专利名称：用于总线系统和通信装置的介质访问控制方法
技术领域：
本发明涉及用于控制总线系统的用户站对该总线系统的由多个用户站共用的第一信道进行访问的介质访问控制方法，其中在该方法中为这些用户站预先给定至少一个释放时间间隔(Freigabeinterval I),在该释放时间间隔内用户站具有对该第一信道的独占访问。此外本发明涉及用于执行这样的方法的一种用户站和一种控制元件，尤其是CAN控制器。
背景技术：
例如公开文献DE 100 00 305 Al公开了“控制器域网络”(CAN)以及称为“时间触发的CAN”(TTCAN)的CAN扩展。在CAN中使用的介质访问控制方法基于逐比特的仲裁。在该逐比特的仲裁中，多个用户站可以同时通过总线系统的所述信道传输数据，而不会由此干扰数据传输。此外，这些用户站可以在通过所述信道发送比特时确定该信道的逻辑状态(O或I)。如果所发送的比特的值与所确定的该信道的逻辑状态不相应，则用户站结束对该信道的访问。在CAN的情况下，逐比特的仲裁通常在位于通过所述信道传输的数据帧内的仲裁字段中进行。在用户站将该仲裁字段完全发送给所述信道之后，该用户站知道其具有对该信道的独占访问。由此所述仲裁字段的传输结束与释放时间间隔的开始相应，在该释放时间间隔内该用户站可以独占使用该信道。根据CAN的协议规范，不允许其他用户站访问该信道，也就是不允许向该信道发送数据，直到发送用户站已经传输了数据帧的校验和字段(CRC字段)为止。由此传输该CRC字段的结束时刻与所述释放时间间隔的结束相应。通过逐比特的仲裁，实现通过所述信道对数据帧的完好无损的传输。由此产生CAN的良好的实时特性，相反在其中由一个用户站发送的数据帧由于在通过所述信道传输的期间与另一个站发送的其他数据帧发生冲突而可能被破坏的介质访问控制方法中，具有明显更不利的实时特性，因为由于该冲突和由此需要的该数据帧的重新传输导致了数据传输的延迟。CAN的实时特性的进一步改进通过扩展TTCAN来实现。根据TTCAN的协议规范定义包括多个连续的时间窗(通常还称为“时隙”或“时间间隙(time slot)”)并且定期重复的时间窗结构。在此可以向确定的消息类型并由此向确定的用户站分配确定的时间窗，在该时间窗内允许传输该消息类型的消息。由此在TTCAN的情况下设置确定的时间窗，在时间窗内确定的站具有对CAN域的信道的独占访问。在TTCAN的情况下，至少部分地根据基于时间的多重访问原理(时分多路访问，TDMA)来协调对该信道的访问。CAN或其扩展TTCAN的协议尤其适用于在实时条件下传输短的通知。但是如果通过CAN域传输更大的数据块，则会注意到该信道的相对小的比特率受到干扰。为了保证逐比特仲裁的正确功能，对于比特的传输必须维持尤其是取决于总线系统的扩展和信道上的信号传播速度的最小持续时间。由此可能很难通过减小各个比特的持续时间来提高比特率。
尽管如此，为了能通过实际上为了连接到CAN域而设置的通信接口来足够快速地传输对控制单元编程所需要的相对大的数据块，DE 101 53 085 Al建议将用于传输该数据块的通信接口临时切换到另一个通信模块中，在该另一个通信模块中不执行逐比特的仲裁并因此可以实现相对高的比特率。但是在此与CAN的协议的通信必须被中断一段时间。如果例如由于错误而不再能根据CAN协议运行该总线系统，则导致该总线系统的停止。此外，通过传输相对大的数据块而导致随后要根据CAN的协议进行的传输的明显的延迟，从而影响了 CAN的实时特性。因此，这种方法不合适既用于在机动车或控制单元的制造过程结束时对该控制单元编程又在机动车运行期间使用。
发明内容
因此，本发明的任务是说明一种用于控制总线系统的用户站对由多个用户站共用的信道的访问的方法，在该方法中能够相对快速地传输大量数据并且可以在通过该总线传
