TW201322689A - 操作一通訊裝置的方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種在環形通訊裝置（50）的節點間傳輸具資料之幀的方法，該通訊裝置具有實施為節點的一主設備（52）及至少一從設備（54，56，58，60），其中，每個節點皆具至少一Interrupt暫存器（62，64，66），該至少一Interrupt暫存器（62，64，66）的一欄位分配給一中斷請求，該欄位包含一用於Interrupt欄位的值，一從設備（54，56，58，60）利用一實施為空白幀（42）之幀將一包含該Interrupt位元的中斷請求傳輸給該主設備（52），該空白幀另具一針對所有從設備（54，56，58，60）的翻轉位元，該翻轉位元給出一中斷請求的狀態。

Description

操作一通訊裝置的方法

本發明係有關於一種操作一通訊裝置的方法與通訊裝置。

在機動車輛技術領域，控制設備中採用串聯式介面(例如，SPI，Serial Periphreal Interface)來在例如可實施為積體電路(IC，Integrated Circuit)之邏輯元件間傳輸資料。SPI標準描述了在一實施為主設備的元件與多種實施為從設備的元件間實施雙向、同步及串聯式資料傳輸。其中，介面包括至少三個佈置於主設備與一從設備間的線路，通常指兩資料線及一時鐘線。存在多個從設備的情況下，需要為每個此等元件增設針對主設備的選取線即選擇線。SPI介面可用來構建菊鏈拓撲或匯流排拓撲。

在某些情形下，SPI介面不適於傳輸時間緊迫的控制信號，故無法滿足當前之安全關鍵型應用程式在實時方面的要求。SPI通常僅用以交換診斷資訊及狀態資訊。一般而言，利用計時器單元及/或複雜程度較高的專用介面來將時間緊迫的控制信號傳輸給致動器的控制元件以及/或者由感測器的分析電路實施傳輸。

將SPI介面應用於匯流排拓撲時，資料速率更大，因而信號完整性愈來愈差，且EMC(電磁相容性)變差也會增大干擾作用。此外，僅有發送信號與時鐘信號一起同步傳輸，而在資料速率很大的情況下，相同步傳輸接收信號則 因從設備中的內部延遲時間而愈發困難。因此，將SPI介面應用於菊鏈拓撲(即環形拓撲)時會產生極長的等待時間，故而此種裝置無法有效應用於機動車輛控制設備。

先前技術在實體傳輸層(如SPI)的基礎上採用所謂“三向交握”(three-way-handshake)法來在兩實體間無損傳輸資料。輸送消息時，參與實體需要確保其所接觸的實體已收到相應消息。亦即，發送實體希望在消息到達的情況下獲得確認答覆。舉例而言，第一節點將消息發送給第二節點。根據環形拓撲，第一發送節點(如主設備)可反向讀取其所發送之消息，並對是否出現傳輸錯誤進行比較，然而，該第一節點無法區別出原始消息在到達第二節點前便出現錯誤，還是已正確到達第二節點但在歸途中損壞。此外，第二節點(如從設備)必須確保已將其消息(如確認)正確傳輸給第一節點，以便隨後(例如)將新資料存儲至相應存儲空間。

有鑒於此，本發明提出一種具有獨立項之特徵的方法與通訊裝置。本發明的其他設計方案參閱附屬項及說明書。

本發明提供了用於在通訊裝置的節點間傳輸資料之方法的協議及資料結構，其中，該等節點彼此串接且該通訊裝置具有通常呈環形之拓撲結構。根據本發明的設計方案，透過特別的區段來確保在該協議中以及/或者在該資料結構中傳輸資料。該等區段係該等節點之Interrupt暫存器中的Interrupt位元以及中斷請求中的翻轉位元。在此情況 下，每個從設備皆分配有一Interrupt位元，其中，該從設備透過對一空白幀中分配給該從設備的Interrupt位元進行調節來通知該主設備，該從設備是否可將資料提供給該主設備。若該從設備可將資料提供給該主設備，則該從設備利用一經調節之中斷請求請求該主設備將一資料幀發送給該從設備，該從設備可將該等資料插入該資料幀。每個可實施為空白幀或資料幀之幀皆具一用於所有節點的翻轉位元。透過該翻轉位元之值來查明該前一幀受到正確傳輸，抑或未受到正確傳輸，即需要重新傳輸。

透過上述方式便可在通訊裝置之邏輯元件的基礎上以簡單而節約的方式實施各節點並達到較高的資料速率，該通訊裝置的至少一特殊應用積體電路(ASIC)包含(例如)至少一微控器。該方法在應用於安全關鍵型應用程式時實現了在各節點間正確傳輸資料，

根據一種應用方案，可將通常所必要的軟體保證功能最小化。如此便可降低電腦核心部分與某個節點之可實施為串聯式介面的介面模組進行互動的需求。因此，該通訊裝置對在節點間可靠傳輸消息起支持作用，其中，該通訊裝置的一節點實施為主設備，至少另一節點實施為從設備。根據本發明的一種設計方案，在出現傳輸錯誤的情況下對資料請求實施自行重複而毋需進行軟件互動。此外，該通訊裝置還能根據統一的時域將所連接的節點同步化，並支持資料的單播、多播或廣播傳輸指令，如此便能使主設備同時響應多個從設備。

