用于串行总线系统的用户站和用于在串行总线系统中进行通信的方法技术方案

提供一种用于串行总线系统（100）的用户站（10；20；30；1至4）以及一种用于在串行总线系统（100）中进行通信的方法。所述用户站（10；20；30；1至4）具有用于对所述用户站（10；20；30；1至4）与总线系统（100）的至少一个其他用户站（10；20；30；1至4）的通信进行控制的通信控制装置（11；21；31）、用于将由所述通信控制装置（11；21；31）产生的发送信号（TX1；TX2；TX3；TX4）在帧（450；460）中发送到所述总线系统（100）的总线（40）上的发送/接收装置（12；22；32）以及用于在一个循环（C）的时间上先后相继的时隙（S1至S4）中的至少一个时隙（S1至S4）中对所述用户站（10；20；30；1至4）对总线（40）的时间访问进行规划的时间规划单元（15；25；35），其中在一个循环（C）中为所述总线（40）的每个用户站（10；20；30；1至4）为了发送其发送信号（TX1；TX2；TX3；TX4）而设置了至少一个时隙（S1至S4）并且周期性地重复所述循环（C），并且其中所述时间规划单元（15；25；35）被设计用于在使用至少一条由所述总线（40）接收的信息的情况下确定一种分配关系，该分配关系规定，所述发送/接收装置（12；22；33）允许使用所述循环（C）的哪个时隙（S1到S4），以便将用于所述发送信号（TX1；TX2；TX3；TX4）的帧（450；460）发送到所述总线（40）上。460）发送到所述总线（40）上。460）发送到所述总线（40）上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于串行总线系统的用户站和用于在串行总线系统中进行通信的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于串行总线系统的用户站和一种用于在串行总线系统中进行通信的方法，用所述用户站和方法能够进行用于实时关键的应用情况的通信。

技术介绍

[0002]对于例如在车辆中的传感器与控制设备之间的通信来说，出于成本原因，目前取代点对点连接而越来越频繁地使用总线系统，在所述总线系统中数据作为消息在标准ISO11898
‑
l：2015中作为CAN协议规范用CAN FD来传输。消息在总线系统的用户站、比如传感器、控制设备、发送器等之间传输。在此，CAN FD目前在引入阶段中在第一步骤中大多以2Mbit/s的数据比特率在传输数据段的位元时被使用并且以500kbit/s的仲裁比特率在传输位于车辆中的仲裁段的位元时被使用。
[0003]为了避免所述总线上的不同用户站的消息的冲突，在CAN中使用CSMA/CR方法（CR＝Collision Resolution）。由此，用在消息或者帧的开始时的所谓的仲裁来解决冲突。在仲裁时，对识别符（Identifier＝ID）进行如下测评，即：哪个消息允许作为下一个消息被发送。在此，所述消息或者帧获得承认，其所具有的识别符拥有最高的优先权。这相应于严格的优先权
‑
时间规划（Strict
‑
Priority Scheduling）。这对于在自主车辆中的许多应用情况来说是足够的。
[0004]但是所述仲裁引起以下结果，即：目前的基于CAN的总线系统对于需要100%确定性的总线访问的应用情况、即对于所述总线系统的用户站在某些时间无论如何能够发送消息或者帧这种保证来说目前无法使用。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的任务是，提供一种用于串行总线系统的用户站和一种用于在串行总线系统中进行通信的方法，所述用户站和方法解决了前面所提到的问题。尤其是应当提供一种用于串行总线系统的用户站和一种用于在串行总线系统中进行通信的方法，所述用户站和方法能够在用于实时关键的应用情况的通信中使用并且对于所述用户站和方法来说尤其是100%确定性的总线访问是可能的。
[0006]该任务通过一种具有权利要求1的特征的、用于串行总线系统的用户站来解决。所述用户站具有用于对该用户站与所述总线系统的至少一个其它用户站的通信进行控制的通信控制装置、用于将由所述通信控制装置产生的发送信号在帧中发送到所述总线系统的总线上的发送/接收装置和用于在一个循环的在时间上先后相继的时隙中的至少一个时隙中对所述用户站对总线的时间访问进行规划的时间规划单元，其中在一个循环中为所述总线的每个用户站为了发送其发送信号而设置了至少一个时隙并且周期性重复所述循环，并且其中所述时间规划单元被设计用于在使用至少一条由所述总线接收的信息的情况下确定一种分配关系，该分配关系规定，所述发送/接收装置允许使用所述循环的哪个时隙来将
用于所述发送信号的帧发送到所述总线上。
[0007]在连接有之前所描述的用户站的总线系统中确保，每个用户站能够确定性地访问总线。因此，所述用户站中的每个用户站至少对于应该确定性地访问总线的时间而言在总线上获得所保证的最小的通信带宽。由此，实时关键的应用情况也可以用基于CAN的总线系统来实现。