输消息时遵循实时条件。该任务通过具有权利要求I的特征的介质访问控制方法解决。在实现本发明的方法时，例如为了控制对第一信道的访问可以使用逐比特的仲裁，通过该逐比特的仲裁限制第一信道的比特率，相反对于第二信道不需要单独的仲裁。用户站在释放时间间隔内具有对第一信道的独占访问，并且该用户站仅在其具有对第一信道的独占访问时才访问第二信道。由此第二信道可以具有比第一信道明显更高的比特率。该用户站可以在其具有对第一信道的独占访问期间通过第二信道传输相对大的数据块。所述总线系统优选具有CAN域。特别优选的是，作为至少一个释放时间间隔预先给定在定期重复的时间窗结构内的时间窗或该时间窗的一部分。在所述总线系统具有CAN域的情况下，所述释放时间间隔或时间窗优选借助TTCAN的协议来预先给定。在此，该时间窗可以是在一个总循环内多次重复的基本循环的一段。由于在TTCAN的情况下时间窗通常被分配给确定的消息类型，因此经常向唯一的一个用户站预先给定多个时间窗并且由此预先给定时间窗结构内的多个释放时间间隔。这尤其是在该用户站负责发送不同消息类型的消息一也就是形成针对多个消息类型的信息源一的情况下成立。通过使用TTCAN，不仅可以保证多个用户站之间通过第二信道的无干扰的通信而为此不需要对于第二信道的单独的仲裁方法，而且还向各个用户站分配第二信道容量的确定部分。由此为了在两个确定的用户站之间进行传输或者为了传输确定消息类型的消息可以预先给定或保证确定的平均比特率。对此替换或补充地，可以规定释放时间间隔的开始由用户站借助对第一信道的逐比特仲裁来确定，并且只要该用户站在对第一信道进行了成功的仲裁之后又释放了该第一信道，则预先给定该释放时间间隔的结束。由此实现了借助为第一信道设置的逐比特仲裁来控制对第二信道的访问。在CAN域的情况下可以规定，所述释放时间间隔的开始相应于帧的仲裁字段的传输的结束，而该释放时间间隔的结束相应于该帧的校验和字段(CRC字段)的传输的结束。在本发明的一种特别优选的实施方式中规定，要通过第一信道传输的第一数据和要通过第二信道传输的第二数据通过共同的信号线路传输。因此在各个用户站之间设置例如共同的总线线路形式的唯一一个信号线路就足以。可以考虑在此该信号线路是公知总线系统的总线线路，尤其是CAN的总线线路，通过该总线线路根据CAN的协议传输第一信道的数据。其优点是例如支配CAN的公知协议的常规用户站可以毫无问题地连接到利用本发明的方法运行的总线系统。只要所建议的方法是与CAN的公知协议和设备兼容的CAN的协议扩展。在此优选的是，依据第一数据形成数据信号和用第二数据调制的信号，并且该数据信号与所调制的信号来叠加。由此第一数据通过第二信道的传输不会受到同时进行的、第二数据通过第二信道的传输的干扰。作为用于形成所调制的信号的调制方法，例如可以使用频率调制，尤其是依据第二信道的逻辑状态(O或I)的频率键控。还可以考虑设置相位调制，例如二进制的相位调制(二进制相移键控，BPSK )。替换于此的，第一信道的第一数据通过第一信号线路传输，而第二信道的数据通过与第一信号线路分离的第二信号线路传输。第一信号线路可以是根据CAN规范的总线线路，相反第二信号线路可以通过任意方式构造。其例如可以是另一个CAN总线线路，但是该另一个CAN总线线路以相对高的比特率运行。可以采用任意的比特传输装置。还可以考虑使用为局部的计算机网络、尤其是以太网所设置的收发器电路和信号线路。由此可以实现
第二信道的高比特率。由于对第二信道的访问借助本发明的方法来控制，因此在通过非中继计算机网络的传输中出现的、对实时应用不利的冲突得以避免。此外，如果在用户站中设置用于通过机动车的车载网络传输数据的数据传输装置(所谓的电力线通信，PLC)，则第二信号线路还可以由机动车的车载网络形成。作为上述任务的另一个解决方案，建议一种具有权利要求7的特征的总线系统的用户站。利用这样的用户站在总线系统的运行时保证不会导致要通过第二信道传输的数据由于第二信道上的冲突而被破坏。因为连接到总线系统的每一个用户站都保证在任何时刻都最多只有一个用户站访问第二信道。该用户站例如可以是机动车的电子部件，尤其是机动车的控制设备。优选的，用户站具有用于控制对第二信道的访问的第二控制元件。第二控制元件可以是任意类型的通信控制器，该通信控制器不必执行用于控制对第二信道的访问的协议。