在該具有環形拓撲的通訊裝置中，該等節點藉由具極少接腳數的點對點鏈路相連。其中一節點、如微控器用作主設備，故毋需採用匯流排仲裁。該等從設備可採用各種實施方案。例如，某個離散元件可具有多個從設備或僅具一從設備。包含至少一從設備的離散元件可實施為ASIC(特殊應用積體電路)，其中，至少一整合有至少一從設備的元件可被一實施為主設備之邏輯(Logik)、如微控器或另一ASIC控制。一般而言，該主設備發送一持續資料流，該資料流先後流過各從設備。由於已實現了持續同步化，故毋需為各從設備增設時鐘。根據本發明的設計方案，設有包含相應資料結構的統一協議，以便在各節點間進行資料交換。

根據本發明的另一設計方案，可在串聯式環形通訊裝置(如所謂“環形匯流排”)的節點間傳輸資料，該等節點在該通訊裝置中彼此串接。在此情況下，可由一實施為主設備之節點將資料包傳輸給其他實施為從設備之節點，其中，自從設備向從設備傳輸該資料包。此外，自從設備向從設備傳輸資料時可能延遲至少一位元持續時間，遂可在各節點間以極小的等待時間傳輸可包含消息的資料包。

本發明之通訊裝置設計為可執行該方法的所有步驟。其中，亦可由該通訊裝置的相應組件執行該方法的各步驟。此外，亦可將該通訊裝置的功能抑或該通訊裝置之相應組件的功能實施為該方法之步驟。該方法之步驟亦可實施為該通訊裝置之至少一組件的功能抑或該整體通訊裝置 的功能。

下面參照說明書及附圖對本發明的其他優點及設計方案進行說明。

在本發明的範圍內，本發明之前述及下文將述之特徵不僅可按所給出的方式結合應用，也可按其他方式結合應用或單獨應用。

下面參照說明書及附圖對本發明的其他優點及設計方案進行說明。

在本發明的範圍內，本發明之前述及下文將述之特徵不僅可按所給出的方式結合應用，也可按其他方式結合應用或單獨應用。

圖1為應用於本發明方法的一實施方式之中間幀符號2、4、6、8、10、12的示例圖，該等中間幀符號用作在本發明之通訊裝置的各節點間進行傳輸之資料包的組件。在此種資料包中，任一該等中間幀符號2、4、6、8、10、12後面皆佈置一可實施為資料幀或空白幀的幀14。

本發明方法的一設計方案應用MFM編碼(即密勒編碼)來為資料包編碼，在此情況下，圖1所示中間幀符號2、4、6、8、10、12的示例產生一資料流之資料包。其中，每個中間幀符號2、4、6、8、10、12皆具有具相應週期長度之信號特性曲線16、18、20、22、24、26。採用密勒編碼後，每個中間幀符號2、4、6、8、10、12之信號特性曲線16、18、20、22、24、26具有應用於初始化相應節點時之2.5 位元或3位元的非法週期長度，此週期長度與發送資料所採用的傳統週期長度不同。該二第一中間幀符號2、4之信號曲線16、18的週期長度為3位元，而其他中間幀符號6、8、10、12之信號曲線20、22、24、26的週期長度為2.5位元。具非法週期長度之中間幀符號2、4、6、8、10、12因編碼違規而產生。中間符號2、4、6、8、10、12表示可被各節點識別出的無效資料信號。

初始化過程中重複發送此類中間幀符號2、4、6、8、10、12時，該通訊裝置的每個從設備皆接收一由在兩前後相連之邊沿變換間分佈之短週期長度與長週期長度交替構成的序列，該等邊沿變換由信號特性曲線16、18、20、22、24、26定義。

將就功能而言對應於資料包之起始(Start of Package)及/或結束(End of Package)的中間幀符號2、4、6、8、10、12(IFS，Interframe-Symbol)插入待傳輸資料流，以便相應節點識別及提取連續資料流中的消息。中間幀符號(IFS)2、4、6、8、10、12亦可實施為前置碼，如此便可根據後面的消息將實施為從設備之節點同步化。因此，該等中間幀符號2、4、6、8、10、12應用於將可實施為資料幀或空白幀的幀同步化。

為確保中間幀符號2、4、6、8、10、12得到可靠識別，資料流中不得出現相同位串的情況。例如可利用相應編碼或編碼違規來發現此種情況。產生可用作同步化符號的特殊中間幀符號2、4、6、8、10、12時，可採用線編碼(如 密勒編碼)的規則，其中，在資料流中特定數量的零或一後總是設置邊沿變換。若在資料流中超過某個最小或最大持續時間未發生邊沿變換，則提供一無效編碼，視該方法之具體實施方案而定。低於該最小期間不發生邊沿變換會提高該通訊裝置之帶寬要求，故而可替代選定一針對不發生變換的最大允許期間的非法提高範圍。

