TW201246869A - Method and apparatus for adapting data transmission security in serial bus system - Google Patents

Method and apparatus for adapting data transmission security in serial bus system Download PDF

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Description

201246869 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於-種用於使一個串聯資料匯流排中至少二 個參與的單元的資料傳輸安全性作配合的方法與裝置。 【先前技術】 舉例而言，由1S〇⑽8·1〜5家族的標準，有習知之 控制器區域網路（CAN)及一種稱為「時間觸發CAN」(丁 的CAN的擴充（在以下也稱標準Can)。在can所用之媒體 存取控制方法係、根據-種位元式的仲裁（AWWng，英： arbhratio十在位元式仲裁，可令多個用戶站同時將資料經 由匯流排系統的頻道傳送’而不會因此干擾資料傳輸。此 外，當經由此頻道傳送一個位元時，該用戶站可求得此頻 道的邏輯狀態㈣…如果發射的位元的值不等於此頻道 之求出的邏輯狀態’則用戶站將通到此頻道的存取終止。 在CAN的場合’位元式的仲裁一般利用一訊息(它要經此頻 道傳輸）内的一識別碼（Identfier)執行。在一用戶站已將此識 別碼完全送到該頻道後，則用戶站知道他具有到該頻道的 排他性（exklusiv，英：exciusive)的存取權利。因此識別碼 傳輸終了就開始了 一段釋放區間（Freigabeinterva丨，英： release interval),在此釋放區間内，該用戶站可排他性地使 用此頻道。依CAN的協定規格（pr〇t〇kollspezifikation ’英： protocol specification)。一直到該發射的用戶站已將該訊息 的一「檢查總數場」（核對和場）（pr(jfsummenfeld，英：check 4 201246869
1 eld)傳輸完為止，其他用戶站都不能對此 將資料傳送到此頻道）。因此，此CRC場 點等於此釋放區間的終點。 此藉著位元式仲裁，可經此頻道將那些訊息（它們已 輒付忒仲裁程序）無干擾地傳輸。CAN的協定特別適合在即 夺（真實寺間）（Echtzeit ’英：reai time)條件下傳送短的消息 (Meldung)，其中 (Zuweisung，英：a 甲籍者識別碼之適當分配（賦值） :asSignment)可確認：特別重要的訊息幾乎 往往赢得仲裁並成功地發射。 隨著現代’飞車越來越多網路化（vernetzung)以及引入附 加系統以改善例如行駛安全性或行駛舒適性，因此對於所 要傳輸的資料量的要求以及在傳輸時容許的潛伏在時間（等 待時間）（Latenzzeit，英：Utency time)也跟著成長。舉例而 & ’其例子有.行駛動態調節系統，例如電子穩定性程式 ESP、行駛幫助系統（例如自動間隔調整手段acC)或行駛資 糸統’例如交通號遠'辨認（其例子可「B 〇 s c h汽車行駛技 術手冊」第 27 版，201 1, Viewegt Teubner)。 DE 1 03 1 1 395 A1提到一種系統，其中不同步之串聯通 Λ可父替地經由一不對稱之實體（phySikalisch，英：physical) 或經由對稱的實體CAN協定達成，且因此對於不同步的通 訊可達成較高的資料傳輸速率或安全性。 DE 10 2007 05 1 657 A1主張在TTCan協定的排他性時 間窗孔中使用一種不對稱之迅速的和CAN非一致（not CAN-con form)的資料傳輸，以提高傳輸之資料量。 201246869 G. Cena 與 A. Valenzano 在 “〇vercl〇cking 0f c〇ntr〇iier area networks ” （Electronics Letters, Vol. 35，No 22 (1 999)，1 924頁）提到在訊息的部分範圍中，匯流排頻率的 掃瞄（tibertaktung，英：synchronizing-〇ver)對有效達成之資 料速率的作用’資料傳輸安全性的匹配則未提及。 事實顯示：先前技術中並不能提供在各種觀點都能滿 意的結果。 【發明内容】 在以下利用圖式和實施例說明本發明及其優點。本發 明的標的不限於所述及圖示之實施例。 一串聯匯流排系統中將資料