该通信控制器可以简单地实现为用于发送和接收异步串行数据流的控制器。为了能够协调对第二信道的访问而无需使用单独的介质访问控制方法或介质访问控制协议，特别优选的是第二控制元件与第一控制元件耦合，使得优选可借助由第一控制元件产生的访问控制信号来控制第二控制元件以释放对第二信道的访问。在此可以规定，第一控制元件具有用于输出访问控制信号的输出端，而第二控制元件具有与该输出端连接的相应控制输入端。此外优选的还有，用户站具有耦合元件，两个控制元件利用该耦合元件可与共同的信号线路连接，使得第一数据和第二数据可通过所述共同的信号线路在不同的用户站之间传输。由此可以在总线系统的用户站之间实现简单的线路引导。但是对此替换的可以规定，用户站具有用于将该用户站连接到第一信号线路的第一收发器电路和用于将该用户站连接到与第一信号线路分离的第二信号线路的第二收发器电路。通过这种方式可以用相对小的费用、尤其是用成本有利的用户站在第二信道上实现比较高的比特率。优选的，用户站被设计用于执行本发明的方法，使得该用户站实现该方法的优点。作为上述任务的再一个解决方案，建议具有权利要求13的特征的控制元件。该控制元件优选是CAN控制器。该控制元件或CAN控制器可以相对于公知的控制元件或CAN控制器扩展为，使得该控制元件或CAN控制器被设计用于产生访问控制信号，该访问控制信号表明第二信道是否由该控制元件释放以用于通过用户站访问。尤其是，该控制元件或CAN控制器可以具有用于输出访问控制信号的输出端。为了实现本发明方法的优点，特别优选的是所述控制元件或CAN控制器被设计用于实施本发明的方法。
该控制元件或CAN控制器可以借助至少一个集成电路来实现。该集成电路可以例如是特定于应用的集成电路(专用集成电路，ASIC)或者是相应的编程逻辑电路(可编程逻辑装置，PLD)。
本发明的其它特征和优点由以下描述给出，其中借助附图对本发明的示例性实施方式进行更详细解释。在此
图I示出具有多个用户站的总线系统的示意 图2示出根据本发明第一优选实施方式的图I的用户站之一的示意 图3示出根据本发明第二优选实施方式的用户站一部分的示意 图4示出总线系统的信道占用的时间变化；以及 图5示出在通过该信道传输帧期间信道占用的时间变化。
具体实施例方式图I不出机动车的总线系统11的概览，该总线系统包括多个用户站13，13a和由多个用户站13，13a共用的第一信道15。在所示实施例中，用户站13，13a和第一信道15形成CAN域17。但是，本发明不仅可以应用于CAN，而且还可以应用于其它类型的、其中至少在确定的时间间隔内保证站对共同信道的独占无冲突访问的通信网络。用户站13，13a例如可以是机动车的控制设备或显示装置。用户站13的一部分连接到由用户站13的该部分共用的第二信道19。在所示实施例中，除用户站13a之外的所有用户站13连接到两个信道15，19。用户站13a是常规的用户站13a，其虽然支配CAN的协议，但是不是设计用于实施本发明的方法。其他用户站13根据本发明被扩展了附加的功能，从而其他用户站可以附加地通过第二信道19通信。由此在图I所示的总线系统11中，常规的用户站13a与扩展的用户站13可以相互连接。还可以在该总线系统中设置多个常规的用户站13a ;但是还可以考虑在总线系统11中仅设置连接到两个信道15，19的扩展的用户站13。图2详细示出扩展的用户站13。该用户站13具有例如可以构造为微控制器的微计算机21。用户站的按照CAN控制器23形式的第一控制元件通过第一耦合装置25连接到微计算机21。此外，用户站13具有按照通信控制器27形式的第二控制元件，该第二控制元件通过第二耦合装置29与微计算机21连接。两个耦合装置25，29被设计为用于在微计算机21和两个控制元件23，27之间交换将通过总线系统11传输的数据以及配置信息、控制信息和状态信息。通信控制器27与CAN控制器23耦合，使得CAN控制器可以借助由其产生的访问控制信号a控制通信控制器27。为此通信控制器27的控制输入端28连接到CAN控制器23的控制输出端24。此外，用户站13具有构造为CAN收发器31的第一收发器电路。