圖2為資料包的實施為資料幀28之幀的結構示例圖，該幀可在本發明之通訊裝置的節點間進行傳輸。該資料幀28包含識別欄30、地址欄34、資料欄36，以及用於循環亢餘檢查的可選CRC欄38。如圖2所示，資料幀28前後各連接一中間幀符號40。

圖3為實施為空白幀42之幀的結構示例圖，根據本發明之方法的一實施方式，該幀可在本發明之通訊裝置的節點間受到交換。該空白幀42同樣包含識別欄30，以及就該空白幀42而言可選故非必須配置的地址欄34。空白幀42還包含用於中斷請求的IRQ欄44(IRQ，Interrupt request)。空白幀42同樣可具有用於循環亢餘檢查的可選CRC欄38。在受到發送的資料流中，空白幀42同樣佈置於兩分別位於該空白幀42前後的中間幀符號40之間。

根據如圖2及圖3所示幀的資料結構，中間幀符號40後面為識別欄30，其包含由多個幀識別位元(Frame-ID-Bit)構成的序列。該等幀識別位元將之後資料流中消息的類型通知相應節點。根據示範性配置方案，可設有一個幀識別位元及四個地址位元。根據替代實施方案，包含該識別欄 30及該地址欄34之標頭中的位元數可有所增減。

根據本發明的設計方案，為資料包之該幀的地址欄34及識別欄30標識同位位元，藉此可防止出現錯誤定址。作為替代或補充方案，亦可針對整個幀(通常針對資料幀)實施循環亢餘檢查(cyclic redundancy check，CRC)並算出檢查總和(checksum)。針對整個幀計算檢查總和可提高傳輸錯誤的識別效果，以便應用於安全關鍵型裝置(如機動車輛的控制設備)中。

根據另一應用方案，由主設備對該幀之識別欄30中的識別位元進行配置，使得所連接的從設備可將該消息解釋為資料幀28。根據一種示範配置方案，以如下方式標識資料幀28：資料幀28之識別欄30中的第一識別位元FD0不予設置：FD0=0。因此，唯有定址節點方允許此處理該消息之資料內容。此種消息(資料幀28)與串聯式外圍介面(SPI)的資料內容相應。

除具識別位元之識別欄30外，幀還具有具地址位元的地址欄34。其中，可透過調節及/或變更地址欄34中的地址值(即地址位元)來執行節點定址，藉此便可調節該幀之地址欄34的地址資訊。實施節點定址時採用環形拓撲，使得每個節點(通常為從設備)皆可從(例如)該地址值所定義之當前地址中減去0x01，如此便可在地址為0x00的情況下利用相應地址值找到期望節點。通常利用單位元減法器透過傳輸第一最低有效位元(least significant bit，LSB-First)的地址實現此點。

此外還可將該幀之識別欄30中的其他識別位元例如應用於相應傳輸指令(例如，單指令、多指令及/或廣播指令)。透過進行相應配置，可在傳輸資料幀28的過程中執行讀(broadcast write)及/或讀(broadcastread)。在寫及/或讀的方面出現傳輸錯誤的情況下，下一地址值不再解釋為地址資訊，而是解釋為傳輸識別(Broadcast-ID)，且各從設備不對其進行變更。在此情況下可執行大量不同的地址傳輸(Broadcast)，亦即，在地址標頭長度為4位元的情況下傳輸16個地址。

根據第一傳輸應用方案(Broadcast應用方案)，實施為節點的主設備將(例如)調節系統時鐘的指令發送給參與通訊的各從設備，同時發送的還有一與該環形通訊裝置中的延遲相應且為該主設備所瞭解的個別Offset(偏移)。否則，該主設備便可能將帶已知偏移時間的單獨一幀發送給多個從設備。該主設備與第一從設備的偏移時間為x位元+資料位元數，因為該從設備唯有在接收整個幀後方可調節其時鐘。然而，此時間為固定時間且能夠被計算出來。前後相連的從設備分別僅將其時鐘另調節一延遲時間，即調節一偏移時鐘，因為在本發明之設計方案中，每個節點的延遲僅為一位元。

根據第二傳輸應用方案，該主設備發送一用於輸出及/或調節所連接從設備之時鐘角的指令。根據一種示範應用方案，該環形網路裝置中的第一從設備識別一用於輸出該時鐘角之值的傳輸指令。根據存儲於該識別位元中的識 別，該傳輸指令對該通常實施為資料幀28之幀的識別欄30中的位元進行變更，使得後面的從設備對資料內容進行讀訪問並將該時鐘角之值充入該幀之被該主設備所清空的資料部分。此時，後面的從設備以類似於該第一應用方案的方式利用該傳輸，以便在將偏移時鐘考慮在內的情況下將時鐘角之值另調節一位元。在同時亦傳輸當前之變更速度的情況下(亦即，幀可能具有任意長度)，此舉可使該等從設備保持足夠精確的角同步性。

