專利名稱：通信控制器和轉(zhuǎn)換信息的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按照通信協(xié)議在具有幾個(gè)通信單元的通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)轉(zhuǎn)換傳送的信息的裝置以及方法。
背景技術(shù)：
在通信網(wǎng)絡(luò)中，信息在幾個(gè)通信單元之間傳送，這些通信單元通過(guò)至少一個(gè)通信總線相連。這樣的信道通常是串行通信總線，數(shù)據(jù)流在其上按照通信協(xié)議傳送。特別是在當(dāng)今的自動(dòng)工業(yè)中，使用若干不同的串行信道，其中某些甚至可以連接到相同的通信單元。在不同通信單元之間交換的信息是具有特定意義的邏輯比特和字節(jié)的形式。通信單元遵照關(guān)于該意義的信息操作。另一方面，在通信網(wǎng)絡(luò)中傳送以電形式代表信息比特的電子信號(hào)，從而使通信安全成為可能。通信控制器是這樣一種設(shè)備，它將基于時(shí)間的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為代表邏輯比特的電狀態(tài)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通信控制器是與通信協(xié)議或使用協(xié)議有關(guān)的專用硬件。
在例如自動(dòng)工業(yè)的情形中，一個(gè)控制器將在不同信道上使用不同通信協(xié)議通信，為不同信道提供不同通信控制器對(duì)于半導(dǎo)體生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)是一個(gè)負(fù)擔(dān)。這樣的通信控制器也可以是微控制器的一部分，在這種情況中，必須提供一組具有相同微控制器處理單元和不同通信控制器的微控制器。這種多版本使得微控制器非常昂貴。此外，協(xié)議的細(xì)節(jié)變化非常頻繁，從而按照現(xiàn)行協(xié)議版本修改硬件是必需的。
需要一種通信控制器，它能服務(wù)于多個(gè)現(xiàn)存或新的通信協(xié)議，并適于適應(yīng)通信協(xié)議的修改。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的通信控制器的簡(jiǎn)化示意圖，圖1A用于一條串行總線，圖1B用于多條串行總線；圖2是在根據(jù)本發(fā)明的通信控制器中使用的通信處理器的簡(jiǎn)化示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的通信控制器的簡(jiǎn)化示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使用通信控制器的微控制器的簡(jiǎn)化示意圖。
圖5是在通信總線上直觀數(shù)據(jù)顯示的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在通信總線上接收串行數(shù)據(jù)的方法的流程圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在通信總線上發(fā)送串行數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供了通信控制器，它是獨(dú)立于通信協(xié)議的硬件，并可被軟件修改以服務(wù)于若干通信協(xié)議。本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)本發(fā)明的該通信控制器可被修改以適應(yīng)未來(lái)的通信協(xié)議。與當(dāng)前微控制器單元相比，采用根據(jù)本發(fā)明的通信控制器的微控制器單元可以具有較強(qiáng)計(jì)算能力和/或較低能量消耗，因?yàn)榇罅坑?jì)算工作由通信控制器處理，給微控制器的中央處理單元留下更多時(shí)間用于其他任務(wù)。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是該通信控制器的通信處理器可編程為在比特級(jí)上轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)流。
