专利名称：用于启动通信系统的方法、具有通信媒介和多个连接于其上的用户的通信系统、以及这种 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、具有通信媒 介和多个连接于该通信媒介上的用户的通信系统.本发明此外还涉及
一种根据权利要求6的前序部分所述的、连接到通信系统的通信媒介 上的用户.最后，本发明涉及一种根据权利要求ll的前序部分所述的 用于启动通信系统的方法.
背景技术：
控制设备、传感装置和执行装置借助具有通信媒介(例如总线系 统)的通信系统的联网在近年来在构建现代机动车或者在机械制造、 特別是在工具机领域以及在自动化中迅猛增长.在此，可以获得通过 将功能分布到作为通信系统的用户的多个控制设备上而实现的协同效 应.在这种情况下谈及分布式系统.在不同的用户之间的通信越来越 多地通过通信媒介来进行.在通信媒介上的通信业务量、访问和接收 机制以及错误处理通过协议来管理.对此一种已知的协议是FlexRay 协议，其中目前基于FlexRay协议规范v2. 1. FlexRay通信系统是快 速的、确定性的并且容错的总线系统，特别是用于使用在机动车中. FlexRay协议根据时分复用(TDMA)的方法来工作，其中节点(即通信 系统的用户)或者要传输的消息被分配固定的时隙，在这些时隙中， 节点具有对通信媒介排他的访问.也被称为通信帧的时隙在此以规定 的通信周期重复，使得可以准确地预言消息通过总线传输的时刻，并 且确定性地进行总线访问.时间控制的通信系统的其他例子例如是时 间触发CAN( TTCAN )、时间触发协议(TTP )、面向媒介的系统传输(MOST) 总线以及本地内联网(LIN)总线.
为了最佳地利用总线系统上针对消息传输的带宽，FlexRay将周期 划分为静态部分和动态部分.在此，固定的时隙位于总线周期开头的 静态部分中.在动态部分中动态地分配时隙.其中排他的总线访问分 别仅仅在短的时间内、在所谓的微时隙(Minislot)的持续时间内实现.只有当在微时咪内进行总线访问时，才将时隙延长所需的时间， 由此，因此也只有当带宽实际被需要时带宽才被消耗，
FlexRay通过两个物理上分离的线路以每个信道分別最大为 10Mbit/s的数据率来通信.当然，FlexRay也可以以更低的数据率来 运行.总共设置有两个信道，即2x2个线路。两个信道在此对应于物 理层，特別是0SI层模型(开放系统互联参考模型)的物理层.两个 信道主要用于冗余地并且由此容错地传榆消息，也就是说，在两个信 道上并行地传输相同的数据.然而信道也可以传输不同的消息，由此 于是将数据率加倍.然而目前这在实践中尚未被利用.目前，数据通 常仅仅通过两个信道之一传输，使得另一信道未被利用.
为了实现同步的功能并且通过两个消息之间的小的间隔来优化带 宽，在通信网络中的分布式部件、即用户需要共同的时基、即所谓的 全局时间.为了时钟同步，在通信周期的静态部分中传输同步信息， 其中借助符合FlexRay规范的特殊算法校正用户的本地时间，使得所 有本地时钟与共同的全局时钟同步地运行.
FlexRay网络节点或者FlexRay用户包含用户处理器、FlexRay控 制器或者通信控制器以及在总线监控的情况下包含总线监控器.在此， 处理器提供和处理通过FlexRay通信控制器传输的数据.为了在 FlexRay网络中通信，消息或者消息对象可以以例如高达254个数据字 节来配置.
用户可以是用于实现确定的功能、例如用于控制机动车的轮子的 制动器的控制设备.但是，在本发明的意义上，概念"用户"也包括 通信系统中的任何类型的节点，例如也包括有源的星形节点或者星形 耦合器，通过该星形节点或者星形耦合器为通信媒介给出星形拓朴， 星形辆合器例如对于FlexRay通信系统来说由FlexRay规范v2.1已 知.结构和工作原理属于FlexRay通信系统的规定的物理层(所谓的 physical layer).有源的星形耦合器在通信连接或者通信媒介被分 开(即具有星形拓朴)并且数据信号应被分到通信媒介的多个分支上 的通信网络中是重要的.此外，当涉及通过复杂的网络拓朴以及较长 的路段(Strecke)来传输数据信号时，有源的星形耦合器是重要的， 因为这些星形耦合器也可以除了将数据信号划分到多个分支上之外或 者替代将数据信号划分到多个分支上而放大信号.通过使用星形耦合器，在传输中的错误保持被限制在一个分支上.
