CN100505668C - 在基于时分多址的网络节点中的差错检测和抑制 - Google Patents

Abstract

一种具有通信单元(2)和总线监视器(3)的网络节点(1)，其中通过提供所述通信单元(2)来实现通信协议，以便经由通信介质(5)来与其它网络节点进行通信，所述通信单元和总线监视器各自以彼此独立的方式实现一个包含在配置数据记录中的访问时间表，依照所述访问时间表，所述通信单元和总线监视器各自为网络节点(1)中提供的总线驱动器(4)供应一个释放信号，所述总线驱动器(4)则对这两个信号进行估计，如果这两个信号不一致，则阻止网络节点(1)访问通信介质(5)。

Description

在基于时分多址的网络节点中的差错检测和抑制

技术领域

本发明涉及一种具有通信单元和总线监视器的网络节点，通过提供所述通信单元来实现通信协议，以便经由通信介质来与其它网络节点进行通信。

背景技术

具有多个网络节点的通信系统往往被设计成是由时间触发的。在这种系统中，在每种情况下提供以单独且专有的方式分配的时隙，用于在不同的网络节点之间进行消息交换。结果，可以确保在无差错的操作中无冲突的消息交换。这种方法通常称为TDMA(时分多址)方法。通常，这种类型的结构被提供用于汽车这类安全性非常重要的应用中的消息交换。

借助于相应的总线监视器配置，后者可以依照访问时间表来确定允许进行涉及特定网络节点传输的时隙。对于剩余时段中，网络节点会在传输端受到阻塞。由此可以防止那些运行出现故障的网络节点在没有为其分配传输时隙的时间上进行传输操作，即在不应该传输的时间。

由此，可能防止这种传输存在故障的网络节点阻塞网络。

然而在某些应用中，不但需要防止那些运行出现故障的网络节点在为其指定的时隙之外访问网络，而且还要求对运行出现故障的节点进行检测。为此，在已知系统中使用了一种在总线监视器内部实现差错检测功能的方式来对网络节点的总线监视器进行设计。由此，总线监视器会将通信单元的传输请求事件与自身访问时间表中的当前位置相比较。如果总线监视器确定该传输请求是在指定网络节点的访问时间表并未规定任何传输的时间给出的，那么总线监视器会将这个差错状态传递到更高阶的控制单元。此外也可以使用这样一种方式来对系统进行设计，即在通信单元的访问时间表与总线监视器已经建立的访问时间表之间出现分歧的情况下，作为其结果，在传输端阻止网络节点访问网络。

在这些情况下，仅仅根据通信单元将表示传输请求的控制信号传递到总线驱动器和总线监视器的事实依据是存在很多弱点的，由此可能会因为差错影响而损害系统性能。

出于监视目的，总线监视器使用了通信单元的控制信号，该信号还会传递到总线驱动器。如果总线监视器是在有故障的情况下运行的，那么这个控制信号本身就是有故障的，并且总线监视器有可能将一个有缺陷的传输请求路由到总线驱动器，从而激活总线驱动器，也就是进行介质访问。

此外，在总线监视器自身承担部分差错检测的情况下，还必须确保总线监视器一直执行自己的功能，或者至少确保检测到功能故障。

发明内容

本发明的一个目的是规定一种上述类型的网络节点，在所述节点中除了差错抑制之外，还可以尽可能可靠地执行差错检测。

这个目的是依照本发明所要求保护的下述特征来实现的：

一种具有通信单元和总线监视器的网络节点，其中通过提供通信单元来实现一个通信协议，以便经由通信介质来与其它网络节点进行通信，其中所述通信单元和所述总线监视器各自以相互独立的方式实现一个包含在配置数据记录中的一个相同的访问时间表，依照所述访问时间表，所述通信单元和总线监视器各自为网络节点中提供的总线驱动器供应一个释放信号，所述总线驱动器对这两个信号进行估计，如果这两个释放信号不一致，则阻止网络节点访问通信介质，通信单元另外向总线驱动器提供传输请求信号，根据所述传输请求信号，如果不存在阻止访问通信介质，那么总线驱动器激活其传输级。

