TW201306523A - 具有可變通之訊息大小及可變位元長度之串聯資料傳輸的方法與裝置（二） - Google Patents

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Abstract

一種用於在一個滙流排系統中將資料作串聯式傳輸的方法，該滙流排系統具有至少二個滙流排用戶，該滙流排用戶經由滙流排交換訊息，其中發射的訊息有一種依CAN標準ISO 11898-1的邏輯構造，其中，該邏輯構造包含一幀的起動位元、一仲裁場、一控制場、一資料場、一CRC場、一承認場、及一幀的結束序列；其中該控制場包含一資料長度碼，此資料長度碼含有關於該資料場的長度的資訊，其中，當存在一第一特性(EDL)時，該訊息的控制場包含多於6個的位元件與CAN標準ISO 11898-1不同；其中，當存在第一特性(EDL)時，將該訊息的控制場擴充至少一個位元(ESI)，其中利用該一個位元或該數個擴充的位元之一(ESI)將有關於該滙流排用戶的狀態「錯誤被動」整合到所發射的訊息中。此外還關於一種用於在一滙流排系統將資料作串或傳輸的裝置。(圖4)

Description

具有可變通之訊息大小及可變位元長度之串聯資料傳輸的方法與裝置(二)
本發明關於一種用於使一個串聯資料滙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。
舉例而言，由ISO 11898-1~5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」(TTCAN)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一種位元式的仲裁(Arbitrierung，英：arbitration)。在位元式仲裁，可令多個用戶站同時將資料經由滙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狀態(0或1)。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)內的一識別碼(Identifier)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)的存取權利。因此識別碼傳輸終了就開始了一段釋放區間(Freigabeinterval，英：release interval)，在此釋放區間內，該用戶站可排他性地使用此頻道。依CAN的協定規格(Protokellspezifikation，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」 (Prüfsummenfeld，英：check sum field)(CRC Field)傳輸完為止，其他用戶站都不能對此頻道作存取(亦即將資料傳送到此頻道)。因此，此CRC場的傳輸終了的時間點等於此釋放區間的終點。
因此藉著位元式仲裁，可經此頻道將那些訊息(它們已贏得該仲裁程序)無干擾地傳輸。CAN的協定特別適合在即時(真實時間)(Echtzeit，英：real-time)條件下傳送短的消息(Meldung)，其中藉著識別碼之適當分配(Zuweisung，英：assignment)可確認：特別重要的訊息幾乎往往贏得仲裁並成功地發射。
隨著現代汽車越來越多網路化(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在時間(Latenzzeit，英：latent time)也跟著成長。舉例而言，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)或行駛資訊系統，例如交通號誌辨認(其例子可「Bosch汽車行駛技術手冊」第27版，2011,Vieweg+Teubner)。
DE 103 11 395 A1提到一種系統，其中不同步之串聯通訊可交替地經由一不對稱之實體(physikalisch)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 051 657 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-conform)的資料傳輸，以提高傳輸之資料量。
G.Cena與A.Valenzano在“Overcloking of Controller area networks”(Electronics Letters,Vol.35,No.22(1999),1924頁)提到在訊息的部分範圍中，訊流排頻率的掃瞄(Übertaktung)對有效達成之資料速率的作用。
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。
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。
