CN107078932B - 总线***的用户站和用于校验消息的正确性的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种用于总线***（1）的用户站（10；20）和一种用于校验消息（3）的正确性的方法。用户站（10；20）包括：通信控制装置（11；21），用于为总线***（1）的至少一个另外的用户站建立至少一个消息（3）或从总线***（1）的至少一个另外的用户站读取至少一个消息（3），在该总线***中至少暂时确保用户站（10，20，30）对总线***（1）的总线线路（40）的排他的、无冲突的访问；校验和生成器（12；120），用于产生消息（3）的校验和（33），以便识别消息（3）的位错；和配置寄存器（13；130），用于预设借助哪个初始化值（131；131，132）来预加载校验和生成器（12；120）以用于开始消息（3），其中初始化值（131；131，132）在与通信控制装置（11；21）通信之后也可根据需要改变。

Description

总线***的用户站和用于校验消息的正确性的方法

技术领域

本发明涉及一种用于总线***的用户站和一种用于校验消息的正确性的方法，所述消息在总线***中发送，其中用户站和方法能够实现用于校验和生成器的初始化值的配置。

背景技术

对于传感器和控制仪器之间的通信，CAN总线***已经广泛传播。例如，所述CAN总线***在汽车中使用。在CAN总线***中，消息借助于CAN协议传输，如其在ISO11898中描述的那样。尤其地，汽车的总线***持续发展成更高的带宽、更低的等待时间和更严格的实时能力。在近些年，对此此外提出诸如CAN FD等的技术，在所述CAN FD中消息根据规范“CANwith Flexible Data-Rate（具有灵活数据率的CAN），规范版本1.0（来源http://www.semiconductors.bosch.de）”或根据处于修订中的ISO11898-1（当前作为ISO11898-1CD存在）传输。在这样的技术中，最大可能的数据率通过在数据域的范围内使用超过值1MBit/s的更高时钟来提高。这样的消息下面也称作为CAN FD-帧或CAN FD-消息。

CAN标准的扩展除了首先功能上的补充、诸如TTCAN之外，在近些年借助CAN FD尤其关于可能的（更高的）数据率和可用的数据包大小扩展，其中固有的CAN特性尤其以仲裁的形式保持。

当前在计算CAN FD-帧的校验和时，如果CAN FD-帧的标识符以四个显性位开始，则存在问题。这四个显性位与CAN FD-帧的显性初始位共同形成所谓的填充条件（stuffcondition），所述CAN FD-帧的显性初始位也称作帧开始位，根据所述填充条件在标识符的第四位和第五位之间***隐性的填充位（Stopf-Bit）。如果在该情况下在本地在CAN FD-帧的接收器中利用隐性位覆写CAN FD-帧的显性初始位，那么CAN FD-帧的接收器将标识符的第一显性位解释成帧的初始位。因为由于接收到的隐性的填充位在接收器中不存在填充条件，所以接收器接受隐性的填充位作为标识符的第四位。随后的位作为标识符的第五位接受并且接收器返回到具有发送器的阶段中。然而，在这种情况下，在CAN FD-帧结束时在校验和中识别不了标识符的改变的第四位。例如，由发送器发送的标识符0×001由接收器作为0×081接收。这在CAN FD中不仅适用于11位标识符、而且适用于29位标识符。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种用于总线***的用户站和一种用于校验消息的正确性的方法，所述用户站和所述方法解决在上文中提到的问题。尤其是，应该提供一种用于总线***的用户站和一种用于校验消息的正确性的方法，所述用户站和所述方法能够可靠地识别在总线***中发送的或接收的消息的位错。

所述任务通过具有权利要求1的特征的一种用于总线***的用户站来解决。用户站包括：通信控制装置，用于为总线***的至少一个另外的用户站建立至少一个消息或从总线***的至少一个另外的用户站读取至少一个消息，在该总线***中至少暂时地确保用户站对总线***的总线线路的排他的、无冲突的访问；校验和生成器，用于产生消息的校验和，以便识别消息的位错；和配置寄存器，用于预设借助哪个初始化值来预加载校验和生成器，以用于开始消息，其中初始化值在与通信控制装置通信之后也可根据需要改变。

借助用户站可行的是，根据需要改变用于校验和生成器的迄今固定预设的初始化值或者使其可配置。由此，用户站、更确切地说其校验和生成器不仅可以以之前的初始化值“0×00000”、而且可以以新的还要规定的初始化值工作。由此，通过形成校验和能够可靠地识别总线***的消息的位错。

