[发明专利]具有CAN总线的通信系统和用于运行这种通信系统的方法

说明书

现有技术

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的具有CAN(Controller Area Network，控制器局域网)总线的通信系统以及一种根据权利要求10前序部分所述的用于运行这种通信系统的方法。

在通过CAN总线传输数据时，总线的最大利用率在实践中通常约为50％。这尤其是由于由CAN总线所决定的物理协议的协议开销，也即CAN消息的报头部分可能大于消息的有用数据部分或有效载荷部分。如果比如DLC(Data Length Code，数据长度代码)等于8，那么相对于1+12+6+16+2+7＝44个“报头”比特就存在64个“有效载荷”比特。填充比特可能使该比例更糟。

此外，由于物理限制条件以及尤其由于在CAN总线上的延迟，CAN总线当前可实现的最大传输速率局限为约1M比特/秒(10⁶比特每秒)。这相应于1μ秒(10^-6秒)的最小比特时间。在传输速率较高的情况下，在用于防止在消息之间冲突的CAN比特仲裁时可能导致产生问题，因为在相互距离最远的节点之间的信号传输时间则超过了比特时间。此外，较高的传输速率导致所传输信号的边缘更陡峭，这导致较高的辐射并从而导致该通信系统的EMV特性变差。

本发明的公开

根据本发明的具有权利要求1所述特征的通信系统以及根据本发明的具有权利要求10所述特征的用于运行通信系统的方法相对于已知的现有技术而相应具有的优点是，通过CAN总线相互连接的设备适于在一个第一运行模式中通过CAN总线传输CAN数据帧以及在一个第二运行模式中传输ASC(Asynchronous Serial Communication，异步串行通信)数据帧。

本发明的另一特殊优点在于，该ASC数据帧相对于CAN数据帧能够以较高的总线时钟通过该CAN总线来传输。另外该ASC数据帧相对于CAN数据帧具有明显较小的报头部分，并从而具有较大的有效载荷部分。在ASC数据传输中从而能够实现非常高的有效数据传输速率，因为协议开销是尤其小的。利用本发明尤其能够在CAN数据帧情况下把约55％的协议开销降低为约10％。

根据本发明而推荐了一种通信系统，该通信系统具有CAN总线和借助该CAN总线而耦合的至少两个设备。在此这种设备具有CAN控制单元(所谓的CAN控制器)、异步串行通信(ASC)接口单元和开关装置。

相应的CAN控制单元适于在第一运行模式或传输模式中借助第一物理协议通过该CAN总线来传输CAN数据帧。该ASC接口单元适于在第二运行模式或传输模式中借助第二物理协议通过该CAN总线来传输ASC数据帧。该开关装置适于根据在相应设备和至少另一设备之间所适用的至少一种协定来在该第一传输模式和该第二传输模式之间进行切换。该第一和第二物理协议优选地是不同的。

为了启动(Hochfahren)连接到该CAN总线的至少一个设备，该设备在启动期间被切换为第三运行模式，其中该第三运行模式与该第一运行模式和该第二运行模式不同。如果该设备单独地比如在一次崩溃之后必须再次重新启动，并且必须与通过该CAN总线而形成的通信连接相同步，或者该设备与连接到该CAN总线的其他所有设备一起在该通信系统起动时被启动，那么就可能需要把该设备切换到该第三运行模式。该第三运行模式(所谓的受限模式)如此来选择，使得该设备仅仅具有有限的功能。尤其在该通信周期的确定时间窗口(所谓的基本周期)中由该设备在第三运行模式中所传输的ASC数据帧不被损坏。这通过如下方式来实现，即既不利用显性(dominaten)总线电平来发送错误帧(或错误标志)也不用其来发送过载帧(或过载标志)。该CAN协议规定，在数据帧之后的“间歇”中接收显性比特的CAN节点利用过载标志来应答该显性比特。即使该节点是错误认可状态(Error-Passiv)，其也看作为激活的错误标志。因此该过载功能在受限模式中也被限制。