在依照本发明的网络节点中，提供了通信单元、总线驱动器以及总线监视器。通信单元用于实现通信协议，可以依照所述通信协议，与其它那些经由通信介质耦合在一起的网络节点进行通信是可能的。总线监视器表示的是一个提供与访问时间表相有关的第二信息项的独立实体。除了物理网络连接功能之外，总线驱动器构成用于对通信单元与总线监视器的访问行为之间的一致性进行检查的第三实体。

在依照本发明的网络节点中，可从外部配置的通信单元和总线监视器都加载了配置数据记录。特别地，从配置数据记录中可以得到一个访问时间表，对在其中提供通信单元和总线监视器的网络节点来说，该时间表规定了该网络节点可以访问通信介质的时隙。在剩余时间期间，网络节点不能访问通信介质，即不能进行传输。

提供这种机制是为了确保在特定时间里，网络中只有一个网络节点是活动的，即，利用一个传输过程来占用通信介质。

配置数据记录中包含的访问时间表是在通信单元和总线监视器中以相互独立的方式实现的。与现有技术中已知的解决方案相比，通信单元和总线监视器都以相互独立的方式依照访问时间表来提供释放信号，该信号指示的是提供这两个单元的网络节点可以是活动的时间，即可以进行传输的时间。这两个释放信号始终是冗余的，由此可以实现附加的差错安全措施。

对这两个释放信号进行的估计是在可以得到这两个信号的总线驱动器中执行的。总线驱动器对这两个信号进行估计。倘若网络节点正常工作，那么释放信号应该都总是活动或者不活动的。这种情况下是不存在差错状态的。然而，如果这两个释放信号不匹配，则存在差错状态。在这种情况下，总线驱动器会阻止网络节点访问通信介质。

通过依照本发明的这个网络节点概念，在差错检测中还包含了网络节点内的组件，即总线驱动器，其中所述总线驱动器还物理连接通信介质与网络节点。由此，依照本发明的网络节点在总线驱动器中检测有故障的访问，所述总线驱动器是在出现差错的情况下必须启动恰当措施处的网络节点内的位置。由此要确保的是，在出现差错的情况下，即使通信单元或总线监视器的运行出现故障，也还是可以保护差错检测和处理的初始功能，即阻止网络节点对通信介质的任何访问。

根据本发明实施例，除了上述释放信号之外，通信单元还可以向总线驱动器提供传输请求信号，只有对这两个释放信号的估计结果是不存在阻塞时，该总线驱动器才会激活其传输级。由此，如果还存在通信单元的传输请求，才实际上会启动对通信介质的访问。然而，只有在对这两个释放信号的估计显示出没有差错的情况下，这种传输请求才可以导致传输级的激活。

有利地，依照本发明的另一个实施例所提供的两个释放信号是以彼此相反的方式编码的。由此，对差错检测而言，共模误差的影响可以得到抑制。在总线驱动器中就释放信号内包含的释放信息的一致性而对这些释放信号进行了进一步的检查，其中必须对特定编码进行观察。

由于访问时间表是在两个不同的单元中实现的，因此有可能出现微小的时间偏移或抖动。为了在差错检测过程中排除这种影响，依照本发明的另一个实施例，在估计这两个释放信号期间使用了低通滤波器来抑制这两个释放信号之间出现的短期差异，由此这种差异不会导致差错检测。

有利地，依照本发明的另一个实施例，这种低通滤波器具有可配置的设计，以便能对这两个释放信号的容许偏移或其抖动进行配置。

依照本发明的另一个实施例，在总线驱动器中产生的状态检测可以用信号通知给外部，例如用信号将其通知给正被讨论的网络节点的高阶控制单元。有利地，从外部也可以复位这种用信号通知给外部的差错状态检测，以便使网络节点返回到操作中。