本發明的若干點為：一種用於在一個滙流排系統中將資料作串聯式傳輸的方法，該滙流系統具有至少二個滙流排用戶，該滙流排用戶經由滙流排交換訊息，其中發射的訊息有一種依CAN標準ISO 11898-1的邏輯構造，其中，該邏輯構造包含一幀的起動位元、一仲裁場、一控制場、一資料場、一CRC場、一承認場、及一幀的結束序列；其中該控制場包含一資料長度碼，此資料長度碼含有關於該資料場的長度的資訊，其特徵在：本發明的特點在於：當存在一第一特性(EDL)時，該訊息的控制場包含多於6個的位元件與CAN標準ISO 11898-1不同； 其中，當存在第一特性(EDL)時，將該訊息的控制場擴充至少一個位元(ESI)，其中利用該一個位元或該數個擴充的位元之一(ESI)將有關於該滙流排用戶的狀態「錯誤被動」整合到所發射的訊息中。
此處所提的方法的優點在於：利用這種方法可將處於狀態「錯誤被動」(對錯誤反應遲鈍)的用戶與其他用戶清楚地識別。
在一較佳實施例中，在存在該第一特性時，該訊息的資料場可包含多於8個位元組與CAN標準ISO 11898-1不同，其中為了確定該資料場的大小，該資料長度碼的四個位元的值至少部分地與CAN標準ISO 11898-1不同地作編譯。在一特佳的實施例中當存在一個第二特性(BRS)時，對於該訊息內的至少一個預設的或可預設的範圍將位元長度設成一個比該第二等性存在前所使用的位元長度更短的值，其中該範圍最早以該第二特性開始，而最晚以該CRC劃界碼終結，其中該第二特性(BRS)只在該第一特性(EDL)存在時才會發生且在該訊息的控制場中達成，此控制場包含多於6個的位元與CAN標準ISO 11898-1不同。
這點相較於由先前技術習知的方法來有一優點：利用這種二階段式的切換--一方面為資料場的大小，另方面為訊息的部分中的位元長度--各具有分別的特性，使這 種措施的優點也可各依可能性而分別應用。舉例而言，如果由於滙流排拓撲學的理由不可能切換到較短的位元長度，則也可再使用具較大資料量的訊息。也可在具較短位元長度的訊息中發生錯誤時切換到正常的位元長度，而不必犠牲資料範圍加大的優點。
特別有利的做法，係將第一特性(Kennzeichung，英：characteristic)(EDL)利用控制場中的一隱性(rezessiv，英：recessive)位元達成，因為在控制場有一些位元可用，它們在依標準的CAN訊息中始終以優勢(支配)(dominant)方式發射。此外，在隱性的特性與一隨後的優勢位元之間的側翼(Flanke)可利用作同步化目的--如果如一有利實施例在所有資料訊息中在第一特性(EDL)的隱性位元後面跟隨著至少一優勢位元的話。
此外，如果第二特性(BRS)同樣利用控制場中一隱性位元達成，該位元在時間上係在第一特性(EDL)的位元之後傳輸，〔特別是如果此位元和第一特性的該隱性位元利用至少一優勢位元隔開〕，則對於特性化及同步化目的很有利。
當存在該第一特性時，可用有利的方式利用第一特性的隱性位元和該至少一隨後的優勢位元之間的側翼作滙流排用戶的位元時機(Bit-Timing)的再同步化或硬同步化，這點可提高資料傳輸的可靠性和防錯誤安全性(特別是在隨後位元長度切換時)。
此外，如果依第一切換條件的值而定，將資料長度碼 的四個位元的各種可能之值的組合方式與資料場的各容許大小作關聯，則很有利。如此可造成一種透明(transparent)而有變通性的(flexible)可能方式以作使用資料場的許多不同的大小。
第一特性以有利方式在這些滙流排用戶中作分析並依第一特性而定將接收程序配合資料場的大小以及配合該訊息之隨後成分(特別是CRC場)的大小。而且當存在第一特性時，也在滙流排用戶中將第二特性分析，並依第二特性的值而定將接收程序配合一訊息內的位元長度的不同值。如此當有傳輸錯誤(它們係CAN滙流排的特性)時，錯誤檢出的機率仍保持很高，因為所有滙流排用戶可依特性而定檢查協定預設的維持情形。
在一訊息內的時間位元長度的至少二個不同的值以有利的方式(因為實施的成本減到最少)藉著使用至少二個不同的標度因素(Skalierungsfaktor，英：scaling factor)以相對於進行之操作中一最小時間單位或振盪頻率而調整滙流排的時間單位。
當存在另一特性〔它可與第一特性(EDL)符合〕時，在一有利的特點中，該訊息的CRC場可具有與CAN標準ISO 11898-1不同的位元數目，且/或使用至少一種與CAN標準ISO 11898-1不同的產生器多項式，因此即使傳輸的資料場較大，也能達成所要之錯誤檢出機率。又，此另一特性的值在滙流排用戶中求出，且依此而定及/或依資料長度碼的內容而定將接收程序配合CRC場的大小。
如果在一本發明的訊息開始時，將至少二個檢查總數(核對和)(Checksummer，英：checksum)的計算作業利用不同的產生器多項式平行起動，且如果由於該特性為固定(它係CRC檢查方法要傳輸訊息所要使用者)決定使用來自該平行起動的CRC計算的那一個結果，則特別有利。
此方法可有利地用在一汽車的正常操作中以在汽車的至少二個控制器具之間以傳輸資訊，該至少二個控制器具利用適當的資料滙流排連接，但在製造或在維修一汽車時，也可同樣有利地使用此方法以在一個程式化單元(它係與一適當資料滙流排連接以作程式化目的)以及汽車的至少一控制單元(它與該資料滙流排連接)之間傳輸資料。