[0008]所述用户站能够在每种根据CSMA/CR方法工作的通信协议中、例如在每种基于CAN的通信协议中使用、但是尤其是在CAN XL、CAN FD后继产品中使用。
[0009]对于所描述的用户站来说，也非常有利的是，所述也能够被称为“确定性调度”（deterministisches Scheduling）的确定性的时间规划的功能对于确定性的总线访问来说在需要时、也在连续运行中是能激活的。由此，所述用户站被设计用于实施两种不同的通信方法、即要么用于实施实现“Strict
‑
Priority Scheduling（严格优先权调度）”的CSMA/CR方法要么用于实施具有附加的确定性的时间规划的CSMA/CR方法。这相对于以下总线系统来说是大的优点，在所述总线系统中分别仅仅能够实现所提到的通信方法中的一种、例如10BASE
‑
T1S、Flexray等。另一个非常大的优点是，这里所描述的方案在配置和利用方面比在迄今为止的方法中简单得多。
[0010]所描述的用户站如此设计而成，使得其用总线上的其它用户站自行组织哪个用户站允许发送下一消息。由此，所述用户站和所属的总线系统的配置是自我组织的。这使得所述配置非常不麻烦。结果，几乎不产生人员的、用于对总线系统和用户站进行配置的附加的训练开销。
[0011]所述用户站的附加优点在于，不可能有“单个故障点”，如在对于10BASE
‑
T1S来说所需要的主节点中的情况那样。也就是说，如果一个用户站由于故障而失灵并且因此不再进行发送，那么这对总线上的通信没有负面影响。
[0012]所述用户站能够根据所述确定性的时间规划的所实现的变型方案要么提供与10BASE
‑
T1S的PLCA相同的最大延迟（Worst
‑
Case Delays（最坏情况延迟））要么提供比10BASE
‑
T1S的PLCA短了大约50%的最大延迟（Worst
‑
Case Delays）。
[0013]又为此而可能的是，根据应用或期望给所述用户站扩增许多附加功能，因为所述仲裁总是可供使用。例如为了进行发送而能够利用所述总线系统的另一用户站的未被利用的时隙。也可能的是，实现经过加权的周期性的发送（Weighted Round Robin），其中一些用户站允许每周期或者每循环发送比其他用户站多的消息。另一选项是，所述总线系统的用户站在其也被称为时槽（Slot）的时隙中在一个循环的期间代替最大长度的消息也能够发送多个更短的消息。这能够在总线上可用的带宽方面、而不仅仅是在由每个用户站发送或能发送的消息的数量方面实现公平性。
[0014]作为其结果，用所述用户站能够在总线访问方面以大的灵活性实现消息的发送和接收，并且由此可以实现很大范围的服务质量要求并且由此也实现应用。
[0015]所述用户站的其他有利的设计方案在从属权利要求中得到说明。
[0016]所述至少一条由总线接收的信息可能是通知该循环的开始的帧，其中所述至少一条由总线接收的信息还包括帧识别符和/或一个循环的时隙与总线的用户站的分配关系和/或关于所述总线的用户站中的哪个用户站目前在进行发送的信息。
[0017]根据一种实施例，所述时间规划单元被设计用于，作为所述至少一条从总线接收
的信息来至少使用通知所述循环的开始的帧并且对从总线接收的帧的发送器的帧识别符进行测评。
[0018]根据另一种实施例，所述时间规划单元被设计用于对通知循环的开始的帧的数据段进行测评，在所述数据段中布置有所述至少一条从总线接收的信息。
[0019]根据又一另外的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于串行总线系统（100）的用户站（10；20；30；1至4），其具有：用于对所述总线系统（100）的用户站（10；20；30；1至4）与至少一个其他用户站（10；20；30；1至4）的通信进行控制的通信控制装置（11；21；31）；用于将由所述通信控制装置（11；21；31）产生的发送信号（TX1；TX2；TX3；TX4）在帧（450；460）中发送到所述总线系统（100）的总线（40）上的发送/接收装置（12；22；32），以及时间规划单元（15；25；35），其用于在一个循环（C）的、在时间上先后相继的时隙（S1至S4）中的至少一个时隙（S1至S4）中来规划所述用户站（10；20；30；1至4）对所述总线（40）的时间访问，其中在一循环（C）中为所述总线（40）的每个用户站（10；20；30；1至4）为了发送其发送信号（TX1；TX2；TX3；TX4）而设置至少一个时隙（S1至S4）并且周期性地重复所述循环（C），并且其中所述时间规划单元（15；25；35）被设计用于在使用至少一条由所述总线（40）接收的信息的情况下确定一种分配关系，该分配关系规定，所述发送/接收装置（12；22；33）允许使用所述循环（C）的哪个时隙（S1到S4），以便将用于所述发送信号（TX1；TX2；TX3；TX4）的帧（450；460）发送到所述总线（40）上。