CN102420736B - 用于传输数据的方法 - Google Patents

Abstract

用于传输数据的方法。本发明涉及一种用于在环状串行的通信装置（2）的用户之间传输数据的方法。在该通信装置中，用户彼此串联，其中数据分组由构造为主机（4）的用户传送给构造为从机（6、8、10）的用户，其中数据分组由从机（6、8、10）传送给从机（6、8、10），其中由每个从机（6、8、10）改变数据分组的地址信息。

Description

用于传输数据的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在通信装置的用户与通信装置之间传输数据的方法。

背景技术

在许多网络中，替代于并行接口而常常使用串行接口。对此的原因是由于多个串行接口的并行使用而引起的用于建立和连接技术的成本——例如管脚的数量——降低、系统设计的简化以及传输数据的带宽的可伸缩性。

这种趋势尤其是在娱乐电子设备（电子消费品）的领域中以大量的串行接口标准来表现。这些串行接口标准大多被用于与外围设备、例如硬盘或显示器通信。但是除了少量的管脚以外，这些接口使用复杂的、需要高实施费用的协议。为了在逻辑模块（IC）之间——例如在PC的主板上或者在手持设备内——进行数据传输，现今的接口将多个串行数据流、例如PCI-Express或者Quickpath捆绑起来，并且由此为系统设计者实现了带宽的可伸缩性。

在机动车辆技术的领域中，为了可以被构造为集成电路（IC，Integrated Circuit（集成电路））的逻辑模块之间的数据传输，在控制设备中使用串行接口（SPI，Serial Peripheral Interface（串行外围接口））。这种标准描述了在构造为主机的模块与不同的构造为从机的模块之间的双向、同步以及串行的数据传输。在此，在主机与一个从机之间，接口包括至少三条线路，这一般是两条数据线路和一条时钟线路。在多个从机的情况下，这些模块中的每一个需要来自主机的一条附加的选择线路。SPI接口实现了菊式链或总线拓扑的转化。

在几种情形中，SPI接口不适于时间关键的控制信号的传输，从而不能满足现今安全性关键的应用、例如ESP的实时要求。往往是，利用SPI接口仅仅进行诊断和状态信息的交换。时间关键的控制信号一般在使用定时器单元和/或专有接口的情况下以高费用在执行器的控制模块上和/或由传感器的分析电路来传输。

在应用总线拓扑形式的SPI接口时，在较高数据速率的情况下由于差的EMV特性而得出越来越差的信号完整性和越来越高的干扰影响。另外，只有发送信号与时钟信号同步传输，而接收信号的阶段同步的传输由于从机中的内部延迟时间而在高数据速率的情况下变得越来越难并且可能引起数据传输时的误差。

在应用菊式链拓扑、例如环状拓扑中的SPI接口时，形成非常高的等待时间，所以该形式如今不能有效地在机动车辆控制设备中使用。

此外从文献GB 2 188 216 A中已知一种用于实现环状总线中的通信的方法。在环状总线的用户之间发送的消息具有所谓的报头，所述报头包括大量的符号，这些符号显示出该环状总线的可用性。另外设置了移位寄存器，其最大延迟表示报头中位的数量，其中监督装置可以操纵通知的报头中的数据。

在文献DE 37 88 604 T2中描述了一种用于传输消息环中的权限标记的方法。在此，用多个站点更新消息环中的该权限标记的优先级。规定了，每个相应的区域都对应于必须通过每个相应的站点所传输的分组的优先级，其中只要第一站点传输了包含待传输分组的帧，消息环的第一站点就传输该消息环的权限标记。

从文献DE 198 03 686 A1中已知一种方法和一种装置，其用于环状串行的光导体总线的例如权限相同的站点的通信。在此，由站点产生时间上周期性的容器电报（Containertelegramm），对其进行寻址，并且给出到串行总线上。

发明内容

在该背景下，提供具有独立权利要求的特征的一种方法和一种通信装置。本发明的另外的构型由从属权利要求和具体实施方式中得出。

在所述方法中，串行的、在构型中为环状的通信装置的用户以及因此节点串联。其中，用户到用户的数据传输可以以至少一个位持续时间的延迟来进行，由此可以包含消息的数据分组可以在用户之间以非常小的等待时间来传输。所述通信装置在构型中被构造为同步双向的通信系统或同步双向的通信装置，其中通过为通信装置的构型设置的环状拓扑来进行数据的交换。利用数据信号或信号传输至少一个包括时钟信息的数据分组。所述通信装置在实施方式中对应于环状网络，其中用户可以彼此环状地以及串行地连接。这种通信装置也可以称为环。

在此，可以为所有用户给出统一的地址，例如“00…0”，即不需要从机的配置。每个从机对包括消息的所接收数据帧的地址值进行修改——例如减去或加上——一个固定的值。通常，所有构造为从机的用户在所述通信装置中的位置只被构造为主机的用户知道。

可以在本发明的一个实施方式中设置，通过从机中的时钟恢复（Taktrückgewinnungsmodul）模块通过连续的数据传输、即连续的同步将系统时钟传输到通信装置的接口上。此外可以在固定数目的数据位以后插入所谓的填充位（Stuffing-Bit），由此可以确保从机中的时钟恢复。替代于只用于时钟恢复的填充位，也可以插入奇偶校验位。通过适当地选择奇偶校验位可以确保，在确定的持续时间内在位流中包含至少一个边沿变换。可替换地，也可以使用来自现有技术的用于时钟恢复的另外的编码方法。

