专利名称：用于优化地在总线系统的用户站之间传输数据的方法和用户站的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于经由由多个用户站共同地使用的第一信道和由总线系统的多个用户站所使用的第二信道在总线系统的用户站之间传输数据的方法，其中在第二信道上传输的信号也与在第一信道上传输的数据相关。本发明此外还涉及总线系统的用户站，所述用户站具有用于执行所述方法的介质连接单元。
背景技术：
例如由公开文献DE 100 00 305 Al已知“控制器域网络(CAN)”以及被称为“时间触发CAN” (TTCAN)的CAN的扩展。在CAN中所使用的介质访问控制方法基于逐位的判优。在逐位的判优中，多个用户站可以同时尝试经由总线系统的信道传输数据，而不由此干扰数据传输。用户站可以在经由信道发送位时确定信道的逻辑状态(0或I)。如果所发送的位的值不对应于信道的经确定的逻辑状态，则用户站结束对信道的访问。在CAN中，通常在要经由信道传输的数据帧内在判优字段中进行逐位的判优。在用户站向信道完整地发送判优字段之后，该用户站知道其具有对该信道的排他访问。因此，判优字段的传输结束对应于释放间隔的开始，在该释放间隔内用户站可以排他地使用信道。按照CAN的协议规范，其它用户站一直不被允许对信道进行访问，也即向信道发送数据，直至进行发送的用户站传输了数据帧的校验和字段(CRC字段)。因此，CRC字段的传输的结束时间点对应于释放间隔的结束。通过逐位的判优，实现了数据帧经由信道的无破坏的传输。由此，得到了 CAN的良好的实时特性，而在介质访问控制方法中，具有明显更不利的实时特性，因为由于冲突和由此所需的新的数据帧传输而产生数据传输的延迟，其中在介质访问控制方法中由用户站发送的数据帧由于与其它站发送的另外的数据帧冲突而在经由该信道传输期间可能被损坏。CAN的实时特性的进一步的改善通过扩展TTCAN来实现。按照TTCAN的协议规范定义时间窗结构，该时间窗结构包括多个相继的时间窗(通常也被称为“时隙”或“timeslots”)并且规则地重复。这里，可以给确定的消息类型并且从而给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。因此，在TTCAN中设置确定的时间窗，在该时间窗内确定的站具有对CAN域的信道的排他访问。在TTCAN情况下，对信道的访问至少部分地按照基于时间的多重访问(时分复用访问，TDMA)的原则来协调。CAN的协议或者其扩展的TTCAN尤其适于在实时条件下传输短的通知。但是如果应当经由CAN域传输较大的数据块，则可以干扰性地察觉信道的相对小的位速率。为了保证逐位判优的正确功能，必须针对位的传输保持尤其是与总线系统的扩展和在信道上的信号传播速度相关的最少持续时间。因此，位速率不能通过减少单个位的持续时间容易地被提闻。为了仍然能够足够快速地经由通信接口与较缓慢的数据流(该数据流通过介质访问控制方法被控制)、例如CAN数据流并行地传输相对大的数据量，在DPMA中在文件登记号DE 10 2009 026 961下的未授权专利申请提出，利用任意访问协议经由任意的总线系统、例如CAN总线执行高频(HF)通信。这里，可以按照任意访问方法来控制对由多个用户站为了 HF通信使用的第二信道的访问。要经由第一信道传输的第一数据和要经由第二信道传输的第二数据通过共同的信号线路来传输。
发明内容
本发明的任务是，说明一种用于总线系统用户站对与由多个用户站共同使用的第一信道并行的总线系统第二信道的访问的改善的方法，其中减少在信道和/或电磁辐射之间的相互干扰。该任何通过具有权利要求1的特征的数据传输方法解决。在实现本发明方法时也规定，经由任意总线系统、例如CAN总线利用任意访问协议执行高频(HF)通信，其中按照任意访问方法控制对由多个用户站为了 HF通信所使用的第二信道的访问。要经由第一信道传输的第一数据和要经由第二信道传输的第二数据经由共同的信号线路被传输。可以设想，这里涉及已知总线系统、尤其是CAN的总线线路，经由该总线线路按照CAN的协议传输第一信道的数据。这具有如下优点:例如掌握CAN的已知协议的传统用户站可以无问题地连接到总线系统，该总线系统以本发明的方法运行。就此而言，所建议的方法涉及CAN的协议的扩展，该扩展与已知的协议和CAN的设备是可兼容的。这里优选的是，根据第一数据构成数据信号并且根据第一数据和第二数据构成调制信号并且对该数据信号叠加以调制信号。作为用于构成调制信号的调制方法，可以例如使用频率调制、尤其是根据第二信道的逻辑状态(0或I)的频率键控。也可以设想，设置相位调制，例如二进制的相位调制(二进制相移键控，BPSK )。特别优选的是，为了第一数据经由第二信道的传输不被同时进行的第二数据经由第二信道的传输干扰，根据第一数据或由此构成的数据信号来匹配所使用的调制方法或其参数和/或特性参量。同样优选的是，根据第一数据或由此构成的数据信号在确定的时间点中断或减弱调制信号。有利地，设立用于实施本发明方法的用户站，从而实现其优点。
