[发明专利]用于操作通信消息的装置和方法

说明书

现有技术

本发明涉及用于在一种通信系统中操作通信消息的装置和方法。该 通信系统包括数据总线和其上所连接的多个节点。另外该通信系统还具 有用于在固定地预定的通信周期在消息帧中传输消息的工具。所述要控 制的消息被指定给该通信系统的至少一个节点。

本发明还涉及一种通信系统，其中该通信系统包括数据总线以及其 上所连接的多个网络节点。此外该通信系统还具有用于在固定地预定的 通信周期在消息帧中通过该数据总线在节点之间传输通信消息的工具。

借助通信系统以及比如以数据总线形式的通信连接的控制设备、传 感器和执行器的联网，在最近几年中尤其在机动车领域、但还在机械制 造以及首先在工具机领域以及在自动化中已迅速增加。通过在通信系统 中把多个用户或节点连接到一个数据总线上，可以通过把功能分布到多 个节点上实现协同效应。在这种背景中也称为分布式系统。

在这种通信系统的不同用户之间的通信通过数据总线来进行。在该 总线系统上的通信、访问机制和接收机制、以及错误处理通过数据传输 协议或通信协议来调控。在现有技术中所公开的、规定在固定地预定的 通信周期在消息帧中消息传输的协议比如是FlexRay协议。FlexRay是 一种快速的、确定性的并且容错的总线系统，尤其针对在机动车中的应 用。该FlexRay协议按照时分多路访问(TDMA)原理来工作，其中给 用户或要传输的消息分配了固定的时隙，在这些时隙中它们专有地访问 该数据总线。这些时隙在此以一个固定地预定的通信周期来重复，使得 消息通过该数据总线而被传输的时间点可以精确地被预测，并从而确定 性地进行总线访问。

为了最佳地利用该数据总线上传输消息用的带宽，FlexRay把通信 周期划分为静态的和动态的部分。所述固定的时隙在此位于通信周期开 头的静态部分中。在动态部分中动态地预定时隙的大小。其中所述专有 的总线访问分别仅仅在一个短的时间内、在至少一个所谓微时隙的持续 时间内来实现。仅当在一个微时隙内进行总线访问时，该时隙才被延长 所需的时间。从而仅仅当带宽对于信息的传输也是实际所需的时，那么 所述带宽才被消耗。通过通信周期的动态部分，在FlexRay中尽管其确 定性的特征也实现了受事件控制的消息传输。

在FlexRay中规定了用于数据传输的两个独立的通道。在此FlexRay 通过每个通道一个或两个物理分隔的线路以分别最大10M比特/秒的数 据速率来通信。显然FlexRay也可以以较低的数据速率来运行。所述两 个通道的线路在此对应于尤其是所谓OSI(Open System Architecture， 开放系统构架)层模型的物理层。可以使用这两个通道以冗余地并从而 容错地传输消息，其中则同时地通过两个通道传输相同的数据。或者也 可以通过这两个通道传输不同的消息，由此在该FlexRay通信系统中的 数据速率则可以加倍。也可以考虑，通过该连接线路所传输的信号由通 过这两个线路所传输的信号之差来获得。最后也可以仅仅使用一个通道 来用于数据传输，其中另一通道则不被使用并且是空闲的。当前典型的 FlexRay应用或者单通道地或者双通道冗余地构造。该物理层如此构造， 使得其实现了信号通过线路的电气、或者光学传输或者实现了在其他路 径上的传输。

为了在该通信系统中实现同步的功能以及通过在两个消息之间的 尽可能小的间隔(空闲时间)来优化带宽，节点在该通信网络中需要共 同的时基、所谓的全球时间。为了使节点的本地时钟同步，同步消息在 周期的静态部分中被传输，其中借助与FlexRay规范相应的特定的算法 来校正用户的本地时钟时间，使得所有的本地时钟与全球时钟同步地运 行。

FlexRay用户或FlexRay节点包含有处理器、通信控制器以及在实 现总线监控的情况下的所谓总线监护器(Guardian)。在此，该处理器 提供并处理通过该通信控制器被接收或传输的数据。此外，FlexRay用 户还包括用于访问该物理层的总线驱动器。为了在 FlexRay网络中进行通信，消息可以利用比如多至254个数据字节来配 置。