[发明专利]用于以可转换的数据速率进行串行数据传输的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于在总线系统的至少两个用户之间传输数据的一种方法和一种装置，其中所传输的位的持续时间可以在至少两个不同的值之间转换。

背景技术

例如从公开文献DE 100 00 305 A1中公知控制器域网络以及称作为“时间触发的CAN”（TTCAN）的CAN扩展方案。在CAN中适用的介质访问控制方法基于逐位的判优。在逐位的判优时，多个用户站可以经过总线系统的信道同时传输数据，而没有由此干扰数据传输。用户站还可以在经过信道发送位时确定信道的逻辑状态（0或1）。如果所发送的位的值不对应于该信道的所确定的逻辑状态，则用户站终止对信道的访问。在CAN中，逐位判优通常在要经过信道传输的数据帧内的判优字段中进行。在用户站已向信道完整地发送了判优字段之后，该用户站知道其具有对该信道的排他访问。因此,判优字段的传输的终止对应于释放区间的开始，在所述释放区间内用户站可以排他地利用信道。根据CAN的协议规范，其他用户站一直不准访问该信道，即不准向信道发送数据，直至进行发送的用户站已传输了数据帧的校验和字段（CRC字段）为止。CRC字段的传输的终止时刻因此对应于释放区间的结束。

通过逐位的判优，实现了数据帧经过信道的无破坏的传输。由此产生了CAN的良好的实时特性，而在介质访问控制方法中——其中由一个用户站所发送的数据帧由于与由另一个站所发送的另外的数据帧的冲突而在经过信道的传输期间可能受到破坏——却具有明显更不利的实时特性，因为由于冲突和数据帧的由此所需的新的传输导致了数据传输的延迟。

CAN的协议特别适用于在实时条件下传输短的消息。如果应经过CAN域传输较大的数据块，则信道的比较小的位速率变成了限制性的因素。为了确保逐位的判优的正确功能，在位传输的判优期间，必须遵守首先与总线系统的规模、信道上的信号传播速度和总线用户的接口模块中的固有的处理时间有关的最短持续时间，因为所有的总线用户必须具有总线状态（0或1）的统一的图像和对总线状态的权利平等的访问。因此，位速率不能通过缩短各个位的持续时间而容易地提高。

为了仍然可以经过本来被设置用于连接到CAN域的通信接口足够快地传输对控制单元编程所需的比较大的数据块，DE 101 53 085 A1建议，将用于传输数据块的通信接口暂时转换到另一种通信模式下，在该通信模式下不执行逐位的判优，并且因此可能有比较高的位速率。不过在此情况下，必须将利用CAN协议的通信中断一定的时间。如果例如由于故障而不再能按照CAN协议记录总线系统的运行，则导致总线系统的失效。此外，通过比较大的数据块的传输，导致了随后的要根据CAN协议进行的传输的显著延迟，以至于损害了CAN的实时特性。

DE 103 11 395 A1描述了一种系统，在该系统中，可以替代地经过非对称的物理的CAN协议或经过对称的物理的CAN协议来进行异步的串行的通信，并且因此可以达到异步通信的更高的数据传输速率或数据传输安全性。

DE 10 2007 051 657 A1建议，在TTCAN协议的排他的时间窗中应用异步的、快速的、不符合CAN的数据传输，以便提高所传输的数据量。

G.Cena和A.Valenzano在“Overclocking of controller area networks”（Electronics Letters，35卷，22期（1999），1924页）中从理论上论述了总线频率的超频在数据帧的子区域中对于有效达到的数据速率的影响，但却没有深入探讨方法的细节和总线用户的不同的状态和状态过渡。

从所引用的文献中证明了，现有技术从各方面来看都未提供令人满意的结果。

发明内容

本发明的任务是描述一种方法，通过该方法，在CAN网络中可以以较短的时间来传输数据帧并且同时保持了CAN在故障识别和故障处理以及遍及网络的数据一致性方面的基本特性。为此建议一种相对于按照ISO 11898-1至-4的CAN协议（以下称标准CAN）所修改的数据传输方法（以下称快速CAN）。

通过具有权利要求1的特征的该数据传输方法以及通过在独立权利要求中所描述的装置来解决所述的任务。

本发明的优点

所述的任务根据本发明通过如下方式来解决，一个数据帧内的时间位长度可以采纳至少两个不同的值，其中对于数据帧内的可预先给定的区域，时间位长度对于总线上的所有用户保持相等，通过在同一数据帧中所含有的标记来用信号通知时间位长度的变换，并且通过使用总线时间单元和最小时间单元或者振荡器节拍之间的至少两个不同的缩放比例因子在持续运行中实现时间位长度的变换。