CN107113209B - 总线***的编程工具、用户站和对用户站编程的方法 - Google Patents
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Abstract
提供用于总线***(1)的用户站(20)和用于对总线***(1)中的各个用户站(20)进行编程的方法,所述总线***具有按照不同的协议通信的用户站(10、20)。用户站(20)具有通信控制装置(21),所述通信控制装置用于为/从总线***(1)的至少一个其他用户站(10;20)创建或者读取至少一个消息(7、8、9),其中用户站(10、20)对所述总线***(1)的总线(5)的排他的、无冲突的访问至少暂时得以保证,其中为了准备对所述总线***(1)中的至少一个其他用户站(10)进行编程,所述通信控制装置(21)被构成用于,一直发送促使至少一个其他用户站(10)发出错误帧(8)的消息(7),直至至少一个其他用户站(10)处于错误状态中,在所述错误状态中所述至少一个其他用户站(10)不再发出具有主动错误标志的错误帧(8)。
Description
技术领域
本发明涉及用于总线***的用户站的通信控制装置、编程工具和用于对总线***中的各个用户站进行编程的方法,所述总线***具有按照不同的协议通信的用户站,其中总线***尤其是以下总线***:在所述总线***中存在经典CAN用户站和CAN-FD用户站并且可以通信。
背景技术
对于在传感器和控制设备之间的通信,CAN总线***已经得到广泛的传播。所述CAN总线***例如在汽车中被使用。在CAN总线***情况下,消息借助于如在ISO11898中的CAN规范中所描述的CAN协议被传输。在近段时间,此外为此建议了技术、诸如CAN-FD等,在所述CAN-FD情况下,消息根据规范“CAN with Flexible Data-Rate, SpecificationVersion 1.0”(来源http://www.semiconductors.bosch.de)被传输。在这样的技术情况下,在数据字段的范围中通过使用较高的计时(Taktung)将最大可能的数据速率提高到超过1 MBit/s的值。
按照本申请的经典CAN用户站根据当前有效的ISO11898-1予以实施,不支持CANFD并且也不容忍CAN FD。如果经典CAN用户站接收CAN-FD消息,那么用户站发送错误消息(所谓的ErrorMessage)或错误帧(所谓的Error Frame)。
与此不同,在CAN-FD用户站的情况下,正在来临的(im kommend)ISO11898-1标准CAN FD(CAN with Flexible Datarate(具有灵活数据速率的CAN))协议(目前处于设计中,大概2014年底结束工作)应该被实施。CAN-FD用户站可以发送和接收CAN-FD消息以及经典CAN消息。
在由经典CAN用户站和CAN-FD用户站组成的网络或总线***中,仅经典CAN消息能够被发送,因为否则CAN采取(greift)Error Frame(错误帧)机制并且显著地干扰通信。然而在确定的运行方式中,特别在对车辆内部的总线***中的各个控制***升级编程应用情况中,在总线***的两个用户之间应当使用较快点对点通信。
为了即使在这种状况(Konstellation)时也使得能够发送CAN-FD消息,可设想的是,经典CAN用户站不发送错误消息(Error Message)。对此一种可能性是,有关的经典CAN用户站将其CAN协议控制器去活或者置于监控运行方式(监控模式(MonitorMode))。对此另一可能性是在经典CAN用户站中使用局部网络收发器(Partial NetworkingTransceivern),并且使所述用户站“睡眠(Einschlafen)”,在所述状态中用户站是非活跃的(inaktiv)。
两种可能性可能要求在网络中经典CAN用户站的适配。所述适配要么必须以软件技术方式进行,以便将协议控制器去活。要么可以通过给硬件扩展有局部网络能力的收发器来执行所述适配。
有问题的是,在车辆中的现有网络的情况下不总是能够实施所提及的可能性。
用于解决之前提及的问题(即有可能在混合网络中发送CAN-FD消息)的另一可能性在于,从网络中移除要编程的CAN-FD用户站并且在单独的编程站处关于(über)CAN FD进行编程。