有利地，上述网络节点被提供在如下网络中，在该网络中，多个网络节点经由通信介质相互通信。然后，为每一个网络节点提供一个各自的访问时间表，施测每次只有一个节点能够有效访问通信介质，即能够进行传输。

有利地，依照本发明的另一个实施例，这种网络是以配备冗余网络信道的方式进行设计的。在这种情况下，总线监视器和总线驱动器被分配给每一个网络节点中的每一条网络信道，由此可以单独地为每一条传输信道执行差错检测。

附图说明

参考附图中所示的实施例将进一步对本发明进行描述，但是本发明并不局限于这些实施例。

图1示出了依照本发明的网络节点的电路框图。

图2示出了图1所示的网络节点的总线驱动器的电路图。

具体实施方式

图1示出了依照本发明并具有通信单元2的网络节点1的电路框图。除了通信单元2之外还提供了一个总线监视器3。

通信单元2和总线监视器3可以从外部使用配置数据记录来进行配置。

还提供了总线驱动器4，可借助所述总线驱动器4来访问通信介质5。网络节点1可以经由通信介质5耦合到图中并未示出的其它网络节点。

提供通信单元2主要是为了实现通信协议。这种通信协议控制网络节点1经由传输介质5与其它网络节点所进行通信的特性。

例如，在这种通信协议中可以为每一个网络节点只提供指定时隙，其中网络节点可以在所述时隙访问通信介质5。在这些时隙以外，不允许网络节点有效访问通信介质5，也就是说，在依照访问时间表所分配给网络节点的时间之外，网络节点不能用传输活动来占用通信介质5。

在依照本发明的网络节点1内，这个访问时间表包含在配置数据记录中，其中所述配置数据记录已经夕卜部发送到通信单元2和总线监视器3。通信单元2和总线监视器3可以相互独立地实现这个访问时间表，即，它们将会为每一个当前时刻确定网络节点1是否可以有效访问传输介质5。通信单元2和总线监视器3为总线驱动器4提供相应的释放信号。只有这些释放信号匹配的时候才确保网络节点1能够依照访问时间表来访问通信介质5。另一方面，如果这两个释放信号不相同，那么总线驱动器4将会阻止网络节点访问通信介质5，这是因为这种情况下是存在差错的。出现这种差错的原因可能有很多：对总线驱动器来说重要的是，不再确保通信单元2与独立总线监视器3能够提供一致的释放信息。

由于总线驱动器4是网络节点1中直接访问通信介质5的单元，因此网络节点的这个实施例可确保由这个直接访问通信介质5的单元负责差错检测，并在出现差错的时候阻止访问。因此，在差错检测期间可以通过多个单元之间的通信或交互来排除更多的差错源。

图2示出了作为一个例示实施例的如图1所示的网络节点1的总线驱动器4的详细电路图。

如图2所示，在总线监视器4中提供了比较级6，一方面，由图2中并未示出的总线监视器3所提供的释放信号BGEN将被发送到所述比较级6。此外，图1所示的通信单元2的释放信号被发送到了所述比较级6。

由于图1所示的网络节点1中的通信单元2以及总线监视器3可能以很小时间位移而进行操作，并且由于在它们的释放信号BGEN和CCEN中有可能出现抖动，因此，尽管实际并不存在差错，但在很短的期限里，在比较级6的输出信号中有可能会用信号通知出现差错。为了排除这种时间位移或抖动的影响，在比较级6的下游连接了一个低通滤波器7，该低通滤波器7将抑制这些短期不正确的差错消息。有利地，低通滤波器7在其滤波功能方面的设计是可变的，以便能够适应可能出现的不同的时间位移或抖动。

在经过低通滤波器过滤之后，低通滤波器7的输出信号将会到达差错状态机8，所述差错状态机8实际上包含一个触发器，该触发器包括两个倒相“与”门12和13(称为异步RS触发器)。提供给触发器“置位”输入端(S_INV)的是低通滤波器7的低通滤波输出信号。

如果在低通信号7的输出信号中出现用信号通知差错的状态，那么差错状态机8将会置位，或者具体地说，在所述差错状态机内部提供的触发器将会置位。

参考对差错状态机8的影响，如图2所示，当两个释放信号相同的时候，由总线驱动器4的比较级6所提供的输出信号始终是不活动的(逻辑电平“1”)。并且这种情况下不存在差错。如果确定在这两个释放信号BGEN和CCEN之间存在差异，那么参考对差错状态机8的影响，比较级6的输出信号将被激活(逻辑电平“0”)，即，它会使用信号来通知出现差错。

对这个例示实施例来说，假设差错状态机8的启动状态(初始状态)使得输出端Q_INV上出现逻辑电平“1”，即没有检测到差错，在实际的电路实施方式中，对异步触发器来说，这种情况必须通过恰当激活复位输入端(R_INV)来加以保证，在图2中并未对此进行显示。

在图2所示的实施例中，对差错状态机8的倒相输出Q_INV进行估计，并且将其发送到“与”门9的输入端。发送到“与”门9的另一个输入端的是由图1所示的网络节点的通信单元2提供的传输请求信号TXEN。由于差错状态机8的输出信号是倒相的，因此在无差错状态中，这个信号将会具有高电平(逻辑“1”)，即，传输请求信号TXEN将会到达“与”门9的输出端。另一方面，如果存在差错，那么差错状态机8的输出信号具有低电平(逻辑“0”)，以便任何传输请求信号的出现受到抑制。

结果，只有在一方面没有出现差错以及另一方面由传输请求信号TXEN用信号通知将要进行传输的情况下，才会在“与”门9的输出端出现激活电平(逻辑“1”)。并且这个信号将会到达传输放大器10的控制输入端11。

发送到传输放大器10的输入端的是即将传送的数据信号TXD。为此目的，传输放大器例如配备有与通信介质5的两条线路相耦合并且用于差分线路传输的非倒相和倒相输出。

因此，基于上述相互关系，只有在没有出现差错以及通信单元2给出了传输请求的情况下，传输放大器10才可以进行数据传输。

一方面，借助于网络节点设计，另一方面，借助于在网络节点1的总线驱动器4中的差错估计，因此，在用以有效访问通信介质的网络节点1的特定单元中同样可以进行差错估计，其中所述特定单元即为总线驱动器4。由此，在这个单元中可以直接执行差错检测以及用于抑制更多差错传播的措施。另外，由于通信单元2与总线监视器3的访问时间表是独立实现的，因此在估计中可以实现冗余度。

Claims (5)

1.一种具有通信单元(2)和总线监视器(3)的网络节点(1)，其中通过提供所述通信单元来实现通信协议，以便经由通信介质(5)与其它网络节点进行通信，所述通信单元和所述总线监视器以彼此独立的方式：

-实现一个包含在配置数据记录中的访问时间表，

-依照所述访问时间表，各自为网络节点(1)中提供的总线驱动器(4)供应一个释放信号，所述总线驱动器对这两个释放信号进行估计，如果这两个信号不一致，则阻止网络节点(1)访问通信介质(5)；

通信单元(2)另外向总线驱动器(4)提供传输请求信号，根据所述传输请求信号，如果不存在阻止访问通信介质(5)，那么总线驱动器(4)激活其传输级(10)。

2.如权利要求1所述的网络节点，其特征在于：通信单元(2)和总线监视器(3)的释放信号是以彼此相反的方式编码的。

3.如权利要求1所述的网络节点，其特征在于：对这两个释放信号的估计是在低通滤波器(7)的影响下在总线驱动器(4)中进行的。

4.如权利要求1所述的网络节点，其特征在于：在总线驱动器(4)中产生的差错状态检测可以从外部复位。

5.如权利要求1所述的网络节点，其特征在于：在总线驱动器(4)中产生的差错状态检测将会用信号通知外部。

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