根據本發明的設計方案，空白幀42的每個IRQ欄44為每個參與從設備各設一Interrupt位元，該Interrupt位元與一從設備一一對應。每個從設備皆可透過對分配給它的Interrupt位元進行設置及/或調節(設置為及/或調節至1或0)來將中斷請求發送給主設備，從而表明，該主設備需要採取某種特別舉措，例如，將一資料幀28發送給該從設備，以便該從設備插入用於該主設備的資料。

根據本發明方法的一設計方案觸發一中斷請求及將其復位的情形參閱圖4。

圖4為本發明之通訊裝置50根據本發明之方法的一實施方式處於三個先後工作狀態的示例圖。

此處之環形通訊裝置50具有實施為節點之主設備52，以及在該通訊裝置50中串接且環形相連的從設備54、56、58、60。其中，第一從設備54經由資料鏈路與主設備52連接。所有從設備54、56、58、60彼此串聯且經由資料鏈路相連。該通訊裝置之最末從設備60亦與主設備52連接。

如圖4所示，每個從設備54、56、58、60皆具一Interrupt暫存器62，該Interrupt暫存器62包含一用於指示Interrupt位元的狀態、即用於指示用於中斷請求之位元的狀態的欄位，該Interrupt位元具有狀態0或狀態1。主設備52包含兩Interrupt暫存器64、66，其中，主設備52的每個該二Interrupt暫存器64、66皆具y個欄位，一Interrupt暫存器64、66的第x個欄位之值分配給第x個從設備54、56、58、60之Interrupt的值及/或狀態。主設備52之第一Interrupt暫存器64指示前一第k-1個空白幀之Interrupt位元的資料內容。第二Interrupt暫存器66指示第k個空白幀之當前Interrupt位元的資料內容。

圖4亦示出時間軸68，其分為三區域，其中，第一區域受到第一時間點70 t=0以及第二時間點72的限制，主設備52在該第二時間點上將第n個空白幀發送給從設備54、56、58、60，在該二時間點70、72之間對通訊裝置50實施初始化74。第二區域受到第二時間點72及第三時間點76的限制，主設備52在該第三時間點上將第n+1個空白幀發送給從設備54、56、58、60，該第二區域表示觸發78一Interrupt。第三時間點76後對該Interrupt實施復位80。對該Interrupt即中斷請求實施復位80時，並非對其中一從設備54、56、58、60之Interrupt暫存器62中的Interrupt位元實施復位，而是將用於該第二Interrupt暫存器66之Interrupt的第x個欄位之值轉移至主設備52之第一Interrupt暫存器64。因此，從設備54、56、58、60之Interrupt 暫存器62中Interrupt位元之值保持不變。若從設備54、56、58、60希望將新中斷請求發送給主設備52，則將從設備54、56、58、60之Interrupt暫存器62中Interrupt位元的狀態反轉，該Interrupt位元係該主設備52在藉由一空白幀進行傳輸後根據前述方法對第一Interrupt暫存器64與第二Interrupt暫存器66進行比較而識別出。

根據本發明的前述實施方式，在該通訊裝置50之初始化74過程中將用於所有從設備54、56、58、60的所有Interrupt位元設置為0。觸發78該Interrupt時，此處之第三從設備58透過對Interrupt暫存器62中的Interrupt位元進行切換來標記該Interrupt之觸發78，主設備52於各從設備54、56、58、60接收該等Interrupt位元後將上述情況記錄於該主設備之第二Interrupt暫存器66中，具體方式在於：該第二Interrupt暫存器66之第三欄位的值設置為1，其他欄位的值設置為0。

作為替代方案，亦可在從設備54、56、58、60可將資料提供給主設備52的情況下，於初始化74過程中將該等Interrupt位元設置為1，一從設備54、56、58、60將分配給它的Interrupt位元之值設置為0。透過對Interrupt位元進行相應設置及/或調節將Interrupt位元設置及/或調節為0或1(視具體定義而定)，藉此便可使得一從設備54、56、58、60將信號傳輸給該主設備。

若為其中一從設備54、56、58、60規定中斷請求，則該從設備54、56、58、60透過對其Interrupt暫存器62中 的Interrupt位元之值進行調節來觸發該中斷請求。此外，在一幀(通常為空白幀)中以與相應從設備54、56、58、60是否觸發中斷請求無關的方式傳輸該Interrupt位元之當前值，該幀在通訊裝置50中的各節點間傳輸，亦即，以主設備25為出發點，自從設備54、56、58、60向從設備54、56、58、60傳輸並最終重新傳輸至主設備52。在此情況下，每個幀通常具有x個欄位，其中，第x個欄位與第x個從設備54、56、58、60之Interrupt位元之值一一對應。若主設備52於自從設備54、56、58、60向從設備54、56、58、60循環一週後重新接收該幀，則該主設備52之第一Interrupt暫存器64的各欄位可得到更新，其中，將所接收之幀的第x個欄位中的Interrupt位元之值傳輸至該主設備64之用作基準暫存器的第一Interrupt暫存器64的第x個欄位。