另一優點為：一個標準CAN控制器只須作最起碼的改變，俾能依本發明工作。一本發明的通訊控制器(它也可當作標準CAN控制器工作)只比一傳統標準CAN控制器大一點點。相關之應用程式不須改變，且在資料傳輸的速度上已能達成優點。
它可用有利的方式擔任CAN一致性測試(ISO 16845)的許多部分。在一有利的特色中，本發明的傳輸方法可與TTCAN(ISO 11898-4)的補充作組合。
本發明在以下利用圖式詳細說明。
圖1a中顯示訊息的構造，一如用於資料傳輸的CAN滙流排所用者。此二不同格式「標準」(Standard)和「擴充」 (Extended)被顯示，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,SOF)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。且利用它可使滙排排系統的用戶決定，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)，它含有滙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」(Delimiter)，然後有二個「承認」(ACK)位元，它用於告知發射器「訊息成功地接收」。最後該訊息利用一「幀的結束」(End of 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。在今日的滙流排系統，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，0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1b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。它們與圖1a之依標準的訊息不同處為在控制場中補充了一些附加位 元，它們用EDL、BRS、ESI表示，且其目的在下文中還要說明。此外，依本發明的訊息另一不同處為資料場和CRC場的可變的大小，因此訊息帶有名稱「CAN FD長」。
在此依本發明變更的傳輸方法，資料場也可含多於8個的位元組，亦即，在圖示之例子可多達K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0~15位元組的值。但也可為其他關聯，例如可有一種可能方式可使用，在今日CAN訊息中不使用之資料場長度碼(DLC)的值：DLC=0b0000用資料場之其他可能的值，例如用於16位元組的大小。
這二種可能方式在圖2中的表中呈DLC1及DLC2表示。在這些情形中，資料場K的最大值為15或16。另一可能方式為：對於大於0b1000及到0b1111的資料長度碼的值，資料場的相關大小增長了一較大的增數(Inkrement，英：increment)。這種情形的一例子在表子呈DLC3顯示。在此變更例中，資料場K的最大值達到64位元組的值。當而也可有另外的選擇，例如增數各為4位元組。
為了確保一本發明的通訊控制器能確定：它已用何種方式將資料長度碼的內容作編譯(解譯)(interpretieren，英：interprete)，故宜使它獨立地檢出：是否滙流排系統的通訊依標準CAN或依本發明的方法進行。其一種可能方式在於：將仲裁場或控制場內的一個位元〔它在標準CAN中經常用一固定值傳輸〕拿出當作特性，如此由此第一特 性，通訊控制器可導出一第一切換條件，依它所要使用的傳輸方法而定選出。
<在標準位址場合的特性>
標準CAN資料訊息的控制場的第二位元在標準格式中(如圖1a中上方所示者)始終是優勢(支配)方式發射並用r0表示。在圖1b上部所示例子為一本發明的訊息，具有標準位址化(亦即具有依標準CAN格式的一個仲裁場)，此控制場的此第二位元用於代表特性，其中它係用隱性方式傳送。因此，在這種訊息中，控制場的第二位元的一隱性值顯示：在以下要傳輸與標準不同的訊息格式。一種訊息(它具有仲裁場)的這種控制場之用隱性方式傳輸的第二位元係用EDL(擴充資料長度)表示。在標準CAN中一直用優勢方式傳輸的位元r0在本發明的訊息中被此穩性EDL位元取代，或它在本發明的訊息中向下退後一個位置到隱性位元EDL與同樣是隱性的位元BRS(它在位元長度切換時同樣為隱性)之間的地方。此外在控制場中還可放入其他位元。圖1b中舉例而言，顯示一個ESI之上述位元，它在下文還要說明。在此位置也可放入二個或更多位元，而不影響本發明的方法。
因此整體上，標準CAN訊息的控制場中的位元順序{r1,r0,DLC3,DLC2,DLC1,DLC0}
在本發明的訊息中被以下二者取代：{EDL,N個另外的位元，DLC3,DLC2,DLC1,DLC0}或 {r1,EDL,M個另外的位元，DLC3,DLC2,DLC1,DLC0}
圖1b中所述的例子顯示上述第一種變更例，其N=3，亦即具有放入之位元r0，BRS，ESI。但N或M也可設為大於零的任何其他值。此外，位元BRS在一些情形--由於下文將敘述的理由--也要在一連續呈優勢方式傳輸的位元(例如與位元r0組合且直接在位元r0之後)之後放入。