本发明的另外的特征和优点从后面的描述中得到，在其中借助附图详细阐述本发明的示例性实施方式。这里:
图1示出具有多个用户站的总线系统的示意性示 图2示出图1的用户站之一的相关部件的示意性示 图3示出按照本发明的有利实施方式的图1的用户站的一部分的示意性示 图4示出总线系统的信道的占用的示例性时间变化曲线；以及 图5示出在经由信道传输消息期间信道占用的时间变化曲线。
具体实施例方式图1不出机动车的总线系统11的概况，该总线系统11包括多个用户站13、13a和由这些用户站13、13a共同使用的第一信道15。在所示出的实施例中，用户站13、13a和第一信道15构成CAN域17。然而本发明不仅仅应用于CAN，而且也应用于其它类型的通信网络。这里有利的、但是不是强制的前提的是，在所使用的通信网络中至少针对确定的时间段保证站对共同信道的排他的无冲突的访问。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的该部分共同使用的第二信道19上。在所示的实施例中，所有的用户站13除了用户站13a被连接到两个信道15、19上。该用户站13a是传统的用户站13a，其虽然掌握CAN的协议但是不被设立用于实施本发明方法。按照本发明，其它用户站13扩展了附加的功能，使得它们可以附加地经由第二信道19通信。在图1所示的总线系统11中，因此可以将传统的用户站13a和扩展的用户站13相互连接。也可在总线系统中设置多个传统的用户站13a ;但是也可考虑的是，在总线系统11中仅仅设置扩展的用户站13，其被连接在两个信道15、19上。下面借助在CAN总线中使用的介质访问控制方法或介质访问控制协议来阐述本发明。然而，本发明当然不限于这样的访问方法，而是可以更确切地说以任意的介质访问控制方法和介质访问控制协议来使用。图2详细示出了扩展的用户站13。该用户站13具有微计算机21，该微计算机例如可以构造为微控制器。用户站的CAN控制器23形式的第一控制元件经由第一连接25绑定到该微计算机21上。此外，用户站13具有通信控制器27形式的第二控制元件，其经由第二连接29与微计算机21连接。这两个连接25、29被设立用于在微计算机21和两个控制元件23、27之间交换要经由总线系统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这样地耦合，使得CAN控制器可以借助由其生成的访问控制信号a控制通信控制器27。为此，通信控制器27的控制输入端28被连接到CAN控制器23的控制输出端24。此外，用户站13具有第一介质连接单元，其被构造为CAN收发器31。该CAN收发器31这样与CAN控制器23连接，使得经由CAN域17、也即第一信道15要传输的第一数据可以在CAN控制器23和CAN收发器31之间被交换(箭头33)。此外，CAN收发器31这样被绑定到CAN控制器23，使得CAN控制器23可以向CAN收发器31传输控制信号(箭头35)。CAN收发器31连接到第一信道15上。此外，用户站13具有第二介质连接单元37，其被绑定到通信控制器27上以用于传输要经由第二信道19传输的数据(箭头39)以及用于在通信控制器27和第二介质连接单元37之间传输控制信号(箭头41)。第二介质连接单元37连接到第二信道19上。介质连接单元37这样与CAN控制器23耦合，使得CAN控制器23借助由其产生的特性控制信号e可以影响该介质连接单元37的特性。为此，介质连接单元37的控制输入端经由控制线路101与CAN控制器23的控制输出端连接。另一仅仅在图2中表明的变型方案是将CAN控制器23和另一通信控制器27的功能组合在一个扩展的CAN控制器111中。在该情况下，取消了控制输入端28和控制输出端24，访问控制将不会通过相应的信号a、而是通过对在扩展的CAN控制器111中运行的过程的内部控制或协调来进行。