用于在总线系统中确定性地进行数据传输的方法和总线系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于在总线系统中确定性地进行数据传输的方法，具有以下步骤：将总线系统的至少一个数据总线划分成第一通道和第二通道，其中所述两个通道通过时分复用被构成，并且其中时分复用的最小的时间单元是基本数据周期，在每个基本数据周期中在第一通道中传输第一类型的消息，其中能够在第二通道中在每个基本数据周期中传输第二类型的消息。此外本发明专利技术公开一种总线系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在总线系统中确定性地进行数据传输的方法和相应的总线系统。
技术介绍
当今，总线系统在多个不同的应用中被使用。例如，总线系统可以在自动化技术中被使用，以便将自动化设备的不同的传感器、执行器和控制装置以数据通信的连接彼此耦合。但是，总线系统例如也可以在车辆中被使用，以便将车辆中的各个控制设备彼此耦合。车辆的ESP控制设备例如可以经由CAN总线或者FlexRay总线与车辆的中央网关耦合。CAN总线是至今未被使用用于确定性地实时通信的总线系统。更确切地说，CAN总线上的消息被配备消息ID。如果由两个总线用户同时在CAN总线上发送消息，那么总线访问的仲裁自动地基于消息ID发生。在此，其消息ID显示较高优先级的该消息被优选。因此在这样的情况下，其消息ID具有较低优先级的消息不被传输或者仅仅以后被传输。为了当在CAN总线上进行数据传输时实现较高的可预测性或者较高的确定性，例如TTCAN协议或者还有时间触发式CAN协议可以被使用。TTCAN协议规定：主机分别利用控制消息开始具有多个消息的数据帧。在此，数据帧中的各个数据窗可以单独地为确定的发送者被保留。例如在DE 10000302 A1中公开TTCAN协议。
技术实现思路
本专利技术公开具有专利权利要求1的特征的方法和具有专利权利要求12的特征的总线系统。相应地规定：用于在总线系统中确定性地进行数据传输的方法，具有以下步骤：将总线系统的至少一个数据总线划分成第一通道和第二通道，其中所述两个通道通过时分复用来构成，并且其中时分复用的最小的时间单元是基本数据周期，并且在每个基本数据周期中在第一通道中传输第一类型的消息，其中可以在第二通道中在每个基本数据周期中传输第二类型的消息。此外规定：具有主设备的总线系统，所述主设备具有至少一个主总线接口和控制装置，所述总线系统具有用于主设备的每个主总线接口的总线支路，其中总线支路中的每一个均具有至少一个具有从总线接口和计算装置的从设备，其中具有两个或者更多个从设备的总线支路中的从设备以串联电路方式布置，其中控制装置和计算装置被构造用于，执行按照本专利技术的方法。专利技术优点本专利技术所基于的认识在于，用于CAN总线的已知的传输协议中没有一个可以满足在标准CAN协议的可比的数据吞吐量的情况下对分布式系统的实时控制的要求。因此，本专利技术设置一种方法，其中数据总线被划分成两个通道。在此，通道通过时分复用来构成。就此而论，时分复用意味着：两个通道分享数据总线或者总线介质。在此，总线介质的分享不以物理的方式被执行，相反地分享通过总线介质的时间上的划分被执行。这意味着，预先给定其中可以发送第一通道的数据的时间，并且预先给定其中可以发送第二信道的数据的时间。由此，在CAN信息初始的仲裁阶段仅仅尚在故障情况下被需要。按照本专利技术，时分复用被执行，使得时分复用的最小的单元是基本数据周期。在这样的基本数据周期中，第一类型的消息按照本专利技术总是在第一通道中被传输。此外，第二类型的消息可选地也可以在第二通道中被传输。基本数据周期以此结束。一个基本数据周期后又接着一个基本数据周期，所述基本数据周期又具有第一通道中的第一类型的消息和第二通道中的第二类型的可选的消息。 