如不用此方式，也可用另一方式將此方法用在適當的通訊控制器中，這些通訊控制器非設計成也可用於依標準的CAN通訊者。在此情形中也可省却上述第一切換條件的確定作業(例如依訊息一適當的特性而定)。在此情形，通訊控制器反而只依上述方法之一工作且對應於此只能用於一些滙流排系統(這些系統中只有這些本發明的通訊控制器被使用)。
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，將所用的方法也配合循環式累贅檢查(Cyclic Redundancy Check,CRC)，以得到充分的錯誤安全性。特別是可有利地使用另一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1b中如下方式顯示：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，可小於15(特別是大於15)。
使用一變更的方法以計算CRC檢查總數的做法可利用一第三特性K3(它代表一第三切換條件UB3)通知滙流排 用戶。但此特性K3及第三切換條件UB3也可和第一特性K1及/或一切換條件UB相符。
在標準CAN控制器中，所要發送的CAN訊息的CRC碼利用一回耦的移位暫存器產生，該訊息之串聯方式發射的位元依序地送入該暫存器的輸入端。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內容與CRC多項式作連結(Verknüpfung，英：link)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。
在一可能的實施例中，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滙流系統中依標準工作，而它在一依本發明變更的滙流排系統中，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。
由於在一訊息接收的開始時仍不能確定，是否接收到一依標準的CAN訊息或一依本發明變更的訊息，因此在一本發明的通訊控制器中設二個移位暫存器，它們平行工作。如果CRC碼在接收器中分析，則在接收到CRC劃界碼(Delimiter)後，根據本發明的第三特性K3或者第三切換條件(UB3)(它例如由該特性導出或由資料長度碼的內容 導出)可確認使用那一種傳輸方法，然後分析該與此傳輸方法相關的移位暫存器，此第三切換條件UB3可如前文所述，與第一切換條件UB1(它有關於資料場的大小以及資料長度碼的編譯)一致。
在一訊息發射的開始時，對於發射器而言，固然已經確定要依那一種傳輸方法發射，但是由於仲裁失去以對滙流排作存取，且開始的訊息並未發射，而係接收另一訊息，因此，此處二個CRC移自暫存器也平行控制。
如上述設二個平行工作的CRC移位暫存器也可造成另一種改善：該標準CAN協定的CRC多項式(X15+X14+X10+X8+X7+X4+X3+1)係為少於127位元的訊息長度而設計者。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，以維持傳輸安全性。依此，本發明傳送的訊息含有改變的(特別是較長的)CRC場。在進行的操作中，通訊控制器呈動態(dynamisch)方式在該二個CRC移位暫存器間(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1b中的保留位元r0或SRR位元將 一第一切換條件UB1動作，該切換條件UB1代表切換到較長的資料場(例如依圖2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〔可利用該保留之位元r1或圖1b中的IDE位元(第二特性，K2)將一第二切換條件UB起動，該切換條件UB2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。
將附加的位元放入訊息(它們具有第一特性)的控制場是有可能的，因為此處在通訊控制器中就使用改變的發射及接收過程，因此可考慮到這類改變。與標準CAN相容的可相容性係用以下方式達成：當第一特性不存在時(在圖示的例子即控制場的第二位元為優勢者)，訊息的構造就準確遵循ISO標準11898-1的預設值。
圖3顯示依本發明的接收程序的一部段的簡化示圖，顯示它如何在滙流排系統的一用戶站進行。此處顯示的情形中，可達成對標準CAN的相容性，其方法係為：依第一切換條件而定，將通訊控制器的行為作配合。雖然圖3中選用軟體之一般圖解說明程式流程，但此方法也適合完全用硬體實施。
用戶站最先處在一種掃瞄此滙流排的狀態(只要滙流排上沒有通訊的來往在進行)。因此「詢問」作業〔方塊(302)〕等待滙流排上一個優勢的位元。此位元代表一新訊息的開始。
一旦確認到一新訊息開始，則在方塊(304)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新方法計算。