特性控制信号e必要时可以经由连接39和41来传输并且可以取消特地为此设置的控制线路101。此外，两个介质连接单元31、37可以连接到微计算机21上，使得微计算机21可以控制这两个介质连接单元31、37并且可以从两个介质连接单元31、37中读出状态信息(参见箭头43和45)。然而微计算机21到介质连接单元31、37的这种连接是可选的,本发明也可以无这种连接地实现。对于通信控制器27和第二介质连接单元37的精确构造存在高的自由度。仅仅要求，通信控制器27和第二介质连接单元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。用于对第二信道的介质访问进行控制的协议(介质访问控制协议，MAC协议)不必经由第二信道19来实施。例如用于通信系统“FlexRay”或者用于本地计算机网络(例如“以太网”)的收发器可以用作为第二介质连接单元37。由此，例如可以在第二信道19上实现10Mbit/s或者100Mbit/s的位速率。如果访问控制信号a是有效的，也即释放了对第二信道19的访问，则在图2中所示的实施方式的情况下在进行发送的用户站13中第二介质连接单元37向信号线路55输出第二位流或者数据流b2。在进行接收的用户站13中第二介质连接单元37解调由进行发送的用户站13输出的经调制的信号并且由此重建所发送的位流或者数据流b2并且向通信控制器27转发所包含的第二数据。在图2所示的实施例中，用于传输数据的第一信道15和第二信道19使用共同的信号线路55，其中为此介质连接单元37包括没有更详细表示的用于将信号输入耦合到共同的信号线路55的耦合装置。对介质连接单元37的特性的根据本发明的影响通过在CAN控制器23和介质连接单元37之间的控制线路101上的特性控制信号e来进行。这例如可以这样来实现，即作为特性控制信号e将CAN控制器23的RxD输入端的逻辑状态传送给介质连接单元37并且具有不同特性的介质连接单元37根据在第一信道15上的通信的逻辑状态(“I”或“0”)驱动用于第二信道19上的通信的信号线路55的总线电平。如果在第一信道15上传输逻辑“0”，则按照CAN协议调整具有在两个线路之间标称为2伏的差电压的显性总线电平。如果传输“1”，则经由连接电阻调整具有0伏的差电压的隐性总线电平。介质连接单元37考虑在这两个状态中的不同衰减特性或者总线系统的变化的阻抗并且优化在第二信道19上传输的位流或者数据流b2，使得在第一信道15上的通信的干扰以及电磁辐射被最小化。例如，由介质连接单元37调整的用于产生位流或者数据流b2的电流强度根据总线阻抗以如下形式被控制，使得避免了在变换的、尤其是快速上升的总线阻抗的情况下电压过高。由此,例如可以减少电磁辐射。替代地，介质连接单元37的转换或者匹配由微计算机21经由通信线路45来控制。在图3中示出了本发明的另一优选的实施方式，在其中重新针对两个信道15、19设置共同的信号线路55。该共同的信号线路55在该例子中包括由第一导体CANH和第二导体CANL构成的导体对。在所示的实施方式中，该共同的信号线路55是传统的、适合于基于CAN的总线系统的总线线路。如从图3可以看出的，CAN收发器31也存在于用户站13中，该用户站被设计用于连接到共同的信号线路55上。该CAN收发器31经由线路33、35连接到CAN控制器23上。在CAN收发器31的两个总线端子57上设置同相电抗器(Gleichtaktdrossel)59。在同相电抗器59和共同的信号线路55的导体对CANH、CANL之间存在耦合元件61。该耦合元件61也可以与同相电抗器59组合，以便能够电感地输入耦合或者输出耦合高频信号并且将用户13的高频部分与CAN总线55电去耦。此外，在第一导体CANH和第二导体CANL之间设置总线终端电路63，该总线终端电路63具有两个串联连接的终端电阻65，其中该串联电路的外部端部连接到导体CANH、CANL上并且该串联电路的中间抽头经由电容67与地连接。在未示出的实施方式中，没有设置同相电抗器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69在图3中所示的实施方式中代替第二介质连接单元37被设置。连接电路69的调制解调器71可以一方面与微计算机21连接并且另一方面连接到耦合元件61上。调制解调器71具有调制器73，该调制器73用于产生根据第二位流或者数据流b2调制的信号。