然而因为在生产中编程遭受严格的时钟周期,所以扩建变型方案(Ausbauvariante)也不总是可实施的。如果现有网络的经典CAN用户站不能被适配,并且要编程的CAN-FD用户站的扩建也是不可能的,那么使用最小的共同基础、即经典CAN格式用于传输要编程的数据。因此,于是即使对于CAN-FD用户站,按照CAN FD格式的传输也不再是可能的。
发明内容
因此,本发明的任务是,提供用于总线***的用户站的通信控制装置、编程工具和用于对总线***中的各个用户站进行编程的方法,所述总线***具有按照不同的协议通信的用户站,所述通信控制装置、所述编程工具和所述方法解决之前提及的问题。尤其应当提供用于总线***的用户站的通信控制装置、编程工具和用于对总线***中的各个用户站进行编程的方法,所述总线***具有按照不同的协议通信的用户站,所述通信控制装置、所述编程工具和所述方法也能够在具有经典CAN用户站和CAN-FD用户站的混合总线***中实现按照CAN-FD格式的传输。
通过具有本发明特征的用于总线***的用户站的通信控制装置解决所述任务。通信控制装置被构成用于为/从总线***的至少一个其他用户站创建或者读取至少一个消息,其中用户站对总线***的总线的排他的、无冲突的访问至少暂时(zeitweise)得以保证,其中为了准备对总线***中的至少一个其他用户站进行编程,通信控制装置被构成用于一直发送促使至少一个其他用户站发出错误帧的消息,直至至少一个其他用户站处于错误状态中,在所述错误状态中至少一个其他用户站不再发出具有主动错误标志的错误帧。
通信控制装置使得能够在由经典CAN用户站和CAN-FD用户站组成的混合网络中经由CAN-FD传输对CAN-FD用户站进行编程,而不改变现有的经典CAN用户站或者不扩建要编程的CAN-FD用户站。
由通信控制装置实施的方法使用CAN用户站的机制,所述机制如今典型地在所有用户站中实现,并且因此已经是可用的。由此,对于经典CAN用户站的改装耗费是最小的。
在下面说明通信控制装置的其他有利的扩展方案。
错误状态可以是按照ISO11898中的CAN规范的状态“被动错误(Error Passive)”或“总线关闭(Bus Off)”,其中在所述错误状态中,其他用户站不再发出错误帧。
用户站的消息可以是CAN-FD消息。
此外,通过按照本发明所述的用于总线***的编程工具解决之前提及的任务。编程工具包括用于对总线***的用户站进行编程的装置,其中用户站对总线***的总线的排他的、无冲突的访问至少暂时得以保证,其中为了准备对总线***中的用户站进行编程,所述装置被构成用于一直发送促使其他用户站发出错误帧的消息,直至该其他用户站处于错误状态中,在所述错误状态中该其他用户站不再发出具有主动错误标志的错误帧。
编程工具提供与之前关于通信控制装置提及的优点相同的优点。
之前描述的通信控制装置可以是总线***的部分,所述总线***此外包括总线线路和用户站,所述用户站经由总线线路彼此连接,使得所述用户站能够彼此通信。在此情况下,用户站中的至少两个具有之前描述的通信控制装置,并且用户站中的至少一个是其他用户站。
此外,总线***可以具有之前描述的编程工具,其中为了准备对用户站之一进行编程,要编程的用户站或编程工具被构成用于发送消息。
也可能的是,编程工具被构成用于,通过UDS诊断服务来开始通过要编程的用户站对消息的发送。
此外,通过按照本发明所述的用于对总线***中的各个用户站进行编程的方法解决之前提及的任务,其中所述总线***具有按照不同的协议通信的用户站。所述方法包括以下步骤:利用通信控制装置为/从总线***的至少一个其他用户站创建或者读取至少一个消息,其中用户站对总线***的总线的排他的、无冲突的访问至少暂时得以保证,为了准备对总线***中的至少一个其他用户站进行编程,一直发送促使至少一个其他用户站发出错误帧的消息,直至至少一个其他用户站处于错误状态中,在所述错误状态中至少一个其他用户站不再发出具有主动错误标志的错误帧。
该方法可能使用UDS 诊断服务“控制通信-禁用非诊断通信(ControlCommunication-disable non-diagnostic communication)”。
该方法提供与之前关于通信控制装置提及的优点相同的优点。
本发明的其他可能实现也包括之前或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添加单独方面作为对本发明的相应基本形式的改善或补充。
