[发明专利]使用带通调制的高速CAN通信系统

说明书

本发明涉及一种用于改进车辆或自动化控制装置的用作分布式实时通信和控制手段的CAN接口的速度的高速CAN传输技术。通过保持与现有的标准的相容性的。本发明的最大优点是完整地保持常规的CAN设备，并且进一步通过保持与常规CAN标准的兼容性来实现高速数据传输。通过该高速传输技术，利用常规标准CAN信号来同时发送包含高速数据的带通信号。本发明的高速CAN通信系统在同一总线中作为常规CAN装置操作，并且利用标准CAN信号将高速数据发送到带通。带通信号仅被发送到常规CAN信号的显性比特传输部分，并且带通信号的特性在特定条件下被限制以确保与常规CAN节点装置的兼容性。

技术领域

以下描述涉及控制器区域网络(CAN)通信系统，并且更具体地，涉及一种高速CAN通信系统，其中，利用调制的信号来发送现有的标准CAN传输信号，以便在保持与现有的CAN通信系统的兼容性的同时获得更高的传输速率。

背景技术

控制器区域网络(CAN)通信系统是用于在汽车中的各种测量和控制设备之间提供数字串行通信的车载网络系统。CAN系统通过用高效的串行通信线更换汽车中的电组件的复杂的电布线和继电器来减小重量和复杂性。在1980年使用用于汽车的网络协议开发了CAN系统。其协议具有优异的实时控制性能，易于实施，并且被广泛地应用于制造行业、航空，铁路和车辆。CAN由国际标准化组织(ISO)建立为标准ISO 11898。

如图1中例示的，CAN消息的典型结构包括1比特的帧开始(SOF)字段、12比特的仲裁字段、6比特的控制字段、最大64位数据字段、16比特的循环冗余校验(CRC)字段、2比特的确认(ACK)字段、7比特的帧结束(EOF)字段和3比特的帧间间隔。根据该标准来指派每个字段中的比特的编号。图1的CAN消息的一个帧中的由0和1指定的比特在CAN总线上被发送具有该标准中所指定的值。该标准允许通过添加18比特到11比特的仲裁字段来使用总共29比特的标识符。

首先发送SOF字段以指示帧的开始。继SOF字段之后的仲裁字段包括11比特的标识符或29比特的扩展标识符中的任一个和远程传输请求(RTR)比特。标识符字段指定在CAN中通信时发送的CAN消息帧的处理优先级。为了便于仲裁字段确定优先级，唯一的标识符或识别号被指派用于在每个CAN控制器中生成的CAN数据的每个消息。当RTR比特具有“0”(默认)的值时，它意指CAN消息包含数据帧，并且当RTR比特具有“1”的值时，它意指在CAN消息包含远程帧。在CAN总线上的一个节点请求来自另一节点的数据发送时使用远程帧，并且远程帧不包含数据字段。

控制字段被配置为6比特，该6比特包括指示数据字段的字节数的数据长度码(DLC)的4比特以及随后要使用的值为“0”的保留比特R1和R2。

数据字段包含要从一个节点发送到另一个节点的在长度上最大为64比特的数据。CRC字段被用于检查循环冗余，并且包括15比特的代码和指示结束的值为“1”的一个定界符比特。ACK字段包括2比特。接收到有效消息的接收器通过在第一时隙比特期间发送“0”的值来将其正确地报告给发送器。第二比特具有“1”的值。

EOF字段被配置为7比特，该7比特全部具有“1”的值。全部具有“1”的值的3比特的帧间间隔紧随EOF字段之后。在3比特帧间间隔之后，寻求发送的任何节点都可以使用CAN总线。寻求发送的节点可以尝试通过发送SOF字段来确保总线。继SOF字段之后，11比特或29比特的标识符被发送到CAN帧。基于该标识符，唯一相关的接收节点被允许接收，而除非发生诸如错误这样的特殊情况，否则其它节点变为停用。