此外，调制解调器71具有解调器75，该解调器75用于解调由另一用户站13经由共同的信号线路55发送的经调制的信号m。此夕卜，调制解调器71经由信号连接103与CAN收发器31的总线端子57连接并且具有匹配单元105，该匹配单元105被设立为根据例如经由信号连接103确定的关于第一数据信道15或者在该第一信道15上传送的位流Id1的信息来匹配一个或多个调制解调器特性。在该例子中，调制解调器71可以经由适于此的连接103确定或者采样两个总线线路(CANH，CANL)的线路电平。为此，在该例子中在调制解调器71中的匹配单元105包含比较电路。所述采样可以在CAN收发器31的总线端子57和至导体CANH，CANL的端子之间的不同位置上来执行。为了避免在第二信道19上发送的信号对经由连接103采样的信号的反作用或者反向耦合，有利的是，在必要时存在的同相电抗器59和端子57之间进行采样。在所示的例子中，直接在端子57前进行采样。调制解调器于是例如可以这样被实现，即在确定的时间点根据第一数据h或者由其构成的数据信号d或者两个总线线路(CANH，CANL)的所确定的线路电平中断或减弱调制信号m，所述调制信号m从由通信控制器27提供的数据中产生以在第二信道19上传输。也可能的是，在调制解调器71中设置逻辑装置，该逻辑装置在识别出第二信道19的干扰的情况下、尤其是信号在相同频率范围中由于信号线路55的天线功能而散布的情况下中断调制信号m并且只有在该干扰被衰减之后才重新接收经由第二信道19的通信或者调制信号m的发送。对此有利的是，在必要时存在的同相电抗器59和至导体CANH，CANL的端子之间执行采样。在图3中示出的实施方式中，进行发送的用户站13的调制解调器71的调制器73根据通信控制器27向连接电路69传送的第二数据b2产生经调制的信号m。耦合元件61将由CAN收发器31根据第一位流Id1产生的数据信号d与根据第二位流或数据流b2调制的信号m相叠加。调制器73用于产生经调制的信号m、这里是关于数据信号d或第一位流b:的信息。调制器73为此经由连接103与CAN收发器31的总线端子57连接并且通过包含在匹配单元105中的比较电路来分析该信息。耦合元件61向共同的信号线路55的两个导体CANH和CANL输出以这种方式被数据信号d影响的调制信号m作为对数据信号d的叠力口。在进行接收的用户站13中，耦合元件61将经由两个导体CANH和CANL接收的信号通过可选地存在的同相电抗器59转发给CAN收发器31并且将该信号引导给调制解调器71的解调器75。CAN收发器31从所接收的信号中提取第一位流Id1并且将其转发给CAN控制器23。以相应的方式，解调器75从接收的信号中确定第二位流或数据流b2。通过将可选地存在的同相电抗器59设置在CAN收发器31和耦合元件61之间，避免了:同相电抗器59在两个连接到共同的信号线路55上的用户站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。在所示的实施方式中，调制解调器71作为调制方法使用根据第二位流b2的各个时间上相继的位的值的频率键控。每时间传输的位的数量自然取决于为该方法所选择的频率。这里，传输可以与第一位流匕的位极限无关地被实施，但是其也可以与位极限同步地进行，如下面还要阐述的。调制信号m的幅度必须被选择为，使得其一方面处于所使用的传输介质或信号线路55的噪声水平之上，但是另一方面足够小，使得CAN收发器31不会将到达其的、必要时通过同相电抗器59衰减的信号看作为在两个可能的CAN总线电平之间的边沿或者变换。与此不同，代替频率键控也可以应用相位调制或任意其它的调制方法，例如使用多个正交的载波信号用于传输的多载波调制，如OFDM (正交频分复用)。耦合元件61在最简单的情况下可以被构造为电阻网络。但是其也可以被设置为，耦合元件61具有一个或者多个用于将要输送给CAN收发器31的数据信号d与经调制的信号m分离的滤波器。此外可以考虑，将稱合兀件61与同相电抗器59组合,对于同相电抗器59也即代替使用具有四个端子的简单电感而使用具有六个或者更多端子的电感。通过这种方式，HF信号可以电感地被输入耦合或者输出耦合，并且HF部分被电流地从CAN总线去耦。此外，由此得到成本优点。为了最小化在第一信道15上的通信干扰，可特别有意义的是，经由第二信道19发送的调制信号m分别在位流Id1的两个位之间的边界(在所述边界处预期总线电平的边沿)处的时间点下降、衰减或中断。