[发明专利]具有灵活数据速率的控制器局域网

说明书

通过在借助于总线系统被连接的传送节点和至少一个接收节点之间交换数据帧来进行串行通信的方法，其中，通过在CAN‑标准ISO 11898‑1中定义的仲裁过程来针对每个数据帧将传送机和接收机的角色指配给节点，其中，所交换的数据帧具有根据CAN‑标准ISO 11898‑1的逻辑结构，其中，数据帧由位的序列组成，其中，数据帧的逻辑结构包括帧开始位、仲裁字段、控制字段、数据字段、CRC字段、确认字段和帧结束字段，其中，每个位具有位时间，其中，每个位时间被划分为时间片段（SYNC_SEG、PROP_SEG、PHASE_SEG1、PHASE_SEG2），其特征在于：响应于控制字段内的特定位的预定义的值，属于第一组节点的第一节点重新启动其协议解码状态机，并且等待直到其已经将本身同步到总线活动，并且，属于第二组节点的第二节点使用根据CAN FD规范的通信协议进行通信。

对串行通信的接受以及将串行通信引入到越来越多的应用已经导致如下的需求：需要增加用于串行通信的带宽。

用于串行通信的广泛使用的协议是在BOSCHCAN规范2.0中指定的CAN协议，其能够从罗伯特博世有限公司网站http://www.semiconductors.bosch.de下载，并且在国际标准ISO 11898-1中。该CAN协议在下文中被称为“基准CAN”。

有两个因素限制CAN网络中的有效数据速率，首先是CAN总线仲裁方法的功能所需要的最小位时间，并且第二是CAN消息中的数据位和帧位的数量之间的关系。

最近，已经开发了新的协议，其被叫做“具有灵活数据速率的CAN”或者CAN FD。它仍然使用CAN总线仲裁方法，它通过在仲裁处理结束之后切换到较短的位时间来增加位速率并且在接收机发送它们的确认位之前在CRC分隔符返回到较长的位时间。通过允许较长的数据字段来增加有效数据速率。CAN使用四个位作为数据长度代码从而导致16个不同代码，但是仅仅使用前九个值，代表[0-8]字节的数据字段长度的代码[0-8]。在CAN中，将代码[9-15]定义为表示八个数据字节。在CAN FD中，这些代码用于表示更长的数据字段。

在命名为“具有灵活的数据速率的CAN规范”的协议规范（下文中被称为CAN FD规范）中描述了CAN FD协议。在2012年4月17日发布了版本1.0，并且使公众可以在罗伯特博世有限公司网站： http：//www.semiconductors.bosch.de下载版本1.0。

只要使用未修改的基准CAN控制器，基准CAN节点和CAN FD节点的混合网络仅能够以基准CAN格式进行通信。 也就是说，网络中的所有节点都必须具有用于CAN FD通信的CANFD协议控制器，但是所有CAN FD协议控制器也能够参与基准CAN通信。如果CAN FD通信限制为具有高达八个数据字节的长度的数据字段，则除了控制器的初始配置不需要改变应用程序。

本发明描述对基准CAN实施方式的修改，其允许修改的CAN实施方式（其不能够发送和接收CAN FD帧）容许CAN FD帧。对CAN FD帧的容许意指这些修改的实施方式忽略CANFD帧并且不扰乱它们。这具有如下的优点：使用相同的总线线路的（根据本发明修改的）CAN节点和CAN FD节点的共存变为可能。CAN FD节点使用被修改的CAN节点容许但是不被其接收的CAN FD帧进行通信。修改的CAN节点使用能够被修改的CAN节点和CAN FD节点两者都接收的基准CAN帧进行通信。

介绍

控制器局域网（CAN）是以非常高级别的安全性高效地支持分布式实时控制的串行通信协议。其应用领域的范围是从高速网络到低成本多路接线。在汽车电子设备中，使用具有高达1兆位／秒的位速率的CAN来连接发动机控制单元、传感器、防滑系统等。同时，将例如多灯照明器、电动窗等等的电子设备嵌入车身中来替换接线束是成本有效的。

CAN FD（具有灵活数据速率的CAN）在需要更高数据速率的应用中对CAN进行补充。CAN FD协议控制器也能够参与基准CAN通信，使得可以仅仅在例如在行结束（end-of-line）的软件下载或维护的特定操作模式中使用CAN FD。