根據另一應用方案，由主設備52對幀的識別位元進行配置，使得所連接之從設備54、56、58、60可將該以消息的形式接收的幀解釋為空白幀。根據一種示範性配置方案，以如下方式標識資料幀28：對識別欄中的至少該第一識別位元FD0進行相應設置即定義，使得該第一識別位元例如設置為FD0=1。根據所採用的協議，將幀定義為空白幀，其中，透過對專設欄位及/或位元進行設置來將空白幀定義為該幀。空白幀用於在通訊裝置50的空轉狀態下將各節點同步化，以及用於將中斷請求(即所謂“軟Interrupt”)自從設備54、56、58、60傳輸給主設備52。從設備54、 56、58、60可利用此種中斷請求將(例如)一新資料包傳送給主設備52，主設備52可利用一讀請求取走該資料包。在可實施為資料幀或空白幀的幀中，每個從設備54、56、58、60皆固定分配有至少一可被其改動的Interrupt位元。由主設備52(如微控器)為各中斷請求的處理進行優先排序。

根據所採用的協議，在定址出現交叉的情況下由主設備52對從設備54、56、58、60的中斷請求(軟Interrupt)進行正確答覆，亦即，主設備52在從設備54、56、58、60的中斷請求受到處理及/或復位前便回應該等從設備54、56、58、60。舉例而言，主設備52可在成功處理該中斷請求後將一復位(Reset)指令發送給從設備54、56、58、60，然而，通訊裝置50中可能存在等待時間，故該復位指令可能在已存在新中斷請求以後方於從設備54、56、58、60的一時間點上得到執行。因此，在接收最後空白幀至執行關於中斷請求之復位指令的時間段內，仍可能有出現於從設備54、56、58、60中的中斷請求被無意刪除。

為防止出現此種情況，根據該通訊裝置的設計方案，對關於中斷請求的資訊進行單向傳輸。根據該設計方案，每個從設備54、56、58、60皆具該Interrupt暫存器62即用於中斷請求之暫存器。透過出現及/或觸發一中斷請求將從設備54、56、58、60中Interrupt暫存器62之值反轉。由每個節點將該Interrupt暫存器60的當前狀態插入該空白幀並傳輸給主設備52。主設備52已根據之前的循環包含及 /或包括了Interrupt暫存器64之狀態資訊的影像，該主設備此時便可透過將當前狀態與關於中斷請求之Interrupt位元的之前狀態進行比較，從而在執行軟中斷服務常式(即用於提供中斷請求的程式)時判定哪個至少一實施為從設備54、56、58、60之節點需要受到處理，其中，儘可能根據分配給該至少一從設備54、56、58、60的優先權對該至少一從設備54、56、58、60進行處理。

圖5為本發明之方法的另一實施方式的圖表，其第一時間軸82位於主設備一側，第二時間軸84位於從設備一側，其中，沿該二時間軸82、84記錄有在為可靠傳輸Interrupt請求(即用於中斷的請求)而進行流程控制的過程中所發生的事件。

其中，若在至少一從設備中存在新資料，則該主設備於第一時間點86上將一空白幀發送給該至少一從設備，該至少一從設備於第二時間點88上設置一Interrupt位元。若該至少一從設備將一Interrupt發送給該主設備，則該Interrupt於第三時間點90上被接收且由該主設備對該Interrupt進行處理。此後，該主設備將第一讀指令及/或寫指令發送給該至少一從設備，並由該至少一從設備於第四時間點92上予以接收，其中，該至少一從設備還對(例如)關於時間戳的暫存器內容進行讀取。

此後，該至少一從設備對該主設備進行答覆，其中，通訊過程中出現干擾94。該干擾94導致在資料流中出現傳輸錯誤。然而，該主設備於第五時間點96上透過循環亢餘 總和分析(CRC)發現此傳輸錯誤。在此基礎上對該讀指令實施重複，根據該重複，該主設備將第二讀指令及/或寫指令發送給該至少一從設備，並由該至少一從設備於第六時間點98上予以接收。此後，該至少一從設備對之前的(第一)讀指令及/或寫指令實施重複。該至少一從設備隨後將資料傳輸給該主設備，並由該主設備於第七時間點100上予以接收。資料接收完畢後，將該等資料轉移至該主設備的一記憶體、如RAM。此後，該主設備可重新將一空白幀發送給該至少一從設備，並由該至少一從設備於第八時間點102上予以接收。

圖6為在本發明之方法的實施方式的時間曲線中，本發明通訊裝置之節點間之資料流中實施為資料幀104之幀的示例圖。該資料幀104中設有中間幀符號106。該資料幀104還包含識別欄108、地址欄114、資料欄116及用於循環亢餘檢查的CRC欄118，此處之識別欄108具有Toggle-Bit 110(即翻轉位元)及識別位元112。