这要么可以在所有位边界上进行，要么仅针对如下情形进行，即实际上产生了边沿、也即从显性至隐性或者从隐性至显性总线电平的变换。如果使用上述利用频率键控的调制方法，则可以根据为该方法选择的频率通过该方式在第一位流匕的传输位的边界之间添加一个或多个附加的位。这里，调制信号m的幅度也被选择为，使得该幅度处于所使用的传输介质或信号线路55的噪声水平之上，但是不会被CAN收发器31看作总线电平的边沿或变换。通过包含在所设置的匹配单元105中的或者与匹配单元105分离地设置的逻辑装置，调制解调器71可以被设立用于，将其自主地同步到连续位流匕的总线时钟上，并且然后可以在位边界上实施相应的匹配、对调制信号m的衰减或中断，其中所述连续位流匕经由第一信道15在信号线路55上传输。借助图4和5详细地阐述在另一实施例中用户站13和总线系统11的工作原理。在总线系统11的运行中，各个用户站13的微计算机21这样控制各个CAN控制器23和CAN收发器31，使得按照CAN协议可以在用户站13、13a之间交换消息，其方式是包含消息的帧经由第一信道15被传输。在所示的实施方式中，各个用户站13支持扩展TTCAN。按照TTCAN，将时间划分为规则地重复的总循环。这种总循环77在图4中示意性示出。总循环77在时间点h开始并且在时间点tm结束。可以识别出，总循环77又被划分为多个基本循环79。在所示的实施方式中，总循环77被划分为四个基本循环79。第一基本循环79 (在图4中在上部绘出)在时间点h开始并且在时间点tbl结束。在时间点tbl，跟随第一基本循环79的第二基本循环79也开始，该第二基本循环79在时间点tb2结束。以对应方式，第三基本循环在时间点tb2开始并且在时间点tb3结束。第四基本循环在时间点tb3开始并且在时间点tm结束并且从而结束总循环77。各个基本循环79被划分为多个、在所示实施方式中为6个时间窗81，其中基本循环79到时间窗81的划分对于每个基本循环79是相同的。通过总循环77定义了规则重复的时间窗结构，该时间窗结构基于各个基本循环79到时间窗81的相同划分而具有矩阵式的结构并且从而通常被称为通信矩阵。第一时间窗81a被设置用于经由第一信道15传输参考消息。参考消息尤其用于将各个用户站13彼此同步，从而各个时间窗81的时间位置从各个用户站13看至少基本上相同。时间窗81的一部分被分配给确定的消息类型,也即在该时间窗81内仅仅传输具有确定标识的数据帧。例如可以规定，用81b表示的时间窗81被保留用于传输确定类型的消息。此外，在图4中有用81c表不的时间窗以及用81d表不的时间窗,在时间窗81c内允许传输任意类型的消息，在时间窗81d中不经由第一信道15进行通信。因为在CAN中可仅仅由用户站13产生确定类型、也即具有确定标识的消息，因此将时间窗81b排他地分配给该用户站13。也即，在开始时间点tal、ta2、ta3或者ta4开始释放间隔A 1\、A T2, A T3或A T4，在所述释放间隔内用户站13具有对第一信道15的排他访问。释放间隔A 1\、A T2、A T3或A T4分别在所属的时间窗81b的终点、也即在时间点tel、te2>te3或te4处结束。在所示的实施方式中，释放间隔A 1\、A T2、A T3或A T4对应于总循环的相应的时间窗81b。然而与此不同地也可以规定，释放间隔A 1\、A T2、A T3或A T4仅仅对应于相应时间窗81b的一部分。对于本发明方法的功能重要的是，释放间隔AI\、A T2、A T3或A T4在时间方面完全被一个时间窗81b或者多个彼此紧随的时间窗81b覆盖。每个用户站13检测接收各个参考消息的时间点并且计算至少如下时间窗81的时间位置，在所述时间窗81内所述用户站13想要访问总线。负责发送时间窗81b所分配给的那些消息的用户站13计算在图4中绘出的释放间隔A 1\、A T2、A T3或厶1\的位置。在所示的实施方式中，CAN控制器23进行这些计算。然而也可以规定，由微计算机21执行这些计算。CAN控制器23产生访问控制信号a并且将其传导给通信控制器27 (参见图2)。此外，CAN控制器23产生特性控制信号e并且将其经由控制线路101传导给介质连接单元37。访问控制信号a在释放间隔A 1\、A T2、A T3或A T4内总是有效的。通信控制器27分析访问控制信号a并且仅当访问控制信号a有效时访问第二信道19。如果访问控制信号a不是有效的，则通信控制器27将第二信道19保持空闲，使得其它用户站13能够访问第二信道19。