CAN收发器31与CAN控制器23连接，使得可以在CAN控制器23与CAN收发器31之间交换要通过CAN域17、也就是要通过第一信道15传输的第一数据(箭头33)。此外，CAN收发器31连接到CAN控制器23，使得CAN控制器23可以将控制信号传输到CAN收发器(箭头35)。CAN收发器31连接到第一信道15。此外，用户站13具有第二收发器电路37，该第二收发器电路连接到通信控制器27以传输要通过CAN域17交换的第一数据(箭头39)以及在通信控制器27与第二收发器电路37之间传输控制信号(箭头41)。第二收发器电路37连接到第二信道19。此外，两个收发器电路31，37可以连接到微计算机21，使得微计算机21可以控制两个收发器电路31，37并且可以从两个收发器电路31，37读取状态信息(参见箭头43和45)。但是微计算机21与收发器电路31，37的这样的连接是可选择的，本发明也可以不用这样的连接来实现。对于通信控制器27和第二收发器电路37的精确构造存在很大的自由度。只需要通信控制器27和第二收发器电路37提供用于在扩展的用户站13之间传输第二数据的传输装置。用于控制对第二信道的介质访问的协议(介质访问控制协议，MAC协议)不必通过第二信道19来实施。在所示实施方式中，通信控制器27被设计用于发送和接收异步串行数据流。作为第二收发器电路37例如可以采用实际上为CAN设置的收发器电路。由于不必通过第二信道19实施介质访问方法以及由此也不必实施CAN的逐比特仲裁，因此可以用比为了根据CAN协议运行第二收发器电路而容许的比特率更高的比特率来运行第二收发器电路37。如果两个收发器电路31，37在结构上相同地构造为CAN收发器，则可以用比第一信道15更高的比特率来运行第二信道19。第二信道19的比特率例如可以是3至4Mbit/
So如果为通过第二信道19的数据传输设置还要更高的比特率，则作为第二收发器电路37例如可以使用用于通信系统“FlexRay”或用于诸如“以太网”的局部计算机网络的收发器电路。由此例如可以在第二信道19上实现10Mbit/s或100Mbit/s的比特率。第二信道19可以构造为用户站13的第二收发器电路37之间的电气连接和/或光连接。此外，第二信道还可以由机动车的车载网络49形成，在该车载网络中安装进了总线系统11 (电力线通信，PLC)。在这种情况下，第二收发器电路37具有与机动车的车载网络49耦合以用于通过该车载网络49传输第二数据的PLC调制解调器47。在图2中所示的实施例中，第一信道15由第一信号线路51形成。第二信道19通过与第一信号线路51分离的第二信号线路53形成。第一信号线路51例如是在CAN中常见的、用于差分地传输要通过第一信道15传输的第一数据的双线线路(在图2中作为第一比特流h示出)。第二信号线路53被设计用于传输要通过第二信道19传输的数据，也就是传输第二比特流b2。第二信号线路53可以构造为用于差分地传输第二数据b2或第二比特流匕的另一个双线线路或者通过其它方式构造。在图3中示出为两个信道15，19设置共同的信号线路55的实施方式。共同的信号线路55包括由第一导体CANH和第二导体CANL组成的导体对。在所示实施方式中，共同的信号线路55是常规的、适用于基于CAN的总线系统的总线线路。如图3可看出的，在设计为连接到共同信号线路55的用户站13中也存在CAN收发器31。在CAN收发器31的两个总线连接端57上设置同相扼流圈59。在同相扼流圈59与共同信号线路55的导体对CANH、CANL之间存在耦合元件61。此外在第一导体CANH与第二导体CANL之间设置具有两个串联的终端电阻65的总线终端电路63，其中串联电路的外端连接到导体CANH、CANL，该串联电路的中间抽头通过电容67接地。在未示出的实施方式中，未设置同相扼流圈59和/或总线终端电路63。耦合元件61属于用户站13的连接电路69，该连接电路在图3所示的实施方式中取代第二收发器电路37地设置。连接电路69的调制解调器71在一端与微计算机21连接而在另一端连接到耦合元件61。调制解调器71具有用于产生依据第二比特流匕调制的信号m的调制器73。此外，调制解调器71具有解调器75，用于解调由另一用户站13通过共
