[发明专利]包括数据总线和多个连接在其上的用户节点的通信系统以及用于运行这样的通信系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有数据总线和多个连接到该数据总线上的用户节点的通信系统。通过该数据总线的数据传输以分别具有至少一个数据字段和至少一个校验和字段的数据帧来进行。所述用户至少之一具有高精度的时钟发生器，并且其余用户具有拥有比该高精度的时钟发生器低的精确度的时钟发生器。在该通信系统的运行期间，在该数据总线上存在校准消息。具有不精确的时钟发生器的用户至少之一接收校准消息并且具有校准控制装置，所述校准控制装置用于在考虑到所接收的校准消息中所包含的信息的情况下将不精确的时钟发生器校准到该数据总线的系统时钟上。另外，本发明涉及一种用于运行这样的通信系统的方法。

背景技术

从现有技术中公知有一种控制器局域网(CAN)总线的简单和低成本的变型方案、即所谓的串行链路IO(SLIO)-CAN总线。SLIO-CAN总线是由Robert Bosch有限公司开发的，并且由Philips Semiconductors以名称“P82C150”生产和销售。关于SLIO的更详细的信息可以从Philips Semiconductors 1996年6月19日的数据手册“P82C150”中得知。在SLIO中，放弃给通信系统的每个用户节点分配高精度的时钟发生器、例如石英。仅仅主机SLIO用户节点具有这样的精确的时钟发生器。其余的SLIO用户节点利用作为时钟发生器的内部RC振荡器工作，所述内部RC振荡器在没有诸如石英或陶瓷谐振器的外部元件的情况下也能运行，并且因此相对不精确。为了获得对于CAN通信而言足够精确的系统时钟，SLIO用户节点分别含有校准控制装置，所述校准控制装置校准相对不精确的RC时钟。在此，SLIO-CAN中的校准二级式地进行，并且被分成粗略校准和接下来的精细校准。在粗略校准的情况下，校准控制装置首先在CAN总线上接收的位模式中寻找两个彼此相继的从隐性到显性的边沿之间的最小间隔(其以振荡器周期被测量)。该间隔被认为是两个CAN位时间的时间，并且将生成CAN协议控制装置的系统时钟的时钟分割器(Takt-Teiler)设定为使得CAN协议控制装置尽可能精确地以该CAN位时间工作。一旦以当前设定的系统时钟工作的CAN协议控制装置有效地接受所接收的CAN消息，则对两个彼此相继的从隐性到显性边沿之间的更小间隔的寻找就停止；因此，粗略校准结束。

SLIO-CAN的精细校准借助于专门的校准消息来进行，所述校准消息由一个或多个具有例如石英形式的高精度的时钟发生器的SLIO主机有规律地通过CAN总线来传送。所述校准消息根据其消息标识符(数据帧的标识符字段)被明确地定义成校准消息。在SLIO-CAN的情况下，所述校准消息的内容、尤其是所述消息的数据字段的内容也被固定地预先给定。所述校准消息包括两个彼此间隔正好为32比特的从隐性到显性的边沿。在从隐性到显性的第一边沿出现时，在具有RC振荡器的SLIO用户中，用于振荡器时钟的计数器被起动，所述计数器在第二边沿出现时再次被停止。另外，在SLIO-CAN中规定：10个系统时钟(CAN时间量子(Time Quanta)；t_q)对应于一个CAN位时间。这在SLIO用户节点中是根据硬件预先给定的。因此在接收到校准消息中的32位以后，计数器应当指示对应于320个系统时钟的值。在此之后，时钟分割器的分割比被确定，所述时钟分割器将振荡器时钟换算成系统时钟。在SLIO-CAN的情况下，该分割比的分母总是320。接着在32位之后，实际计数器读数被包含在计数器中。

因此，公知的SLIO的缺点是，必须设置专门的校准消息，所述校准消息需要CAN总线的一部分带宽，并且不能被用于传输实际的有用数据。因此，较少的带宽可用于传输有用数据。公知的SLIO的另一缺点在于，根据定义，SLIO用户节点只要未接收到有效的校准消息就不能进行发送、也不能发送确认位(ACK)。这造成在网络仅仅由发送校准消息的SLIO主机和多个具有RC振荡器的SLIO节点构成的情况下，在能够通过CAN总线开始通信以前，该SLIO主机首先进入所谓的错误被动(Error-Passive)状态。只要SLIO主机处于所谓的错误主动(Error-Active)状态，则其就由于缺失的确认位而利用主动错误帧破坏其自己的校准消息。在这样的情况下，在能够通过CAN总线开始通信以前经过相对多的时间。可能甚至不可能开始通信，因为这导致SLIO节点不同步。在实际中，仅能非常困难地并且以巨大努力和成本来克服这些问题。

发明内容