由主机发送的或在用户之间交换的数据帧或空帧通过所谓帧间符号的位的特定顺序彼此分开。因为通常以编码方式传输数据信号，以便实现时钟恢复，所以帧间符号通常对应于特定的“非允许”信号，该信号不对应于数据位序列。在另一实施方式中，帧间符号也可以被实施为0或1的序列。通过测量帧间符号、即在该情况下为没有边沿变换的持续时间，其中该持续时间取决于0和/或1的数目，从机可以确定数据传输的速度并且进行粗略的时钟恢复。通过插入填充位或奇偶校验位，在数据分组中在特定数目的位之后引起边沿变换，由此确保仅仅帧间符号具有最大长度的0或1并且因此涉及用于同步的单义的位序列。可替换地，帧间符号还可以使另一任意的、被从机已知的位序列，该位序列例如负责频率范围中的频谱扩散。

通过该帧间符号尤其是可以确定信号传输的极性。因此例如可以在差动传输时相应于布局的最优构型例如用于报告通信连接的印制导线引线的交叉而在两个用户之间铺设两条线路，并且将这两条线路在印刷电路板上以任意极性连接到集成电路（IC）上。有利的是，在适当地选择编码的情况下——例如通过按照米勒（Miller）或修改频率调制的方法，对信息的所述恢复仅仅对于边沿的时间位置是敏感的、即不是电平敏感的，由此数据信号的极性总归是任意的。

为了在主机空转时——即主机不具有要发送的通知——能够由从机接收到信息和/或中断询问，主机连续地发送所谓的空帧。因此通过发送也称为空闲帧的空帧，进行从机的查询（轮询）。每个从机可以占用一个空帧并且其数据和/或至少一个请求作为所谓的“软中断”以及因此作为软件的中断例如由二级中断处理程序（Second-Level Interrupt Handler，SLIH）——即用于第二层的中断的控制程序——向主机上的OSI层模型作为对于该查询的应答来传输。此外，可以在如此程度上使主机的接口自动化，即通过相应的方法将直接接收到的和/或在从机处调用的数据直接写入到主机的存储器中。

用户的串行接口的物理层包括单工运行中的点对点连接，其中仅在一个方向上进行数据的传送。该连接可以在电方面不对称、例如通过CMOS电平，在电方面对称、例如通过差动的LVDS信号传输，或者也可以是可选的。此外，所述传输也可以借助于调制方法——例如用于多重使用信号和/或供电线路的调制方法——来实施。

所述方法在另外的构型中允许在每个从机中再生信号，使得信号分别仅须跨接一短的距离。由此尽管有高的传输速率，技术成本也附加地较低了。

此外，所述方法通常允许任意多从机的连接。从机的数目通过地址空间并且因此地址字段的大小而受到限制。添加另外的从机对通信装置的电特性——例如信号质量或者EMV特性或电磁兼容性——不具有影响。

通过所述方法可以隐含地确保，所有从机至少在其用于通信和时钟供给的接口方面是有效的。

在有利的构型中，数据传输可以在被构造为机动车辆控制设备的机动车辆的设备内的专用集成电路（ASIC）与微控制器之间进行。在所述方法的范围内定义至少一个用户的串行接口，所述用户在这种情况下对应于设备和/或分配给这样的设备。利用所述接口可以实施所述方法的至少单个的步骤。通常，可以对于设备并且因此对于用户在不同的电磁装置中使用所述通信装置以及所述方法，如果对于这些设备以及用户存在数据传输的话。

利用本发明，在例如具有环状接口的通信装置的一个实施方式中，提供用于用户的寻址方案，其中在将数据分组从一个用户转发给另一用户时产生至少一个位持续时间的延迟。

因此可以利用本发明提供用于在用户之间串行地传输数据的一种通信装置和一种方法，所述用户可以被构造为控制设备内的逻辑模块。作为用户，设置至少一个分立的逻辑模块（ASIC）作为从机并且设置一个逻辑模块（微控制器）作为用于监督或控制和/或调解至少一个从机的主机。在此可以用高数据速率简单和廉价地实施逻辑模块、即微控制器和/或ASIC，其中这种实施可以用少量连接线路在印刷电路板上并且用逻辑模块的少量管脚——即用构造技术和连接技术的低成本——来实现。此外，所述方法可以实现这样的传输，该传输比在对于机动车辆应用来说典型的SPI接口的情况下具有更高的数据速率。通过在数据信号中编码的时钟信号，与线路引导和延迟时间无关地保证了相同步的传输。

所述用户在通信装置中通常被布置为环状拓扑的形式，由此用户可以通过点对点连接用最少数目的管脚连接。在环状拓扑中，最慢的用户确定总线速度。必要时可以在不同的环中对用户进行组合或分组，其中在所述环的每一个中作为根据本发明通信装置的关联实施方式可以执行根据本发明方法的实施方式。如果在控制设备中集成有多个功能组，例如微控制器与不同功能单元的至少一个ASIC通信，则相应的功能组通常分别使用一个单独的环装置。

微控制器一般充当主机，由此不需要总线仲裁。因此，主机可以根据如今的SPI协议——其同样是主机-从机方案——通过所谓的轮询循环地查询从机。

根据SPI标准，可以进行同步数据传输。然而对于数据和时钟来说不需要单独的线路。所设置的接口提供了对数据信号内的时钟的编码传输，例如8B/10B编码、曼彻斯特编码或者米勒编码或修改频率调制。因此对于低数据速率仅为每个用户设置两个管脚，其中每个用户具有通向前面的用户和后面的用户的一条线路。每个用户具有四个管脚的差动传输提供了高数据速率，其中每个用户具有通向前面的用户和后面的用户的两条线路。通过时钟信息的编码传输，除了减少费用以外还实现了在用户之间的传输短路上的时钟和数据之间不产生延迟。系统时钟由主机预先给定，并且所有从机借助于自身的本地时钟恢复模块、例如通过相调节回路或者借助于过扫描以相应的同步彼此同步到消息信号上。

