[发明专利]基于CAN通信控制器及提高数据吞吐量的通信系统的建立方法及设备

说明书

本发明关于在通信系统中传递报文的方法，通信系统带有多个网络节点，每个网络节点带有至少一个CAN控制器。 

此外，本发明关于带有多个网络节点的通信系统，每个网络节点带有至少一个CAN控制器。 

本文中所使用的术语和缩略语与“控制器局域网络系统”(简称“CAN”系统)体系中使用的术语相对应。 

在汽车领域但也在其它领域中使用很多电子控制单元(ECUs)，这要求具有高数据吞吐量的通信系统。迄今为止，由德国Bosch公司引入且在“CAN Specification Version 2.0，Sept.1991”中说明的控制器局域网络(CAN)能够广泛满足数据通信的要求。上述说明书可从例如http://www.can.bosch.com/docu/can2spec.pdf等地方免费下载。电子元件新功能的实施例(例如车辆控制系统)要求的通信功能超出现有CAN系统的极限。由于总线驱动器和数据线有延迟现象，当前的CAN网络的数据速率广为受到限制。具体说来，限制因素是需要使所有位于CAN总线上的CAN通信节点同步至误差小于一个位元持续时间的一小部分。所有CAN通信节点必须遵照Can Specification Version 2.0；其中说明的数个协议特征，要求CAN通信节点的CAN协议一致动作同时发生。这尤其适用于CAN协议常见的收到告知(所谓的应答)以及仲裁。 

图1示意了传统CAN通信系统中的CAN报文传递过程。传递方向以箭头表示。多个CAN通信节点KK1，KK2通过CAN总线同时传递其“CAN帧”，此CAN帧由带有“标识符部分”的仲裁域ARB开始。由此，它们共同决定各个CAN通信节点KK1，KK2之中实际授权哪个节点发送完整的CAN报文NAR。在这样经授权的CAN通信节点KK1传递了CAN报文NAR的数据内容DATA及校验和CRC以后，在总线上操作中的所有CAN通信节点KK2通过在报文NAR的应答阶段发出显性电平PEG确认校验和的正确性。这里，术语“应答阶段”与应答域(ACK field)或应答间隙(ACK slot)同义。如果接收器识别出传递中的错误，节点则产生并发送错误帧。 

传统CAN通信系统的最大缺点是能够达到的数据速率大多受制于由应答过程和仲裁过程以及在这些阶段内的双向报文交换所产生的同步要求。 

因此，本发明的目的是克服上述缺点。 

本发明使用引言中提到的一类方法达到这一目的：根据本发明，仲裁决定在比CAN报文传递更高的协议层次进行；CAN报文在由发报的网络节点发出时已在ACK域中带有显性电平；接收CAN报文的网络节点既不发送ACK域中的显性电平又不发送完整的错误帧。 

根据本发明的方案不太费力地使CAN总线系统可达到的吞吐量增加了好几倍，同时保持与同样在总线上监测的CAN测试系统的兼容性。根据本发明的方案，报文传递总是仅朝一个方向进行，即从发送器到接收器。本发明可简单地通过当前常用的CAN控制器实现，大多几乎不需要任何可见的额外成本。 

同时，为使报文能够传递更长的传递距离，可提供一报文分发装置，其利用报文传播方向仅朝一个方向进行这一事实，在电平和/或时间响应方面在CAN总线上重新产生电子信号。 

使用导言中说明的一类通信系统也可达到上述目的。根据本发明建立的通信系统，在比CAN报文(NAR)传递更高的协议层次进行仲裁决定，决定授权哪个网络节点发送；发送在由网络节点发出时已在ACK域中带有显性电平的CAN报文；阻止接收CAN报文的网络节点发送完整的错误帧或在ACK域中产生显性电平。 

本发明以及它的其它优点将如图所示在下文以非限制性的最佳实施例详细说明。在图中， 

图2示意了根据本发明的方法的步骤， 

图3示意了根据本发明的通信系统的第一种形式，以及 

图4示意了根据本发明的通信系统的第二种形式。 

根据图2，在比CAN报文传递更高的协议层中，根据本发明的方法做出了仲裁决定。CAN报文NAR′在由网络节点KK1′发送时已经在ACK域中带有显性电平PEG，接收CAN报文的网络节点KK2′既不在ACK域中发送显性电平又不发送完整错误帧。