同的信号线路55发送的经调制的信号m。下面借助图4和图5更详细解释用户站13和总线系统11的工作方式。在总线系统11的运行时，各个用户站13的微计算机21控制各个CAN控制器23和CAN收发器31，使得通过经由第一信道15传输包含消息的帧可以根据CAN的协议在用户站13，13a之间交换消息。在所示实施方式中，各个用户站13支持扩展TTCAN。根据TTCAN，时间被划分为定期重复的总循环。这样的总循环77在图4中示意性示出。总循环77在时刻h开始，并在时刻tm结束。可以识别出，总循环77又被划分为多个基本循环79。在所示实施方式中，总循环77被划分为4个基本循环79。第一基本循环79 (在图4的上部示出)在时刻h开始，并在时刻tbl结束。在时刻tbl还开始跟随在第一基本循环79之后的第二基本循环79，该第二基本循环在时刻tb2结束。按照相应的方式，第三基本循环在时刻tb2开始，并在时刻tb3结束。第四基本循环在时刻tb3开始，并在时刻tta结束并由此结束总循环77。各个基本循环79被划分为多个时间窗81，在所示实施方式中划分为6个时间窗81，其中基本循环79至时间窗81的划分对每个基本循环79都是相同的。通过总循环77定义定期重复的时间窗结构，该时间窗结构由于各个基本循环79被相同地划分为时间窗81而具有矩阵类型的结构并由此通常称为通信矩阵。第一时间窗81a是为通过第一信道15传输参考消息来设置的。参考消息尤其用于将各个用户站13相互同步，使得各个时间窗81的时间位置从各个用户站13的观点来看至少基本上相同。时间窗81的一部分被分配确定的消息类型，也就是说在时间窗81内仅传输具有确定标识的数据巾贞。例如可以规定，用81b表不的时间窗81被保留用于传输确定类型的消息。由于在CAN中确定类型的消息、也就是具有确定标识的消息只能由一个用户站13产生，因此时间窗81b被独占地分配给该用户站13。也就是，在起始时刻tal，ta2, ta3以及ta4，在其期间该用户站13具有对第一信道15的独占访问的释放时间间隔AT1, AT2, AT3以及AT4开始。释放时间间隔AT1, AT2, AT3以及AT4分别在所属时间窗81b结束时结束，也就是在时刻tel，te2，te3以及te4。在所示实施方式中，释放时间间隔AT1, Λ Τ2，Λ T3以及AT4与总循环的相应的时间窗81b相应。但是与此不同的是，还规定释放时间间隔AT1, AT2, AT3以及AT4R与相应时间窗81b的一部分相应。对于本发明方法的功能重要的是释放时间间隔AT1, ΔΤ2,八1~3以及Λ T4在时间方面完全被时间窗81b覆盖或者被多个直接彼此相继的时间窗81b覆盖。每个用户站13检测接收到各个参考消息的时刻^ tbl, tb2, tb3，并且计算至少以下时间窗81的时间位置在所述时间窗内该用户站想要访问总线。负责发送那些被分配了时间窗81b的消息的用户站13计算在图4中示出的释放时间间隔AT1, AT2, AT3以及AT4的位置。在所示实施方式中，CAN控制器23执行所述计算。但是还可以规定，计算由微计算机21执行。此外，CAN控制器23产生访问控制信号a并且将其转发给通信控制器27 (参见图2)。访问控制信号a在释放时间间隔AT1, AT2, AT3以及AT4内总是有效的。通信控制器27分析访问控制信号a并且仅当该访问控制 信号a是有效时才访问第二信道19。如果访问控制信号a不是有效的，则通信控制器27保留第二信道19，使得其他用户站13可以访问第二信道19。用户站13因此被设计为，使得CAN控制器23依据在CAN域中实施的访问控制方法控制通信控制器27，使得通信控制器27仅在按照介质访问控制方法CAN域17也被允许访问第一信道15时才访问第二信道19。此外，在总循环77内设置其它时间窗81c，在其它时间窗81c内允许传输任意类型的消息。