通常情況下，每個幀(無論其實施為資料幀104抑或空白幀)皆具一用於所有節點(通常為所有從設備)之Toggle-Bit，即翻轉位元。根據該翻轉位元的某個值可瞭解該幀是否已正確傳輸，抑或在資料幀或空白幀的之前循環過程中是否出現干擾、即錯誤。資料欄116還具多個Interrupt位元，其中，每個從設備皆與一Interrupt位元一一對應。

該資料幀104之識別位元112在所有時間點上皆具有數 值0，此舉可識別該實施為資料幀104之幀。若該識別位元替代具有數值1，則該幀係空白幀。第一時間點120係對資料欄116中的第k-1個消息實施第一傳輸，其中，Toggle-Bit 110具有數值1。第二時間點122係將Toggle-Bit 110切換為數值0並對資料欄116中的第k個消息實施第一傳輸。然而，第二時間點122後的第一傳輸過程中出現傳輸錯誤124。故而在隨後的第三時間點126上，Toggle-Bit 110並未被該主設備反轉，從而使得本示例中的數值保持為0。在此情況下，該從設備對之前的(即此處之)第k個消息進行重複，使得該第k個消息受到二次傳輸。需要注意的是，可對重複嘗試的次數加以限制。第四時間點128係將Toggle-Bit 110重新反轉為1，並對資料欄116中的第k+1個消息進行首次傳輸。

該通訊裝置將採用何種速度來實施及/或實現該通訊裝置各節點的不同功能、(例如)程式及/或指令考慮在內，根據該通訊裝置的一種設計方案，在從設備中出現中斷請求的速度慢於空白幀取走該中斷請求的速度。否則，Interrupt暫存器的二次翻轉(亦即，切換或來回轉換)會重新產生初始狀態，如此便無法透過對主設備中的狀態資訊進行比較來識別Interrupt暫存器。在不遵守此等規則的情況下，中斷情況可能會丟失，但肯定不會出現中斷請求過多的情況，本設計方案中透過以下方式實現此點：在第一節點傳輸給第二節點的兩中斷請求之間設置一具規定最小長度的時間間隔，該時間間隔例如可與該通訊裝置之節點數及/或 幀的長度相關。

除用於傳輸中斷請求外，該等空白幀還用於在該通訊裝置的當前工況中對從設備進行配置。如前所述，可在安全關鍵型應用程式中利用及/或透過循環亢餘檢查(CRC，cyclic redundancy check)針對(例如)實施為資料幀之幀進行編碼。為防止傳輸錯誤引起節點定址方面的錯誤，可同樣對一地址標頭、即為一幀之地址的資料頭實施CRC運算，其中，為該地址標頭算出檢查總和，並由一節點對其地址加以應用。

根據設計方案，透過一空白幀為每個節點(通常為每個從設備)分配地址。然而，此設計方案會使得該環形通訊裝置中的每個節點皆瞭解其絕對地址，且該地址可用於進行CRC運算。為此，該主設備發送的是地址欄的地址值為0x00的空白幀。每個從設備從該地址值中減去0x01並否定接收到的地址。因此，該從設備透過接收一空白幀而獲得關於該從設備在該環中所處位置的資訊。在此情況下，接收從設備之位置通常與該地址欄中表明針對該地址值所執行之減法次數的地址值相關，其中，減法次數等於該通訊裝置中位於該接收從設備前之從設備(即佈置於主設備後及接收從設備前之從設備)的數目。

根據另一應用方案，該主設備對資料包的幀的識別位元進行配置，使得該等從設備將該等識別位元中的一識別位元解釋為所謂“翻轉位元”(Toggle-Bit)。根據一種示範性配置方案，由該幀的第二識別位元FD1對該翻轉位元進 行描述。出現傳輸錯誤時，該主設備可利用該幀的該定義為翻轉位元的第二識別位元FD1重新請求資料包。一般而言，利用對循環亢餘檢查之檢查總和進行分析來偵測傳輸錯誤。在此情況下，在該主設備中自行啟動針對錯誤傳輸之資料包及/或相應錯誤傳輸之消息的再傳輸(Re-Transmit)，亦即，毋需與中央運算單元(central processing unit，CPU)進行互動。該主設備重新發送一之前已發送之資料包後，該從設備對此加以識別，並判定此為對之前請求的重複還是包含相關內容的新消息。為此，該主設備對該翻轉位元FD1進行相應改動。若輸入消息的該翻轉位元在上一循環中未發生變更，則該從設備再次傳輸該前一資料包。反之，若翻轉位元FD1因切換而有所變更，則該從設備對當前資料包進行處理，同時，該從設備隨該當前資料包收到一關於將該前一資料包成功發送給該主設備的確認(acknowledge)。