通过用于校验和生成器的初始化值的可自由选择的预设，用户站即使在继续发展消息传输标准时也能够简单地匹配于继续发展。即使特别是针对CAN FD做出不改变标准的决定的情况下，借助用户站也能够通过一致性测试（Conformance-Test）。于是，用户站也能够可选地也与其他的、现在已经存在的CAN FD用户站通信，所述CAN FD用户站使用当前规定的初始化值。

用户站的其他有利的设计方案在从属权利要求中说明。

根据一个实施例，配置寄存器能够设计成可覆盖的存储器。

根据另一个实施例，配置寄存器能够具有：至少一个可变的配置位，和至少两个初始化值作为固定存储的值，其中至少一个可变的配置位说明，借助至少两个初始化值中的哪个初始化值来预加载校验和生成器，以用于开始消息。

能够考虑的是，用户站此外具有：另一个校验和生成器，用于产生消息的校验和，以便识别消息的位错；和另一个配置寄存器，用于预设借助哪个初始化值来预加载另一个校验和生成器，以用于开始消息，其中校验和生成器被设计用于产生下述消息的校验和，所述消息具有少于预先确定数量的数据字节，并且另一个校验和生成器被设计用于产生下述消息的校验和，所述消息具有多于预先确定数量的数据字节。在此，数据字节的预先确定的数量能够是16。

在之前描述的用户站中，通信控制装置能够具有配置寄存器和另一个配置寄存器。

至少一个消息能够是CAN FD消息。

之前描述的用户站能够是总线***的一部分，所述总线***还包括并行的总线线路和至少两个用户站，所述至少两个用户站经由总线线路彼此连接，使得所述至少两个用户站能够彼此通信。在此，至少两个用户站中的至少一个用户站是之前描述的用户站。

之前描述的任务此外通过根据权利要求9所述的一种用于校验消息的正确性的方法来解决。在此，借助用户站的通信控制装置为总线***的至少一个另外的用户站建立消息或从总线***的至少一个另外的用户站读取消息，在该总线***中至少暂时确保用户站对总线***的总线线路的排他的、无冲突的访问，其中该方法具有下述步骤：借助配置寄存器预设，借助哪个初始化值来预加载校验和生成器，以用于开始消息，其中借助校验和生成器计算消息的校验和，以便识别消息的位错；也根据需要在与通信控制装置通信之后改变初始化值。

所述方法提供与之前关于用户站提到的优点相同的优点。

本发明的其他可能的实现方案也包括之前的和在下文中关于实施例描述的特征或实施方式的未明确提及的组合。在此，本领域技术人员也将单独方面作为改进或补充添加至本发明的相应的基本形式。

附图说明

下面，参考所附的附图，并且根据实施例详细描述本发明。其中：

图1示出根据第一实施例的总线***的简化的框图；

图2示出在根据第一实施例的总线***中的消息的结构的示意图；

图3示出用于图解说明根据第一实施例的总线***的配置寄存器的功能的视图；

图4示出根据第一实施例的一个改型的总线***的简化的框图；和

图5示出用于图解说明根据第二实施例的总线***的配置寄存器的功能的视图。

在附图中，只要没有另作说明，相同的或功能相同的元件配备有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出总线***1，所述总线***例如能够是CAN总线***、CAN FD-总线***等。总线***1能够在交通工具中、尤其在机动车、飞行器等或在医院等中使用。

在图1中，总线***1具有多个用户站10、20、30，所述用户站分别连接到总线线路40上。经由总线线路40，能够在各个用户站10、20、30之间传输信号形式的消息3、4。用户站10、20、30例如能够是机动车的显示设备或控制仪器。

如图1中所示，用户站10具有通信控制装置11、校验和生成器12、配置寄存器13和发送/接收装置14。而用户站20具有：通信控制装置21，所述通信控制装置包括校验和生成器12和配置寄存器13；和发送/接收装置14。用户站30具有通信控制装置11、校验和生成器12和发送/接收装置14。用户站10、20、30的发送/接收装置14分别直接连接到总线线路40上，即使这在图1中未示出。

如图1中所示，用户站10、20、30分别具有一个校验和生成器12。用户站10、20此外分别具有一个配置寄存器13。在用户站20中，校验和生成器12和配置寄存器13是通信控制装置21的一部分。在用户站30中不存在配置寄存器13，因为具有固定的初始化值或初始化矢量、例如“0×00000”的初始化值在总线***1中的通信开始之前被固定预设且是不可改变的。在此，前缀“0×”表示初始化值的十六进制的表示，其中十六进制0×0在二进制中对应于“0000”或者十六进制“0×A”在二进制中对应于“1010”。用户站20的通信控制装置21在其他方面与用户站10的通信控制装置11相同。