在所述时间窗81c内不保证确定站对第一信道的独占访问。因此在时间窗81c内根据CAN的协议执行逐比特的仲裁。该逐比特的仲裁基于在多个用户站13同时访问第一信道15并且发送具有不同值的比特的情况下，由所有站始终接收具有确定值的一个比特。该比特的值被称为“dominantes Bit (显性位)”并且在所示示例中相应于O值。此外，第一信号线路51被构造为，使得每个用户站13在其访问第一信道15期间可以通过该用户站的CAN收发器31接收。由此每个用户站13在其访问第一信道15以发送比特期间可以读取第一信道15的瞬时状态，以确定该状态是否与所发送的比特相应。图5不出在时间窗81c内第一信道15的逻辑状态(O或I值)的时间变化的一段。在第一信道15未被用户站13占用的空转时间82之后，所考察的用户站13开始发送帧85的起始比特83。在传输该起始比特83之后，用户站13发送尤其是包含表明该消息类型的消息的标识的仲裁字段87。在传输仲裁字段87期间，用户站13将第一信道15的逻辑状态与分别发送的、仲裁字段87的比特相比较。如果在传输仲裁字段87期间用户站13确定所检测的第一信道的状态不与所发送的比特相应，则用户站13中断对帧85的传输。由此保证在传输仲裁字段87之后在时刻ta5用户站13具有对第一信道15的独占访问。同时访问了第一信道15以传输帧85的所有其他站在该时刻ta5中断了其传输并由此中断了其对第一信道15的访问。由此，时刻ta5相应于另一个释放时间间隔AT5的开始。在发送了仲裁字段87之后，用户站13发送帧85的控制字段89、帧85的数据字段91以及校验字段93(所谓的CRC字段)。在校验字段93之后的应答字段95中，其他用户站13可以通过第一信道15传输应答比特，也就是访问第一信道15。由此释放时间间隔ΛΤ5—在该释放时间间隔内所考察的用户站13具有对第一信道15的独占访问一在校验字段93传输结束时、也就是时刻结束。在该应答字段95之后是具有停止比特97的字段。与所示实施方式不同，该释放时间间隔也可以选择得更短；但是该释放时间间隔必须位于时间间隔AT5内，在该时间间隔内用户站13具有对第一信道15的独占访问。在时间窗81c期间，CAN控制器23负责使得访问控制信号a仅在释放时间间隔AT5期间是有效的，从而通信控制器27在时间窗81c内仅在释放时间间隔八^期间访问
第二信道19。与所示实施方式不同，还可以规定CAN控制器23发送释放信号a用于仅在为了传输确定类型的消息而释放的这样的时间窗81内、也就是说例如在时间窗81b内释放对第二信道19的访问。在用于传输不同类型的消息、也就是在这期间进行逐比特的仲裁的那些时间窗(例如时间窗81c)期间，在该实施方式中不使用第二信道19。还可以考虑仅当TTCAN例如由于CAN域17中的错误而不可用时才释放在时间间隔AT5期间对第二信道的访问。由此使得在TTCAN不可用的情况下，也就是在时间窗结构77缺少的情况下能够实现总线系统11、尤其是第二信道19的紧急运行。此外可以规定，本发明应用于不支持扩展TTCAN的CAN域17。在这样的CAN域17
中缺少时间窗结构77。由此在那里始终进行逐比特的仲裁。在这样的CAN域17中，对第二信道19的访问在图5所示的释放时间间隔AT5期间得以释放。如果访问控制信号a是有效的，也就是对第二信道19的访问被释放了，则在图2所示的实施方式的情况下第二收发器电路37输出第二比特流b2。如果第二信号线路53通过车载网络49形成，则在发送用户站13中PLC调制解调器47对比特流b2进行调制并且向车载网络49输出经相应调制的信号。在接收用户站13中，PLC调制解调器47对由发送用户站13输出的经调制的信号进行解调并且由此重建所发送的比特流b2，并将包含在第二比特流b2中的第二数据转发给通信控制器27。在图3所示的实施方式中，发送用户站13的调制解调器71的调制器73依据通信控制器27传送给连接电路69的第二数据b2产生经调制的信号m。耦合元件61将由CAN收发器31依据第一比特流Id1产生的数据信号d与依据第二比特流b2调制的信号m叠加，并输出给共同信号线路55的两个导体CANH和CANL。