在環形通訊裝置50的節點間傳輸具資料之幀的方法，該通訊裝置具有實施為節點之主設備52及至少一從設備54、56、58、60，每個節點皆具至少一Interrupt暫存器62、64、66。其中，至少一Interrupt暫存器62、64、66的一欄位分配給一中斷請求，該欄位包含一用於Interrupt欄位的值。其中，一從設備54、56、58、60利用通常實施為空白幀42之幀將包含Interrupt位元的中斷請求發送給該主設備52。根據該方法的設計方案，在該空白幀42中，每個54、56、58、60皆可與一此種Interrupt位元一一對應。亦可使 實施為資料幀28、116之幀針對每個從設備54、56、58、60皆具一Interrupt位元。亦可使每個資料幀28、116的空白幀42(通常為每個幀)皆另具一針對所有從設備54、56、58、60的翻轉位元，該翻轉位元給出所傳輸之幀的狀態，即在空白幀42中所傳輸之中斷請求的狀態。通常情況下可透過該翻轉位元之值來查明該前一幀是否受到正確傳輸，抑或在該傳輸過程中(例如)是否因干擾而產生錯誤。

一般而言，每個從設備54、56、58、60皆具一Interrupt暫存器62，其中，在出現中斷請求的情況下將該從設備54、56、58、60之Interrupt暫存器62之Interrupt位元之值反轉。其中，可將該從設備54、56、58、60之Interrupt暫存器62之欄位的當前值插入該通常實施為空白幀42抑或(視情況)實施為資料幀28、104之幀，並傳輸給該主設備52。其中，第x個從設備54、56、58、60將其Interrupt位元之值傳輸至該幀之與該第x個從設備54、56、58、60一一對應的欄位。若主設備52收到包含針對Interrupt位元之值的當前欄位的幀，則可將該等值傳輸至主設備52的第一Interrupt暫存器64。

該主設備52亦可具有兩Interrupt暫存器64、66，其中，第一Interrupt暫存器64的第x個欄位包含一Interrupt位元，其表明存在或不存在前一循環之第x個從設備54、56、58、60的中斷請求，第二Interrupt暫存器66的第x個欄位包含一Interrupt位元，其表明存在或不存在當前循環之第x個從設備54、56、58、60的中斷請求。可透過對該主設備 52的該二Interrupt暫存器64、66進行分析或比較來查明存在中斷請求，其中，由該主設備52為各中斷請求的處理進行優先排序。

此外，該至少一從設備54、56、58、60利用包含該中斷請求的空白幀42通知該主設備52，其需要根據一實施為資料幀28之幀從該從設備54、56、58、60取走一資料包。該主設備利用該幀之第x個欄位中Interrupt位元之值來瞭解第x個從設備54、56、58、60是否已觸發此種中斷請求。可藉由該第x個從設備54、56、58、60之Interrupt位元的數值1或0來指示存在中斷請求，視具體定義而定。

在正確傳輸的情況下，該主設備52將通常實施為空白幀42及/或資料幀28、104之幀中的翻轉位元反轉，其中，該幀中的翻轉位元之值在前一傳輸出現干擾的情況下保持不變，在該翻轉位元不變的情況下，該從設備54、56、58、60再次傳輸一實施為資料幀28、104及/或空白幀42的之前的幀，該幀包含待傳輸資料或一待傳輸消息。在此情況下，每個幀一般僅具一針對所有節點且用於記錄相應幀之傳輸狀態的翻轉位元。

在從設備54、56、58、60中出現中斷請求的速度通常慢於取走空白幀42中的中斷請求的速度。可單向傳輸中斷請求。

2‧‧‧中間幀符號

4‧‧‧中間幀符號

6‧‧‧中間幀符號

8‧‧‧中間幀符號

10‧‧‧中間幀符號

12‧‧‧中間幀符號

14‧‧‧幀

16‧‧‧信號特性曲線

18‧‧‧信號特性曲線

20‧‧‧信號特性曲線

22‧‧‧信號特性曲線

24‧‧‧信號特性曲線

26‧‧‧信號特性曲線

28‧‧‧資料幀

30‧‧‧識別欄

34‧‧‧地址欄

36‧‧‧資料欄

38‧‧‧CRC欄

40‧‧‧中間幀符號

42‧‧‧空白幀

44‧‧‧IRQ欄

50‧‧‧通訊裝置

52‧‧‧主設備

54‧‧‧從設備

56‧‧‧從設備

58‧‧‧從設備

60‧‧‧從設備

62‧‧‧Interrupt暫存器

64‧‧‧第一Interrupt暫存器

66‧‧‧第二Interrupt暫存器

68‧‧‧時間軸

70‧‧‧第一時間點

72‧‧‧第二時間點

74‧‧‧初始化

76‧‧‧第三時間點

78‧‧‧觸發

80‧‧‧復位

82‧‧‧第一時間軸

84‧‧‧第二時間軸

86‧‧‧第一時間點

88‧‧‧第二時間點

90‧‧‧第三時間點

92‧‧‧第四時間點

94‧‧‧干擾

96‧‧‧第五時間點

98‧‧‧第六時間點

100‧‧‧第七時間點

102‧‧‧第八時間點

104‧‧‧資料幀

106‧‧‧中間幀符號

108‧‧‧識別欄

110‧‧‧Toggle-Bit(翻轉位元)