2. 根据权利要求1所述的用户站（10；20；30；1至4），其中至少一条由所述总线（40）接收的信息是通知所述循环的开始的帧（SOCR），并且其中至少一条由所述总线（40）接收的信息还包括帧识别符（451x）和/或一个循环（C）的时隙（S1至S4）与所述总线（40）的用户站（10；20；30；1至4）的分配关系和/或所述总线（40）的用户站（10；20；30；1至4）当前发送的信息。3.根据权利要求1或2所述的用户站（10；20；30；1到4），其中所述时间规划单元（15；25；35）被设计用于：作为至少一条由所述总线（40）接收的信息至少使用通知所述循环的开始的帧（SOCR）并且对由所述总线（40）接收的帧（450；460）的发送器的帧识别符（451x）进行测评。4.根据前述权利要求中任一项所述的用户站（10；20；30；1至4），其中所述时间规划单元（15；25；35）被设计用于对通知所述循环的开始的帧（SOCR）的数据段（DF）进行测评，在所述数据段（DF）中布置了至少一条由所述总线（40）接收的信息。5.根据权利要求1或2所述的用户站（10；20；30；1至4），其中所述时间规划单元（15；25；35）被设计用于：进行等待，直到所述通信控制装置（11；21；31）已经从所述总线（40）接收了通知所述循环的开始的帧（SOCR）；并且被设计用于紧接着用所述总线（40）的其他用户站（10；20；30；1至4）在所述总线系统（100）的运行中在使用所述发送信号（TX1；TX2；TX3；TX4）的优先权的情况下规定：所述发射/接收装置（12；22；32）允许使用所述循环（C）的哪个时隙（S1到S4），以便将用于所述发送信号（TX1；TX2；TX3；TX4）的帧（450；460）发送到所述总线（40）上。6. 根据前述权利要求中任一项所述的用户站（10；20；30；1至4），其中所述通信控制装置（11；21；31）被设计用于：至少在所述总线（40）的接通阶段（C_E）中将所述帧（450；460）划分为第一通信阶段（451）和第二通信阶段（452），并且其中在所述第一通信阶段（451）中商定，所述总线（40）的用户站中的哪个用户站（10、20、30）在随后的第二通信阶段（452）中获得对所述总线（40）的至少暂时专用的、无冲突的
访问权。7. 根据权利要求6所述的用户站（10；20；30；1至4），其中所述时隙（S1到S4）的、每循环（C）的数量（SN）大于每循环（C）被分配给所述总线（40）的用户站（10；20；30；1至4）的时隙（S1到S4）的数量，并且其中在未被分配给所述总线（40）的用户站（10；20；30；1至4）中的任何用户站的时隙（S5）中在所述第一通信阶段（451）中商定，所述总线（40）的用户站中的哪个用户站（10、20、30）在随后的第二通信阶段（452）中获得对所述总线（40）的至少暂时专用的、无冲突的访问权。8. 根据权利要求6或7所述的用户站（10；30），其中，时隙（S1至S4）的最小的持续时间是所述第一通信阶段（451）的位元的位元时间，并且其中，所述时间规划单元（15；25；35）可选被设计用于：在被分配给所述用户站（10；20；30；1至4）的时隙（S1至S4）中发送具有比帧（450；460）的优先权高的优先权的帧（450；460），所述时间规划单元（15；25；35）被设计用于在被分配给所述总线（40）的另一用户站（10；20；30；1至4）的时隙（S1至S4）中发送首次提到的帧（450；460）。9. 根据权利要求6或7所述的用户站（10；30），其中时隙（S1至S4）的最小的持续时间是所述第一通信阶段（451）的位元的两个位元时间，并且其中所述时间规划单元（15；25；35）被设计用于：当所述总线（40）的另一用户站（10；20；30；1至4）在所述循环（C）的时隙（S1至S4）的第一位元（B1_S1）中让其发送机会（TO）未被利用地过期时，在所述时隙（S1至S4）的第二位元（B2_S1）中释放所述用户站（10；20；30；1至4）对总线（40）的时间访问。10. 根据前述权利要求中任一项所述的用户站（10；20；30；1至4），其中所述时间规划单元（15；25；35）具有计数模块（151；251；351），所述计数模块被设计用于就每个从所述总线（40）上接收的帧（450；460）而言增加其计数值，并且在每个对时隙（S1、S2、S3、S4）来说未被使用地过期的发送机会（TO）中增加其计数值，并且其中所述计数模块（151；251；351）被设计用于当接收了通知所述循环的开始的帧（SOCR）时将其计数值设置为1。11.根据权利要求10所述的用户站（10；20；30；1至4），其...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：