在接收用户站13中，耦合元件61将通过两个导体CANH和CANL接收的信号可选地通过同相扼流圈59转发给CAN收发器31，并且将该信号输送给调制解调器71的解调器75。CAN收发器31从所接收的信号中提取出第一比特流匕并且将其转发给CAN控制器23。以相应的方式，解调器75从所接收的信号中确定第二比特流b2。通过在CAN收发器31与耦合元件61之间设置可选地存在的同相扼流圈59，避免了同相扼流圈59在位于两个连接到共同信号线路55的用户站13的调制解调器71之间的信号路径内衰减经调制的信号m。在所示实施方式中，作为调制方法，调制解调器71依据第二比特流匕的各个时间上彼此相继的比特的值使用频率键控。与此不同的是，还可以代替频率键控而使用相位调制或任意其他调制方法。耦合元件61在最简单的情况下可以构造为电阻网络。但是还可以规定，耦合元件61具有一个或多个滤波器用于将待输送给CAN收发器31的数据信号d与经调制的信号m分开。此外，可以考虑将耦合元件61与同相扼流圈59组合，这样对于同相扼流圈59代替具有4个连接端的简单电感而使用具有六个或更多个连接端的电感。通过这种方式，可以感应地耦合输入或耦合输出高频信号，并且高频部分电气地与CAN总线去耦合。此外由此产生成本优点。总之，本发明提供一种方法和一种用户站13，其使得可以借助附加的第二信道19显著提高CAN域17的有用比特率，从而可以毫无问题地通过总线系统11传输更大的数据块。由于对第二信道19的访问依据对CAN域17的介质访问控制来加以控制，因此可以避免由于多个用户站13对第二信道19的无意间同时访问而导致的冲突、也就是干扰。由此
得到一种总线系统11，其可以遵循在机动车技术中出现的实时条件，以相对高的比特率实现传输并且仍然能成本有利地被实现。
权利要求
1.一种用于控制总线系统(11)的用户站(13)对该总线系统(11)的由多个用户站(13)共用的第一信道(15)进行访问的介质访问控制方法，其中在用于独占地访问第一信道(15)的至少一个释放时间间隔(AT1, AT2, AT3, AT4, A T5)期间为用户站(13)释放第一信道(15)，其特征在于，控制对由多个用户站(13)使用的第二信道(19)的访问，使得第二信道(19)仅在第一信道(15)的释放时间间隔(AT1, AT2, AT3, AT4, AT5)内被释放用于通过用户站(13)访问。
2.根据权利要求I的方法，其特征在于，作为至少一个释放时间间隔(AT1, AT2, AT3, AT4, A T5)预先给定在定期重复的时间窗结构(77)内的时间窗(81b)或该时间窗(81b)的一部分。
3.根据权利要求I或2的方法，其特征在于，所述释放时间间隔(AT1, AT2, AT3, AT4, AT5)的开始(tal，ta2，ta3，ta4，ta5)由用户站(13)借助对第一信道(15)的逐比特仲裁来确定，并且只要该用户站(13)在对第一信道(15)进行了成功的仲裁之后又释放了该第一信道，则预先给定该释放时间间隔(AT1, AT2, AT3, AT4, AT5)的结束(tei，te2, te3, te4, te5)。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，要通过第一信道(15)传输的第一数据(h)和要通过第二信道(19)传输的第二数据(b2)通过共同的信号线路(55)传输。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，依据第一数据(Id1)形成数据信号(d)和用 第二数据(b2)调制的信号(m)，并且该数据信号(d)与所调制的信号(m)叠加。
6.根据权利要求I至3之一所述的方法，其特征在于，所述第一数据(Id1)通过第一信号线路(51)传输，而第二数据(b2)通过与第一信号线路(51)分离的第二信号线路(53)传输。