在传输开始时的初始化期间，主机从第一接口——从该接口中发送数据分组——出发将同步信号发送给例如构造为环的通信装置中的第一从机。如果第一从机、即接收器的系统时钟与主机同相，则开始转发同步信号给下一从机。在此，在相邻用户的接口之间进行数据分组的传送。该行为通过整个通信装置继续。在所有从机的同步在例如构造为环的通信装置中进行以后，也可以对主机中的接收器——通常是用来接收数据分组的第二接口——进行匹配。由于在传输数据帧或空帧通过环以及与此相关联的与原本系统时钟存在相偏差的情况下在主机中未知的延迟，在初始化的最后一个步骤中也在主机中进行相跟踪。在主机的接收器中的相也被跟踪以后，所有用户同相并且现在可以同步地传输数据分组。

为了避免由于不断重新同步引起从机中的时钟恢复模块的频率波动，可以在所谓的持久运行时使用数据以及因此数据分组的连续传输。由此首先取消了在传输分组开始时同步模式的剩余，其在与连续传输（所谓的连续传输模式（Continuous Transmission Mode））不同的定向于分组的传输（所谓的突发式传输模式（Burst Transmission Mode））中是必要的。由于连续同步的可能性，从机也不需要另外的系统时钟，该另外的系统时钟在已知系统中一般除了通信接口外还必须被输送。因此可以节省另外的线路和管脚。可选地，持久运行设置了使用频谱扩散方法以改善EMV特性。此外还可以应用定向于分组的传输（所谓的突发式传输模式），尽管有此可能需要从主机到从机的附加的用于传输系统时钟的线路。

在另外的构型中，参与通信的用户具有移位寄存器。在此进行移位寄存器的自动调时（Taktung），其中借助于时钟恢复模块恢复被构造为微控制器的主机的用于时间基础的时钟。移位寄存器以该时钟的时钟信号自动传输数据。因为可以单个地处理位，所以可以对于每个用户达到为位持续时间的最小等待时间。直至具有消息的数据分组传输通过所述环来得出的等待时间因此是小的，由此可以确保所述通信装置的实时性能。由于消息的至少为一拍的最小延迟，此外在每个用户中进行信号制备，即所谓的位重塑，该位重塑可以与电平和/或时间有关地起作用。

在本发明的范围内，用户的寻址不通过单独的选择信号进行，而是通过被构造为数据帧或空帧的数据分组内的寻址来进行。为了检测到连续数据流中的地址字段，插入在构型中对应于数据分组的开始符号以及结束符号的帧间符号。

帧间符号也可以视为数据帧的前同步码，从机可以利用该前同步码同步到即将到来的数据上。在此之上进行帧的同步，因为每个用户已知在帧间符号之后总是传输数据。所述帧间符号也可以用于转化可变的数据长度。

所述主机可以关于寻址来调用从机以及关于相应命令来写入或读取数据。通过保留标记、即位信息，可以直接用信号向帧间符号通知，帧是否被有用数据占用并且只有被寻址的用户才允许处理该数据帧。该专有的位通常被称为保留标记，其中通过该保留标记来用信号通知，该数据分组是否包括数据帧或空帧。

在本发明的一个可能构型中，每个从机对所接收数据分组的地址的地址值加上或减去一个固定的值。在此，在对用户寻址时，可以构造为环状网络的通信装置的环状拓扑如下使用：每个用户对当前地址加上或减去“1”，由此在地址为只包含0的“000…0”时，可以对所期望的用户进行寻址。在本发明的一个实施方式中，所有用户、通常所有从机对于相同的地址是敏感的。所述减法或加法通常只在数据帧包含有用数据时进行，即保留标记在帧间符号之后被置位。该实现通常由1位减法器来进行，所通过的方式是传输地址LSB优先（LSB-First）、即第一最低值的位（最低有效位（least significant bit））。

如果所接收地址的地址值是“000…0”，则后面的数据特定于当前的从机并且由该从机处理。此外，数据帧中的地址字段的地址值通过所述方式、即减去“1”而由于溢出被自动置位为“111…1”，这确保了，该数据分组作为通知被转发直至主机并且包含关于该通知的正确接收的承认或确认或者直接包含应答。该数据分组在通信装置内被转发给下一用户。在此，由所有后面的从机针对新置位的地址值进行修改、例如减或加。通过在从机中将数据帧的地址字段中的地址值自动置位到最高值，可以由主机回溯，是由哪个从机发送了该通知，因为主机可以根据地址值的结构回溯，针对所置位的地址值进行了多少修改或改变，其中所进行的修改的数目对应于从机的数目，这些从机已经在地址值被从机置位之后接收和转发了所述数据分组。

利用所述接口，可以在不同的帧长度之间进行切换。如果选择了固定的帧长度，则可能有时不能在大的帧中传输数据分组。在此需要用伪数据（Blinddaten）来填充数据帧。同样可以转化可变的帧长度，其中移位寄存器的长度在从机中可以与彼此无关，因为分别仅仅递送不相关的数据帧。

在帧长度可变的情况下，从机可以通过空帧利用请求通知主机，将由从机传输有用数据，据此接着由主机通过发送合适长度的数据帧来取所述有用数据。

如果由从机在没有来自主机的请求的情况下将数据传送给主机，则该从机可以占用由主机发送的空帧。对此对在帧间符号、即所谓的保留标记之后的位进行置位。数据帧的地址字段中的地址值通常由占用空帧的从机置位到最高值（“111…1”）。这可以这样进行，即由从机将空帧中的地址值置位到“111…1”并且在每个从机中通过对数据帧的地址字段中的地址进行减或加将该地址值传送给主机。将地址值置位到值“111…1”例如可以通过或运算来进行，所通过的方式是用“1”来覆盖所有的地址位。主机也可以在这种情况下根据由从机所进行的对地址字段的修改的次数来回溯，由哪个从机占用了空帧并且重新置位了地址字段的地址值。利用该实现，数据帧或空帧中的地址字段可以在由主机发送时包含随机数据，由此可以进行频谱扩散并且因此达到更好的EMV特性。在所述接口的另一构型中，空帧也还可以包含有用数据字段，这使从机能够直接传输数据，所述数据没有超过由空帧预先给定的数据长度。