用户站13因此可以被设立为使得CAN控制器23根据在CAN域中实施的访问控制方法这样控制通信控制器27，使得仅当按照CAN域17的介质访问控制方法也允许对第一信道15的访问时，通信控制器27才访问第二信道19，并且使得CAN控制器23通过特性控制信号e根据在第一信道15上传输的数据匹配在第二信道19上传输的信号的特性或者特征。此外，在总循环77内设置有另外的时间窗81c,在时间窗81c中允许传输任意类型的消息。在该时间窗81c内，确定的站对第一信道的排他访问不被保证。因此，在时间窗81c内，按照CAN协议执行逐位的判优。逐位的判优基于:对于多个用户站13同时访问第一信道15并且发送具有不同值的位的情况，所有站始终接收具有确定值的位。该位的值被称为“显性位”并且在所示例子中对应于值O。此外，第一信号线路51被构建为，使得每个用户站13经由其CAN收发器31在其访问第一信道15期间可以进行接收。因此每个用户站13可以在其为了发送位而访问第一信道15期间读取第一信道15的瞬时状态，以便确定该状态是否对应于所发送的位。图5示出了在时间窗81c内第一信道15的逻辑状态(值0或I)的时间变化曲线的片段。在其中第一信道15没有被用户站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的开始位83。在传输开始位83之后，用户站13发送判优字段87，该判优字段尤其包含指示消息类型的消息的标识。在传输判优字段87期间，用户站13比较第一信道15的逻辑状态与判优字段87的分别发送的位。如果用户站13在传输判优字段87期间确定，第一信道的所检测的状态不对应于发送的位，则用户站13中断帧85的传输。因此保证了，在传输判优字段87之后在时间点ta5用户站13具有对第一信道15的排他访问。所有其它同时访问第一信道15以传输帧85的站在时间点ta5具有其传输并且从而中断其对第一信道15的访问。因此，时间点ta5对应于另一释放间隔AT5的开始。在发送判优字段87之后，用户站13发送帧85的控制字段89、帧85的数据字段以及校验字段93 (所谓的CRC字段)。在跟随校验字段93的应答字段95中，其它用户站13可以经由第一信道15传输应答位，也即访问第一信道15。因此，在校验字段93的传输结束时、也即在时间点te5时释放间隔A T5结束，在该释放间隔A T5内所考察的用户站13具有对第一信道15的排他访问。跟随应答字段95的是具有停止位97的字段。与所示的实施方式不同，释放间隔也可以被选择得较短；然而其必须处于间隔A T5内，在该间隔A T5内用户站13具有对第一信道15的排他访问。在时间窗81c期间，CAN控制器23负责:访问控制信号a仅仅在释放间隔A T5期间是有效的，从而通信控制器27在时间窗81c内仅仅在释放间隔A T5期间访问第二信道19。与所示的实施方式不同，也可以规定，CAN控制器23仅仅在被设置用于传输确定类型的消息的时间窗81内输出用于释放对第二信道19的访问的释放信号a，也即例如在时间窗81b内。在被用来传输不同类型的消息、也即在其中进行逐位判优的时间窗(例如时间窗81c)中，在该实施方式中不使用第二信道19。此外，在总循环77内也可能有空闲的时间窗，在其中不经由第一信道15传输消息，例如图4中的时间窗81d。在没有进一步详述的实施方式中也可以规定，CAN控制器23仅仅在这种空时间窗、例如时间窗81d内释放释放信号a以用于释放对第二信道19的访问。于是，通过在第二信道19上的信号与在第一信道15上的信号的相关性而排除在这些信号之间的相互作用。也可以考虑的是，当TTCAN例如由于在CAN域17中的错误而不可用时，才释放在间隔A T5期间对第二信道的访问。由此，能够实现在TTCAN不可利用、也即时间窗结构77缺少时总线系统11、尤其是第二信道19的紧急运行。此外可以规定，将本发明应用到CAN域17上，该CAN域不支持扩展TTCAN。在这种CAN域17的情况下，缺少时间窗结构77。因此在那里始终进行逐位的判优。在这种CAN域17的情况下，在图5中绘出的释放间隔A T5期间释放对第二信道19的访问。
总之，本发明提供了一种方法和一种用户站13，其使得能够借助附加的第二信道19明显提高总线系统的有用位速率，从而能够快速地经由总线系统传输更大的数据量。这里，第二信道19上的数据传输的特性根据在第一信道15上传输的数据这样地被匹配，使得相对现有技术改善这两个传输信道相互间的干扰和总线系统的电磁辐射。