飞利浦半导体公司提供一种用于应用在FlexRay通信系统中的相 应的有源星形耦合器(所谓的Active Star (有源星形)).在已公开 的星形耦合器中集成了根据规范v2.1的类型为"SJA 2510"的FlexRay 通信控制器以及ARM9微控制器.在已公开的有源星形耦合器上设置有 多个端子，通信媒介的多个分支连接到这些端子上，端子可以被配置 为用于输入的数据信号的输入端和/或被配置为发出的数据信号的榆 出端.星形耦合器在每个端子上具有总线驱动器，用于放大输出的数 据信号.通过端子之一输入的模拟数据信号被转发给星形耦合器的中 央处理逻辑，该中央处理逻辑具有例如现场可编程门阵列(FPGA)形 式、微控制器(jiC)形式或者数字信号处理器(DSP)形式的计算设备.
由现有技术中被飞利浦公开的有源星形耦合器可以包括类型为飞 利浦"TJA 1080"的总线驱动器，它们对应于FlexRay收发器单元(所 谓的FlexRay节点)的总线驱动器.已公开的星形耦合器是多个收发 器至集线器的连接装置(Verknuepfling ).集线器将从通信网络的用 户或者节点通过通信媒介的分支输入的数据转发给通信系统的所有其 他用户，并且同时放大要转发的信号.
为了启动通信系统，将用户节点接通(即供电)、初始化以及同 步到全局时间.通信系统的启动也被称为"起动(Startup)".与所 谓的"唤醒(Wakeup)"(其中通信网络的用户节点由状态"睡眠(sle印)" 开始工作)不同，用户在起动时从关断的状态开始工作，并且开始通 信，也即第一通信周期结束并且节点同步(所谓的冷启动).参与通 信系统的启动的用户在下面被称为冷启动节点(所谓的Coldstart Node).在现有技术中，总是需要至少两个冷启动节点，以便能够进 行通信系统的启动，
在启动通信系统时，冷启动节点之一承担主要的冷启动节点的角 色.在各种情况下，如下用户承担主要的冷启动节点的角色该用户 的初始化或者唤醒首先结束.如果在信道上没有进行数据通信，则主 要的冷启动节点发送所谓的"避免冲突符号"(CAS).通过该符号， 该冷启动节点通知其他的冷启动节点该冷启动节点已经承担主要的冷 启动节点的角色.随后，笫一通信周期结束，在这些笫一通信周期中 主要的冷启动节点分别发送同步桢、即所谓的起动帧.根据FlexRay规范v2.1,在前四个通信周期期间情况如此，如果另一冷启动节点同 时开始起动并且发送了 CAS，则这些节点现在确定这一点并且负责只有 一个继续该起动.在前四个通信周期期间，其他的冷启动节点已与主 要的冷启动节点同步，并且在第五周期本身中开始发送同步帧.现在， 主要的冷启动节点在随后的通信周期中具有进行同步的可能性，因为 该冷启动节点第一次从其他节点接收到通信帧.根据FlexRay规范 v2.1，这在第五和第六通信周期期间进行.在第五和第六通信周期中 同步之后，主要的冷启动节点于是开始完全正常的数据传输.其余的 在主要的冷启动节点之后才完成初始化的冷启动节点稍后以正常的数
据传输开始周期.非冷启动节点在前八个周期期间有时间来进行同步 并且最早在第九周期中开始数据传输.
已公开的用于启动通信系统的方法的缺点在于，当至少两个冷启 动/起动用户在网络上时，用户从总体上看才可以开始数据传输或者同 步.对于用户的本地时钟的同步，因此需要至少两个起动用户被接通 并且完成初始化.然而现在在实践中，用户的接通时间、即从用户的 接通直到初始化的结束的持续时间遭受强烈的波动.接通时间典型地 在50 - 200ms的范围中.与此相比，PlexRay通信周期在1 - 16ms的范 围中.当现在冷启动节点之一在50ms之后已经完成初始化，但是第二 快的冷启动节点在200ms之后才完成初始化时，在用户可以被同步并 且可以开始数据传输之前，第一节点必须等待150ms，在lms的FlexRay 通信周期的情况下这毕竟对应于150个通信周期.在那之前，通信系 统还不能被同步.因此在实践中，在可以开始将本地时钟同步以及几 个周期之后开始实际的数据传输之前，最快接通的节点始终首先必须 等待第二快的冷启动节点.结果是在启动通信系统时部分地明显的时 间延迟.