112‧‧‧識別位元

114‧‧‧地址欄

116‧‧‧資料欄

118‧‧‧CRC欄

120‧‧‧第一時間點

122‧‧‧第二時間點

124‧‧‧傳輸錯誤

126‧‧‧第三時間點

128‧‧‧第四時間點

圖1為應用於本發明方法的一實施方式的採用密勒編碼/MFM編碼之中間幀符號的示例圖； 圖2為應用於本發明方法的另一實施方式之幀之結構圖，該幀實施為資料幀；圖3為應用於本發明方法的又一實施方式之幀之結構圖，該幀實施為空白幀；圖4為本發明之通訊裝置的一實施方式的示意圖，根據本發明之方法的一實施方式，利用該通訊裝置來觸發軟Interrupt請求；圖5為實施本發明方法之又一實施方式的過程中為可靠傳輸中斷請求而進行流程控制的示例圖；及圖6為實施本發明方法之另一實施方式的過程中採用翻轉位元(Toggle-Bit)來自行再傳輸(Re-Transmit)消息的示例圖。

50‧‧‧通訊裝置

52‧‧‧主設備

54‧‧‧從設備

56‧‧‧從設備

58‧‧‧從設備

60‧‧‧從設備

62‧‧‧Interrupt暫存器

64‧‧‧第一Interrupt暫存器

66‧‧‧第二Interrupt暫存器

68‧‧‧時間軸

70‧‧‧第一時間點

72‧‧‧第二時間點

74‧‧‧初始化

76‧‧‧第三時間點

78‧‧‧觸發

80‧‧‧復位

Claims (9)

1. 一種在環形通訊裝置(50)的節點間傳輸具資料之幀的方法，該通訊裝置具有實施為節點的一主設備(52)及至少一從設備(54，56，58，60)，其中，每個節點皆具至少一Interrupt暫存器(62，64，66)，該至少一Interrupt暫存器(62，64，66)的一欄位分配給一中斷請求，該欄位包含一用於Interrupt欄位的值，一從設備(54，56，58，60)利用一實施為空白幀(42)之幀將一包含該Interrupt位元的中斷請求傳輸給該主設備(52)，該空白幀另具一針對所有從設備(54，56，58，60)的翻轉位元，該翻轉位元給出一中斷請求的狀態。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，每個從設備(54，56，58，60)皆具一Interrupt暫存器(62)，其中，在出現中斷請求的情況下將一從設備(54，56，58，60)之Interrupt暫存器(62)之Interrupt位元之值反轉。
3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中，將該從設備(54，56，58，60)之Interrupt暫存器(62)之欄位的當前值插入該空白幀(42)並傳輸給該主設備(52)。
4. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中，該主設備(52)具有兩Interrupt暫存器(64，66)，其中，第一Interrupt暫存器(64)的第x個欄位包含一Interrupt位元，其表明存在前一循環之第x個從設備(54，56，58，60)的中斷請求，第二Interrupt暫存器(66)的第x個欄位包含一Interrupt位元，其表明存在當前循環之第x個從設備(54， 56，58，60)的中斷請求。
5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中，透過對該主設備(52)的該二Interrupt暫存器(64，66)進行分析來查明存在中斷請求，其中，由該主設備(52)對中斷請求的處理進行優先排序。
6. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該至少一從設備(54，56，58，60)利用包含該中斷請求的該空白幀(42)通知該主設備(52)，其需要根據一實施為資料幀(28)之幀從該從設備(54，56，58，60)處取走一資料包，該至少一從設備(54，56，58，60)透過對該空白幀中分配給該至少一從設備(54，56，58，60)的Interrupt位元進行調節來通知該主設備(52)。
7. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，在正確傳輸的情況下，該主設備(52)將該空白幀(42)中或一資料幀(28，116)中的翻轉位元反轉，其中，該空白幀(42)中或該資料幀(28，116)中的該翻轉位元之值在該傳輸出現干擾的情況下保持不變，在該翻轉位元不變的情況下，該從設備(54，56，58，60)再次傳輸前一空白幀(42)或資料幀(28，116)，該前一空白幀(42)或資料幀(28，116)包含一消息。
8. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，單向傳輸中斷請求，其中，在該主設備(52)之處理完畢後不對該從設備(54，56，58，60)中的翻轉位元進行復位。
9. 一種環形通訊裝置(50)，具有實施為節點的一主設 備(52)及至少一從設備(54，56，58，60)，其中，該等節點相互傳輸具有資料之幀，每個節點皆具至少一Interrupt暫存器(62，64，66)，該至少一Interrupt暫存器(62，64，66)的一欄位分配給一中斷請求，該欄位包含一用於Interrupt欄位的值，一從設備(54，56，58，60)利用一實施為空白幀(42)之幀將一包含該Interrupt位元的中斷請求傳輸給該主設備(52)，該空白幀另具一針對所有從設備(54，56，58，60)的翻轉位元，該翻轉位元給出一中斷請求的狀態。