附图说明
随后参考附图并且根据实施例进一步描述本发明。其中:
图1示出按照第一实施例的总线***的简化框图;
图2示出按照ISO 11898-1的CAN用户站的状态变换的示意图,所述状态变换在按照第一实施例编程时被使用;和
图3示出按照第一实施例的方法的流程图。
只要没有其他说明,相同的或功能相同的元件在图中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***1例如可以是CAN总线***或CAN-FD总线***等。总线***1可以在车辆、尤其机动车辆、飞机等中或者在医院等中被使用。
在图1中,总线***1具有大量用户站10、20和一个编程工具30,它们分别连接到总线线路5上。经由总线线路5可以以信号的形式在各个用户站10、20之间传输消息7、8、9。为此,用户站10具有通信控制装置11、发送/接收装置12(收发器)、接收错误计数器REC和发送错误计数器(Sendefehlerzähler)TEC。用户站20具有通信控制装置21、发送/接收装置22(收发器)、接收错误计数器REC和发送错误计数器TEC。编程工具30具有装置31。所述发送/接收装置21、22分别连接到总线线路5上,即使这在图1中未示出。
用户站10、20例如可以是机动车辆的显示设备或控制设备。用户站10是按照当前有效的ISO11898-1的经典CAN用户站,并且不支持CAN FD并且也不容忍CAN FD。与此不同,用户站20是CAN-FD用户站,所述CAN-FD用户站实施正在来临的ISO11898-1标准CAN FD(CANwith Flexible Datarate(具有灵活数据速率的CAN))协议(目前处于设计中,大概2014年底结束工作)。用户站20可以发送和接收CAN-FD消息7、8以及经典CAN消息9。经典CAN消息9是具有主动错误标志(Error Flag)的错误帧。CAN-FD消息8是用于肯定地对消息7之一的接收进行确认(Quittierung)的帧。编程工具30同样可以将消息7发送到总线5上。
因此,消息7、8是CAN-FD消息,而消息9是经典CAN消息。因此,通信控制装置11很大部分地(in weiten Teilen)具有像CAN控制器这样的功能。通信控制装置21和装置31很大部分地具有像CAN-FD控制器这样的功能,其中然而也可以读取和创建按照CAN协议的消息9。
如果用户站10之一接收消息7,那么该用户10作为对此的反应发送错误消息(所谓的ErrorMessage)或错误帧(所谓的Error Frame)、也即消息9。因此,在总线线路5上的通信被干扰。
在各个用户站10、20的升级编程运行方式中,在总线***1的两个用户站10、20之间应当使用较快点对点通信。因此,由用户站20之一实施以下方法。在执行所述方法之后,CAN-FD用户站的编程可以在由经典CAN用户站和CAN-FD用户站10、20组成的混合总线***1中经由CAN-FD传输进行,而不改变现有的经典CAN用户站10或者不扩建要编程的CAN-FD用户站20。
因此,所述方法准备对用户站20进行编程,并且因此不是用户站10、20以及总线***1的正常运行,其中所述用户站例如装入车辆中。因此,通过重启所有用户站10、20将总线***1引回到正常运行中是允许的。
在所述方法情况下,不支持较快传输变型方案的所有用户站10专门地被置于错误状态,在所述错误状态中所述用户站10不发送消息9、也即具有主动错误标志(ActiveError Flag)(六个连续的显性位(dominante Bits))的CAN错误帧(Error Frame)。
图2示出来自ISO 11898-1的CAN用户站10的可能状态40、50、60。状态40是状态“主动错误(Error Aktive)”(接收器),在所述状态中,CAN用户站10作为消息7、8的接收器发送消息9、也即具有主动错误标志(Active Error Flag)(六个连续的显性位)的CAN错误帧(Error Frame)。该状态按照ISO 11898-1通过初始化请求R1(Initialization_RequestInit)或通过发送CAN-FD消息7来实现。如果满足条件R2,即接收错误计数器REC>127或发送错误计数器TEC>127适用,那么CAN用户站10作为消息7、8的接收器进入到状态50“被动错误(Error Passive)”中。于是如果相反地满足条件R21,那么CAN用户10作为消息7、8的接收器从状态50“被动错误”再次返回到状态40“主动错误”中。然而如果在状态50中满足条件R3,即发送错误计数器TEC>255适用,那么CAN用户站10作为消息7、8的接收器进入到状态60“总线关闭(Bus Off)”中,并且因此不再能够发送消息。通过条件R4,CAN用户站10再次返回到状态40“主动错误”(接收器)中,其中所述条件R4是用户请求和128次出现11个连续的隐性位。