权利要求
1.一种用于经由由多个用户站(3)共同使用的第一信道(15)和附加于第一信道(15)由多个用户站(13)使用的总线系统(11)的第二信道(19)在总线系统(11)的用户站(13)之间传输第一数据(匕)和第二数据(b2)的方法，其中第一信道(15)使用CAN规范的访问方法和传输协议或者该CAN规范的按照ISO 11898的扩展、即TTCAN规范，其中按照任意的访问方法控制对第二信道(19)的访问，并且要经由第一信道(15)传输的第一数据(Id1)和要经由第二信道(19)传输的第二数据(b2)经由共同的信号线路(55)被传输，其特征在于，根据第一数据(h)构成数据信号(d)并且根据第一数据(Id1)和第二数据(b2)构成调制信号(m)并且对数据信号(d)叠加以调制信号U)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调制信号(m)根据第一数据(Id1)和第二数据(b2)被构成为，使得如下干扰被最小化，所述干扰由数据信号(d)和调制信号(m)为了在第一信道(15 )上传输数据(Id1 )进行的叠加所引起。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，调制信号(m)根据第一数据(Id1)和第二数据(b2)被构成为，使得所述调制信号在处于数据信号(d)的边沿变换附近的时间片段中具有带有比较小幅度的区域或者在该时间片段中被中断。
4.根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于，调制信号(m)的幅度被选择为使得所述幅度处于信号线路(55)的噪声水平之上，但是足够小，使得该信号足以与在按照数据信号(d)的规范的可能总线电平之间的变换相区别。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调制信号(m)根据第一数据(Id1)和第二数据(b2)被构成为，使得在共同信号线路(55)上传输叠加的信号(d)和(m)所引起的电磁辐射被最小化。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，叠加的调制信号(m)根据第一数据Cb1)或者由此构成的数据信号(d)的分别当前存在的值以至少两种不同的方式构成。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在构成调制信号(m)时，考虑总线系统(11)的与第一数据Cb1)或者 由此构成的数据信号(d)的当前存在的值相关的不同阻抗。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，这样地控制对第二信道(19)的访问，使得第二信道(19)仅仅在至少一个释放间隔(A V A T2、A T3、A T4, A T5)内被释放，在所述释放间隔中用于使用第一信道(15)的对总线的访问被排他地分发给用户站(13)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，作为所述至少一个释放间隔(A1\、A T2,A T3、A T4, A T5)预先给定至少一个排他地分发的时间窗(81b)或者该时间窗(81b)在规则地重复的TTCAN时间窗结构(77)内的部分。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，作为所述至少一个释放间隔(A1\、AT2、A T3、A T4, A T5)预先给定至少一个空闲的时间窗(81d)或者该时间窗(81d)在规则地重复的TTCAN时间窗结构(77)内的部分。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一个释放间隔(A1\、A T2,AT3、AT4、AT5)的开始由用户站(13)借助对第一信道(15)的逐位判优来确定并且所述释放间隔的结束Uel, te2, te3, te4, te5)通过如下时间点来给出，在该时间点用户站(13)在成功地对第一信道(15)进行判优之后重新释放该第一信道。