二個不同數目的 本發明的著手點為一種在一 作串聯傳輸的方法，該匯流排系 6 201246869 位7C，且對於該資料長度碼的至少一個相關值，且有 與CAN標準ISO USMq不同之數目的位元且其中為了 確認-個這種CRC場的内容(它具有不同數目的位元)使用 至少-個與該CAN標準IS0 11898]不同的產生器多項式 (Generator-Polynom^這點有一好處：即使對於較大之傳輸 資料量，錯誤檢出的安全性㈣維持在一特別有利的實施 例中，在-訊息開始時，平行地將「檢查總數」（checks_ 的幾個計算作業起動，且依請長度碼的内容Μ決定： 要使用這些計算中的-個計算的那個結果或在_場_傳 送。 如此可將一些資訊（它們係有關於是否一訊息係依該標 準的方法或依本發明變更的方法傳輸者）隨該訊息發射，而 不必預先通知接收器關於所用方法的資訊。 法，都存在「檢查總數」以檢查正確的資料傳輸二= 需要作分析。 -種有利的實施例係使所傳輸資料的資料場可加大而 達成-種效果：相較於依標準的CAN訊息，可將較大量的 資料隨單-訊息經由匯流排傳輸。因此 料量對「控制資訊」的比例以有利的方式提高 絰由匯流排系的資料傳輸的平均速率也提高。 藉著在資料長度碼及内容以及資料場長度之間建立明 確的關聯，關於資料場之可呈示的大小方面可用有利的方 式達成很高的可變通性（flexibUity)。 此外一有利的做法，對於在標準⑽一般所用的資料 201246869 長度碼的值麵Ο!〜0b i _係與標準can相關的資料場 值’亦即1位元組〜8位元組’而資料長度碼的其他值用於 -直到最大可能之量的資料場之其他可容許的大小被使 用》這點在改換成本發明的方法時可用節省成本的方式減 少使用的軟體的配合成本。 此外-有利的地方係為：可能存在填充位元（Stuffy (它們在訊息中CRC場前方發生）係被—起列入「檢杳總數」 的計算，如此資料傳輸的安全性或資料傳輸錯誤的辨認機 率進一步改善。 如果我們將此方法與位元長度的切換進一步組合（例如 至少用於資料場和CRC場的位⑺，則還可達成另一優點·· 可將更大量的資料加速傳輸（比資料場限於8位元組的情形 更決）如此’匯流排系統的平均資料傳輸速率進—步提高。 在-有利的特點中’在此情形中’具有縮短的位元長度的 祝息的特性利用控制場中的一特性位元代表。如此，位元 度的刀換作用可以不受CRC計算的切換或資料場大小影 而達成’且可有變通性地對匯流排系統的狀況反應。 此方法可有利地在一汽車的正常操作中使用，以在汽 車的至少二個# s / 門徨蛉^ (們經一適當資料匯流排連接)之 ^但在汽車製造或維修時也同樣地可有利地使 一程式化單元（它與一適當資料匯流排連接以 式化目的）與、士由k ^ 接）之間傳少—控制裝置（它與該資料匯流排連
Μ資料。如果較大的資料量（例如用於控制目的者） 須傳輸，則它> m k J 匕也冋樣可有利地用在工業範圍。特別是當由 8 201246869 於傳輸路徑的長度，在估# 0主 ^ ^ 仲裁時，須使用較低的資料速率， 俾使所有用戶都能對該匯$祕乂七—& 士 丁忒匯流排作存取時，則可利用此方法 (特別是與資料場的長度的切捸 π及叩切換以及位疋長度的減少組合） 而達到較高的資料傳輸速率^ 另-優點為：-標準CAN控制器只須作最起碼的改 變俾此依本發明工作。一本發明的通訊控制器(它也可當 作標準CAN控制ϋ工作）只比一傳統標準can控制器大一 點點。相關之應用程序不須改變，且在㈣傳輸的速度上 已能達成其優點。 它可用有利的方式擔任CAN —致性（cAN_C()nfG_nce)測 試（IS〇 M845)的許多部分。在一有利的特點’本發明的傳 輸方法可與TTCAN (ISO 11898-4)的補充作組合。 本發明在以下配合圖式詳細說明。 【實施方式】 圖1 a中顯示訊息的構造，一如用於資料傳輸的CAN匯 流排所用者。此二不同格式「標準」（standard)和「擴充」 (Extended)被顯不’依本發明的方法也同樣可用於二種格 式。 此訊息用一「幀的起始」（Start of Frame, S0F)位元開 始’它宣告訊息開始。其後接一部段，它主要用於識別此 訊息，且利用它可使匯流排系統的用戶決定是否要接收此 訊息。此部段用「仲裁場」表示，此含有識別碼。其後跟 著一「控制場」’它還含有資料長度碼。資料長度碼含有 201246869 關於訊息的資料場大小的資訊，其後接著為原來的資料場 (Data Field)，它含有匯流排系統的用戶間所要交換的資 料。跟著為「CRC場」’它具有含15位元的「檢查總數」 及一「劃界碼」（定界標）（Delimiter)，然後有二個「承認」 (確認）Acknowledge) wcq位元，它用於告知發射器 息成功地接收」》最後該訊息利用一「幢的結束」（_ Frame, EOF)序列結束。 在依此標準的CAN傳輸方法中，資料場最多可含8個 位元組的資料，亦即64位元的資料。依此標準，資料長度 碼多含4個位元，亦即可有16個不同的值。在今日的匯= 排系統，對於1位元組〜8位元組的資料場的不同大小，由 這種值域只能使用8個不同的值。在標準CAN中，〇位元 組的資料場不值推薦’而8位元組以上的大小係不容許者。 在圖2中CAN標準的欄中顯示資料長度場的值和資料場的 大小的關聯。 在圖lb的相似圖式中作對比顯示要依本發明傳輸之變 更的訊息，這些訊息各由該二個標準格式導出。 