如果空帧的该构型不包含有用数据字段，则从机可以仅向主机发送中断、例如软中断（Soft-Interrupt），并且等待：主机在下一循环中向从机发送合适的数据帧。该数据帧配备有经过置位的保留标记和从机的地址。在数据帧的内容中，现在例如可以再次存在用于读取寄存器的命令，据此从机随后将现有的信息复制到数据帧中或者尤其是空帧中。但是如果现在空帧具有有用数据字段，则从机可以直接附上要传输的数据，只要所述数据部超过空帧的数据字段的长度。

为了在通信的该变型中触发信令，从机的优先化根据该从机在通信装置中的位置来进行。在此，在所述接口的一个构型中，从机可以通过对分配给其的位进行置位来向主机传送信令。但是，该边界条件因此可以导致印刷电路板的布局或形状上的限制。为了避免这一点，在帧间符号和保留标记之后现在根据通信装置中作为用户的从机数目跟随一定数目的位，该数目至少像所述通信装置中的可以触发中断的用户的数目、一般是从机的数目一样大。只从主机接收数据而不向主机提供通知的用户相应地不具有中断能力并且因此忽略空帧。因此也不需要为这种用户保持空帧中的中断位。如果应当通过有中断能力的用户触发中断，则该用户对分配给其的位进行置位。对中断处理的优先化现在可以在主机（微控制器）中进行。

在其中设置对固定位的分配的变型需要从机中的关于该从机在通信装置中的位置的知识和/或在空帧中分配给该从机的位的知识。在所述接口的另一构型中，不为从机分配固定的位。反之，由每个从机将保留标记之后的空帧的位序列移动一个位置并且插入新的位。在此，最后一位的信息分别丢失。但是这不表示限制，因为在传输开始时、即在由主机发送空帧的开始时，空帧不携带信息并且其中所保持的位数目至少与通信装置的可以提出中断请求的从机的数目同样大。如果触发中断请求或已有数据的标记，则可以对由从机所插入的位进行置位。因此在每个从机中保存有相同的算法，并且主机可以根据对通信装置中用户的位置的知识相应地分配中断请求并且根据所期望的优先化来进行处理。

在另一构型中同样可以添加错误校正。如果通信装置被构造为环状的，则该通信装置可以根据环状拓扑这样布局，即主机在传输通过环之后将所接收的通知与由其原本发送的通知进行比较，并且因此可以得出无错误的或有误的传输。一般，对询问的应答由从机直接发送给主机，以便保证该系统的更好的满载。可替换地，从机的应答也可以根据SPI通信的如今的构型首先利用下一寻址到其的数据分组来进行。可选地，可以执行循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，CRC）作为校验和方法或者可以在数据帧中添加奇偶校验，并且接收的用户可以在其应答的结束确认（Acknowledge）接收。此外可选的是海可以向数据帧的地址字段添加奇偶校验位。

可选地，数据的传输可以这样进行，即在发送下一数据帧之前，具有数据的通知——该通知通常在数据帧中提供并且从发送器、即主机出发完整地通过环传输——在主机中被再次解码。可替换地，还可以选择数据的连续位流，即直接紧接着发送下一数据帧,而不是在接收到前一通知之后才发送下一数据帧。在该情况下，在协议中通过仲裁确保了，从机的软中断在由主机进行交叉寻址——即主机调用从机——的情况下在从机的软中断得到处理之前就被正确地处理。该情形是允许的并且对所述位传输层的构型不具有影响。

在连续数据流的情况下，帧间符号的长度例如也可以对应于在构型中环状的通信装置的用户的数目，一般是从机的数目。由于每个用户的通常为一个位持续时间的延迟，传输通过环的持续时间现在正好对应于帧间符号的发送持续时间。帧间符号的长度或发送帧间符号的持续时间因此根据传输通过环的延迟时间来选择。因此提供了连续数据流，这例如对于从机的同步起到正面作用。同时，主机可以对在循环中存在的通知在发送下一数据帧之前进行解码。因此可以对进入的软中断进行快速反应，这在由从机提出中断请求与由主机对请求反应之间不导致交叉。

可选地，在主机中实施附加的逻辑模块，以便将所接收的数据、例如传感器数据直接写入到存储器中。此外，可以使从机的轮询自动化。由此可以减少软交互，这导致了中央计算单元（CPU）的减负。另外，ASIC（从机）的寄存器可以透明地保存在微控制器（主机）的存储器中。可能的HW模块从现有技术中已知为DMS、传输单元（Transfer Unit）或者消息框(Message Box)。

除了已经提到的频谱扩散的方法，还存在使用块同步的加扰器的选项。在块同步的加扰器的情况下，在发送和接收用户中向数据以模2加法的方式同时加上相同的m序列。

在本发明的范围内所设置的用于用户的接口可以用于机动车辆领域中的应用。根据已知的如IIC（Inter-Integrated Circuit，内部集成电路）和SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围接口）的标准，所述接口同样可以是通用的并且因此不限于在汽车领域或者甚至在控制设备（ECU）中的使用。

根据本发明的通信装置被构造为执行所提出方法的所有步骤。在此，该方法的各个步骤也可以由通信装置的各个部件、通常是各个用户来执行。此外，所述通信装置的功能或者所述通信装置的各个部件的功能可以转化为所述方法的步骤。此外，所述方法的步骤可以实现为通信装置的至少一个部件或者整个通信装置的功能。

本发明的另外的优点和构型从具体实施方式和附图中得出。

应当理解，前述的和在后面仍要阐述的特征不仅可以在分别说明的组合中、而且还可以在其他组合中或者独立地使用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