12.—种总线系统(11)的用户站(13)，所述用户站具有:用于控制用户站(13)对由多个用户站(13)共同使用的总线系统(11)的第一信道(15)进行访问的第一控制元件(23)，其中第一信道(15)使用CAN规范的访问方法和传输协议或者该CAN规范的按照ISO 11898的扩展、即TTCAN规范；以及用于按照任意访问方法控制用户站(13)对由多个用户站(13)使用的总线系统(11)的第二信道(19)进行访问的第二控制元件(27)，其中这两个控制元件(23，27)经由介质连接单元(31，37)与共同的信号线路(55)连接为，使得要经由第一信道(15)传输的第一数据(Id1)和要经由第二信道(19)传输的第二数据(b2)能经由共同的信号线路(55)在不同的用户站(13)之间传输， 其特征在于， 根据第一数据(h)构成数据信号(d)并且根据第一数据(Id1)和第二数据(b2)构成调制信号(m)并且对数据信号(d)叠加以调制信号U)。
13.根据权利要求12所述的用户站(13)，其特征在于，第二介质连接单元(37)包括耦合元件(61)或者与耦合元件连接，通过所述耦合元件将数据信号(d)和调制信号(m)叠加并且在共同的信号线路(55)上传输。
14.根据权利要求12或13所述的用户站(13)，其特征在于，耦合元件(61)与同相电抗器(59)组合为，使得能够电感地输入耦合或者输出耦合包括数据信号(d)和调制信号(m)的叠加的高频信号。
15.根据权利要求12至14所述的用户站(13)，其特征在于，第二介质连接单元(37)或者由其包括的或者与其连接的耦合元件(61)通过控制线路(101)与第一控制元件(23)连接，使得能够采用特性控制信号(e)以影响调制信号U)。
16.根据权利要求12至14所述的用户站(13)，其特征在于，第二介质连接单元(37)或者由其包括的或者与其连接的耦合元件(61)通过信号连接(103)与第一介质连接单元(31)连接，使得第一数据(Id1)和/或数据信号(d)能够被检测并且能够与第二数据(b2) —起被采用以创建调制信号(m)。`
17.根据权利要求16所述的用户站(13)，其特征在于，通过适当地选择中间连接在介质连接单元(31)和耦合元件(61)之间的同相电抗器(59)，阻止输入耦合的调制信号(m)对经由信号连接(103)检测的第一数据(Id1)和/或数据信号(d)的反向耦合。
18.根据权利要求12至17所述的用户站(13)，其特征在于，将第一控制元件(23)和第二控制元件(27)的任务在扩展的控制元件(111)中结合，其中扩展的控制元件(111)经由设置的连接(39，41)之一将用于影响调制信号(m)的特性控制信号(e)传输给第二介质连接单元(37)或者由其包括或者与其连接的耦合元件(61)，从而能够采用特性控制信号(e)以影响调制信号U)。
19.根据权利要求12至17之一所述的用户站(13)，其特征在于，第二控制元件(27)与第一控制元件(23)耦合为，使得第二控制元件(27)能优选借助由第一控制元件(23)产生的访问控制信号(a)来控制以释放对第二信道(19)的访问。
20.根据权利要求12至19所述的用户站(13)，其特征在于，第一控制元件(23)为了控制用户站(13)对第二信道(19)的访问被设立为，使得第二信道(19)仅仅在释放间隔(A 1\、A T2、A T3、A T4, A T5)内被释放以由用户站(13)访问。
21.根据权利要求12至20之一所述的用户站(13)，其特征在于，用户站(13)被设立用于实施根据权利要求1至11之一所述的方法。
全文摘要
本发明涉及用于经由由多个用户站(13)共同使用的第一信道(15)和附加于第一信道(15)由多个用户站(13)使用的总线系统(11)的第二信道(19)在总线系统(11)的用户站(13)之间传输第一数据(b1)和第二数据(b2)的方法，其中第一信道(15)使用CAN规范的访问方法和传输协议或者该CAN规范的扩展、即TTCAN规范，其中按照任意的访问方法控制对第二信道(19)的访问，并且要经由第一信道(15)传输的第一数据(b1)和要经由第二信道(19)传输的第二数据(b2)经由共同的信号线路(55)被传输，并且其中根据第一数据(b1)构成数据信号(d)并且根据第一数据(b1)和第二数据(b2)构成调制信号(m)并且对数据信号(d)叠加以调制信号(m)。
文档编号H04L12/40GK103155493SQ201180045714
公开日2013年6月12日 申请日期2011年9月21日 优先权日2010年9月24日
发明者F.哈特维希, R.施尼策尔 申请人:罗伯特·博世有限公司