7.一种总线系统(11)的用户站(13)，该用户站具有用于控制用户站(13)对该总线系统(11)的由多个用户站(13)共用的第一信道(15)进行访问的第一控制元件(23)，其中第一控制元件(23)被设计用于预先给定释放时间间隔(AT1, AT2, AT3, AT4, AT5),在所述释放时间间隔内所述用户站(13)具有对第一信道(15)的独占访问，其特征在于，第一控制元件(23)被设计用于控制用户站(13)对由多个用户站(13)使用的第二信道(19)的访问，使得第二信道(19)仅在释放时间间隔(AT1, AT2, AT3, AT4, AT5)内被释放用于通过用户站(13)访问。
8.根据权利要求7的用户站(13)，其特征在于，所述用户站(13)具有用于控制对第二信道(19)的访问的第二控制元件(27)。
9.根据权利要求8的用户站(13)，其特征在于，第二控制元件(27)与第一控制元件(23)耦合，使得优选能借助由第一控制元件(23)产生的访问控制信号(a)来控制第二控制元件(27)以释放对第二信道(19)的访问。
10.根据权利要求8或9的用户站(13)，其特征在于，所述用户站(13)具有耦合元件(61)，两个控制元件(23，27)利用该耦合元件能与共同的信号线路(55)连接，使得要通过第一信道(15)传输的第一数据(Id1)和要通过第二信道(19)传输的第二数据(b2)能通过所述共同的信号线路(55)在不同的用户站(13)之间传输。
11.根据权利要求7至9之一的用户站(13)，其特征在于，所述用户站(13)具有用于将该用户站(13)连接到第一信号线路(51)的第一收发器电路(31)和用于将该用户站连接到与第一信号线路(51)分离的第二信号线路(53)的第二收发器电路(37)。
12.根据权利要求7至11之一的用户站(13)，其特征在于，所述用户站(13)被设计用于执行根据权利要求I至6之一的方法。
13.一种总线系统(11)的用户站(13)的控制元件(23)，用于控制用户站(13)对该总线系统(11)的由多个用户站(13)共用的第一信道(15)进行访问，其中该控制元件(23)被设计用于预先给定释放时间间隔(AT1, AT2, AT3, AT4, A T5),在该释放时间间隔内用户站(13)具有对第一信道(15)的独占访问，其特征在于，该控制元件(23)被设计用于控制用户站(13)对由多个用户站(13)使用的第二信道(19)的访问，使得第二信道(19)仅在释放时间间隔(AT1, AT2, AT3, AT4, AT5)内被释放用于通过用户站(13)访问。
14.根据权利要求13的控制元件(23)，其特征在于，该控制元件(23)被设计用于产生访问控制信号(a)，该访问控制信号表明第二信道(19)是否由该控制元件(23)释放以用于通过用户站(13)访问。
15.根据权利要求13或14的控制元件(23)，其特征在于，该控制元件(23)被设计用于执行根据权利要求I至6之一的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制总线系统(11)的用户站(13)对该总线系统(11)的由多个用户站(13)共用的第一信道(15)进行访问的介质访问控制方法，其中在该方法中为用户站(13)预先给定至少一个释放时间间隔(ΔT1,ΔT2,ΔT3,ΔT4,ΔT5)，在该释放时间间隔内用户站(13)具有对第一信道(15)的独占访问。为了说明其中可以相对快速地传输大量数据并且可以在通过总线系统(11)传输消息时遵循实时条件的介质访问控制方法，建议利用该方法来控制对由多个用户站(13)使用的第二信道(19)的访问，其中第二信道(19)仅在释放时间间隔(ΔT1,ΔT2,ΔT3,ΔT4,ΔT5)内被释放用于通过用户站(13)访问。
文档编号H04L12/413GK102804697SQ201080026678
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月9日 优先权日2009年6月16日
发明者F.哈特维希 申请人:罗伯特·博世有限公司