图1以示意图示出根据本发明的通信装置的一个实施方式。

图2以示意图示出具有如在根据本发明方法的实施方式中使用的数据帧的数据分组结构的示例。

图3示出具有如在根据本发明方法的不同实施方式中使用的空帧的数据分组的示例。

图4示出针对根据本发明方法的另一实施方式的流程图，其中进行从机的寻址的处理。

图5以示意图示出如在根据本发明方法的另一实施方式中使用的块同步的加扰器（Verwürfler）的框图。

具体实施方式

本发明根据实施方式在附图中示意性地示出并且在下文中参照附图详细描述。

以相关联和全面的方式描述这些图，相同的附图标记表示相同的部件。

在图1中示意性示出的通信装置2的实施方式是环状构造的并且包括多个相继串联的用户，即主机4、第一从机6、第二从机8以及第n从机10，它们通过线路的接口12彼此连接。此外，主机包括第一数字化的串行接口14以用于发送数据分组，利用该接口14主机4根据定义以该线路的开始或以该线路的结束连接。此外，主机4包括第二数字化的串行接口16以用于接收数据分组，利用该接口16主机4根据定义以该线路的开始或以该线路的结束连接。第一串行接口14在此与系统时钟18连接。第二串行接口16与用于探测相位20（所谓的延迟锁定环（Delay Locked Loop））的模块连接。此外，只有主机4与石英振荡器22连接。

从机6、8、10中的每一个都具有构造为从机接口24的数字化的串行接口，该接口分别与两个连接12并且因此与数据线路连接。此外，每个串行从机接口24与时钟恢复模块21连接，从该时钟恢复模块21中可以导出本地的系统时钟19。

为了提供通信装置2的用户之间的通信，在本发明的一种构型中设置，从主机4的开始接口14出发通过位流26将消息作为数据分组从串行从机接口24连续传输到从机6、8、10的串行从机接口24。在数据分组到达最后一个从机6、8、10——这里是第n个从机10——以后，该数据分组从该最后的从机10的从机接口24传送给主机4的结束接口16。

在环状拓扑形式的通信装置2中，多个从机6、8、10——这里是ASIC——以相同的本地地址分别通过数字化的从机接口24以串行方式连接到这里构造为微控制器的主机4。在此在该实施方式中，只有主机4具有关于每个从机6、8、10在该环状通信装置2中的位置的知识。

在本发明的一个构型中，构造为从机6、8、10的用户或通信装置的节点以环状拓扑被构造为，使得每个从机6、8、10都具有接收地址的接收值、通常是数据帧的地址字段中的地址值——该地址值被设置用于将消息传送给至少一个从机，以便修改固定的值并且转发给下一用户。在此，可以将地址值例如减去固定的值“1”。地址值的这种变化可以在构型中也针对另外的数据分组来进行，这在这样的数据分组不包括数据帧、而只包括具有消息空帧时也是可能的。

从数据分组的数据信号中恢复时钟信息的编码方法这样进行，即通过等距地插入奇偶校验位来确保在确定的持续时间内在位流26中包含至少一个边沿变换。通过连续的数据传输，可以确保通信装置2中的从机6、8、10的同步。还可以应用其他合适的编码方法。

数据分组从主机4向第一从机6并且相继地从从机6向从机8直至最后一个从机10以及从该最后一个从机10向主机4传送。因此，该数据分组经过了通信装置2的所有用户。数据帧——利用其向至少一个从机6、8、10传送消息——具有带有地址的地址字段。设置了，每个从机将所接收的具有要传送消息的数据帧例如通过减或加来改变一个固定的值并且转发给下一用户。在此，由每个从机根据对此确定的算法以相同的方式改变地址值。在所示的通信装置2内，从机6、8、10具有相同的本地地址。此外，在所有从机中保存有用于通信接口的相同算法。在此，通常只有用于片间通信的模块是相同的，否则用户可以包含非常不同的功能。

下述数据帧或控制只表示示例性的构型。可能的是，对数据块之间的另外的位定位或者还交换数据帧内的块的布置。

在图2中示出的数据分组30的示例——该数据分组30在根据本发明方法的实施例中被传输——在开始处包括第一帧间符号（IFS或帧间符号32），并且在结束处包括第二数据间符号34。在这两个帧间符号32、34（其通常是相同的）之间，在数据分组30内布置有数据帧36。在数据帧36开始时，该数据帧36紧随在第一帧间符号32之后具有一个保留标记38，该保留标记38给出关于在该循环中存在哪种数据分组30的情况。在图2中在该构型中设置，该保留标记38例如具有值“0”并且因此该帧被构造为数据帧36。在保留标记38之后，数据帧36具有地址字段40，该地址字段40具有用于地址的地址值。此外，数据帧36包括真正的消息42，该消息42可以包括在这里被构造为有用数据的指示以及数据并且还可以包括另外的校验和和奇偶校验位。

图3a以示意图示出数据分组50的另一示例，其在此具有构造为空帧52的帧的第一变型。该数据分组50也以第一帧间符号32开始并且以第二帧间符号34结束。在这两个帧间符号32、34之间存在空帧52，其中保留标记54与具有数据帧36的第一数据分组30不同地具有值“1”，并且因此将该帧分类为空帧52。此外，该空帧52同样包括带有地址值的地址字段43。然而，在此示出的空帧52的实施方式以及因此数据分组50不具有消息并且因此不具有有用数据。

利用如在图3a中示出的数据分组50，主机连续地将空帧52发送给从机以执行轮询。每个从机可以在这种数据分组50中插入数据和/或向主机发送至少一个请求（“软中断”）。这通常以如下形式进行：从机使保留标记54、通常是保留位逆转并且将地址值置为“111…1”。通过激活保留标记54，帧现在对于后面的用户相应于数据帧被阻止。此外，每个后面的用户都根据在图2中在数据帧情况下的做法将地址值修改一个固定的数据值。因此，数据分组50被传递直至主机，其中主机可以根据该地址信息推算出哪个从机提出了中断询问。