然後，從步驟(306)起，接收該訊息之跟在SOF位元之後的位元，用仲裁場開始，如果有數個滙流排用戶要發射一訊息，則在此依標準CAN的一般方法在滙流排用戶下做處理，看是那個滙流排用戶得到對滙流排的存取權。圖式之方塊(306)表示接收所有位元，直到第一個特性K1被收到或第一切換條件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)(見圖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UB1而定作不同之方法為止。分別不同之方法方式的做法，係利用相關的詢問(Abfrage)或分枝〔方塊(310)〕確保，如下文中所例示者。
如果在分枝〔方塊(310)〕〔例如在接收到控制場的最先二個位元後〕有一資訊--「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(312)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，然後在一步驟〔方塊(316)〕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(320)接收該包含15位元的CRC場，如果在一分枝〔方塊(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檢查總數相符一致」，則 在方塊(328)中發射一個優勢的「承認位元」。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(330)中〕將此承認位元用隱性(rezessiv)方式發射。然後，在步驟〔方塊(332)或(334)〕中跟隨著ACK劃界碼及EOF位元，如此，一訊息的接收程序結束。
反之，如果在分枝〔方塊(310)〕〔例如在接收到控制場的第二位元(呈隱性位元EDL形式)〕後存在一資訊：“要使用依本發明變更的通訊方法”(圖3中用“2”表示的途徑)，則在方塊(314)中將控制場的其他位元讀元。舉例而言，此處也可將控制場中補充的附加位元讀入，舉例而言，這些附加位元可用於切換到另一不同之CRC多項式，或者也可用於切換位元長度，作同步化，或其他目的。關於這方面下文還要更詳述。由此結果求出依此編譯的資料長度碼(其一些例子示於圖2之表中)。在方塊(318)中接收相關量的資料，在圖2中的表的例子DLC1可接收多達15個位元組的資料，例子DLC2可達16位元組，例子DLC3可接收達64個位元組的資料。在方塊(322)中接收該依本發明之不同的(特別是較長的)CRC場。如果在分枝〔方塊(324)〕有一資訊--「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(328)中發射一優勢的承認位元。否則〔在方塊(330)〕將此承認位元用隱性方式發射。然後在一步驟〔方塊(322)〕或 另一步驟〔方塊(344)〕中跟為ACK劃界碼和EOF位元。如此，一訊息的接收程序結束。
圖3中顯示的情形中，第三切換條件UB3〔它決定所要用的CRC〕與第一切換條件UB1(它有關於資料場大小以及資料長度碼的編譯)一致。因此，在該CRC檢查總數的接收作業〔方塊(320)或(322)〕之前不再次詢問：那個CRC要依第三切換條件UB3接收以及對分枝〔方塊(324)〕作分析。藉著將圖3的流程圖作簡單變更，此附加的詢問作業可容納到流程中。
圖4顯示依本發明變更的訊息的另外二個例子，其中不同於圖1b者，在訊息內確定附加的範圍，在這些範圍中，依本發明使用不同位元長度，因此個別位元較快地經由滙流排傳輸。因此該訊息帶有名稱「CAN FD快」。對於訊息的二種可能的位址化變更例：「標準格式」和「擴充格式」(Extended Format)，在圖4中顯示一些區域，在這些區域中係在二種狀態(用「快CAN仲裁」及「快CAN資料」表示)之間切換。在這兩種狀態間的切換作用，使得對於訊息的相關部分位元長度變短，因此個別位元可較快地經由滙流排傳輸。如此相較於依標準的方法，一訊息的傳輸時間的變短。舉例而言，時間位元長度的相關變換可藉使用至少二個不同的標度因素以相對於一最小的時間單位或在進行的操作的振盪頻率而調整滙流排時間單元而達成。位元的切換以及標準因數之相關改變在圖4中同樣例示。
二狀態「快CAN仲裁」與「快CAN資料」之間的過渡 轉變係在一些訊息中(它們具有第一特性)依一第二特性達成(它通知資料傳輸的用戶：使用較短的位元長度)。在此處所示的實施例，此特性的位置為控制場中的一附加位元，它用BRS表示(位元速率開關Bit Rate Swith)。它在圖示例子中呈控制場的第四位元形式傳輸。
在圖示的例子(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，其位元長度明顯示縮短，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。因此可使經由此滙流排系統的傳輸容量大大升高，同時傳輸安全性改善。