在此依本發明變更的傳輸方法，資料場也可含多於8 個的位兀組，亦即，在圖示之例子可多達κ個位元組，也 可利用與標準CAN中不同的其他值（資料長度碼可占有這 些值），俾代表較大資料場的特性，舉例而言，可使用資料 長度碼的4個位元，以代表〇〜15位元組的。但也可為其 他關聯，例如可有一種可能方式可使用，在今日的CAN訊 息中不使用之資料場長度碼（DLC)的值·· DLC= 〇b〇〇〇〇用於 10 201246869 資料場之其他可能的值丫 m 例如用於16位元組的大小。這二 種可能方式在圖2中以本, 甲以表格形式呈DLC1及DLC2表示，在 這些情形，資料場K的士 , & 努〜的大小最大為值15或16。 另可^方式係為：對於資料長度碼的大於〇b 1 〇〇〇且 可多達〇bll 11的情形，資料場的相關大小舉例而言成長了 各2位元組，這種情形在表中呈dlc3表示。在此變更例中， 資料場的大小最大可達值24。藉著選用一較大的增數 (Inkrement)，例如4位元組，可對應地達成較大的資料場。 此外在例子DLC3中，還可作另一種變更：在此實施 例中值DLC ~~ 〇b〇〇〇〇被遙遠巾貞（Rem〇te Frame)使用。反 之，在標準CAN中，一遠幀用一 DLC值發射，有一訊息（它 係對於該遠幀反應而發射者）具有這種DLC值，利用此處所 述的變更，可確保具有不同DLC及相同識別碼的遠幀不能 發射，否則（見ISO 1 1898-1，Kap· 10.8.8)會造成不能解析 的撞碼（衝突、抵觸）（Kollision，英：coUisi〇n)。 在此方法的一些設計（它們在圖2中示於欄DLC1、 DLC2及DLC3中）資料碼的值〇bO〇〇l〜0bl000對於在j位 元組〜8位元組間的資料場大小的關聯性相當於標準cAN 中的關聯性。如此可用簡單的方式達成對標準can的可相 容性’亦即將通訊控制器設計成使它可依標準在一標準 CAN匯流排系統中工作，而它在一個依本發明變更的匯流 排系統中谷許訊息中有較大的資料場，但也可以將資料長 度碼的可能的值對資料場的容許大小作新的關聯。其一例 子呈DLC4方式同樣示於圖2中。在此情形，資料場的大小 201246869 最大可達到的最大值K為30位元組^ 為了確保：這種通訊控制器中能確定它須用何種方式 編譯資料長度碼的内容，有利的做法係為··它獨立地辨古刀 是否該匯流排的通訊係依標準CAN或依本發明的方法進 行，其一可能方式在於··在仲裁場或控制場内取一保留的 位元以代表特性’因此由通訊控制器的此第一特性可導出 一第一切換條件，該通訊控制器依此第一切換條件而定選 出傳輸方法，舉例而言，可使用該控制場的第二位元（在圖 lb中用r〇表示）以代表特性。 但使用該SRR位元（它在標準CAN中往往須用隱性方 式發射）的另一可能方式也可被接收該訊息的匯流排用戶優 勢地接受，也可將位元的組合作分析以確定第一切換條件 UB1。 對於依本發明變更的傳輸方法，係規定使用該擴充的 格式。在擴充的格式中的訊息，係被匯流排用戶在㈣位 兀的值檢知(見圖la)且此位元可同時代表第一切換條件 刪，因此對於擴充的訊息往往使用此變更的傳輸方法。如 不用此方式’也可在擴充的格式中使用該保留的位元Η當 作第-特@ Κ1或將第—切換條件刪導出。但此保留之 位元也可(如下文所述)被使用以導出一第二切換條件们以 在資料場的多於二個的不同大小之間作切換，或在資料長 度碼的值與資料場大小之間作關聯。 它的通訊控制 通訊而設計）。 但也可用另一方式將此方法使用在適合 器中（這些通訊控制器亦非為依標準的can 12 201246869 在此隋形中，上述第—切換條件UB丨的確定作業也可省却 (例如依訊息的一適當的特性K1而定）。在此情形中，通訊 控制器反而只依上述方法之一工作，且對應地只能用在一 二匯流排系統（在這些系統中只使用這種依本發明的通訊控 制益）。此訊息中的位元（它或它們在其他情形則用於代表本 發明訊息異於依標準的訊息的特性）在此情形中同樣可省 卻，或被通訊的用化在資料傳輸方法方面忽略。 如果（一如本發明中所設者）將訊息的資料場加大，則有 利的做法為將所用的方法也配合循環式累贅檢查（Cyciic Redundancy Check. CRC)，以得到充分的錯誤安全性。特 別是可有利地使用另—CRC多項式（例如具有較高冪次 者），並對應地在依本發明變更的訊息中設不同大小的一 CRC場。這點在圖lb中如下方方式顯示：本發明訊息的 CRC場在所示例子中具L個位元的長度，其中l與標準can 不同’可不於15 (特別是大於15)。 使用-變更的方法以計算CRC檢查總數的做法可利用 -第一特性K3 (它代表一第三切換條件ub3)通知匯流排用 戶C此特性K3及第二切換條件仙3也可和第一特性以 及/或第-切換條件刪相符。此處也可（如下文所述）例如 將圖lb的保留位& r0用於代表特性，或可使請r位元， 也可考慮將mE位㈣使用配合在擴充之訊息中的方法的 使用（亦即使用位元rl)。