在图3b中示意性示出的数据分组56的第三示例同样包括第一帧间符号32并且在结束处包括第二帧间符号34。此外，该数据分组56包括在此被构造为空帧58的第二变型的帧。该空帧58包括具有值“1”的保留标记54，其将该帧定义为空帧58。此外，空帧58包括具有地址值的地址字段43以及消息60，该消息60在此包括构造为有用数据的数据。

空帧58可以由从机用关于主机的信息的数据占用，其中对保留标记54进行置位。空帧58中地址字段43的地址的地址值被置位为最大值“111…1”。这可以这样进行，即空帧58中的地址值由从机置位为“111…1”并且将其通过对数据帧的地址字段中的地址的减或加在每个后面的从机中传送给主机。将地址置位为值“111…1”例如可以通过或运算来进行，所通过的方式是将所有的地址位都用“1”来覆盖，其中空帧58的地址字段43可以包含随机数据。通过该消息，使得从机能够直接传输不超过由空帧58预先给定的数据长度的有用数据。对地址的所置位地址值进行的修改的次数对应于后面的从机的数目。因此可以由主机确定，哪个从机用数据对空帧58进行占位并且重新置位了地址字段43。

在图3c中示出的数据分组62的第四实施例除了第一帧间符号32和第二帧间符号34之外还包括被构造为空帧64的帧，其在此被构造为空帧64的第三变型。在这种情况下，该帧的类型通过在此具有值“1”的保留标记54也被定义为空帧64。此外，空帧64作为另外的位包括被分配给第一从机的第一中断位66、被分配给第二从机的第二中断位68、被分配给第三从机的第三中断位70、以及被分配给第n从机的第n中断位72。

因此，在数据分组62中，在帧间位32和保留标记54之后，对于该通信装置的每个从机跟随被构造为中断位66、68、70、72的位。如果应当由从机触发中断，则由该从机触发分配给其的中断位66、68、70、72。在该构型中，中断位66、68、70、72的顺序对应于沿着该通信装置的从机的顺序，其中中断位的顺序不是必须一定受沿着该通信装置的顺序的约束。

在图3d中示出的数据分组74的第五示例的实施方式同样以第一帧间符号32开始并且以第二帧间符号34结束。此外，该数据分组包括在此具有值“1”的保留标记54，其将数据分组74的帧定义为空帧76。此外，空帧76作为另外的位包括可变数目的中断位80、82、84，即第n-1中断位80针对通信装置的第n-1从机并且第一中断位82针对通信装置的第一从机。此外，图3d示出针对第n从机而附加地插入的第n中断位78。此外，该空帧变型包括第x个中断位84。

在由第n从机将第n中断位78插入到空帧76之后中断位80、82、84在空帧76中的移位在此通过箭头86来表明。因此在空帧76内，保留标记54之后的中断位78、80、82、84的顺序可以由每个从机推移一个位置并且可以插入一个新的中断位78。由主机原来发送的空帧76不包括有用数据。可用中断位78、80、82、84的数目大于或等于该通信装置中可中断从机的数目。如果要出发中断，则该中断可以通过由第n从机插入的第n中断位78来设置。如果不应出发中断，则同样插入一个位，但是不对该位进行设置。原则上也可以将可用中断位的数目实施为小于该通信装置中的从机的数目，然而这样的话不是每个从机都能够设置中断位。在这种情况下，所连接从机的通信模块必须被不同地实施或者必须被至少不同地配置，这不是优选解决方案。

在图2、3a和3b中示出的数据分组30、50、56的实施方式分别具有地址字段40、43，通过其结构、通常是地址值的结构，数据分组30、50、58可以从主机4寻址到第i从机6、8、10或者从第i从机6、8、10寻址到该通信装置2的在图1中所示实施方式的主机4。

地址字段40、43的所述结构在构型中具有N个位。可以用N个位标识的最大二进制数值必须大于等于用户的数目，通常大于等于从机6、8、10的数目n。在根据本发明方法的实施方式中设置，所发送的数据分组30、50、56以第i从机6、8、10为目标，其中由主机4占用具有二进制数1的地址字段。

数据分组30、50、56由主机4发送给从机6、8、10，其中该数据分组所经过的每个从机6、8、10直至第i从机6、8、10将数据帧的地址字段中的地址值修改或减去一个固定的值、例如值“1”。如果在减时不导致溢出，则该地址值原来不等于“00…0”，并且由此用信号通知检验从机6、8、10：数据分组并不特定于它。如果到达了第i从机6、8、10，则导致所述溢出，并且第i从机6、8、10识别出可以对所接收的数据帧进行处理，即一般来说数据分组30、50、56的内容——例如消息42、60——特定于该第i从机6、8、10。

在所述接口的可替换构型中，地址值在构型中具有n个位。因此为n个从机6、8、10中的每一个设置一位地址值。如果在根据本发明方法的实施方式中设置，所发送的数据分组30、50、56以第i从机6、8、10为目标，则由主机4分别对地址值的i个最低位进行置位，而n-i个最高位不被置位。可替换地，也可以对i个最高位进行置位而不对n-i个最低位不置位。

该数据分组30、50、56由主机4发送给从机6、8、10，其中数据分组30、50、56经过的每个从机6、8、10直至第i从机6、8、10分别删除一个所置位的位并且因此该数据分组被修改。在数据帧36到达第i从机6、8、10时，所有的位都被删除、即不被置位，并且因此第i从机6、8、10被用信号通知，数据分组30、50、56——一般为数据分组30、50、56的内容，例如消息42、60——特定于该第i从机6、8、10。