在圖示例子，此較快的傳輸係在發送相關特性性後立刻開始，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幀的理由，就終止。
圖5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〔方塊(310)〕〔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(408)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 Point)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13)。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)中以標準位元長度接收，在方塊(414)中用縮短的位元長度接收，在方塊(416)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。然後在分枝〔方塊(324)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。
該一直為優勢的位元r0〔它在本發明的訊息中跟隨在第一特性EDL的隱性位元之後，而在擴充位址化的場合它係可為r1〕如圖1b~圖4所讀取者，造成所有本發明資料訊息中的一隱性側翼。此側翼可用於改善滙流排用戶間的同步化，這點特別是在切換到較短的位元長度的場合很有利。
如果網路中所有滙流排用戶對正在作發射的用戶同步化，則可毫無問題地切換到較短的位元長度，但也可在該為切換而設的位元時不使所有滙流排用戶對在發射的用戶同步化，例如：如果一第一位在發射的用戶在仲裁場結束時發射此位元順序「優勢-優勢」，而第二位在發射的用戶(他仍在仲裁的範圍中要進到滙流排作存取)則發射此位元順序「優勢-隱性」。第二位在發射的用戶在隱性位元時輸掉了仲裁而變成接收者。一直到此隱性位元為止，這兩 位發射者都發射相同的位元順序。由於兩位發射者根據經由CAN滙流排的過程時間可較早看到他們自己發射的從隱性變顯性的側翼(且接收者也較早看到此自己發射的側翼)，此看到的時間比起由其他發射者所發射之側翼更早，因此並不對其他發射者作同步。如果已變成接收者的滙流排用戶已對其他仍是發射者的用戶同步化之前，此時位元長度切換，則在切換後，在較短的位元長度的範圍中造成同步化。如此，由於同步化造成之相位移動比位元長度更大。各依二滙流排用戶間的信號進行時間而定，相位移動可大到造成錯誤同步化，且一位元會被錯誤地掃瞄。如此，接收者就不能將接收的訊息視為正確，且將之用一「錯誤幀」(Error-Frame)破壞。
在標準CAN通訊中這種問題不會發生，因為在該方法中CAN位元時間的傳播片段(Propagation-Segment)會將滙流排用戶間由於信號進行時間造成之相位移動作補償。但在對於較短的位元長度的組態(Konfiguration)中，傳播片段可減到最少或完全省却，以縮短位元長度。
為了避免位元長度切換後的錯誤同步化，在位元切換前，同步化須利用適當措施確保。這點可利用以下方式達成：在從ED4(隱性)到r0或r1(優勢)的側翼時作同步化，特別是可用硬同步化取代在一幀內的習知之再同步化。這點舉例而言也可在「幀起始位元」(Start-of-frame-bit)時作，則確實將可能的相位移動完全抵消。在一幀內之習知之再同步化的場合，如果相位誤差大於組態之再同步化 跳躍寬度(SJW)，則可能會留下「重設錯誤」(Reset-Fehler)。
圖示方法的一變更例中，可依第二特性BRS的值而定，將切換到較短位元長度的切換作業另外與先前傳輸的r0位元的優勢值耦合，因此如果r0以優勢方式傳輸，則只切換到較短位元長度，這種方法的補充方式可使一位元順序(其中在隱性DEL位元之後在優勢的r0位元的位置跟著一隱性位元)能用於將來的其他訊息格式，例如用於訊息之部分範圍中之與標準不同的位元編碼。
在本發明訊息的控制場中可放入附加的位元，這種可能性可再用於使一些滙流排用戶〔他們係處於「對錯誤被動」(對錯誤遲鈍)(Error Passive)的狀態〕更容易辨認。在先前技術，具有通訊控制器的用戶，如果發射或接收的錯誤計數(Error Count)為128或更高，則呈狀態「錯誤被動」。如果一滙流排用戶處於狀態「錯誤被動」，則他不得發射任何「主動錯誤旗幟」(Active Error Flag)(六個先後相隨連續的優勢位元)。如果滙流排用戶檢出到一錯誤，則他發射一「被動錯誤旗幟」(六個連續的隱性位元)。但一「被動錯誤旗幟」在CAN滙流排不能與靜止位準作區別。其他滙流排用戶在一些狀態因此只能間接得知，有一滙流排用戶在狀態「錯誤被動」。
相較於此，此處所提議的方法的優點在於：利用此方法，在「錯誤被動」狀態的用戶可清楚地被其他滙流排用戶識別。這點迄今藉接收「被動錯誤旗幟」係不可能達成 者。此狀態「錯誤被動」在先前技術的滙流排用戶只能由該局部接在CAN控制器的微處理機檢出，且舉例而言，利用一相關之「狀況訊息」(Status-Nachricht)通知其他滙流排用戶。利用此新穎方法，就不需要微處理機以發射一狀況訊息，此處在此情形，關於「錯誤被動」狀態的資訊在發射時間係為實際者(aktuell)，而此狀態在利用微處理機建立狀態訊息以及發射時間點之間在發射一狀況訊息時，可能已改變。
