[发明专利]用于在串行总线之间传输数据的网关

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在串行总线、尤其是在现场总线之间传输数据的网关。

背景技术

控制器，传感器和执行元件借助于网络或者由通信线路，尤其总线和相应的通信组件组成的通信系统的联网，近年在现代汽车制造业或机械制造业，尤其在机床领域以及自动化领域迅速增长。通过将功能分布到多个用户，尤其控制器，就可以实现协同作用。人们称之为分布的系统。这种分布的系统或网络因此由用户和连接这些用户的一个或者多个总线系统组成。不同的站或者用户之间的通信因此越来越多地通过这种通信系统，总线系统或者网络进行，通过所述通信系统，总线系统或者网络，待传输的数据以通知方式传送。将这种在总线系统，存取和接收机构上的通信交流以及错误处理通过相应的协议进行调节，其中各个协议的名称常常也同时被作为网络或总线系统本身的同义词应用。

例如在汽车领域，将CAN总线(Controller Area Network)制定为协议。该协议是一种事件控制协议，也就是说，协议的活动性，如消息的发送是由起源于通信系统之外的事件触发的。进入通信系统或总线系统的唯一通道是由以优先权为基础的位仲裁开启的。其前提条件是，给传输的数据以及因此涉及的每个通知赋予优先权。CAN协议非常灵活；只要还存在空闲的优先权(信息标识符)，那么增加其他的用户和通知将不成问题。所有在网络中待发送的具有优先权的通知及其发送或接收用户或者相应的通信组件的集合，被存放在列表中，即所谓的通信阵列中。

作为事件控制的自发的通信的备选方案，是纯时间控制的方案。在总线上的所有通信活动都是严格周期性的。协议活动，如通知的发送，只能由适用于整个总线系统的时间的流逝触发。进入该介质的通道是以发送者具有独家发送权的时间范围的分配为基础的。其中通知顺序通常在运行之前已经确定。因此制定一个能满足有关重复率，冗余度，截止日期等等通知要求的运行时刻表。人们称之为所谓总线进度表。这种总线系统例如是TTP/C。

两个所述总线类型的优点在时间控制的CAN解决方案，即所谓的TTCAN(Time Triggered Controller Area Network)中得以结合。该TTCAN满足了上述以示意图表示的对时间控制的通信的要求以及对某种程度灵活性的要求。TTCAN通过在所谓的唯一时间窗中为特定通信用户的周期性通知以及在所谓的仲裁时间窗中为多个通信用户的自发通知构建通信循环来满足这些。其中TTCAN基本上基于以时间控制的周期性通信，该通信由提供主要时间的用户或者通信组件(即所谓的时间主机)借助于时间基准消息提供时钟。

FlexRay协议提供了结合不同传输方式的另一种可能，因此对尤其被采用在汽车中的快速的，决定性的和容错的总线系统加以说明。该协议按照时分多址(TDMA Time-Division-Multiple-Access)的方法工作，其中给用户或待传输的通知赋予固定的时隙，在所述时隙中他们独家访问具有总线的通信线路。同时使所述时隙以固定的周期重复，从而可以准确预报通知通过总线被传输的时刻，并且决定性地实现总线访问。为了优化利用总线系统上传输通知的带宽，将该周期细分为静态的和动态的部分。其中固定的时隙位于总线周期开始时的静态部分。在动态部分，动态地安排时隙。其中独家的总线访问分别只能用于短时间。如果没有访问，则为下一个用户释放访问。该时间间隔被称为Minislot，在所述Minislot中等待第一个用户的访问。

正如刚才所说明的，存在众多不同的传输技术和因此涉及的总线系统或网络的类型。多到以至于相同或不同类型的多个总线系统必须互相连接。为此采用总线接口单元，即所谓的网关。网关因此可以是相同或者不同类型的不同总线之间的接口，其中网关将通知从一个总线传输到另一个或多个其他的总线。已知的网关由多个独立的通信组件组成，其中信息的交换是通过每个用户的处理器接口(CPU接口)或者每个通信组件的相应的接口组件实现的。其中该CPU接口由于除了要传递到用户本身的通知之外的这种数据交换而被强烈地加载，由此与因此而产生的传输结构一起获得相对低的数据传输速度。此外存在对共同的通知存储器，即所谓的消息存储器或信息RAM进行分配。