在状态50、60、也即“被动错误”和“总线关闭”中,用户站10不发送消息9、也即具有主动错误标志(Active Error Flag)的错误帧(Error Frame),或者发送少量的消息9、也即错误帧,使得CAN-FD用户站20借助于较快传输变型方案CAN FD的通信(如果情况确实如此(wenn überhaupt))不显著地被CAN用户站10影响。
只有在此之后才开始将要编程的数据以CAN FD格式从编程工具30传输给要编程的用户站20。处于状态50“被动错误”或60“总线关闭”中的用户站10即使在按照CAN FD的较快传输期间为了对要编程的用户站20进行编程也必须保持在所述状态50、60之一中。
图3以流程图更精确地阐明之前描述的方法。在该示意图中,上面描述的方法通过编程工具30经由UDS诊断服务“例行程序控制 - 改变经典CAN节点的错误状态(RoutineControl-change error state of Classic-CAN nodes)”被调用。要编程的用户站20提供所述例行程序,并且接管初始CAN-FD消息7的发送器的角色。如果由要编程的用户站20发送的CAN-FD消息7在总线***1中不生成消息9(错误帧(Error Frame)),那么例行程序肯定地(positiv)被结束。只有在肯定地结束该方法的例行程序之后,才继续进行标准编程序列。从该时间点起,CAN-FD消息7可以被用于编程,适宜的时间点可能会是例如在要编程的用户站20已经变换到引导装载程序(Bootloader)中之后。编程工具30具有以下可能性:利用UDS指令“链路控制-切换到CAN FD通信(Link Control- switch to CAN FDcommunications)”向要编程的用户站20用信号通知:从何时起通信被转变到使用CAN-FD消息7。
该方法使用CAN用户站10的机制,所述机制如今典型地在所有用户站中10、20实现,并且因此已经是可用的。明确地使用UDS诊断服务“控制通信-禁用非诊断通信(ControlCommunication-disable non-diagnostic communication)”。UDS(Unified DiagnosticServices(统一诊断服务))是汽车电子设备的通信协议,所述通信协议在ISO14229中予以详细说明。如今,UDS诊断服务“控制通信-禁用非诊断通信(Control Communication-disable non-diagnostic communication)”通常已经是编程序列的部分,并且因此在所有用户站10、20中被实施。
在开始用于准备对用户站20进行编程的方法之后,在步骤S1中由编程工具30开始将功能寻址UDS指令(测试仪现场服务(Tester Present))周期性地传输给所有用户站10、20。因此应当阻止经典CAN用户站10再次开始进行发送(“测试仪现场服务-抑制肯定应答(Tester Present-suppress positive response)”)。此后,UDS指令的周期发送在整个编程流程期间进行。然后流程继续走到步骤S2。
在步骤S2中,对所有用户站10、20开始功能寻址UDS指令——诊断会话控制(Diagnostic Session Control),以便切换到扩展的功能(switch to extended session(切换到扩展会话))。然后,流程继续走到步骤S3。
在步骤S3中,对所有用户站10、20开始功能寻址UDS指令——通信控制(Communication Control)),以便将非诊断通信去活(disable non-diagnosticcommunication(禁用非诊断通信))。然后流程继续走到步骤S4。
在步骤S4中,必要时执行其他准备步骤,例如切断错误识别、检验数理逻辑(Logistik)标志等。因此,步骤S4也可以被删去。然后流程继续走到步骤S31。