本發(fā)明的細(xì)節(jié)將根據(jù)實(shí)施例參考自動(dòng)工業(yè)的CAN通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行說(shuō)明。其他的通信協(xié)議可能具有不同細(xì)節(jié)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易進(jìn)行特定適應(yīng)性修改。串行通信總線具有數(shù)據(jù)信息串行到達(dá)的特點(diǎn)，并包括不同的實(shí)現(xiàn)方案，例如單線總線，雙線總線，或有附加控制線的總線。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的非常簡(jiǎn)單的通信控制器，圖1A用于一條串行總線，圖1B用于多條串行總線。圖1A顯示在串行通信總線12上通信，按照通信協(xié)議傳送數(shù)據(jù)流的通信控制器10。通信控制器10包括通信處理器16，該通信處理器適于被編程按照選定通信協(xié)議執(zhí)行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換。更具體地說(shuō)，通信處理器16包括信道處理器18，它被編程以按照不同協(xié)議轉(zhuǎn)換通信總線12的數(shù)據(jù)流。信道處理器18連接到并行外部總線30。信道處理器18進(jìn)一步連接到指令總線19，指令總線19延伸到通信控制器10的外部。
專用于通信協(xié)議的程序指令可直接經(jīng)指令總線19從外部快速加載到通信處理器16的信道處理器。程序指令可存儲(chǔ)在一個(gè)永久或非永久存儲(chǔ)器/寄存器中。
在通信總線12上到達(dá)通信控制器10的串行數(shù)據(jù)流通常是在脈沖波前(flank)上的兩個(gè)電壓電平之間變換的基于時(shí)間的電壓信號(hào)，其中脈沖波前之間的時(shí)間距離包含按照實(shí)際通信協(xié)議編碼的信息。僅粗略規(guī)定脈沖波前時(shí)間上的距離，因?yàn)樗鼈冇刹煌ㄐ艈卧a(chǎn)生，這些通信單元具有允許在通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)給定的范圍之內(nèi)各異的各自內(nèi)部時(shí)鐘。信道處理器18掃描基于時(shí)間的電壓信號(hào)，按照專用于現(xiàn)行通信協(xié)議的程序指令識(shí)別信息的邏輯比特。信道處理器18然后識(shí)別數(shù)據(jù)比特的邏輯相關(guān)組，通常是字節(jié)，并將其傳送到并行外部總線30。
在并行外部信道30上到達(dá)通信控制器10的并行數(shù)據(jù)流由信道控制器18進(jìn)行轉(zhuǎn)換。該信道控制器18按照專用于現(xiàn)行通信協(xié)議的程序指令從數(shù)據(jù)流產(chǎn)生基于時(shí)間的電壓信號(hào)并應(yīng)用到串行通信總線12上。因此，添加到串行通信總線12上的信號(hào)遵守現(xiàn)行通信協(xié)議。
圖1B顯示在各串行通信總線12，14上通信、按照通信協(xié)議傳送數(shù)據(jù)流的通信控制器20。通信控制器10包括通信處理器17，該通信處理器適于被編程按照選定的通信協(xié)議執(zhí)行數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換。更具體地說(shuō)，通信處理器17包括信道處理器22，24，信道處理器分別被編程用于按照不同協(xié)議轉(zhuǎn)換串行通信總線12，14的數(shù)據(jù)流。通信控制器10進(jìn)一步包括通過(guò)內(nèi)部總線28連接到信道控制器22、24，并連接到一個(gè)并行外部總線30的數(shù)據(jù)I/O接口26。
具有相同參考標(biāo)記12和30的總線在圖1A和圖1B中相同。通信處理器16和通信處理器17之間的一個(gè)不同之處在于，后者有兩個(gè)可以分別在串行通信總線12，14上同時(shí)傳送數(shù)據(jù)的信道處理器22，24。數(shù)據(jù)I/O接口26每次給串行通信總線12，14之一授權(quán)對(duì)內(nèi)部總線28的訪問(wèn)，從而在數(shù)據(jù)流的任何方向上將總線30上的數(shù)據(jù)分配正確的串行通信總線12，14之一。如果需要，數(shù)據(jù)可被暫時(shí)緩存。通信處理器16和通信處理器17之間的另一個(gè)不同之處在于，通信處理器17從外部總線30經(jīng)數(shù)據(jù)I/O接口26和內(nèi)部總線28得到它的指令。