#干 役剌益中，所要發送的CAN訊息的CRC 碼利用-回麵的移位暫存器產生，該訊息之串聯方式發射 13 201246869 的位元依序地送入g玄暫存器的輸入端。此移位暫存器的寬 度相當於CRC多項式的冪次。CRC編碼作業係在移位運算 中將暫存器内容與CRC多項式作連結（Verkniipfung)而達 成。如果接收到CAN訊息，則對應地將該訊息之串聯方式 接收的位元移位到CRC移位暫存器中。如果在CRC場的末 端，移位暫存器的所有位元歸零，則CRC測試成功。在發 射的情形中CRC碼的產生，以及在接收的情形中的CRC測 試，都是用硬體達成’而不須用到軟體。因此CRC：編碼的 變更不會影響到應用軟體。 在標準CAN協定中，在CAN訊息内的填充位元（見IS〇 1 1 898-1，Kap_ 10.5)並不被一同列入CRC碼的計算或檢查 (見 ISO 1 1898-1，Kap. 10.4.2.6: “".the bit stream given by the destuffed bit sequence···”）其結果使得在少數情形中， 在一訊息中二個「位元錯誤」不被檢出，雖然CRC本來要 將一 sfl息中多達五個之機遇分佈的位元錯誤檢出。如果由 於位元錯誤’填充位元變成資料位元，則會發生這種情事， 反之亦然’即如果由於位元錯誤，資料位元變成填充位元， 也會發生這種情事。（見 Unruh，Mathony und Kaiser: “ Error Detection Analysis of Automotive Communication Protocols” ， SAE International Congress, No. 900699 ,底特 律，美國，1990)。 在本發明的變更之傳輸方法中，則與之不同，CRC編 碼作業作了改變’使得連訊息内的填充位元在CRC碼計算 或檢查時也一起列入。換言之’在此實施例中，將與仲裁 14 201246869 場、控制場及資料場相關之填充位元當作（要利用循環累贅 檢查）保護的資料的一部分作處理。此CRC場的填充位元— 如在標準CAN中作掩蔽（ausbienden，英：mask_〇ff)。 在-可能的實施例中，該通訊控制器設計成使它能和 標準CAN相容，因此可在一標準CAN匯流排系統中依標準 工作，而它在一依本發明變更的匯流排系統中，一方面容 許訊息中有較大的資料場，另方面也可將CRC碼作配合的 計算及檢查》 ’是否接收到 息，因此在— '它們平行工 由於在一訊息接收的開始時仍不能確定 一依標準的CAN訊息或一依本發明變更的訊 本發明的通訊控制器中設二個移位暫存器 作’如果CRC碼在接收器中分析，則在接收到crc劃界碼 (DeHmiteO後’根據本發明的第三特性K3或者第三切換條 件_3)(它例如由該特性導出或由資料長度碼的内容導 可確認使種傳輸方法，然後分析該與此傳輸方法相 關的移位暫存器H切換條件UB3可如前文所述，與 第-切換條件UB1 (它有關於資料場的大小以及資料長卢 碼的編譯）一致。 發射的開始時，對於發射器而言，固然已經 確疋要依那-種傳輸方法發射，但是由於仲裁失去以對匯 流排作存取，且開始的訊息並未發射，而係接收另一訊自， 因此，此處二個CRC移位暫存H也。 〜 一二亡述一個平行工作的CRC移位暫存器也可造成另 15 201246869 該標準 CAN 協定的 CRC 多項式（χ,5 + χ14 + χ1〇+χ8 + χ7+χ4 + χ3+ι) 係為少於1 27位70的H長度而設計者^如果依本發明傳 輸的訊息也使用較長的資料場’則宜使用另一個(特別是較 長的）CRC多項式’以維持傳輸安全性。依此，依本發明傳 送的訊息含有改變的(特別是較長的）CRCJ#。在進行的操 作中，通訊控制器呈動態（dynamiseh)方式在該二個⑽移 位暂存器間(亦即在依標準CAN的移位暫存器和依本發明 的移位暫存器之間）交換，俾使用各配合的多項式。
當然也可使用多於二個的移位暫存器，並對應於此使 用多於二個的CRC多項式，依資料場長度或所要之傳輸安 全性而定分段。在此情形’如果要對標準can維持可相容 性，則必須將相關的特性以及和它相關的切換條件作配 合。舉例而言’可藉圖lb中的保位元r〇5tSRR位元將一 第-切換條件腦動作，該切換條件刪代表切換到較長 的資料場（例如㈣2的DLC1)及一相關的第二crc多項 式。對於擴張格式中的訊息可另外[可利用該❹之位元^ 或圖1b中的1DE位元（第二特性叫將-第二切換條件UB 起動，該切換條件刪代表切換到另一組資料場大小（例如 圖2的DLC3)及一第三Crc多項式。 此外也可使第-切換條件UB1切換到較長資料場的可 能方式（大致利用保留的位元⑼或SRR位元）及資料長度碼 内容的相關編譯，且第三切換條件⑽3)的求出作業及對於 CRC檢查所要分析的CRC多項式則依資料長度碼的内容而 定而達成。對應於此’第三切換條件UB3也可設定多於二 16 201246869 個的值。嚴存丨工& ^ 幻而吕，資科場大小可依dLC3潠屮. 