另一缺点在于，已公开的通信系统的每个用户都必须具有冷启动 功能，因为每个用户理论上都必须能够参与系统的起动(如果该用户 作为前两个节点之一完成初始化)，
发明内容
从所提及的现有技术出发，本发明所基于的任务在于，加速时间 控制的通信系统的启动，也即加速通信系统的用户的接通、初始化和同步，由此可以更早地开始实际的数据传输.
为了解决该任务，从根据权利要求1的前序部分所述的通信系统
出发提出该通信系统在用户中的至少一个中具有用于在每个通信周 期产生至少两个不同的同步帧的装置.为了解决该任务，此外提出根 据权利要求6的前序部分所述的用户，该用户具有用于在每个通信周 期产生至少两个不同的同步帧的装置.最后，为了解决该任务也提出 一种根据权利要求ll的前序部分所述的方法，其中通信系统的用户被 接通和初始化，并且该用户随后为了同步而在每个通信周期发出至少 两个不同的同步桢，用户同步到这两个同步桢之一上并且随后准备好 进行数据传输.
本发明具有的优点是，可以接通和初始化用户，并且随后可以直 接地并且在没有等待时间的情况下也隔离地自身单独地经历同步过 程，对于该同步过程来说根据FlexRay规范v. 2.1需要至少两个不同 的同步帧.因此，为了同步用户，不再需要另外的用户完成初始化并 且准备好同步.两个不同的同步帧迄今在现有技术中由两个独立的冷
启动节点产生.笫一用户自身隔离的同步根据本发明通过如下方式实 现用户在每个通信周期发出两个不同的同步帧.
在其初始化之后，用户首先承担通信网络中的主要的冷启动节点 的角色.因为在信道上没有进行数据通信(该用户是唯一的活动节点)， 所以该用户发送避免冲突符号(CAS).通过该符号，该用户通知其他 的(不存在的)冷启动节点它已经承担主要的冷启动节点的角色.随 后，前四个通信周期结束，在这四个通信周期中用户分别发出笫一同 步帧(所谓的起动帧).其他的(不存在的)冷启动节点在前四个周 期期间具有与该用户同步的可能性.如果在用户中模拟其他的冷启动 节点，则该冷启动节点可以同步到主要的用户(该用户发出了第一同 步帧).替代地，前四个周期也可以简单地未被使用地流逝，或者可 以已经传送第二同步帧，其中不过于是可以省去随后对同步帧的传送. 在传送了第一同步帧之后，用户(或者模拟的冷启动节点)在随后的 两个通信周期期间发出第二同步帧.现在，主要的用户(该用户发出 了笫一同步帧)具有同步到模拟的冷启动节点或者同步到第二同步帧 的可能性.由此，用户可以在前六个周期期间在一定程度上与本身同 步，也即发出第一同步帧的(主要的)用户同步到发出第二同步帧的(模拟的)用户，或者同步到笫二同步帧，由此，用户被同步到全局 时间并且于是可以开始完全正常的教据传输.根据本发明，模拟的节 点和主要的节点是相同的用户节点，使得用户在一定程度上与本身同 步.根据本发明，在用户中因此至少在起动的持续时间内通过发出两 个不同的同步帧来模拟两个不同的冷启动节点或者其中对于同步来说 所需的部分.在该实施方式中，在每个通信周期发出两个不同的同步 桢的至少一个用户与在通信系统中使用的协议规范完全兼容，
虽然对于起动通信系统来说需要至少两个冷启动节点(根据
FlexRay规范v2.1最多为三个冷启动节点，以便避免形成小集团 (Cliquenbiludng))，但是利用本发明，当仅仅一个冷启动用户完 成初始化时已经可以进行通信系统的起动，通过这种方式，可以防止 在启动通信系统时的延迟.由此在通信系统中的通信以几乎不存在的 用户启动，然而重要的是，该通信被启动，通信网络的所有其他用户 随后作为所谓的集成节点与第一用户同步.本发明借助FlexRay协议 进行了阐述，然而同样也可以应用于任何类型的时间控制的通信系统 中，在该通信系统中为了启动需要多个用户或者多个用户的同步消息.