因此，数据分组30、50、56被提供给或特定于的第i从机6、8、10对于该地址值产生溢出。通过该溢出和/或该地址值的由于该溢出所产生的结构，第i从机6、8、10被用信号通知，数据分组30、50、56以其为目标。在数据分组30、50、56被转发给通信装置的后面的用户——即至少一个从机6、8、10或必要时主机4——之前，由该第i从机6、8、10将地址字段40、43的地址值的所有N个位置位为相同的值，例如将所有位都置位到“1”或将所有位都置位到“0”。后面的n-i个从机6、8、10正如已经获得数据分组30、50、56的其他i个从机6、8、10那样修改地址字段40、43的新置位的地址值。再次获得该数据分组30、50、56的主机4可以由于地址值的结构、即根据所修改的位的数据而识别出，该地址值被修改了n-i次。由此为主机4显示出，该数据分组30、50、56被第i从机6、8、10处理过。

如果第i从机6、8、10利用用于主机4的信息占用数据分组50、56的空帧52、58，则该第i从机6、8、10同样对地址字段43的地址值重新置位。在这种情况下，主机4也可以在其一获得具有为其提供的信息的数据分组50、56就根据地址值的结构识别出，该数据分组被后面的n-i个从机6、8、10修改过并且该信息来自于第i从机6、8、10。

也可以称为权限标记的保留标记38、54定义了，数据分组30、50、56、62、74是否具有数据帧36（保留标记=“0”）或者空帧52、58、64、76（保留标记=“1”）。根据定义，也可以交换保留标记38、54的位值。可以将所置位的或未置位的保留标记38、54视为所占用的或自由的权限标记。

图1中的通信装置2可以在机动车辆中被构造用于在机动车辆的控制设备中的ASIC与微控制器之间传输数据分组30、50、56、62、74，其中该控制设备具有通信装置2的用户。

用于通信装置的优先控制的协议被实施为，使得每个从机都可以向主机传输请求（“软中断”），这在此根据图3a、3b、3c和3d来描述。因此在每个从机中保存有通信接口的相同算法，并且主机可以根据位置知识为构造为从机的用户相应地分配中断并且根据所期望的优先性在根据图3c和3d在一个数据分组中可能传输多个中断询问的情况下进行处理。利用用于优先控制的协议，可以从至少一个从机通过包括空帧的数据分组向主机传输请求。

用于从信号中恢复时钟信息的编码可以这样进行，即奇偶校验位等距地插入到数据帧中，使得所传输的位流在确定的持续时间内具有至少一个变换。

为了在主机的静止状态下能够从从机接收信息，主机连续地发送空帧，以便实施从机的查询（轮询）。每个从机可以用数据占用空帧，并且该请求和/或至少一个请求可以作为所谓的“软中断”以及因此作为软件的中断例如从二级中断处理程序——即用于第二层的中断的控制程序——向主机上的OSI层模型作为对于所述查询的应答来传输。

在图4中示出的流程图示出在根据本发明方法的另一实施方式中通过n个作为用户的从机在例如环状的通信装置内对由主机发送的数据帧的地址字段中的地址的地址值进行处理的示例。在此，在环的每个从机内在数据传输时实现寻址。

此外，通过检测90帧间符号证实对到达的数据分组的接收。此外在检查92中检验，数据分组的帧的保留标记是否具有值0或1。

如果保留标记没有被置位，则所接收的数据分组包括空帧的变型。在这种情况下，可以由第n从机在需要时向从机触发中断94以及因此触发请求和/或询问。因此，第i从机得出如下可能性，用转发给主机的消息占用所接收的数据分组。

否则保留标记被置位，使得数据分组包括数据帧。在该情况下对地址字段进行处理或修改。该地址值ADDR[1…N]在该构型中具有N个位或位置。在此，由N个位构成的最大二进制数至少对应于该通信装置中的从机的数目n。

为了修改地址字段，在步骤96中用值“1”占用变量i。

然后，对所接收的数据帧的地址字段ADDR[1…N]的第一地址位ADDR[1]进行逆转98。由于以最低位开始传输地址，ADDR[1]的逆转对应于从地址值减去“1”。

在下一处理步骤100中，检验逆转98的结果是否是值“1”。如果该值ADDR[1]不是1、即该值是“0”，则在减时不导致溢出。在这种情况下，从机将数据分组利用现在修改过的地址向下一个第i+1从机继续移动。因为在后面不需要由从机进行处理，所以该从机根据该方法等待对帧间符号的重新检测90并且将在此期间接收到的位不经改变地继续移动。

如果在步骤100中的检验中表明ADDR[1]具有值“1”，则在减时导致溢出。现在从机必须在步骤102中检查，完整的地址字段是否已经经过了长度N。如果情况不是如此，则变量i提高值“1”（步骤104）。接着对下一高值的位进行逆转98。

该回路一直对于地址字段的后续的位继续，直到所逆转的地址位得出“0”。如果现在不导致溢出，即完整的地址字段还未经过，则用信号通知从机，所接收的数据分组并不特定于该从机，并且分支回到步骤90以及等待下一进入的帧间符号，以便用对下一数据分组的可能处理继续进行。但是如果导致溢出并且因此对地址字段的所有位置进行置位，即这些位置具有“11…1”,则因此用信号通知从机，该数据分组特定于该从机并且必须被处理。在这种情况下，在步骤102中查询，变量i现在是否对应于值2^N-1(由N个位最大可表示的值)，现在地址字段的所有位是否都已被逆转。步骤106现在是地址字段的分析结果，在该步骤106中确定，所接收数据分组30的帧是数据帧36并且特定于接收数据分组30内的该数据帧36的第i从机。随后，由第i从机对消息42内的指示进行分析以及对消息42的数据进行处理。

在流程图中示出的步骤例如可以通过计数器、逆转器以及利用作为一个从机和/或该从机的接口的部件的类似物来进行。在该方法的所示实施方式中，用“1”对减数进行置位。通常，对减法或加法的其他转化并且因此用其他固定值修改地址也是可能的。