這些值〇(對於遠幀）丨..8 1Λ 選出，亦即假設 然後可將三個CRC _’、，〗2，14，16，18’20及24位元組， 算，例如該標準CRC ,二平行地經由適當的位暂存器計 -第-CRr夕 多達8位元組的資料場， CRC二 式用私多達16位元組的資料場，-第： CRC多項式用於多達24位元組的資料場。 第- 圖3的簡化圖式顯示依本發明的接收程序的一部段， 在匯流排系統的一用戶站上所進行者。此處顯示的 情形中’可用以下方式達成對標準CAN的可相容性，其中 第刀換條件而定，將通訊控制器的行為作配合。雖然 在圖3中選用—種對於說明軟體的程式流程很普遍的圖 式。但此方法同樣完全適合用硬體實施。圖示的流程也可 用於-些實施例’在這些實施例中省卻了 _些切換條件， 例如上文所述者省卻切換條件UB丨。但如果路徑之一（這些 路徑如若不然則依相關的切換條件而定進行）實際上在進 行，則接收程序簡化。此處對於此簡化之流程圖不分別作 圖示。 用戶站最先處在一種掃瞄此匯流排的狀態（只要匯流排 上沒有通sfl的來往在進行）。因此「詢問」作業（3 〇2)等待匯 流排上一個優勢的位元。此位元代表一新訊息的開始。 旦確5¾到· 一新訊息開始’則在方塊（3 〇 4 )中，至少二 個要平行計算的「檢查總數」的計算作業開始，第一檢查 總數對應於標準CAN的CRC計算作業，而第二檢查總數依 此方方法計算。當計算第二檢查總數時，在圖示之實施例 17 201246869 中將填充位元—同列入考慮， 就非如此。但也可類似於標準 入考慮作計算》 而在依標準CAN計算時情形 CAN，不將這些填充位元列 然後，從步驟（3〇6)起，接收該訊息之跟在s〇F位元之 後的位το，用仲裁場開肖，如果有數個匯流排用戶要發射 -訊息，則在此依標準CAN的一般方法在匯流排用戶下做 處理，看是那個匯流排用戶得到對匯流排的存取權。圖式 之方塊的步驟(306)表示接收所有位元，直到第一個特性以 被收到或第-切換條件UB1確定為止。在圖示的例子中第 一切換條件UB1係由仲裁場求出（例如從srr位元，或從 IDE位元）或從控制場求出（例如從其一保留的位元求出） (圖1)，然後，還可在方塊（308)中接收此訊息的其他位元， 一直到從該訊息的一定位元起，依所求之第一切換條件 而疋作不同之方法為止。分別不同之方法方式的做法係 利用相關的詢問（Abfrage)或分枝的步驟（3丨〇)確保，如下文 中所例示者。 如果在分枝（3 1 〇)[例如在接收到控制場的最先二個位 元後]有一資訊一一依第一切換條件UB1，該通訊係依標準 CAN達成（圖3中用1表示的路徑）--則在步驟（3 12)
中將控制場之其他位元讀入。由這些位元，依標準CAN分 析資料長度碼，然後在步驟（3 1 6)將相關的資料量（最多8個 位元組）對應於資料場作接收。然後在步驟（32〇)接收該包含 15位元的CRC場。如果在分枝的步驟（324)有一資訊__ 由發射器發的CRC檢查總數與由接收器本身得到的CRC 18 201246869 檢^總數相符一致」，則在方塊步驟（328)中發射一個優勢 的承'^位元」。要注意’在此情形，將依標準的CRC檢 查總數作比較，因為通訊係依標準CAN做者。如果未確到 有一致性。則[在方塊（33〇)中]將此承認位元用隱性（rezessiv) 方式發射。隨後跟著ACK劃界碼及F〇F位元（見圖ib，圖 3中表示）。 反之，如果在分枝（3 1 〇)(例如在接收到控制場的前二個 位兀後）有一資訊「依第一切換條件（UB1)要使用依本發 明變更的通訊方法」（圖3用“2”表示的路徑），則在方塊 步驟⑴4) t將控制場的其他位元讀人。由此結果將資料長 度碼依此新的編譯（圖2中的表說明了編譯的一些例子）求 出。在方塊步驟（318)中將相關量的資料求出，對於圖2中 的表的例子DLC(l)為多達15位元組，對於例子DLC2係為 多達15位元組者，對實例子DLC3係為多達以位元組者， 對於例子DLC4係接收達3〇位元組的資料，在方塊步驟功 中接收該依本發明之不同的（特別是較長的）crc^如果在 分枝（324)有-資訊――「由發射器傳送的crc檢查總數和 由接收器本身得到的檢查總數一致」______其中在此情形， 比較作業係根據該依本發明不同的CRC檢查總數，則在方 塊步驟（328)中發射-優勢的承認位元。否則[在方塊步驟 330]將此承認位^用隱性方式發射。然後在步驟似或步驟 334中跟為ACK劃界碼和卿位元。如此，—訊息 程序結束。 圖3中顯示的情形中，第三切換條件则（它決定所要 19 201246869 與第：切換條件_ (它有關於資料場大小以及 作金的碼的編澤）一致。因此，在該CRC檢查總數的接收 作業的步驟⑽）或（322)之前不再次詢問：那個CRC要依第 二切換條件UB3接收以及斜公# ^ + 十刀枝（324)作分析。藉著將圖3 變更°此附加的詢問可容納到流程中，如 圖4所不。 冑《如此變更的接收程序，該預期數目資料場 -料位7〇，’且（依來自資料長度碼的資訊所預期的數目）接 在方塊的步驟（316)或（318)在詢問或分枝步驟（41〇) 中求出.