实现本发明的另一可能性在于，在每个通信周期发出两个不同的 同步帧的至少一个用户至少在起动方面不与通信系统中使用的协议规 范兼容.这例如可以通过如下方式来实现在接通通信系统或者所述 至少一个用户之后，该用户立即启动并且紧接在起动之后产生位組合 格式(Bit咖ster)并且通过通信媒介发出，好像已经存在具有两个节 点的通信网络那样.为此目的，必须产生相应的信息(所谓的零桢 (NULL-Frame))和同步帧(所谓的Sync-Frame ),并且通过通信媒 介来传输.如果在通信系统中存在取决于周期的校验和形成，则信息 和同步帧必须考虑该情况.在FlexRay的情况下具有例如64个相继的 周期，在形成校验和时必须考虑这些周期.通信系统的所有其他用户 可以始终与"加入冷起动(join coldstart)"的(看起来)存在的 通信系统相连接，并且紧随其后可以开始传输消息。因此当仅仅所述 至少一个用户具有冷启动特性时就足够了，其余的用户仅仅需要能够 集成到存在的(模拟的)通信网络，它们不需要冷启动特性以及与此 关联的硬件和软件部件.
最后甚至可设想的是，在通信系统中的某处(不一定在系统的用户之一中)设置简单的逻辑电路，该逻辑电路在接通通信系统或者电 路之后紧接着在每个通信周期发出两个不同的同步帧，使得其他用户 可以同步到这些同步帧.该逻辑电路可以相对简单地并且成本低廉地
制成.设置在任意的时间控制的通信系统中提供如下可能性将任何 类型的时间控制的通信系统在接通之后在最小时间内置于一个状态 中，使得在模拟的网络中注册的用户准备好进行数据传输，而不必进 行根据所使用的规范的起动或者冷启动例程.
因此本发明提供一种简单和便宜的方法，比迄今更早地同步，因 为省去了或者仅仅缩短地进行起动阶段.也可设想的是，根据本发明 的用户在通信系统的开始工作(Hochfahren)方面并不符合FlexRay. 然而在通过通信系统的实际的数据传输方面，根据本发明的用户也是 符合FlexRay的.这于是表明，根据本发明的用户虽然在不符合 FlexRay的过程中开始工作(没有起动或者具有缩短的起动)，但是完 全正常地根据FlexRay规范开始通信.当然也可设想的是，并非根据 本发明的用户不再符合PlexRay,因为这些用户现在始终仅仅更多地作 为所谓的集成节点接通到已经存在的通信中；不再需要并非根据本发 明的用户的、自己进行冷启动的能力.
通信系统的不符合FlexRay的启动例如可以借助简单的逻辑电路 来实现，该逻辑电路并不进行FlexRay冷启动，而是当它们已经在正 常的工作状态("正常活动(normal active)")中时表现为好像两 个正常的FlexRay节点共同表现的那样.也就是说，简单地产生两个 同步帧(所谓的起动械或者同步帧)，更确切地说，所谓的零帧(没 有有用数据的帧；可变的零桢指示符-O).这可以通过非常简单的顺 序逻辑来实现，该逻辑因此例如产生具有标志或者ID 1和2的两个零 帧，这些零帧附加地被标识为起动幀.循环计数器(所谓的Cycle Counter)和CRC (循环冗余校验)的值在此根据周期而变化，因此必 须产生64个不同的序列，随后又从头开始.
从属权利要求涉及本发明的有利的扩展方案.它们的特征和优点 可以详细地从下面的附困描述中获悉.
闺1示出根据一个优选的实施方式在根据本发明的通信系统中的状态过渡；
图2示出在由现有技术公开的通信系统中的状态过渡；
图3示出根据本发明的通信系统的网络拓朴的一个例子；
图4示出根据第一优选实施方式的通信系统的根据本发明的用户；
图5示出根据笫二优选实施方式的通信系统的根据本发明的用户；
以及
图6示出根据第三优选实施方式的通信系统的根据本发明的用户.
具体实施例方式
本发明涉及一种通信系统，如例如在图3中所示的并且在其整体 上以参考标记1表示的那样，通信系统1具有通信媒介2,该通信媒介 对应于物理层.通信媒介2可以包括一个或多个信道以及一个或多个 线路或者各信道的其他媒介.替代电气线路，也可以使用光学线路(例 如玻璃纤维)、无线电连接或者红外连接作为物理层.至少两个用户 连接到通信媒介2上，在图3中示出的通信系统1包括网络节点3以 及有源星形耦合器4形式的用户.图3中示出的实施例总共包括7个 网络节点3和两个有源星形輛合器4.