图5示出块同步的加扰器的实施方式的框图。该框图包括在主机114（μC）中设置为发送用户的第一m序列发生器112和n个m序列发生器116，其中在此只示出第i从机118（ASIC）中的第i个m序列发生器。在主机114与n个从机118之间，对位流122内的数据分组进行编码传输120。在这种情况下，传输路段120可以包含另外的用户。此外还可以在每个从机中首先通过一个m序列发生器116对通知进行解码并且接着用另一可能不同的m序列发生器112对该通知重新编码，即分别对两个用户之间的传输路段120进行编码。在该情况下，传输路段120不包含另外的用户。另外还可能的是，只对位流的所选择部分——通常是有用数据——进行扰乱。

除了频谱扩散的已经提到的可能性以外，还存在使用块同步的加扰器110的选项。在块同步的加扰器110的情况下，在发送用户（这里是主机114）和接收用户（这里是第i从机118）中向数据以模2加法的方式同时加上相同的m序列并且然后加上处以2的余数。

通常可以在块同步的加扰器110的m序列同步的情况下在发送和接收用户中在连续位流中摆脱所有通知的后效。为了提供补救，在本发明的范围内使用通过帧间符号的同步。在块同步的加扰器110的布局中设置，数据分组的位流不对应于m序列。此外可以实现，在具有m序列的位流的模2加法的输出处不产生帧间符号。借助于该编码还可以在单个用户处对帧、通常是空帧进行编码，而其他的、可能廉价的用户或者具有小的帧长度的用户不包括用于频谱扩散的编码。此外可以对不同的编码进行组合。

利用所述方法，在本发明的一个构型中，可以在环状串行的通信装置2的用户之间传输数据。在该通信装置2中，用户彼此串联，其中数据分组30、50、56、62、74从构造为主机4的用户传送给构造为从机6、8、10的用户，其中数据分组30、50、56、62、74从从机6、8、10传送给从机6、8、10。数据分组30、50、56、62、74的内容包括地址信息。该地址信息可以设置在数据分组30、50、56、62、74的地址字段40、43中并且构造为地址值。在所述方法的该构型中，由每个从机6、8、10将地址值以及因此所接收数据分组30、50、56、62、74的地址信息例如改变一个固定的值。

在此规定，数据分组30、50、56、62、74内的地址字段40、43的位置可以是任意的。因此，通过从机6、8、10进行对数据分组30、50、56、62、74的修改。每个从机6、8、10改变地址值并且因此以同样方式改变数据分组30、50、56、62、74内的地址信息，其中由每个从机6、8、10执行相同的数学运算，通常是加法或减法。此外，所有从机6、8、10在本发明的构型中都具有相同的同样的地址。

Claims (10)

1.用于在环状串行的通信装置（2）的用户之间传输数据的方法，在该通信装置中用户彼此串联，其中数据分组（30、50、56、62、74）由构造为主机（4）的用户传送给构造为从机（6、8、10）的另外的用户，其中数据分组（30、50、56、62、74）由从机（6、8、10）传送给从机（6、8、10）直至最后一个从机以及从该最后一个从机向主机传送，其中由每个从机（6、8、10）改变数据分组（30、50、56、62、74）的地址信息，

其中根据发送中断的从机在通信装置中的位置来对在主机中从从机接收到的中断进行优先化，并且

其中利用用于优先控制的协议，从至少一个从机通过包括空帧的数据分组向主机传输请求。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所接收的数据分组（30、50、56、62、74）的地址值作为地址信息被每个从机（6、8、10）改变固定的值，例如加上或者减去固定的值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中设置，从机（6、8、10）具有相同的本地地址，并且在所有从机（6、8、10）中保存有用于通信的相同算法。

4.根据权利要求2或3之一所述的方法，其中由每个从机（6、8、10）检验数据分组（30、50、56、62、74）的地址值的结构，其中由从机（6、8、10）根据地址值的结构识别所述数据分组（30、50、56、62、74）的内容是否被设置用于该从机（6、8、10），其中数据分组（30、50、56、62、74）所特定于的从机（6、8、10）产生地址值的溢出。

5.根据权利要求2至4之一所述的方法，其中通过对数据分组（30、50、56、62、74）进行处理的从机（6、8、10）来对地址值重新置位。

6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中设置有用于优先控制的协议，利用该协议至少一个从机（6、8、10）通过数据分组（30、50、56、62、74）向主机（4）传输请求。

7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中针对要传输的数据分组（30、50、56、62、74）使用用于从信号中恢复时钟信息的编码，其中利用该编码将奇偶校验位等距地插入到数据帧中，使得用于传输数据分组（30、50、56、62、74）的位流在确定的持续时间内具有至少一个边沿变换。

8.根据前述权利要求之一所述的方法，其中连续地传输数据，并且其中具有地址字段（40、43）的数据分组（30、50、56、62、74）包括被设置用于从机（6、8、10）的有用数据。

9.通信装置，该通信装置被构造为环状的并且具有多个用户，这些用户彼此串联，其中一个用户被构造为主机（4）并且另外的用户被构造为从机（6、8、10），其中主机（4）被构造为将数据分组（30、50、56、62、74）传送给从机（6、8、10），其中每个从机（6、8、10）将数据分组（30、50、56、62、74）传送给后续的从机（6、8、10）直至最后一个从机以及从该最后一个从机向主机传送，其中每个从机（6、8、10）对所接收的数据分组（30、50、56、62、74）的地址信息进行改变，

其中根据发送中断的从机在通信装置中的位置来对在主机中从从机接收到的中断进行优先化，并且

其中利用用于优先控制的协议，从至少一个从机通过包括空帧的数据分组向主机传输请求。

10.根据权利要求9所述的通信装置，其中每个用户具有至少一个串行接口，利用该串行接口用户通过具有串行接口的通信连接与通信装置（2）的相邻用户连接。