第三切換條件UB3具有什麼值。舉例而言，此資 讯可如前述由相關之第三特性趵或由資料長度碼的内容求 ^在圖示之實例對於第三切換條件刪有三種不同的 ，即A、B、C。然後依切換條件刪的值而定，在方塊 (420)(422)(424)中將CRC場的不同數目的位元讀入，例如 對值“ 15位元，對值B為17位元。對值（：為19位元。 然後在分枝（324)時，類似於圖3方式作檢查，看是否該由 射器發出的CRC檢查總數和由接收器本身接收的crc檢 查總數一致，並依此而定作進一步處理。 圖5之本發明傳輸方法的另-實施例再次顯示此二種 可能的變更例（標準格式和擴張格式）中，訊息的構造。對二 種變更例，在圖5中顯示一些區域’在其中在二種狀態間 切換：此處用快仲裁和快CAN資料表示。此二狀態 間的切換在此例子中’使得在訊息的一部分作仲裁結束後 (特別是資料場和CRC場），位元長度縮點，因此個別位元 20 201246869 可更快地經匯流排傳輸。如此，相較於依標準的方法，訊 息的傳輸時間縮短。舉例而言，時間之位元長度之相關的 變換係藉使用至少二個不同的標度(Skalierung)因數以相對 於一最小時間單位或在進行操作中的振盪頻率調整匯流排 時間早位而達成，&元長度的切@，以及標度因數的相關 變化在圖5中同樣地例示。 該二狀態（快-CAN仲裁及快CAN資料）之間的過渡可依 第四切換條件UB4達成，該第四切換條件與訊息之一第 四特性K4對應，此第四特性通知資料傳輸的用戶：使用縮 短的位元長度。在此處所示之實施例，此特性κ4的位置為 ^相反位元」Γ〇，它係在資料長度碼之前傳輸。因此，它 對應於第一特@ K1 # -可能位置(第-特性和第一切換條 件UB1對應且表示較長資料場之可能應用及該資料長度碼 之一變更的編譯的可能應用）以及第三特性κ 改變之CRC計算作業)β 另一種代表具縮短的位元長度的本發明的訊息的特性 的可能方式見於圆6。此處訊息具有潛在較長之資料場（相 =··第一特性Κ1)及改變之CRC計算（相關第三特性Κ3)， 利用隱I·生EDL位疋（擴充資料長度位元）代表該位元係 生在；^準CAN讯息中優勢傳輸的位元的位置並取代此 位疋’或向後㈣-位置。對於標準位址化，&祖位元 發生在控制場中第二位置且將位於該處之-直優勢的Γ〇位 移動冑位置。對於擴充之位址化’在圖示例子該EDL 位疋發生在控制場的第―位置，並取代該處之相反Η位元 21 201246869 (它在標準CAN —直以優勢方式傳輸。在此上述狀況，也可 省卻利用EDL位元代表特性的作業。 另一種（同樣選項的或第四種特性K4 [它將縮短之位元 長度的應用作宣告（ankiindigen，英：annaunce)]係藉著放入 一附加之隱性BRS位元（位元速率開關）到本發明訊息的控 制場（它們利用此EDL位元表示）而表示，在此處所示的實 施例中，BRS位元的位置為在控制場令的第四（標準位址化） 或第三（擴充位址化）位置。 汛息帶有多稱“ CAN FD Fast” 。對於該訊息的二種可 能的位址化變更例—_標準格式和擴充格式一一在圖6中 顯不一些區域，在這些區域中在二種狀態間作切換，此二 狀態名稱各為Fast-CAN-Arbitation(快CAN仲裁）及 Fast-CAN-Data(快CAN資料）。如±述’在此二狀態間的切 換’使得對於訊息的相關部 >，位元長度縮短，且因此個 別的位元了較陕地經由匯流排傳輸。如此相較於依標準的 方法，一訊息的傳輸時間可縮短。該二狀態（快CAN仲裁與 快CAN資料）之間的過渡在一些訊息（它們具有第一或第三 特性EDL)係依第四特性BRS而定達成，第四特性告知資料 傳輸的用戶：使用縮短的位元長度。 在圖不的例子（其中在第一特性EDL後因此跟隨著第二 特性BRS)在本發明的傳輸方法中傳輸一些訊息其位元長 度明顯縮短’其資料場大小可擴充到8位元組以上的值， 且其CRC配合較大的資料場。因此可使經由此匯流排系統 的傳輸容量大大升高，同時傳輸安全性改善。 22 201246869 在圖示例子，此較快的傳輸係在發送相關特性後立刻 開始，且在達到為回切換所確定的位元後，立刻終止或 者如檢知用於起動一錯誤禎的理由，就終止。 圖7顯示一個對圖3作了變更的接收程序，其中另外 依第二特性BRS而定在二狀態（快CAN仲裁和快CAN資料） 之間作切換。如果在分枝（31〇)[例如在接收到呈隱性位元形 式EDL的控制場的第二位元後]存在一資訊：「使用依本發 明變更的通訊方法」，則在方塊（4〇8)中將控制場的下面數 個位元讀入。如果該用於作第二特性的位元（例如該依本發 明擴充的控制場的第四位元BRS)用所設的值（例如用隱性 方式）接收，則舉例而言，在此位元的樣品點（Sample p〇int) 係為Fast-CAN-Data的狀態，亦即切換到縮短的位元長度 (路徑C)。如果相關的位元具有相反的值（在此例子為優勢 者）’且位元長度不縮短（路徑B)〇在方塊412或414中， 接收控制場之留下的位元，包括資料長度碼，並依來自資 料長度碼的大小資訊而定接收資料場。