which, according to the preceding claims, detects the possible changes in the temporal bit length and their values (L1, 12) and / or times (t3, t4).

Apparatus according to claim 9, characterized in that the amount of received or transmitted information in at least one data frame ( 210 ) is changed by at least one of the methods described in claims 1 to 8, in particular increased and is marked accordingly in the case of sending the data frame.

Device according to claim 9, characterized in that at least when the identification ( 310 ), which reduce the bit length in the data frame ( 210 ) is signaled for at least the duration of the change of the bit length, the resynchronization is suspended in the context of CAN timing, if the device has detected by the address that it is not the recipient of the data contained in the data frame.

Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the device can be switched by an input signal between a behavior according to standard CAN specification and the modified behavior according to the invention.

Interface for data transmission in a CAN network, characterized in that the identification ( 310 ) which, according to the preceding claims, detects the possible changes in the temporal bit length and their values (L1, L2) and / or times (t3, t4).

Interface for data transmission in a CAN network, characterized in that the amount of received or transmitted information is changed by at least one of the methods described in claims 1 to 8, in particular increased and in the case of sending the data frame is marked accordingly.

Interface according to claim 13 or 14, characterized in that at least upon receipt of a labeling (13) (13). 310 ) the incoming data are scanned at least for the time range [t3, t4] in accordance with the values of the temporal bit length (L1, L2) to be taken into account.

Interface according to claim 13, characterized in that at least when the identification ( 310 ), which reduce the bit length in the data frame ( 210 ) signals that the resynchronization within the scope of the CAN timing is suspended for at least the duration of the change of the bit length.

Interface according to one of claims 13 to 16, characterized in that the interface can be switched by an input signal between a behavior according to standard CAN specification and the modified behavior according to the invention.