通信控制装置11用于控制相应的用户站10、20、30经由总线线路40与连接到总线线路40上的用户站10、20、30中的其他用户站进行通信。校验和生成器12用于经由消息3、4的预先确定的位来计算校验和，例如CRC校验和（CRC=cyclic redundancy check=循环冗余校验）。配置寄存器13在总线***1中的通信开始之前存储初始化值，如在下文中还更详细描述的那样。通信控制装置11能够如传统的CAN或CAN FD控制器那样实施。发送/接收装置14能够如传统的CAN或CAN FD收发器那样实施。

借助两个用户站20、30能够实现形成进而传输具有CAN FD数据率或还具有比CANFD更高的数据率的消息3。而用户站10关于其发送功能和其接收功能相应于传统的CAN或CAN FD用户站并且根据目前的CAN或CAN FD协议传输消息4。

图2非常示意地示出消息3的结构。因此，也称作为帧的消息3具有帧头31、数据区段32和校验和33，帧尾34跟随者所述校验和。帧头31布置在消息3开始，数据区段32布置在中间，并且校验和33和帧尾34布置在消息3末尾。校验和33由校验和生成器12产生或计算。消息4以与消息3相同的方式构造。

图3图解说明，在配置寄存器13中存储有用于校验和生成器12的初始化值131。初始化值131由软件51根据需要在总线***1中的通信开始之前任意地改变。因此，配置寄存器13被设计成可覆盖的存储器。因此，用户站10、20与用户站10不同地具有并非固定的初始化值。软件51能够在外部的微控制器50中存储，所述外部的微控制器能够与通信控制装置11和/或通信控制装置21连接。微控制器50能够是相应的用户站10、20的一部分或在其外部布置。

图4示出第一实施例的一个改型。如果在用户站10、20、30中计算不同长度的校验和33，例如具有17位的CRC校验和或具有21位的CRC校验和，这尤其与消息3、4的长度相关地进行，那么用户站10、20对每个长度都具有单独的校验和生成器12、120。同样的能够适用于用户站30，即使这在图4中未示出。在CAN FD的情况下，用户站10、20、30具有用于具有17位的CRC校验和的校验和生成器12，所述CRC校验和针对以下消息3来计算，所述消息在数据区段32（图2）中具有少于预先确定数量DN的数据字节，诸如16字节。此外，用户站10、20具有用于具有21位的CRC校验和的另一个校验和生成器120，所述CRC校验和针对以下消息3计算，所述消息在数据区段32（图2）中具有多于预先确定数量DN的数据字节，诸如20字节。在该情况下，在用户站10、20中也为每个校验和生成器12、120设置具有相应的初始化值131的配置寄存器13、130。在用户站30中，在这种情况下分别设有固定的、不可变的用于具有17位的CRC校验和的初始化值，和固定的、不可变的用于具有21位的CRC校验和的初始化值。

本实施例和其改型在下述情况下是尤其有利的：可能的初始化值131仍未知或仅部分已知。在该情况下，初始化值131能够根据需要任意确定。

图5示出根据第二实施例的配置寄存器13。在此，在配置寄存器13中固定地存储有两个不同的初始化值131、132或构建成常数。为了为校验和生成器12选择相应的初始化值131、132，配置寄存器13具有配置位133。配置位133的值由微控制器50或其软件设置。根据配置位133的值，选择用于相应的校验和生成器12的所分配的初始化值131、132。在该情况下，借助于至少一个配置位133在两个不同的初始化值131、132之间切换。

另一个配置寄存器130在当前的实施例中以与配置寄存器13相同的方式实施。

在其他方面，根据本实施例的总线***以与在第一实施例中描述的方式相同的方式实施。

本实施例在下述情况下是有利的：可能的初始化值131、132是已经已知的。

在第二实施例的一个改型中，也能够存在多于一个的配置位133。在该情况下，能够固定地存储多于两个的初始化值131、132。在该情况下，能够在多于两个的初始化值131、132之间选择。

根据第三实施例，配置寄存器13如在第一实施例中描述的那样实施。而第二或另一个配置寄存器130如在第二实施例中描述的那样实施。在其他方面，根据本实施例的总线***以与在第一实施例中描述的方式相同的方式实施。