通信系统l被设计用于在用户3、 4之间通过通信媒介2在通信周 期的通信帧中借助时间控制协议来传输数据，例如FlexRay协议(优 选地在规范v2. 1中)用作合适的协议.然而任何其他的时间控制协议 也可以用作协议，该协议负责通过通信媒介在通信周期的通信帧中进 行数据传输.
通信系统1的节点3之一、节点AB 3a包括用于在每个通信周期 产生至少两个不同的同步帧的装置.优选的是，至少一个用户3a在每 个通信周期恰好产生两个不同的同步帧.根据本发明的通信系统1所 具有的优点是，在通信系统1启动时并不像迄今在现有技术中那样需 要至少两个冷启动节点3，而是通信系统l在考虑到所使用的协议规范 的情况下可以仅仅以节点3a来启动。在此涉及作为实际的数据传输的 准备的、通信系统的所谓的冷启动(或起动).因此并不考虑在研发 阶段、模拟阶段、测试阶段、测量阶段或者校准阶段期间的通信系统1， 而是考虑在机动车中、在建筑物中或者以其他方式完成实施的通信系 统中的通信系统l，该通信系统在其根据规定的使用(数据传输)之前以根据本发明建议的方式被启动.这因此是重要的，因为本发明可以 明显地加速通信系统1的启动，这特別是在启动通信系统1时作为根 据规定的使用的准备是特别有利的，因为通信系统1更早地可用于数 据传输.与此相反，可以在研发阶段、模拟阶段、测试阶段、测量阶 段或者校准阶段期间没有问题地等待更长时间，直到系统被启动.
下面详细地阐述本发明.首先参照图2讨论在传统的、由现有技 术公开的FlexRay通信系统的情况下起动的流程，其中每个用户在每 个通信周期只能产生一个同步帧.在图2中仅仅示出了一个信道，因 为该流程通常在两个信道上同步.
节点A( Node A )和节点B( Node B )是所谓的冷启动节点(Coldstart Node),它们可供用于启动已公开的通信系统.冷启动节点之一(在 此为节点A)承担主要的冷启动节点的角色，因为它在接通之后首先完 成初始化.如果在信道上没有进行数据通信，則节点A发送所谓的避 免冲突符号(CAS).通过该符号，节点A通知其他的冷启动节点(在 此为节点B)它已经承担主要的冷启动节点的角色.随后，前四个通信 周期(周期O至周期3)结束，在这四个通信周期中节点a分别发送同 步帧(所谓的起动幀)，如果另外的节点B同时开始起动并且发送了 CAS，则这些节点现在确定这一点并且负责只有一个(即节点A)继续 起动.在前四个周期期间，另外的冷启动节点B已与主要的节点(节 点A)同步，并且在第五个周期(周期4)本身中开始发送同步桢.现 在，节点A具有使自己同步的可能性，因为它首次接收到其他节点的 同步帧.它在第五和第六周期(周期4和周期5)中进行该同步，并且 随后在下一个周期(周期6)中开始完全正常的数据传输.节点B在一 个周期之后(周期7)开始正常的数据传输.其余的非冷启动节点(在 此为节点C)在前八个周期(周期0至周期7)期间有使自己同步的时 间，并且最早在笫九个周期(周期8)中开始数据传输.
在实践中证明是不利的是，用户(冷启动节点A和B)在FlexRay 簇(计算机集群)内并不是同时被接通和/或它们的初始化并不是同样 快地完成.用户的接通时间典型地在大约50 - 200ms的范闺中.与此 相比，FlexRay中的通信周期在大约1 - 16ms的范围中.当在图2中笫 一用户(节点B)在第二用户(节点A)之前完成初始化时，第一用户 没有看见伙伴，在一些时间之后中断冷启动尝试，并且继续等待伙伴.随后，第二用户才被接通并且本身作为主要的冷启动节点开始工作.
理论上在最有利的情况下可以在八个通信周期之后开始根据规定
的数据传输，即开始通过通信系统的通信(节点的状态正常活动). 准确地，在图2中节点A可以在笫七周期(周期6)中考虑笫一次发送， 节点B可以在第八周期(周期7 )而所有其他节点可以在第九周期(周 期8)中考虑第一次发送.然而重要的是，当第二快的冷启动节点至少 六个(或八个)周期在网络上时，从总体上来看才可以发送.所有其 他用户可以在没有伙伴、即没有第二冷启动节点的情况下既不发送也 不接收，即使它们已经亊先长时间为此准备好.在实践中，这导致在 用户同步时并且由此在通信系统启动时)相对长的延迟.