在步骤S31中,如在步骤S3中那样再次对所有用户站10、20开始功能寻址UDS指令——通信控制(Communication Control),以便将非诊断通信去活(disable non-diagnostic communication(禁用非诊断通信))。然后流程继续走到步骤S5。
在步骤S5中,对要编程的用户站20开始物理寻址UDS指令——例行程序控制(Routine Control)),以便改变用户站的错误状态(change error state of Classic-CANnodes(改变经典CAN节点的错误状态))。这发生,以便将未参与编程过程的经典CAN用户站10置于错误状态中。为此,要么用户站20之一要么编程工具发送消息7、也即CAN-FD消息。经典CAN用户站10接着发送消息9、也即错误帧,并且将其内部接收错误计数器REC递增。作为CAN-FD消息7的发送器的用户站20基于消息9将其内部发送器错误计数器(Senderfehlerzähler)TEC递增。但是因为至少一个其他CAN-FD用户站20在总线***1中可用,所以CAN-FD消息7也肯定地利用消息8被确认,并且因此发送器的发送器错误计数器TEC再次被递减。根据计数器REC、TEC的值,CAN用户站10变换其状态,如参考图2描述的那样。在此可能的是,CAN-FD用户站20作为消息7的发送器同样进入状态50“被动错误”并且随后进入 状态60“总线关闭”。
只要CAN-FD用户站20作为消息7的发送器变换其状态,也即不再处于状态40“主动错误”中,那么CAN-FD用户站作为消息7的发送器必须识别所述状态变换,并且自主地再次变换到状态40“主动错误”。所述变换可以通过例如将通信控制装置21重新启动来发生。然后CAN-FD用户站20以按照CAN FD的较快传输速率发送其他消息7。CAN-FD用户站20对这一直重复,直至该CAN-FD用户站的内部错误计数器REC和TEC在发送CAN-FD消息7之后不再增加为止。这意味着,未参与要进行的编程的所有用户站10已经达到错误状态50或60,并且只要所述用户站10处于错误状态50或60中,就不再发送消息9、也即错误帧(Error Frame)。
然后流程继续走到步骤S6。
在步骤S6和随后的步骤S7和S8中,要编程的用户站20利用编程工具30被编程。因此在步骤S6中,对要编程的用户站20开始用于变换到引导装载程序的物理寻址UDS指令——诊断会话控制(Diagnostic Session Control),以便转换到编程运行(switch toprogramming session(切换到编程会话))。然后流程继续走到步骤S7。
在步骤S7中,向要编程的用户站20发送物理寻址UDS指令——链路控制(LinkControl),以便切换到CAN FD通信(switch to CAN FD communication(切换到CAN FD通信))。然后流程继续走到步骤S8。
在步骤S8中,编程的标准序列被实施。然后结束该方法。在重启用户站10、20之后,可以再次开始进行总线***1的正常运行。
在本实施例情况下,在实际编程开始之前,通过编程工具30执行该方法。为此,如之前描述的那样,UDS诊断服务“通信控制-禁止非诊断通信(Communication Control-disable non-diagnostic communication)”尤其借助于编程工具30在功能上(functional)被发送给所有用户站10、20,如参考步骤S3和S31所描述的那样。用户站10 、20接着设定(einstellen)CAN消息7、8、9的独立发送。通过经典CAN用户站10不再发送消息9,该经典CAN用户站的内部错误计数器也不再被递减,并且因此这些用户站10被保持在错误状态,如参考步骤S5描述的那样。为了经典CAN用户站10不再次开始进行发送,编程工具30周期性地在整个编程流程期间经由UDS协议将命令“测试仪现场服务-抑制肯定应答(Tester Present-suppress positive response)”发送给至少所有用户站10,如参考步骤S2描述的那样。
应当只有在所描述的准备步骤之后才执行上面描述的方法:以定义的方式使未参与的用户站10置于错误状态50 、60并且随后借助于较快传输速率执行实际编程。因此可以确保,相应的用户站保持在状态50“被动错误”或60“总线关闭”中。如果所述用户站10将会成功地发送消息,并且接着将其内部错误计数器递减,那么用户站10可能再次到达状态“主动错误”中。