在上述方法中，關於一通訊控制器的「錯誤被動」狀態的資訊可整合到由滙流排用戶發射的訊息(Botschaft，英：message)中。為此，將訊息的控制場擴充了另一位元(ESI)。此位元如圖1b所示，係在第一特性(EDL)之後及DLC之前放入，例如直接在BRS位元之前或之後，處於狀態「錯誤被動」的一滙流排用戶發射此位元(例如用優勢方式)，否則此位元用隱性方式發射。一相反的邏輯也同樣可用，亦即處於「錯誤被動者」用隱性方式發射，否則就用優勢方式發射。
上述之傳輸方法適合在一汽車正常操作中用於在汽車的至少二個控制裝置之間傳輸資料，該控制裝置經由一適當之資料滙流排連接。但它同樣地可適合在一汽車製造及維修時用於在一程式化單元(它與一適當之資料滙流排連接以作程式化目的)及汽車的至少一控制裝置(它與該資料滙流排連接)之間傳輸資料。
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善俾能依本發明工作，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，資料傳輸速度可進一步提高，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(ISO 11898-4)的補充部分組合。
SOF‧‧‧幀的起始
RTR‧‧‧遙遠傳送要求
SRR‧‧‧取代遙遠要求
IDE‧‧‧識別碼擴充位元
(302)‧‧‧流程圖方塊
(304)‧‧‧流程圖方塊
(306)‧‧‧流程圖方塊
(308)‧‧‧流程圖方塊
(310)‧‧‧流程圖方塊
(312)‧‧‧流程圖方塊
(314)‧‧‧流程圖方塊
(316)‧‧‧流程圖方塊
(318)‧‧‧流程圖方塊
(320)‧‧‧流程圖方塊
(322)‧‧‧流程圖方塊
(324)‧‧‧流程圖方塊
(328)‧‧‧流程圖方塊
(330)‧‧‧流程圖方塊
(332)‧‧‧流程圖方塊
(334)‧‧‧流程圖方塊
(408)‧‧‧流程圖方塊
(410)‧‧‧流程圖方塊
(412)‧‧‧流程圖方塊
(414)‧‧‧流程圖方塊
(416)‧‧‧流程圖方塊
(418)‧‧‧流程圖方塊
圖1a顯示依CAN標準ISO 11898-1的資料訊息的構造的二種不同方式：CAN標準格式及CAN擴充格式。
圖1b顯示與圖1a不同之依本發明變更之「CAN FD長」訊息的格式的二個例子，它具有變更的控制場及資料場和CRC場之有變通性的大小。圖中顯示一種標準CAN的變更，以及一種擴充之CAN訊息的變更。
圖2顯示資料長度碼的內容如何依本發明與CAN標準ISO 11898-1不同地作編譯的不同的可能方式。
圖3的示意圖顯示滙流排系統的一用戶站的本發明接收程序的一實施例。
圖4顯示類型「CAN FD快」的依本發明變更的訊息的二種另外的例子，其中與圖1b不同者另有區域固定在訊息內，這些區域中依本發明使用不同位元長度。
圖5的示意圖顯示在滙流系統的類型「CAN FD快」的 一用戶站上本發明的接收程序的一實施例。

Claims (21)

  1. 一種用於在一個滙流排系統中將資料作串聯式傳輸的方法，該滙流排系統具有至少二個滙流排用戶，該滙流排用戶經由滙流排交換訊息，其中發射的訊息有一種依CAN標準ISO 11898-1的邏輯構造，其中，該邏輯構造包含一幀的起動位元、一仲裁場、一控制場、一資料場、一CRC場、一承認場、及一幀的結束序列；其中該控制場包含一資料長度碼，此資料長度碼含有關於該資料場的長度的資訊，其特徵在：當存在一第一特性(EDL)時，該訊息的控制場包含多於6個的位元件與CAN標準ISO 11898-1不同；其中，當存在第一特性(EDL)時，將該訊息的控制場擴充至少一個位元(ESI)，其中利用該一個位元或該數個擴充的位元之一(ESI)將有關於該滙流排用戶的狀態「錯誤被動」整合到所發射的訊息中。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中：當存在第一特性(EDL)時，該訊息的資料場可包含多於八個位元組與CAN標準SIO 11897-1不同；其中為了確定該資料場的大小，該資料長度碼的四個位元的值至少部分地與CAN標準ISO 11898-1不同地作編譯。
  3. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 當存在一個第二特性(BRS)時，對於該訊息內的至少一個預設的或可預設的範圍將位元長度設成一個比該第二特性存在前所使用的位元長度更短的值，其中該範圍最早以該第二特性開始，而最晚以該CRC劃界碼結束，其中該第二特性(BRS)只在第一特性(EDL)存在時才發生且在該訊息的控制場中達成，此控制場包含多於6個的位元與CAN標準ISO 11898-1不同。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之方法，其中：該第一特性(EDL)利用控制場中一隱性位元達成。