圖2示意性顯示根據(jù)本發(fā)明的典型的通信控制器中使用的信道處理器40。信道處理器40在接收部分包括連接到外部串行總線Rx的比特接收器42，連接到比特接收器42的解碼器44，連接到解碼器44和內(nèi)部并行總線48的比特引擎Rx 46，以及連接到比特接收器42、解碼器44和比特引擎Rx 46的模式檢測(cè)器50。信道處理器40在發(fā)送部分包括連接到內(nèi)部并行總線48和比特引擎Rx 46的比特引擎Tx 52，連接到引擎Tx 52的編碼器54，和連接到編碼器54和外部串行總線Tx的比特發(fā)射器56。信道處理器40進(jìn)一步包括連接到比特接收器42和比特發(fā)射器56的比較單元58。為簡(jiǎn)化原因省略了更多的控制線。
信道處理器40如下操作。在通信總線上的串行數(shù)據(jù)流到達(dá)外部串行總線Rx。在通信總線和總線Rx之間通常有一個(gè)將輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)隔離并保護(hù)通信控制器10高電壓峰值的線接口(未示出)。如果使用光總線，這樣的線接口也可以執(zhí)行光電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。到達(dá)Rx的串行數(shù)據(jù)流通常是在脈沖波前上兩個(gè)電壓電平之間變化的基于時(shí)間的電壓信號(hào)。信道處理器40的比特接收器42是可編程的，并掃描在Rx的該基于時(shí)間的電壓信號(hào)，按照專用于現(xiàn)行通信協(xié)議的程序指令識(shí)別信息的邏輯比特。比特接收器42是一個(gè)簡(jiǎn)單異步/同步接收器，能夠從線接口對(duì)比特采樣。這可以通過(guò)使用內(nèi)部波特率發(fā)生器或?qū)Ｓ脮r(shí)鐘線(未示出)完成。在異步模式中，該設(shè)備也可以在數(shù)據(jù)線遷移(transition)上完成硬或軟同步。在哪個(gè)遷移上同步的決定由比特引擎Rx 46而非比特接收器42做出的。比特接收器42的輸出是包含采樣比特的時(shí)鐘控制串行比特流。箭頭顯示信息的流向。
解碼器44在此是一個(gè)可編程模塊，可編程用于解碼各種通用編碼方案，例如NRZI符號(hào)(NRZI Mark)或比特填充(Bit Stuffing)。模塊的輸入和輸出是時(shí)鐘控制串行比特流，輸出是解碼串行比特流。
模式檢測(cè)器50是可編程模塊，可以是前同步或幀開(kāi)始檢測(cè)器，并負(fù)責(zé)檢測(cè)幀前同步或幀開(kāi)始標(biāo)記。
比特引擎Rx 46是可編程模塊，負(fù)責(zé)將時(shí)鐘控制串行比特流轉(zhuǎn)換為在協(xié)議規(guī)定的位置上有預(yù)定邏輯意義的數(shù)據(jù)字段。它使用模式檢測(cè)器50經(jīng)信息線60提供的前同步或幀開(kāi)始信息。比特引擎Rx 46也可以對(duì)某些總線情況或錯(cuò)誤起作用。數(shù)據(jù)字段輸出到通信控制器的內(nèi)部并行總線48上。
內(nèi)部并行總線48上的并行數(shù)據(jù)到達(dá)比特引擎Tx 52。比特引擎Tx52將該并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)鐘控制串行比特流。
編碼器54在此是可編程模塊，可編程用于使用通用編碼方案(例如NRZI符號(hào)或比特填充)編碼串行時(shí)鐘控制比特流。該模塊的輸入是時(shí)鐘控制串行比特流，輸出是編碼串行比特流。
比特發(fā)射器56是比特接收器42的對(duì)應(yīng)物，需按照通信協(xié)議將來(lái)自編碼器54的時(shí)鐘控制串行比特流轉(zhuǎn)換為用于線接口(未示出)的異步或同步Tx信號(hào)。它可以有自己的波特率發(fā)生器，但它也可使用由比特接收器產(chǎn)生的波特率。
比較單元58負(fù)責(zé)比較發(fā)出的數(shù)據(jù)和輸入的數(shù)據(jù)。在所有節(jié)點(diǎn)使用一個(gè)公共總線的協(xié)議中，例如在CAN中，通常需要這一任務(wù)。有了比較單元，就可能檢測(cè)總線故障，仲裁損失等。
如果例如CAN需要的話，控制線62可用于確認(rèn)并允許發(fā)送一個(gè)非?？焖俚捻憫?yīng)。