通过将总线介质划分为在基本数据周期的栅格中传输的两个通道，非常复杂的控制任务可以在简单的总线系统中被执行，而用于总线系统的硬件例如不必匹配于具有较高数据传输速率的新的总线系统。有利的实施方式和改进方案由从属权利要求以及由参考图的描述得出。基本数据周期的周期时间取决于通道1和通道2上的各自信息的持续时间。周期时间由所述信息的长度（DLC）和总线的所使用的波特率计算。例如在一个实施方式中，基本数据周期可以具有小于500μs、尤其小于300μs、尤其250μs或者150μs的周期时间。基于具有至多两个消息的非常短的基本数据周期，可以获得非常快速的消息序列（Nachrichtenfolge）。这能够利用非常简单的和因此也成本低的总线架构实现总线用户的实时控制。在另一实施方式中，总线系统的总设备将第一类型的消息作为单向消息传送给总线系统的从设备中的至少一个。如果第一通道单独地为主设备的所述消息被保留，那么可以确保：在每个基本数据周期中，主设备的消息被传送给从设备。在使用CAN总线的情况下，在通道1上的或者主设备的消息可以比通道2上的消息或者从设备的消息装备更高的优先级。因此可以确保：通道1上的消息即使在两个通道重叠的情况下（故障情况）也被发送。在一个实施方式中，主设备以第一类型的消息传送用于从设备中的至少一个的实时控制数据。这能够以非常小的等待时间经由数据总线实现对从设备的高性能的控制。因此，本专利技术也可以被使用用于非常复杂的控制任务。在一个实施方式中，主设备将第一类型的消息作为广播消息传送给所有从设备。这确保：所有从设备获得消息，并且不通过单独寻址的单独的消息来使总线系统的带宽满载。因此，从设备的同步化的操控变得可能。在一个实施方式中，第二类型的消息由主设备传送给从设备之一或者所有从设备。可替代地，第二类型的消息由从设备之一传送给主设备和/或从设备之一或者所有从设备。因此，第二类型的消息可以被使用用于点对点通信或者用于在主设备和各个从设备之间或者在所述从设备之间的单独的通信。在另一实施方式中，第二类型的消息仅作为对由主设备传送给相应的从设备的、包含数据询问的第二类型的消息的应答由从设备之一传送。如果从设备仅对主设备的询问应答，那么主设备可以控制在数据总线上的通信，并且从设备可以不通过有错误的或者不期望的数据通信对数据总线的带宽加载荷。此外，通过这种方式的数据通信，数据总线上的通信的仲裁可以被放弃，并且然而在主设备和从设备之间的周期性的双向的数据交换发生。在一个实施方式中，所述方法具有以下步骤：在矩阵周期中传输多个基本数据周期，其中矩阵周期具有静态区域和动态区域，其中在每个矩阵周期中的静态区域中，由主设备将相同的数据询问以第二类型的消息传送给从设备，并且其中在动态区域中不在每个矩阵周期中由主设备将相同的数据询问以第二类型的消息传送给从设备。这能够实现：为必须在主设备和从设备之间周期性地交换的数据已经保留对此需要的带宽。这样的数据例如可以是在控制算法中所需要的测量数据。此外，由此必须仅仅根据询问或者偶尔地例如由主设备从所述从设备查问的数据在需要时可以被传达。这样的数据例如可以是诊断数据。在另一实施方式中，第一类型的消息具有第一CAN数据帧的大小、尤其32比特，并且第二类型的消息具有第二CAN数据帧的大小、尤其24比特。如果通常的CAN数据帧被使用，那么所述方法可以在CAN总线系统中被使用。在另一实施方式中，所述方法具有以下步骤：在相应多个第二类型的消息中以第二类型的消息传输比一个第二类型的消息大的数据量；并且通过在多个第二类型的消息的接收器中组合多个第二类型的消息来重建数据量。如果各个数据量被分段，那么当所述数据量大于第二类型的消息时，大的数据量可以在第二通道中被传输，而然而此外在第一通道中的确定性的数据传输是可能的。为了将第二类型的各个消息组合为最初的数据量，信息计数器例如可以在第二类型的消息中被使用。这样的信息计数器随着每个所发出的第二类型的消息被递增，并且因此说明必须组合第二类型的消息的顺序。