本发明的应用情况是用户的编程,并且因此不是车辆和总线***1的正常运行。因此,通过重启所有用户站10、20将总线***1引回到正常运行中是允许的。
因此,在总线***1中经典CAN用户站10的适配要么以软件技术方式进行以便将协议控制器去活,要么使得能够给硬件扩展有局部网络能力的收发器。
按照第二实施例,在实际编程开始之前,该方法通过要编程的用户站20而不是编程工具30来执行。在其他方面,总线***以及由该总线***实施的方法以与针对第一实施例所描述的相同的方式来实施。
总线***1、用户站10、20、通信控制装置21、编程工具30和所述方法的所有之前描述的扩展方案可以单独地或以所有可能的组合被使用。尤其之前描述的实施例的所有特征可以被任意地组合。附加地,尤其以下修改是可设想的。
根据基于CAN协议的总线***描述了按照所述实施例的之前描述的总线***1。然而,按照所述实施例的总线***1也可以是其他类型的通信网络。有利的是(然而不是强制的前提),在总线***1情况下至少在确定的时间间隔内保证用户站10、20对共同信道的排他的、无冲突的访问。
用户站10、20在所述实施例的总线***1中的数量和布置是任意的。
Claims (6)
1.用于总线***(1)的编程工具(30),所述总线***具有按照不同的协议通信的用户站(10,20),所述编程工具具有
用于借助于根据第一协议的消息对所述总线***(1)的用户站(20)进行编程的装置(31),其中在所述总线***的情况下至少暂时保证用户站(10、20)对所述总线***(1)的总线(5)的排他的、无冲突的访问,
其中为了准备对所述总线***(1)中的所述用户站(20)进行编程,所述装置(31)被构造为一直发送促使被设计为仅接收根据第二协议的消息的其他用户站(10)发出错误帧(9)的根据所述第一协议的消息(7),直至该其他用户站(10)处于错误状态中,在所述错误状态中所述其他用户站(10)不再发出具有主动错误标志的错误帧(9)。
2.根据权利要求1所述的编程工具(30),
其中所述装置(31)一直发送根据第一协议的消息(7),直到所述装置的内部错误计数器在发送了消息(7)之后不再增加为止。
3.用于总线***(1)的用户站,所述总线***具有按照不同的协议通信的用户站(10,20),所述用户站具有
用于借助于根据第一协议的消息对所述总线***(1)的第一用户站(20)进行编程的装置(21),
其中在所述总线***的情况下至少暂时保证用户站(10、20)对所述总线***(1)的总线(5)的排他的、无冲突的访问,
其中为了准备对所述总线***(1)中的所述第一用户站(20)进行编程,所述装置(21)被构造为一直发送促使被设计为仅接收根据第二协议的消息的其他用户站(10)发出错误帧(9)的根据所述第一协议的消息(7),直至所述其他用户站(10)处于错误状态中,在所述错误状态中所述其他用户站(10)不再发出具有主动错误标志的错误帧(9)。
4.根据权利要求3所述的用户站,
其中所述装置(21)一直发送根据第一协议的消息(7),直到所述装置的内部错误计数器在发送了消息(7)之后不再增加为止。
5.用于对总线***(1)中的各个用户站(20)进行编程的方法,所述总线***(1)具有按照不同的协议通信的用户站(10、20),所述方法具有以下步骤:
利用通信控制装置(21)为/从所述总线***(1)的至少一个其他用户站(10;20)创建或者读取至少一个消息(7、8、9),其中用户站(10、20)对所述总线***(1)的总线(5)的排他的、无冲突的访问至少暂时得以保证,
为了准备对所述总线***(1)中的至少一个其他用户站(20)进行编程,一直发送促使被设计为仅接收根据第二协议的消息的所述至少一个其他用户站(10)发出错误帧(9)的根据第一协议的消息(7),直至所述至少一个其他用户站(10)处于错误状态中,在所述错误状态中所述至少一个其他用户站(10)不再发出具有主动错误标志的错误帧(9),
借助于根据所述第一协议的消息对各个用户站(20)编程。
6.按照权利要求5所述的方法,其中所述方法使用UDS诊断服务“控制通信-禁用非诊断通信”。
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