在方塊412中以標 準位疋長度接收，在方塊414中用縮短的位元長度接收。 在方塊（41 6)或（418)中將依本發明變更的（特別是較長的） CRC場。在CRC場的最後位元（CRC劃界碼）在方塊（418)中 再於狀態FAST-CAN-仲裁中用一般的位元速率切換。然後 在刀枝（3 4)用類似於圖3方式檢查，看是否該由發射器發送 和由接收器本身接收的CRC檢查總數有相符，並依此結果 繼續操作，如圖3所示。 使用圖5所示的實施例與該用DLC3表示的方法實施例 23 201246869 (它用DLC3表示，就達成的資料傳輸速率而觀具有改變之 資料場大小）組合，係見於以下之計算：由24位元組的資料 場長度、資料框（它係標準格式具丨丨位元的位让）及5〇〇仟 位元/秒的波特速率（Baudrat，英：baud rate)開始。此外假 叹，標尺因數依「相反位元」r〇提高四倍。因此在此例子， 位7L長度依「相反位元」r0從2微秒減少到〇·5微米。在此 例中，當忽略可能的填充位元時，每個資料框以標準位元 長度傳27位元（SOF、識別碼、RTR、IDE、r〇 ' ACK場、 EOF、中間休息)而用縮短的位元長度傳2i2位元(π。、資 料、CRC、CRC劃界碼）。其中此外還從—15位元crc開 始’但它依本發明可用一較長CRC取代。 在所予邊緣條件達成160微秒中傳送293位元的有效 傳輸效率，這點在同樣匯流排負荷中的資料傳輸速率比起 ，變更之標準CAN傳輸提高3.7倍。此外，應用資料（資料 場）對協疋架空（Protok〇u_〇verhead)的比例以有利的方式移 纟方法適合在-汽車的正常操作中將資料在汽車的至 v -個控制裝置間傳輸，該二控制裝置經由—適合之資料 匯流排連接，但在汽車製造或維修時它也同樣可有利地用 ;在個程式化單疋(此單元與一適當資料匯流排連接，以 :程式化目的)和汽車的至少一控制裝置(它與資料匯流連 接）之間傳輸資料，此外也可將此方法用在卫業自動化。舉 例而言，將「控也丨咨a 藤、今M S “ 資 刀佈的「控制單元」（它們利用 匯流排互相連接)之間傳輸，這些控制單元控制一工業製造 24 201246869 流程的過程，在此環境（Umfehi，英：ewnt)也可發 生很長的匯流排線路，且特別有利的做法係將匯流排系統 對於仲裁階段用較長的衍分且# 町位70長度刼作，例如用1 6、32或64 微秒’因此匯流排作骑尤/士此< 。就在仲裁過程時可如所需在整個匯流 排系統傳播。然後對於訊息的一部分可如上述切換到較短 的位元長度，俾使平均傳輸速度不致太小。 整體上此方法係一種傳輸方法，其特徵在：一標準CAN 控制器只須作最起碼的改變俾能依本發明工作。一本發明 通訊控制器（它也可當作標準CAN控制器工作）只比傳統標 準CAN控制器大一點點。相關的應用程式不須改變，可已 能達成資料傳輸速度的優點。藉使用資料場之擴充尺寸以 相關DLC及CRC，資料傳輸速度可進—步提高，在應用軟 體所作之配合為最少’它可擔任CAN_一致性測性的很大部. 分（ISO 16845)，也可將本發明的傳輸方法與ttcan (is〇 1 1 898-4)的補充部分組合。 在本發明的說明書中提到ISO標準的部分，可參考在 本案申請時間之先前技術之相關ISO標準的内容。 【圖式簡單說明】 圖la顯示在先前技術中依CAN標準IS〇丨i 898 1的 CAN格式中訊息的構造的二種不同方式；而圖ib顯示它們 依本發明變更的訊息的格式的二種類似的不同方式. 圖2顯示資料長度碼的内容如何依本發明與can標準 ISO 1 1898-1不同地作編譯的不同的可能方式； 25 201246869 圖3的示意圖顯示匯流排系統的一用戶站的本發明接 收程序的一實施例； 圖4的示意圖顯示該匯流排系統的一用戶站的本發明 接收程序的另一實施例； 圖5顯示依本發明變更的訊息的格式的二個例子，其 中在訊息的固定區域中另外使用一不同的位元長度。 【主要元件符號說明】 SOF 幀的起始 RTR 遙遠傳送要求 SRR 取代遙遠要求 IDE 識別碼擴充位 (302) 流程步驟 (304) 流程步驟 (306) 流程步驟 (308) 流程步驟 (310) 流程步驟 (312) 流程步驟 (314) 流程步驟 (316) 流程步驟 (318) 流程步驟 (320) 流程步驟 (322) 流程步驟 (324) 流程步驟 26 201246869 (328) 流程步驟 (330) 流程步驟 (332) 流程步驟 (334) 流程步驟 (408) 流程步驟 (410) 流程步驟 (412) 流程步驟 (416) 流程步驟 (418) 流程步驟

Claims (1)