此外，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在总线系统（1）中确定性地进行数据传输的方法，具有以下步骤：将总线系统（1）的至少一个数据总线（2）划分（S1）成第一信道（3）和第二通道（4），其中所述两个通道（3、4）通过时分复用来构成，并且其中时分复用的最小的时间单元是基本数据周期（5）；和在第一通道（3）中在每个基本数据周期（5）中传输（S2）第一类型的消息（6‑1 ‑ 6‑30），其中能够在第二信道（4）中在每个基本数据周期（5）中传输第二类型的消息（7‑1 ‑ 7‑30）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.23 DE 102013227059.31.用于在总线系统（1）中确定性地进行数据传输的方法，具有以下步骤：将总线系统（1）的至少一个数据总线（2）划分（S1）成第一信道（3）和第二通道（4），其中所述两个通道（3、4）通过时分复用来构成，并且其中时分复用的最小的时间单元是基本数据周期（5）；和在第一通道（3）中在每个基本数据周期（5）中传输（S2）第一类型的消息（6-1 - 6-30），其中能够在第二信道（4）中在每个基本数据周期（5）中传输第二类型的消息（7-1 - 7-30）。2.按照权利要求1所述的方法，其中基本数据周期（5）具有小于500μs、尤其小于300μs、尤其为250μs或者150μs的周期时间。3.按照上述权利要求之一所述的方法，其中总线系统（1）的主设备（8）将第一类型的消息（6-1 - 6-30）作为单向消息传送给总线系统（1）的至少一个从设备（9-1 - 9-n）。4.按照权利要求3所述的方法，其中所述主设备（8）以第一类型的消息（6-1 - 6-30）传送用于所述从设备（9-1 - 9-n）中的至少一个的实时控制数据。5.按照上述权利要求3和4之一所述的方法，其中第二类型的消息（7-1 - 7-30）由主设备（8）传送给从设备（9-1 - 9-n）之一或者给所有从设备（9-1 - 9-n），或者其中第二类型的消息（7-1 - 7-30）由从设备（9-1 - 9-n）之一传送给主设备（8）和/或从设备（9-1 - 9-n）之一或者所有从设备（9-1 - 9-n）。6.按照权利要求5所述的方法，其中第二类型的消息（7-1 - 7-30）由从设备（9-1 - 9-n）之一仅作为对由主设备（8）传送给相应的从设备（9-1 - 9-n）的、包含数据询问（10-1 - 10-6）的第二类型的消息（7-1 - 7-30）的应答（11-1 - 11-7）来传送。7.按照权利要求6所述的方法，具有以下步骤：在矩阵周期（15-1 - 15-n）中传输多个基本数据周期（5）；其中矩阵周期（15-1 - 15-n）具有静态区域（16）和可选的动态区域（17）；其中在每个矩阵周期（15-1 - 15-n）中的静态区域（16）中，相同的数据询问（10-1 - 10-6）由主设备（8）以第二类型的消息（7-1 - 7-30）传送给从设备（9-1 - 9-n）；和其中在动态区域（17）中不在每个矩阵周期（15-1 - 15-n）中由主设备（8）将相同的数据询问（10-1 - 10-6）以第二类型的消息（7-1 - 7-30）传送给从设备（9-1 - 9-n）。8.按照上述权利要求之一所述的方法，其中第一类型的消息（6-1 - 6-30）具有第一CAN数据帧（20）的大小、尤其32比特，并且第二类型的消息（7-1 - 7-30）具有第二CAN数据帧（21）的大小、尤其24比特。9.按照...

【专利技术属性】
技术研发人员：B赫尔曼，T万德尔，M博伊滕，G蒂内利，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE