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CN112737761A - 用于经由总线确认通信的装置和方法 - Google Patents

用于经由总线确认通信的装置和方法 Download PDF

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CN112737761A
CN112737761A CN202011162158.0A CN202011162158A CN112737761A CN 112737761 A CN112737761 A CN 112737761A CN 202011162158 A CN202011162158 A CN 202011162158A CN 112737761 A CN112737761 A CN 112737761A
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Abstract

一种实施例方法包括:接收包括通过串行总线传输的连续位的至少一个帧;估计连续位中的最后一位的到达周期;以及在估计的到达周期结束之前开始接收确认的发送。

Description

用于经由总线确认通信的装置和方法
相关申请的交叉参考
本申请要求于2019年10月28日提交的法国申请第1912046号的优先权,该申请通过引用并入本文。
技术领域
本发明总的来说涉及电子装置和方法,尤其涉及意图耦合至串行总线的装置和相关方法。
背景技术
某些应用(特别是在汽车工业中)包括许多装置(诸如计算单元、传感器等),它们通过诸如控制器局域网(CAN)总线的串行总线彼此耦合。这些装置经由CAN总线相互通信。与其他通信耦合相比,经由CAN总线的耦合允许减少所使用电缆的数量。
发明内容
在包括常规串行总线(诸如CAN总线)的已知系统中,需要加快其操作和/或增加串行总线的长度,和/或提高其相对于影响串行总线的寄生效应的操作可靠性。
一个实施例解决了经由串行总线进行通信的已知方法的全部或部分缺点。
一个实施例解决了意图耦合至串行总线的已知装置的全部或部分缺点。
一个实施例解决了包括耦合至串行总线的装置的已知系统的所有或部分缺点。
一个实施例提供了一种包括以下步骤的方法:接收包括通过串行总线传输的连续位的至少一个帧;估计连续位的最后一位的到达周期;以及在估计的到达周期结束之前开始接收确认的发送。
根据一个实施例,连续位具有相同的位持续时间。
根据一个实施例,估计的到达周期在接收到边缘之后的位持续时间的倍数处结束。
根据一个实施例,接收确认具有大于或等于位持续时间,优选等于位持续时间的持续时间。
根据一个实施例,该方法包括以下步骤;在具有位持续时间的又一周期结束之前结束接收确认的发送,并且在到达周期的结束处开始,接收确认的发送优选具有等于位持续时间的持续时间。
根据一个实施例,执行接收确认的发送至少直至接收确认的采样点。
根据一个实施例,在连续位中的最后一位的采样点之后的延迟的结束处,开始接收确认的发送。
根据一个实施例,延迟少于时钟的三个循环时间,优选少于单个循环时间。
一个实施例提供了一种被配置为实施上面定义的方法的装置。
根据一个实施例,该装置还被配置为在连续位中的最后一位的采样点处读取连续位中的最后一位的值。
根据一个实施例,延迟是可编程的。
根据一个实施例,该装置包括时钟。
一个实施例提供了一种系统,其包括串行总线(优选为CAN类型)以及如上面定义的耦合至串行总线的一个或多个第一装置。
根据一个实施例,延迟对于第一装置来说是共用的。
根据一个实施例,该系统包括耦合至串行总线的第二装置,第二装置被配置为发送:第一消息,传递由第一装置执行的步骤集合;以及第二消息,寻址到第一装置的一部分,第二消息传递第二消息寻址所至的第一装置的对应标识符,第二消息请求第二消息寻址所至的第一装置以对应的预期时间间隔向第二装置发送对应的反应。第一装置被配置为:接收第一消息,读取将被执行的步骤集合,并且根据读取集合实施步骤;以及接收第二消息,并且通过在串行总线上以对应的预期时间间隔发送对于第二装置注定的反应来对第二消息做出反应。
附图说明
将在以下参考附图通过说明但不限制而给出的具体实施例的描述中详细描述上述特征和优点以及其他特征和优点,其中:
图1以示意性的方式示出了包括串行总线和耦合至总线的装置的系统,其类型适用于所描述的实施例;以及
图2示出了用于在图1所示类型的系统中进行通信的方法的一个实施例的时序图。
具体实施方式
在各个附图中,类似的特征已通过类似的附图标记来指定。特别地,在各个实施例中常见的结构和/或功能特征可具有相同的附图标记,并且可具有相同的结构、尺寸和材料特性。
为了清楚,仅详细地说明和描述了有助于理解本文所述实施例的操作和元件。特别地,没有详细描述和/或未示出装置电路中意图耦合至串行总线的部分,特别是收发器单元。实际上,实施例可与意图耦合至串行总线的常规装置兼容,这种兼容性特别是潜在地通过以本领域技术人员可理解的方式配置这些装置以实施以下描述的方法实施例而获得。
除非另有说明,否则当提及连接至一起的两个元件时,这意味着不具有任何中间元件(除了导体)的直接连接,而当提及耦合至一起的两个元件时,这意味着这两个元件可通过一个或多个其他元件连接或耦合。
在以下公开中,除非另有说明,否则当提及绝对位置限定(诸如术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等)或相对位置限定(诸如“上方”、“高于”、“低于”等)或指向限定(诸如“水平”,“垂直”等)时,参考图中所示的方向。
除非另有规定,否则表述“左右”、“近似”、“基本上”和“以…的级别”表示在10%以内,优选在5%以内。
图1以示意性的方式示出了系统100,其包括串行总线110、装置120和多个装置130。所描述的实施例适用于与系统100相同类型的系统。两个装置130被示为示例,但系统100可包括一个或数个装置130。
串行总线110通常由两条导线定义。优选地,总线110是CAN类型,其通常由标准ISO11898定义。更优选地,CAN总线是灵活数据速率CAN(FD CAN)的类型。
装置120、130被耦合(优选地,连接)到总线110。在操作期间,装置120和130经由总线110彼此通信数据。为此,装置发送和/或接收由总线110传输的数据。优选地,为了传送数据,每个装置发送一个或多个帧。通过帧,理解按照预定顺序设置的连续位。优选地,每帧包括至少一个帧开始位和多个帧结束位。在装置之间传送的数据(或信息)位由帧的特定位组成。在持续时间TBIT期间(图1中未示出),每一位都对应于总线110的逻辑电平。通过逻辑电平,理解总线110的两个潜在电平(potential level),优选对应于CAN总线110的对应隐性和显性电平。优选地,持续时间TBIT对于帧这些位来说是共有的。持续时间TBIT通常包括在大约0.1和2μs之间、例如等于1μs,这对应于低于大约1Mbits/s的数据速率、例如等于1Mbits/s。
优选地,由系统100实施的通信方法由称为主装置的装置120来统筹。由此,装置130被称为从装置。特别地,每个从装置130仅在接收到由主装置120发送的其他数据之后才在总线110上发送数据,这些其他数据指示从装置其可以或必须发送数据。优选地,每个从装置130仅在由主装置120指示的时间间隔中发送其数据。主装置120确保装置120、130中每次只有一个装置在总线上发送数据。因此,传送优先级由主装置120专门管理。
优选地,装置120、130实施在2018年3月26日提交的意大利专利申请第102018000003980号(17-GRA-0844)中描述的方法,其通过引用并入本文。这种通信方法包括通过主装置120发送:第一消息,其传递将由从装置130执行的步骤集合;以及第二消息,其寻址到从装置130的一部分,这些第二消息传递第二消息寻址所至的从装置130的对应标识符。第二消息请求它们寻址所至的从装置130在对应的预期时间间隔中向主装置120发送对应的反应。该通信方法还包括通过从装置130实施:接收第一消息,读取被执行的步骤集合和根据读取集合实施步骤;以及接收第二消息,并且通过在总线上以对应的预期时间间隔发送对于主装置120注定的反应来对第二消息做出反应。
每个装置120、130通常包括收发器单元(分别为122、132)和电路(分别为124、134)。更具体地,收发器单元122、132将电路124、134耦合至总线110。优选地,收发器单元122、132连接至电路124、134和总线110,即,单元122、132将电路124、134连接至总线110。更具体地,单元122、132具有连接至总线110的输入/输出126、136。每个输入/输出126、136通常包括分别连接至组成总线110的两条导线的两个节点。在操作期间,为了发送数据,电路124、134发送传递将被施加于总线110的逻辑电平的信号T120、T130。收发器单元122、132向电路124、134提供传递总线110的逻辑电平的信号R120、R130,例如,对于总线的隐性状态,信号R120、R130处于高电平,而对于总线110的显性状态,信号R120、R130处于低电平。因此,电路124、134接收由总线110传递的数据。
电路124和134可对应于使用由串行总线传送的数据和/或提供要由串行总线传送的数据的任何常规电路。此外,电路124、134通常被配置为执行数据的逻辑和/或数字处理。一个或多个电路134可包括一个或多个传感器和/或致动器(未示出)。在优选示例中,电路134中的一个或多个耦合、优选连接至车辆的LED灯的发光二极管,并且使得能够控制LED灯的各种视觉效果。每个电路134都可包括用于顺序地处理数据的处理电路,诸如微处理器。
图2示出了在与图1所示系统100相同类型的系统中进行通信的方法的一个实施例的时序图。更具体地,该附图以非常示意性的方式示出了作为时间函数的以下参数的曲线:装置120的将由单元122施加于总线110的信号T120;装置130之一的输入/输出136的电平V130,该电平例如对应于输入/输出126的一个节点的电位;装置130的由单元132提供给电路134的信号T130;装置130的将由单元132施加于总线110的信号T130;装置120的输入/输出126的电平V120,该电平例如对应于输入/输出126的一个节点的电位;以及装置120的由单元122提供给电路124的信号R120。
信号和电平在对应于总线110的两个电平(优选地,对应于CAN总线110的显性(D)和隐性(R)状态)的值之间进行变化。在由装置120发送并由装置130接收的帧的一部分期间示出了信号和电平。在以下装置120为主装置且装置130为从装置的示例中描述了该方法,但是该示例并不是限制性的,所描述的实施例与发射和接收由串行总线(优选为CAN总线)传送的帧的任何方法兼容。
主装置120连续地发送位210、210A,直到时刻t0。位210A在时刻t0处结束。通过这种连续而理解到,将施加于总线110的信号T120的电平在相同值的两个连续位之间不发生改变,并且不同值的连续位之间的通道(passage)对应于上升沿240或下降沿242。连续位由时刻tS来界定,换句话说,每个时刻tS都位于发送一位的末尾处和发送下一位的开始处。上升沿240在这里对应于从显性状态到隐性状态的通道,而下降沿242在这里对应于从隐性状态到显性状态的通道。优选地,位240A处于隐性状态。对于处于显性状态的位,信号T120的施加包括将总线110置于低电平。对于处于隐性状态的位,信号T120的施加包括使总线110处于高电平。例如,在位210和210A的发送期间,由主装置120接收的信号R120保持在隐性状态。
优选地,位具有预定的持续时间,这允许在相同电平的连续位之间进行区分。更优选地,帧的位具有相同的位持续时间TBIT,其通常由上面提到的针对CAN总线的标准来定义。因此,时刻tS有规律地重复。
优选地,帧的位具有上面针对CAN总线提到的标准来预定的顺序。因此,连续位210、210A优选包括数据位和可能的填充位。此外,连续位的集合通常以错误检测位结束,例如循环冗余校验(CRC)类型,然后是在时刻t0处结束的界定位(位210A)。
从时刻t0开始,并且优选地直到时刻t1,主装置120不发送进一步的位,而是期望接收由总线110传输的确认接收。换句话说,位210A是连续位中的最后一位。更具体地,在时刻t0和t1之间,在采样点SP220处(即,读取总线110的状态的时刻),主装置120确定总线110的状态是否对应于通过从装置130或至少一个从装置130发送接收确认的结果。为此,优选地,如果在采样点SP220处,总线110被从装置130或至少一个从装置130置于显性状态,则主装置120使总线110处于隐性状态并进行接收确认的接收。从时刻t0到时刻t1的时间段优选具有等于位持续时间TBIT的持续时间。
优选地,在时刻t1之后,主装置120重新发送位230,通常是接收确认界定位和帧结束位。
在施加在总线110上之前的信号T120的上升沿240和下降沿242在它们到达输入/输出136处时被对应的上升沿250和下降沿252转换。因此,边缘250和252界定由主装置120发送的位在输入/输出136处的到达周期。
在采样点SP、SPA处,单元132读取到达输入/输出136的对应位210、210A的值。在每个采样点SP、SPA处,单元132保存读取值。对于每个采样点SP、SPA,由单元132提供的信号R130取在该采样点处保存的值,直到下一采样点。因此,在信号T120的每个上升沿240或下降沿242之后,信号R130分别具有上升沿260或下降沿262。在所示示例中,位210A的读取对应于信号R130的上升沿260之一。因此,信号R130将来自单元132的位传递到电路134。因此,获得装置120和装置130之间的通信。
单元132使用边缘250和/或252,以便相对于位在输入/输出136上的到达周期以同步方式定义采样点SP。为此,单元132接收用于同步的边缘,优选为下降沿252。从接收到边缘的时刻开始执行同步。
对于单元132,同步包括:估计(即,确定或评估)界定位在输入/输出136上的到达周期的时刻tE。在一定精度内,每一位的到达周期在时刻tE处开始和结束。换句话说,时刻tE界定位在输入/输出136上的估计到达周期,与时刻tE的估计精度内的位的到达周期相对应。
处理单元评估时刻tE,使得:在从装置130中包括的时钟精度内,时刻tE以等于位持续时间TBIT或基本等于持续时间TBIT的时间间隔规则地重复;并且通过用于同步的边缘来分隔位的那些时刻tE与该前端的接收一致或基本一致。换句话说,时刻tE位于边缘的接收处和/或接收到边缘之后的持续时间TBIT的整数倍或基本为整数倍处。优选地,单元132包括用于检测用于同步的边缘的到达的电路(未示出),因此通过一时刻来定义边缘的接收,在该时刻,单元132内部的信号切换到与所检测边缘相对应的电平。所描述的实施例与使位的接收与位的到达(即,获得估计时刻tE)同步的常规方法兼容。
在每一位的估计到达周期中,即,在位的到达周期的估计开始时刻tE和位的到达周期的估计结束时刻tE之间,采样点是如下时刻,在该时刻,自位的到达周期的估计开始时刻tE起已经过去了位持续时间TBIT的预定部分SP%。例如,预定部分SP%表示位持续时间TBIT的50%到80%之间,优选近似为位持续时间TBIT的70%。
在所示示例中,通过将施加于总线110的信号T130置于显性状态,从装置130发送接收确认。优选地,只要最后一位210A没有被读取,即至少直到采样点SPA,信号T130在位210、210A的接收期间保持在隐性状态。因此,优选在采样点SPA之后发送接收确认。
这里建议,在位210A的估计到达周期265结束之前开始发送接收确认。在信号T130具有下降沿272的时刻t272处开始发送接收确认。因此,时刻t272位于最后一位210A的到达周期的估计结束时刻tE之前。优选地,接收确认被发送直到时刻t270,并且信号T130在该时刻t270处具有上升沿270。在所示示例中,在接收确认的开始时刻t272和结束时刻t270之间,单元132将总线110置于显性状态。例如,在发送接收确认期间,从装置130接收的信号R130保持在隐性状态。
信号T130的下降沿272和上升沿270分别在它们到达主装置120的输入/输出126处被下降沿282和上升沿280转换。接收确认被装置120在采样点SP220(信号R120的边缘290和292之间的显性状态)处接收。
实际上,在将位210和210A从主装置120传递到从装置130期间,边缘250和252到达输入/输出136是在信号T120的边缘240和242之后。换句话说,在由主装置120发送位与这些位到达输入/输出136之间存在滞后。此外,边缘250和252在它们到达输入/输出136处时没有信号T120的边缘240和242那么陡峭。换句话说,电平V430在边缘250、252期间的变化长于将要施加的信号T120的电平变化。边缘250和252期间的电平变化V430可进一步具有噪声方面(未示出),例如在边缘端处稳定之前的振荡。
类似地,在实践中,在将从装置130的接收确认传递到主装置120期间,边缘282和280的到达在边缘272和270之后。换句话说,在主装置120发送接收确认与该接收确认到达输入/输出126之间存在滞后。此外,边缘282和280在它们到达输入/输出136时没有信号T130的边缘272和270那么陡峭。边缘282和280期间的电平变化V120也可以具有噪声方面(未示出)。
这些滞后和这些噪声方面是由于在总线110上从输入/输出126到输入/输出136以及从输入/输出136到输入/输出126的传播期间发生的各种现象(诸如衰减和寄生)所引起。总线110越长以及输入/输出经受的寄生越多,滞后就越大并且噪声方面也就更加显著。
此外,在位210和210A的发送期间,信号T120的边缘240和242被输入/输出126的电平V120的边缘240’和242’转换,相对于边缘240和242在实践中潜在地表现出噪声方面和滞后(未示出),它们与总线110上的传播所产生的那些(噪声方面和滞后)相结合。类似地,在发送接收确认期间,信号T130的边缘272和270被输入/输出136的电平V130的边缘272’和270’转换,相对于边缘272和270在实践中潜在地表现出噪声方面和滞后(未示出),它们与总线110上的传播所产生的那些(噪声方面和滞后)相结合。
作为边缘250的滞后和噪声方面的结果,滞后实际出现在界定由主装置120发射的位210的时刻tS与界定从装置130的输入/输出136上的位的估计到达周期的时刻tE之间。
可以想象,只有在位210A完成到达时才发送接收确认。例如,可以想象,为了使接收确认与帧的位同步,在估计将发生位210A的到达结束的时刻tE发送接收确认。因此会有如下风险:在用于通过主装置120对接收确认进行采样的采样点SP220处,接收确认的起始边缘(虚线282’)并没有完成。相比之下,在位210A的估计到达周期265结束之前提供发送接收确认,该事实使得可以针对总线110的给定长度和给定寄生水平降低采样点不位于边缘282结束之后的风险。由此降低了主装置120没有正确接收到接收确认的风险。换句话说,在给定长度处,已经增加了经由总线110通信的可靠性水平。以相同方式,可以在给定的可靠性水平增加总线110的长度,这对应于上面提到的滞后的增加。还可以在给定的可靠性水平,通过保持长度但增加总线110的操作频率(换句话说,减少持续时间TBIT)来保持恒定的滞后。因此,通过在周期265结束之前提供开始发送接收确认,可以加快操作和/或增加总线110的长度,和/或相对于影响总线110的寄生性增加操作可靠性。
优选地,接收确认的发送结束时刻t270位于具有持续时间TBIT的周期295结束之前,该周期跟在位210A的估计到达周期265之后。通过这种方式,可以确保通过从装置130发送接收确认不会中断主装置120发送位于接收确认之后的帧的位230。更优选地,在时钟循环时间的精度内,发送接收确认的持续时间等于位持续时间或基本等于位持续时间。
优选地,至少在接收确认的采样点SP220之前执行发送接收确认。换句话说,时刻t270在采样点SP220之后。通过这种方式,可以确保在通过主装置120读取接收确认时,总线110的电平始终处于接收确认的发送电平。
在位210A的采样点SPA之后发送接收确认,该事实允许从装置130验证在发送接收确认之前已经接收到接收确认之前的所有连续位210、210A。更优选地,在从装置130包括时钟和用于按时钟节拍顺序处理数据的处理单元的情况下,在采样点SPA与接收确认的发送开始时刻t272之间提供从装置130内部的时钟的至少一个循环时间的延迟DLY。
优选地,采样点SPA与时刻t272之间的延迟DLY小于三个时钟循环时间,更优选等于一个时钟循环。与更长的延迟相比,这使得可以增加接收确认的发送开始时刻t272与位210A的估计到达周期265结束之间的时间,并因此如上面所提到的,增加可靠性和/或总线的长度和/或频率。为此,优选地,在采样点SPA之前执行所有验证操作(例如,CRC的验证),使得一旦接收到位210A,在发送接收确认之前仍然要执行验证所接收位210A的值的单个操作。
优选地,从装置130被配置为使得例如被编程,以使采样点SPA与接收确认的发送开始时刻t272之间的延迟DLY可以被编程,优选从时钟循环时间的倍数中被选择。例如,通过为程序提供值来进行选择。这允许从装置130适应总线110的各种长度和/或总线110的各种操作频率和/或总线110所受到的各种寄生水平。
实施上面参照图2描述的方法的系统优选包括多个从装置130。在这种情况下,更优选地,每个从装置130中在采样点SPA与发送开始时刻t272之间的延迟DLY对于所有从装置130具有相同的持续时间。这允许优化主装置120对接收确认的接收。
已经描述了各种实施例和变型。本领域技术人员将理解,这些实施例的特定特征可以进行组合,并且对于本领域技术人员来说容易发现其他变型。
最后,本文描述的实施例和变型的实际实施在本领域技术人员基于上文提供的功能描述的能力范围内。

Claims (20)

1.一种方法,包括:
接收至少一个帧,所述至少一个帧包括通过串行总线传输的连续位;
估计所述连续位中的最后一位的到达周期;以及
在估计的所述到达周期结束之前,开始接收确认的发送。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述连续位中的每一位都具有相同的位持续时间。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,估计的所述到达周期在接收到边缘之后的所述位持续时间的倍数处结束。
4.根据权利要求2所述的方法,其中,所述接收确认具有大于或等于所述位持续时间的持续时间。
5.根据权利要求2所述的方法,其中,所述接收确认具有等于所述位持续时间的持续时间。
6.根据权利要求2所述的方法,还包括:在具有所述位持续时间的又一周期结束之前结束所述接收确认的发送,并且在所述到达周期的结束处开始。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述接收确认的发送具有等于所述位持续时间的持续时间。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,执行所述接收确认的发送至少直至所述接收确认的采样点。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,在所述连续位中的所述最后一位的采样点之后的延迟的结束处,开始所述接收确认的发送。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述延迟小于时钟的三个循环时间。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,所述延迟是所述时钟的单个循环时间。
12.一种装置,被配置为:
接收至少一个帧,所述至少一个帧包括通过串行总线传输的连续位;
估计所述连续位中的最后一位的到达周期;以及
在估计的所述到达周期结束之前开始接收确认的发送。
13.根据权利要求12所述的装置,其中,所述接收确认的发送在所述连续位中的所述最后一位的采样点之后的延迟的结束处开始;并且
其中,所述装置进一步被配置为在所述连续位中的所述最后一位的所述采样点处读取所述连续位中的所述最后一位的值。
14.根据权利要求13所述的装置,其中,所述延迟是可编程的。
15.根据权利要求12所述的装置,还包括时钟;并且
其中,所述接收确认的发送在所述连续位中的所述最后一位的采样点之后的延迟的结束处开始;并且
其中,所述延迟小于所述时钟的三个循环时间。
16.一种系统,包括:
串行总线;以及
一个或多个第一装置,耦合至所述串行总线,其中,每一个所述第一装置都被配置为:
接收至少一个帧,所述至少一个帧包括通过所述串行总线传输的连续位;
估计所述连续位中的最后一位的到达周期;以及
在估计的所述到达周期结束之前开始接收确认的发送。
17.根据权利要求16所述的系统,其中,所述串行总线是控制器局域网(CAN)总线。
18.根据权利要求16所述的系统,其中,所述接收确认的发送在所述连续位中的所述最后一位的采样点之后的延迟的结束处开始,并且其中,所述延迟对于所述第一装置来说是共用的。
19.根据权利要求16所述的系统,还包括耦合至所述串行总线的第二装置,其中,所述第二装置被配置为发送:
第一消息,传递由所述第一装置执行的步骤集合;以及
第二消息,寻址到所述第一装置的一部分,所述第二消息传递所述第二消息寻址所至的所述第一装置的对应标识符,所述第二消息请求所述第二消息寻址所至的所述第一装置以对应的预期时间间隔向所述第二装置发送对应的反应,
其中,所述第一装置被配置为接收所述第一消息,读取将被执行的所述步骤集合,并且根据读取所述步骤集合实施实施步骤;并且
其中,所述第一装置的所述部分被配置为接收所述第二消息,并且通过在所述串行总线上以所述对应的预期时间间隔发送对于所述第二装置注定的对应反应,来对所述第二消息做出反应。
20.根据权利要求16所述的系统,其中,每一个所述第一装置还包括时钟;并且
其中,对于每个所述第一装置,所述接收确认的发送在所述连续位中的所述最后一位的采样点之后的延迟的结束处开始,并且所述延迟小于所述时钟的三个循环时间。
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