  1. 201246869 七、申請專利範圍： 1. 一種在一串聯匯流排系統中將資料作串聯傳輸方 法’該匯流排系統具有至少二個參與的資料處理單元該 資料處理單元經由匯流排交替訊息， 其中，該所發送的訊息具有依CAN標準IS〇 ii898 i 的還輯構造； 其中，該邏輯構造包含一幀的起始位元、一仲裁場、 -控制場、一資料場、一⑽場、一承認場、及一賴的結 束序列； 其中，該控制場包含一資料長度碼’該資料長度碼含 有關於該資料場的長度的資訊； 其特徵在： 依該資料長度碼的内容而定’該傳送的訊息的—場 可有至少二個不同位元數目。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中： 使用至少二個不同的產生器多項式以依資料長度碼的 内容而定確定該CRC場的内容。 3. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其_ : 對於相關的切換條件（UB3)的至少一個值’該crc中的 位元數以及該用於確定CRC的内容所使用的產生器多項式 係對應於CAN標準iso 1 1898_j。 4. 如申請專利範圍第丨或第2項之方法，其中： CRC場中的位元數係依資料長度碼的内容而導出其 中，依CRC場中導出的位元數目而定將接收程序作配合。 28 201246869 5. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中. 在一訊息開始時，將至少二個咖檢查總和的計算作 業平灯地起動，並依該資料長度碼的内容而定決定要使用 該平行起動的CRC計算的結果的中那—個往果。 6. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 在該平行執行的CRC計算作業的至少一個計算作業時 也考慮到在該訊息中的一此邱 ^ 二邛奴（廷些部段位在該CRC場 前方）内的可能有的填充位元。 7. 如申請專利範圍第i或第2項之方法其中. 該訊息的資料場可包含多於8個位元組和CAN標準 IS011898·!偏離，立啦或、 其t為了確疋該資料場的大小，將該 作編譯。 ^IS0 η购部分地偏離地 8·如申請專利範圍第7項之方法，其中： 该資料長度媽的位元的各一可能的值的組合與資料 的一個容許的大小相關聯。 9.如申請專利範圍第7項之方法，其中： 將該參與之資料處理單元中的資料長度碼的内容 以求出資料場的大小，並將接收程序配合此資料場的大小。 1 〇.如申請專利範圍第7項之方法，其中： 依CAN標準IS〇 j 1898-1對於 大，丨、田0诅兀組的f料場的 料長度碼在ObOOOl和OblOOO之間的值，且 其他谷許的資料場的大小一直到最大可能的值 資料長度碼的其餘值。 使用該 29 201246869 ".如申請專利範圍第！或第2項之方法，其中： 在一訊息内的時間位元長度可假設至少二個不同的 值，其中對於該訊息内的至少一第一 間位元長度大於或等於約一微秒的_ 該訊息内至少一第二可預設的範圍内 —可預設的範圍，該時 —預設之最小值，而在 該時間位元長度的 值比第一範圍中者更小。 12.如申請專利範圍第n項之方法，其中： 該一訊息内的時間位元長度的至少二個不同的值係藉 著使用至少二個不同的標度因素達成，以在進行的操作中 相對於一最小的時間單位或振盪器時鐘脈波調整該匯流排 時間單元。 13 ·如申請專利範圍第11項之方法，其中： 該訊息（在這些訊息中該訊息内的時間位元長度可假設 成二個不同的值）可藉控制場中一特性而檢出。 14. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 該訊息依TTCAN標準ISO 1 1898-4所述的方法作時門 控制而傳送。 15. —種在一串聯匯流排系統中將資料作串聯傳輪的裝 置’該匯流排系統具有至少二個參與的資料理單元，，資 料處理單元經由匯流排交換訊息， 其中傳送的訊息具有依CAN標準ISO 1 1898-1的邏輯 構造， 其中，該邏輯構造包含一幀的起始位元、一仲裁場、 一控制場、一資料場、一 CRC場 '一承認場、及一鴨的妹 30 201246869 束序列； 其中’該控制場包含一資料長度碼，該資料長度碼含 有關於該資料場的長度的資訊； 依資料長度的内容而定，該傳送的訊息的crc場可具 有二種不同數目的位元。 16.如申請專利範圍第15項之裝置，其中： 該裝置利用適當的手段設計成將申請專利範圍第2〜 14項的一種資料傳輸的方法實施。 17.如申請專利範圍第“項之裝置，其中： 該適當的手段包含足夠數目的移位暫存器，以利用該 至少二個不同的產生器多項式計算CRC場的内容。 8,種如中請專利範圍第卜14項任—項之方法的應 用’其係用於-汽車的正常操作，以在汽車的至少二個控 制裝置間將資料傳輸’該二控制裝置利用適當的資料匯流 排連接。 19.-種如申請專利範圍第卜14項任一項之方法的應 用係用於在-汽車製造或維修時在一個程式化翠元（它與 一適當資料匯流排連接，以作程式化目的）和汽車的至少二 控制裝置（它與該資料匯流排連接）之間傳輸資料。 八、圖式： (如次頁） 31
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