总线***1的、用户站10、20、30的和方法的全部在上文中描述的设计方案能够单独地或以全部可能的组合应用。尤其是，之前描述的实施例和/或其改型的全部特征能够任意地组合。附加地，尤其可考虑下述改型。

根据实施例的在上文中描述的总线***1根据基于CAN协议的总线***描述。然而，根据实施例的总线***1也能够是其他类型的通信网。有利的、然而不是强制性的前提条件的是，在总线***1中至少针对确定的时间段确保用户站10、20、30对共同的线缆的排他的、无冲突的访问。

根据实施例的总线***1尤其是CAN网络或TTCAN网络或CAN FD网络。

实施例的总线***1中的用户站10、20、30的数量和布置是任意的。尤其是，也能够在实施例的总线***1中仅存在用户站10或用户站20。

Claims (9)

1.一种用于总线***（1）的用户站（10；20），具有：

通信控制装置（11；21），用于为所述总线***（1）的至少一个另外的用户站建立至少一个消息（3）或从所述总线***（1）的至少一个另外的用户站读取至少一个消息（3），在所述总线***中至少暂时确保用户站（10，20，30）对所述总线***（1）的总线线路（40）的排他的、无冲突的访问，

校验和生成器（12；120），用于产生所述消息（3）的校验和（33），以便识别所述消息（3）的位错，和

配置寄存器（13；130），用于预设借助哪个初始化值（131；131，132）来预加载所述校验和生成器（12；120），以用于开始所述消息（3）,

其中所述初始化值（131；131，132）存储在所述配置寄存器（13；130）中，

其中由软件（51）根据需要在所述总线***（1）中的通信开始之前改变所述初始化值（131；131，132）。

2.根据权利要求1所述的用户站（10；20），其中所述配置寄存器（13；130）被设计成可覆盖的存储器。

3.根据权利要求1所述的用户站（10；20），其中所述配置寄存器（13）具有：

至少一个可变的配置位（133）；和

至少两个初始化值（131，132）作为固定存储的值，

其中所述至少一个可变的配置位（133）说明，借助至少两个初始化值（131，132）中的哪个初始化值来预加载所述校验和生成器（12），以用于开始所述消息（3）。

4.根据上述权利要求中任一项所述的用户站（10；20），此外具有：

另一个校验和生成器（120），用于产生所述消息（3）的校验和（33），以便识别所述消息（3）的位错，和

另一个配置寄存器（130），用于预设借助哪个初始化值（131；131，132）来预加载所述另一个校验和生成器（120），以用于开始所述消息（3），

其中所述另一个校验和生成器（120）被设计用于产生下述消息（3）的校验和（33），所述消息具有小于预先确定数量（DN）的数据字节，并且所述另一个校验和生成器（120）被设计用于产生下述消息（3）的校验和（33），所述消息具有多于所述预先确定数量（DN）的数据字节。

5.根据权利要求4所述的用户站（10；20），其中数据字节的所述预先确定数量（DN）是16。

6.根据权利要求4所述的用户站（20），其中所述通信控制装置（21）具有所述配置寄存器（13）和所述另一个配置寄存器（130）。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的用户站（10；20），其中所述至少一个消息（3）是CAN FD消息。

8.一种总线***（1），具有：

并行的总线线路（40），和

至少两个用户站（10；20；30），所述至少两个用户站经由所述总线线路（40）彼此连接，使得所述至少两个用户站能够彼此通信，

其中至少两个用户站（10，20，30）中的至少一个用户站是根据上述权利要求中任一项所述的用户站（10；20）。

9.一种用于校验消息（3）的正确性的方法，借助用户站（10；20）的通信控制装置（11；21）为总线***（1）的至少一个另外的用户站建立所述消息或从所述总线***（1）的至少一个另外的用户站读取所述消息，在所述总线***中至少暂时地确保用户站（10，20，30）对所述总线***（1）的总线线路（40）的排他的、无冲突的访问，其中所述方法具有以下步骤：

在配置寄存器（13；130）中存储初始化值（131；131，132），其中由软件（51）根据需要在所述总线***（1）中的通信开始之前改变所述初始化值（131；131，132），

借助所述配置寄存器（13；130）预设，借助哪个初始化值（131；131，132）来预加载校验和生成器（12；120）以用于开始所述消息（3），其中借助所述校验和生成器（12；120）能够计算所述消息（3）的校验和（33），以便识别所述消息（3）的位错。

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