在此實(shí)施例中，所有的元件都被描述成可編程，這是為了顯示通過(guò)這些可編程的元件獲得的靈活性的優(yōu)點(diǎn)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員明白每個(gè)元件不必都是可編程的。如果至少一個(gè)這樣的元件是可編程的，本發(fā)明就是有效的。這允許在通信控制器生產(chǎn)之后實(shí)現(xiàn)協(xié)議專用數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。通信處理器適合支持事件觸發(fā)或時(shí)間觸發(fā)協(xié)議，其中該控制器可以訪問(wèn)或提供必要的時(shí)序信息。
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明，按照通信協(xié)議用于在各串行通信總線72a……72e上傳送數(shù)據(jù)流的通信的通信控制器70。通信控制器70包括連接到指令存儲(chǔ)器75和通信處理器76的控制單元74。通信處理器76適于被編程用于按照選定通信協(xié)議執(zhí)行數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換。更具體地說(shuō)，通信處理器76包括編程用于按照不同協(xié)議分別轉(zhuǎn)換通信總線72a……72e的數(shù)據(jù)流的信道處理器78a……78e。通信控制器70還包括連接到RAM 82的DMA控制器80，計(jì)時(shí)器84，連接到外部調(diào)試接口87的調(diào)試單元85，以及連接到外部地址數(shù)據(jù)總線89的地址數(shù)據(jù)I/O接口86。內(nèi)部地址數(shù)據(jù)總線88將控制單元74、通信處理器76的信道處理器78a……78e，DMA控制器80、計(jì)時(shí)器84，調(diào)試單元85和地址數(shù)據(jù)I/O接口86相互連接。
專用于通信協(xié)議的程序指令可以經(jīng)外部地址數(shù)據(jù)總線89加載到RAM 82，并從那里或直接從外部加載到通信處理器76的信道處理器中。
在此實(shí)施例中，存在用于指令和數(shù)據(jù)的公共內(nèi)部地址數(shù)據(jù)總線88，而非圖1中獨(dú)立的指令總線19和數(shù)據(jù)線28。信道處理器大體上以上述方式操作。信道處理器78a……78e按照專用于現(xiàn)行通信協(xié)議的程序指令接收基于時(shí)間的電壓信號(hào)并提供數(shù)據(jù)字段給內(nèi)部地址數(shù)據(jù)總線88，反之亦然。
控制單元74，在此是一個(gè)RISC處理器，控制通信處理器76的程序設(shè)計(jì)和操作。此外，控制單元74轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)。特別地，控制單元74在數(shù)據(jù)流的兩個(gè)方向上執(zhí)行由通信處理器76提供的數(shù)據(jù)字段和代表通信消息的數(shù)據(jù)幀之間的轉(zhuǎn)換。
連接的調(diào)試單元85允許直接調(diào)試從外部經(jīng)外部調(diào)試接口87調(diào)用的程序，包括用于信道處理器的程序和用于RISC處理器的程序。
通信控制器可在比特級(jí)編程，并允許更新/改變?cè)诂F(xiàn)存系統(tǒng)中的通信協(xié)議而不改變硬件。它進(jìn)一步允許對(duì)若干總線/通信協(xié)議使用一個(gè)通信控制器類型。
DAM控制器和RAM允許中間存儲(chǔ)信息。通常，在內(nèi)部地址數(shù)據(jù)總線88上的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳送遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于在串行數(shù)據(jù)總線上的。這樣就使得可同時(shí)用不同數(shù)據(jù)流和不同通信協(xié)議運(yùn)行不同數(shù)據(jù)信道。
圖4顯示微控制器90，它包括CPU 92、輸入輸出單元94，閃存96，RAM 97，EEPROM 98和用于在每個(gè)串行通信總線102a……102e上按照通信協(xié)議傳送數(shù)據(jù)流的通信的通信控制器100。通信控制器100包括連接到一個(gè)通信處理器106的控制單元104。通信處理器106適于編程用于按照選定通信協(xié)議執(zhí)行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換。更具體地說(shuō)，通信處理器16包括信道處理器108a……108e，它們可編程用于按照不同協(xié)議分別傳送通信總線102a……102e的數(shù)據(jù)流。通信控制器100還包括連接到微控制器地址數(shù)據(jù)總線110的地址數(shù)據(jù)I/O接口107。內(nèi)部地址數(shù)據(jù)總線112將控制單元104、通信處理器106的信道處理器108a……108e以及地址數(shù)據(jù)I/O接口107相互連接。