这在下面借助图2的例子和具体的数值来进一步阐述出发点是， 冷启动节点B在接通之后50ms启动，而冷启动节点A在接通之后210ms 才启动，周期时间为5ms.
-节点A可以最早在接通之后240ms ( 210ms + 6 x 5ms )发送， -节点B可以最早在接通之后245ms ( 210ms + 7 x 5ms )发送，而 -节点C可以最早在接通之后250ms ( 210ms + 8 x 5ms )发送. 因此不能在接通之后50ms (节点B初始化)已经开始同步，而是 即使节点A完成了初始化，也在接通之后210ms才开始同步.这意味 着，在该例子中通信系统的启动延迟了 32个通信周期((210ms - 50ms ): 5ms),并且随着延迟32个通信周期才可以开始通过通信系统的实际 通信，
通过本发明来实现即使没有其他冷启动节点作为用户的伙伴可 供使用，在任何情况下在接通该用户之后八个通信周期已经结束了通 信系统的启动.这通过如下方式来实现两个冷启动节点在硬件中被 结合并且由此也同时启动.具有完整的功能范闺的两个完整的冷启动 节点可以在硬件中被结合.但是替代地也可设想的是，仅仅冷启动节 点的部分功能、优选地对于同步来说所需的节点功能在硬件中被结合. 这些部分功能也可以通过专用的标准半导体电路来实现，这些半导体 电路可能必须相应地被匹配或者编程.通过合适的硬件支持，可以确 保用户的冷启动在任何情况下紧接在接通之后或者在结束初始化之后 进行.
在根据本发明的通信系统1中的起动的流程在下面参照图1进一步进行阐述.仅仅需要一个冷启动节点(在此为节点AB)，如果在信道上没有进行数据通信，该冷启动节点承担主要的冷启动节点的角色并且发送避免冲突符号(CAS),当确保节点AB是通信网络中的唯一冷启动节点时，替代地也可以舍弃发送CAS，因为不存在其他的、节点AB必须通知其节点AB已经承担主要的冷启动节点的角色的冷启动节点.随后，前四个通信周期结束，在这四个通信周期中节点AB分别发送笫一起动帧.如果其他的节点同时开始起动并且发送了 CAS,则这些节点现在确定这一点并且负责只有一个节点、即节点AB继续起动.
在前四个周期期间，只要存在其他的冷启动节点，则这些冷启动节点具有同步到第一同步帧的可能性.随后，节点AB在第五周期中开始发送第二起动桢.现在节点AB具有同步到笫二同步帧的可能性，因为它首次接收到帧(所谓的Frame).在该实施方式中，节点AB因此在第五和笫六周期期间同步到第二同步帧.
替代地也可设想的是，节点AB在前四个周期期间同步到第一同步帧，其中随后在第五和笫六周期中并不进行节点AB的同步.
节点AB由此具有用于产生不同的同步桢的装置.通过用于产生笫二同步帧的装置，为节点AB模仿另外的冷启动节点的存在或者另外的冷启动节点的其他的同步帧的存在.由此，可以完全正常地进行同步过程，例外是，所模拟的节点附加地被集成在唯一的冷启动节点AB中.节点AB的同步在第五和第六周期中或者在第一至第四周期中进行，使得节点AB于是在第七周期中或者在笫八周期中可以开始完全正常的数据传输.所有其余的FlexRay通信伙伴节点仅仅还是所谓的集成节点，它们同步到通过节点AB预先给定的全局时间。
根据本发明的用于启动通信系统1的方法特别是由于以下原因而具有相对于迄今的方法的大的优点.作为起动节点，可以仅仅使用如下的用户它们根据通信系统的应用领域存在于机动车、建筑物、工具机等等的所有装备中.特别地，可以不使用仅仅是通信系统的可选设备的用户.在机动车中的可以被用作冷启动节点的典型设备是制动系统、发动机控制、网关等等的节点.然而正是这些设备相对复杂，并且在可以开始根据所使用的协议规范的实际通信之前需要许多时间
用于自测和整个初始化.在现有技术中，笫二快的起动节点确定时间，在该时间之后可进行通信，然而这可能会被极大地延迟.在此，本发明可以如下实现补救，即唯一的根据本发明的用户足够来进行同步，并且因此可以明显更早地开始通信.不必再等待笫二快的节点，因为在根据本发明的用户和似乎不存在的用户之间的通信可以没有延迟地(除了根据所使用的协议规范所需的用于同步的时间之外)在最早可能的时刻被启动.