  5. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之方法，其中：當另一位元(ESI)在該第一特性(EDL)後及該資料長度碼前面放入。
  6. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之方法，其中：當存在第一特性時，在所有資料訊息中在第一特性(EDL)的隱性位元後跟隨至少一優勢位元。
  7. 如申請專利範圍第2~6項中任一項之方法，其中：該第二特性(BRS)利用該控制場中一隱性位元達成，該位元在時間上在第一特性(EDL)的位元之後傳輸。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中：當存在第二特性時，該第二特性(BRS)的隱性位元利用至少一優勢位元與第一特性(EDL)的隱性位元隔開。
  9. 如申請專利範圍第6~8項中任一項之方法，其中：當存在第一特性時，使用第一特性(EDL)的隱性位元 和該至少一個隨後的優勢位元之間的側翼以將該滙流排用戶的位元時機作再同步化或硬同步化。
  10. 如申請專利範圍第1~9項中任一項之方法，其中：將滙流排用戶中的第一特性(EDL)分析且依第一特性而定，將接收程序配合資料場的大小。
  11. 如申請專利範圍第3~10項中任一項之方法，其中：當存在第一特性，將滙流排用戶中的第二特性(BRS)分析並依第二特性的值而定將接收程序配合一訊息內的位元長度的不同值。
  12. 如申請專利範圍第3~11項中任一項之方法，其中：一訊息內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以相對於進行的操作中的一最小時間單位或振盪器頻率而調整滙流排時間單位而達成。
  13. 如申請專利範圍第1~12項中任一項之方法，其中：當存在另一特性時，該訊息的CRC場的位元數目與CAN標準ISO 11898-1不同及/或使用與CAN標準ISO 11898-1不同之產生器多項式，其中該另一特性與該第一特性(EDL)一致。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中：求出在滙流排用戶的另一特性的值，且依此另一特性的值而定及/或依資料長度碼的內容而定將接收程序配合CRC場的大小。
  15. 如申請專利範圍第13~14項中任一項之方法，其 中：在一訊息開始時，平行地將利用不同之產生器多項式計算至少二個CRC檢查總數的計算作業起動，並依該另一特性的值決定，看要使用該平行起動的CRC計算作業的那一個的結果。
  16. 一種用於在一個滙流排系統中將資料作串聯式傳輸的裝置，該滙流排系統具有至少二個滙流排用戶，該滙流排用戶經由滙流排交換訊息，其中發射的訊息有一種依CAN標準ISO 11898-1的邏輯構造，其中，該邏輯構造包含一幀的起動位元、一仲裁場、一控制場、一資料場、一CRC場、一承認場、及一幀的結束序列；其中該控制場包含一資料長度碼，此資料長度場含有關於該資料場的長度的資訊，其特徵在：當存在一第一特性(EDL)時，該訊息的控制場包含多於6個的位元件與CAN標準ISO 11898-1不同；其中，當存在第一特性(EDL)時，將該訊息的控制場擴充至少一個位元(ESI)，其中利用該一個位元或該數個擴充的位元之一(ESI)將有關於該滙流排用戶的狀態「錯誤被動」整合到所發射的訊息中。
  17. 如申請專利範圍第16項之裝置，其中：當存在第一特性(EDL)時，該迅息的資料場可包含多於八個位元組與CAN標準ISO 11898-1不同； 其中為了確定該資料場的大小，該資料長度碼的四個位元的值至少部分地與CAN標準ISO 11898-1不同地編譯。
  18. 如申請專利範圍第16或第17項之裝置，其中：當存在一個第二特性(BRS)時，對於該訊息內的至少一個預設的或可預設的範圍將位元長度設成一個比該第二特性存在前所使用的位元長度更短的值，其中該範圍最早以該第二特性開始，而最晚以該CRC劃界碼結束，其中該第二特性(BRS)只在第一特性(EDL)存在時才發生且在該訊息的控制場中達成，此控制場包含多於6個的位元與CAN標準ISO 11898-1不同。
  19. 如申請專利範圍第16~18項中任一項之裝置，其中：該裝置利用適當的手段設計成用能實施依申請專利範圍第1~13項中任一項之方法。
  20. 一種如申請專利範圍第1~15項中任一項之方法的應用，係應用在一汽車的正常操作，以在該汽車的至少二個控制器具間傳輸資料，該至少二個控制器具經一適當之資料滙流排連接。
  21. 一種如申請專利範圍第1~15項中任一項之方法的應用，其係應用在一汽車的製造或維修之時在一程式化單元與該汽車的至少一控制器具之間傳輸資料，該程式化單元與一適當之資料滙流排連接，以作程式化之目的，該控 制器具與該資料滙流排連接。
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