專用于通信協(xié)議的程序指令可通過(guò)微控制器地址數(shù)據(jù)總線110經(jīng)地址數(shù)據(jù)I/O接口107加載到通信處理器106的任意信道處理器108a……108e或控制單元104上?？刂茊卧?04，在此是一個(gè)RISC處理器，控制通信處理器106的程序設(shè)計(jì)和操作。此外，控制單元104變換數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)。具體地，控制單元104在數(shù)據(jù)流的兩個(gè)方向上執(zhí)行由通信處理器106提供的數(shù)據(jù)字段和代表通信消息的數(shù)據(jù)幀之間的轉(zhuǎn)換。通信控制器100也有存儲(chǔ)器(未示出)，允許信息的中間存儲(chǔ)。由通信處理器106和控制單元104處理的數(shù)據(jù)以及在內(nèi)部地址數(shù)據(jù)總線112上傳送的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于在傳送數(shù)據(jù)總線上的。這樣允許用不同數(shù)據(jù)流和不同通信協(xié)議同時(shí)操作不同通信信道。
在此，顯示了光/電串行通信總線102a……102e的線接口114a……114e，它們執(zhí)行信號(hào)間的變換，并將輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)分隔開(kāi)。信道處理器大體上如上所述進(jìn)行操作。
在通信總線102a……102e上以光/電信號(hào)形式到達(dá)的輸入消息被線接口114a……114e轉(zhuǎn)換為在總線部分116a……116e上的基于時(shí)間的電壓信號(hào)。信道處理器108a……108e接收這些基于時(shí)間的電壓信號(hào)并按照專用于現(xiàn)行通信協(xié)議的程序指令經(jīng)并行內(nèi)部地址數(shù)據(jù)總線112提供數(shù)據(jù)字段給控制單元104?？刂茊卧?04轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)字段并從其產(chǎn)生代表通信消息的數(shù)據(jù)幀?？刂茊卧?04經(jīng)地址數(shù)據(jù)I/O接口107傳送數(shù)據(jù)幀給CPU 92，CPU 92使用并執(zhí)行該消息。
用于通信總線102a……102e其中選定之一的輸出消息由CPU 92以數(shù)據(jù)幀的形式產(chǎn)生。CPU 92經(jīng)地址數(shù)據(jù)I/O接口107傳送該數(shù)據(jù)幀至控制單元104。控制單元104將數(shù)據(jù)字段和數(shù)據(jù)幀相分隔，并傳送該數(shù)據(jù)字段給與通信總線102a……102e其中選定的那個(gè)相對(duì)應(yīng)的信道處理器108a……108e其中之一。信道處理器108a……108e按照專用于現(xiàn)行通信協(xié)議的程序指令將該數(shù)據(jù)字段轉(zhuǎn)換為基于時(shí)間的電壓信號(hào)。在選定總線上的線接口114a……114e將基于時(shí)間的電壓信號(hào)變換為光/電信號(hào)，并將其發(fā)送到選定總線上。由此，輸出消息被發(fā)送。
清楚地看到，通過(guò)通信控制器100，把CPU 92從許多與通信相關(guān)的計(jì)算中解脫出來(lái)。這提供了通過(guò)較低時(shí)鐘速率而節(jié)省的能量和/或通過(guò)使用不再需要用于與通信相關(guān)的計(jì)算的附加CPU計(jì)算能力而獲得的較高性能。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道本發(fā)明有多種實(shí)現(xiàn)方案。通信總線的數(shù)量和種類可以變化(光，電，1-線，2-線……)，總線相互獨(dú)立?？稍谝粭l總線上接收消息，而由通信控制器或微控制器在另一總線上發(fā)送該消息?？梢允褂貌煌N類的內(nèi)部總線。微控制器可能包括沒(méi)有控制單元的可編程通信控制器。