下面借助具体例子进一步阐述本发明.根据本发明的通信系统1
具有至少一个特别的用户3a (冷启动节点AB)，其在接通之后50ms启动.此外，以5ms的周期时间为出发点，
-节点AB可以最早在接通之后80ms ( 50ms+6 x 5ms )发送(当它在笫五和笫六周期中同步到第二同步帧时)，并且
-节点C作为集成的节点同步到通过节点AB预先给定的时基，并且可以最早在接通之后90ms ( 50ms+8 x Sms )发送，
对于节点C，由此相对于上面针对现有技术列举的数值例子得到160ms ( 250ms — 90ms )或者32个通信周期的时间增益，
在图4至6中示出了根据本发明的用户的不同实施方式，该用户具有用于在每个通信周期和每个通信信道(信道A或者信道B)产生和发送两个不同的同步帧的装置，根据图4,用户被构建为节点3a.节点3a拥有石英振荡器(XTAL)以及用于电源电压(Ubatt)的两个输入端5、 6和外部的唤醒信号(WakeUp).节点3a此外拥有微控制器7和两个独立的通信控制器8、 9(CC1和CC2).通信控制器8、 9中的每一个针对两个信道A、 B中的每一个拥有单独的发送-接收单元，即所谓的收发器(Xcvrl、 Xcvr2、 Xcvr3或Xcvr4).节点3a可以借助第一通信控制器8来产生第一同步帧并且借助第二通信控制器9来产生第二同步帧，并且使这些同步桢在相同的信道(Chan A)上通过通信媒介来传输.因为通信控制器8、 9不能产生两个不同的同步桢，所以在根据图4的实施方式中必须设置两个独立的通信控制器8、 9,以便满足"没有单个故障点"的要求.
在困5的实施方式中，通信系统1的至少一个用户也被构建为网络节点3a,其中该用户具有用于在每个通信周期和每个信道发出两个不同的同步帧的装置.然而，在图5的实施方式中，替代两个独立的通信控制器8、 9，使用所谓的专用标准产品(ASSP) 10,在此涉及标准集成电路，该集成电路一般是可用的并且被用于在每个通信周期和每个通信信道产生和发出至少两个不同的同步幀的目的。在此完全可
能的是，集成电路io并不符合所使用的协议规范.然而，所使用的集
成电路10必须支持根据所使用的协议规范的同步过程，使得通过单个节点3a的同步在通信系统1中并不引发错误报告，或者不必长时间地等待同步，直到其他的冷启动节点结束其初始化.
图5中示出的集成电路10 (ASSP)也可以被分为两个集成电路
(ASSP1和ASSP2)，如在困1中针对节点AB所示的那样，或者图1中示出的独立的集成电路(ASSP1和ASSP2)也可以被构建为唯一的集成电路10.闺5中示出的实施方式涉及相对于田4中的实施方式优化的解决方案，不使用通信控制器8、 9,而是集成电路10可以仅仅实现唤醒和起动过程，然而其可以在每个通信周期产生两个同步零帧
(Sync-Null-Frame),由此，用户3a可以用作主要的冷启动节点(所谓的同步主机(SyncMaster))，其实施同步并且因此启动通信系统中(与似乎不存在的用户)的通信.
在图6中示出了根据本发明的用户的第三实施方式.在此，不是网络节点而是有源星形耦合器4用作用户.通信信道被分为多个物理段.为此目的，星形耦合器4拥有发送-接收单元，即所谓的收发器
(Xcvrl).在图6的实施方式中，星形耦合器4拥有专用标准产品
(ASSP) 10,该专用标准产品承担在每个通信周期两个不同的同步械的产生.然而，替代集成电路IO，星形耦合器4也可以具有两个独立的通信控制器(CC1和CC2)，对应于困4中的实施例，
权利要求
1.一种通信系统(1)，具有通信媒介(2)和至少两个连接到该通信媒介上的用户(3，4)，其中该通信系统(1)被设计用于借助时间控制协议通过所述通信媒介(2)在通信周期的通信帧中在所述用户(3，4)之间传输数据，其特征在于，所述通信系统(1)在所述用户(3，4)中的至少一个中具有用于在每个通信周期产生至少两个不同的同步帧的装置(8，9；10)。
2. 根据权利要求1所述的通信系统(1)，其特征在于，所述用 于在每个通信周期产生至少两个不同的同步帧的装置被构建为每个传 输信道至少两个通信控制器(8， 9).
3. 根据权利要求1所述的通信系统(1),其特征在于，所述用 于在每个通信周期产生至少两个不同的同步帧的装置被构建为至少一 个专用标准产品(10)，该专用标准产品在下面被称为ASSP，该专用 标准产品被设计用于在每个通信周期产生至少两个不同的同步帧.
4. 根据权利要求1至3之一所述的通信系统(1)，其特征在于， 所述至少一个用户被构建为所述通信系统(1)的有源星形耦合器(4 ).
5. 根据权利要求1至4之一所述的通信系统(1)，其特征在于， 所述通信系统(1)被设计用于借助FlexRay协议在所述用户(3, 4) 之间传输数据，
6. 连接到通信系统(1)的通信媒介(2)上的用户(3， 4)，其 中该通信系统(1)具有至少一个另外的连接到所述通信媒介(2)上 的用户(3， 4),并且该通信系统(1)被设计用于借助时间控制协议 通过所述通信媒介(2)在通信周期的通信帧中在所述用户(3， 4)之 间传输数据，其特征在于，所述用户(3， 4)具有用于在每个通信周 期产生至少两个不同的同步帧的装置(8， 9; 10).
7. 根据权利要求6所述的用户(3, 4)，其特征在于，所述用于 在每个通信周期产生至少两个不同的同步桢的装置(8， 9; 10)被构 建为每个传输信道至少两个通信控制器(8， 9).
8. 根据权利要求6所述的用户(3， 4),其特征在于，所述用于在每个通信周期产生至少两个不同的同步帧的装置被构建为至少一个 专用标准产品(10)，该专用标准产品在下面被称为ASSP，该专用标 准产品被设计用于在每个通信周期产生至少两个不同的同步桢.
9. 根据权利要求6至8之一所述的用户(3， 4)，其特征在于， 所述至少一个用户被构建为所述通信系统(1)的有源星形耦合器(4).
10. 根据权利要求6至9之一所述的用户(3， 4),其特征在于， 所述通信系统(1)被设计用于借助FlexRay协议在所述用户(3， 4) 之间传输数据.
11. 一种用于启动具有通信媒介(2)和至少两个连接到该通信媒 介上的用户(3, 4)的通信系统(1)的方法，其中在启动所述通信系 统(1)时所述用户(3， 4)中的至少两个被接通、初始化并且同步， 并且所述通信系统(1)被设计用于在启动之后借助时间控制协议通过 所述通信媒介(2)在通信周期的通信帧中在所述用户(3, 4)之间传 输数据，其特征在于，接通和初始化所述通信系统(l)的用户(3， 4), 并且所迷用户(3, 4)随后为了同步而在每个通信周期发出至少两个 不同的同步帧，所述用户(3, 4)同步到两个同步桢之一并且随后准 备好进行数据传输.
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，紧接在接通之后 初始化和同步所述用户(3， 4).
全文摘要
本发明涉及一种通信系统(1)，具有通信媒介(2)和至少两个连接于该通信媒介上的用户(3，4)，其中该通信系统(1)被设计用于借助时间控制协议通过通信媒介(2)在通信周期的通信帧中在用户(3，4)之间传输数据。为了加速在实际的数据传输的准备阶段中通信系统(1)的启动，根据本发明提出，通信系统(1)在用户(3，4)中的至少一个中、例如在节点AB(3a)中具有用于在每个通信周期和每个信道产生至少两个不同的同步帧的装置。这些装置例如被构建为每个传输信道的两个独立的通信控制器(8，9)。替代地，这些装置也可以被构建为简单的逻辑电路，即所谓的专用标准产品(ASSP，10)。本发明提出，用于在每个通信周期产生至少两个不同的同步帧的用户被构建为通信系统(1)的有源星形耦合器(4)。在通信系统(1)中的数据传输优选地根据FlexRay协议来进行。
文档编号H04L7/10GK101578811SQ200780047787
公开日2009年11月11日 申请日期2007年12月3日 优先权日2006年12月22日
发明者J·尼瓦尔德 申请人:罗伯特·博世有限公司