圖5給出按照CAN協(xié)議在串行總線上代表數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)實(shí)例。使用通信總線在電子設(shè)備之間傳送專用信息內(nèi)容。該專用信息內(nèi)容編碼成按照通信協(xié)議在總線上傳送的數(shù)據(jù)單元、消息。如通信協(xié)議中規(guī)定的，消息具有包括不同特定長(zhǎng)度的邏輯內(nèi)容的不同字段。這些是包括全部或部分要交換的信息內(nèi)容以及若干用于提供正確的數(shù)據(jù)傳送的傳送專用數(shù)據(jù)字段的數(shù)據(jù)字段。通信控制器負(fù)責(zé)處理通信的傳送專用任務(wù)。
由數(shù)據(jù)流部分120表示的數(shù)據(jù)流沿時(shí)間軸122傳送。在圖5的上部，數(shù)據(jù)流部分120顯示為具有特定信息內(nèi)容部分并在數(shù)據(jù)幀124中編碼的消息。這樣的消息包括在電子設(shè)備之間要交換的內(nèi)容信息，以及按照通信協(xié)議的附加處理信息。在圖5的下半部分，包括表示單個(gè)數(shù)據(jù)比特的電壓信號(hào)的基于時(shí)間的電壓信號(hào)140。數(shù)據(jù)流的每個(gè)信息比特都像這樣作為電壓信號(hào)的一部分被傳送。這樣的電壓信號(hào)被從線接口接收或發(fā)送至線接口。
電壓信號(hào)和消息之間的關(guān)系用輸入消息來(lái)解釋，以來(lái)自線接口的典型的基于時(shí)間的電壓信號(hào)開(kāi)始。電壓在脈沖波前上兩個(gè)電壓電平之間改變，其中脈沖波前之間的時(shí)間間距包含按照現(xiàn)行通信協(xié)議、編碼形式的信息。時(shí)間被分割成稱作時(shí)間量子(time quantum)的單元。在圖5的例子中，每個(gè)比特都編碼在18時(shí)間量子長(zhǎng)的電壓信號(hào)的一比特部分142中。一比特部分142包括若干段，即用于同步1時(shí)間量子長(zhǎng)的Sync段144，1時(shí)間量子長(zhǎng)的Prop段146和一個(gè)數(shù)據(jù)段，該數(shù)據(jù)段包括8時(shí)間量子長(zhǎng)的階段1段148和8時(shí)間量子長(zhǎng)的階段2段150。信息比特在數(shù)據(jù)段的采樣點(diǎn)152采樣，該采樣點(diǎn)位于階段1段和階段2段之間的數(shù)據(jù)段的中部。在數(shù)據(jù)段上的電壓應(yīng)當(dāng)是恒定的。
因此，參考圖2，比特接收器42在正確的采樣點(diǎn)采樣一系列電壓電平，并將其作為時(shí)鐘控制串行比特流輸出。解碼器44對(duì)該流解碼并輸出時(shí)鐘控制串行比特流。模式檢測(cè)器50監(jiān)視表明前同步或幀開(kāi)始標(biāo)記的預(yù)定模式。比特引擎Rx 46收集編碼比特，識(shí)別數(shù)據(jù)字段并將其提供到并行總線上。
回到圖5，數(shù)據(jù)字段是SOF(幀開(kāi)始)字段126，仲裁字段128，控制字段130，內(nèi)容數(shù)據(jù)字段132，CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))字段134，ACK字段136以及EOF(幀結(jié)束)字段137。SOF字段126用于標(biāo)識(shí)一條消息的開(kāi)始，仲裁字段128用于仲裁通信總線，控制字段130允許某些控制，內(nèi)容數(shù)據(jù)字段132包含要交換的消息。CRC字段134以及ACK字段136用于檢驗(yàn)正確的數(shù)據(jù)傳輸，EOF字段137用于識(shí)別一條消息的結(jié)尾。幀之間可以是幀間間隔138，并且一幀之后立即(在139)可以是一個(gè)幀間間隔或一個(gè)超載幀。如果內(nèi)容數(shù)據(jù)不適合內(nèi)容數(shù)據(jù)字段，則使用超載幀。
因此，參考圖2，數(shù)據(jù)字段可被直接輸出或可由像控制單元74或控制單元104一樣的控制單元集合成一幀。
圖6顯示使用用于在至少一個(gè)通信總線上通信的通信控制器的方法的流程圖160，其中每個(gè)通信總線按照通信協(xié)議傳送數(shù)據(jù)流，通信控制器包括連接到至少一個(gè)通信總線、適于可編程用于執(zhí)行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換的通信處理器。消息將在早已標(biāo)識(shí)的通信總線上傳送。該方法在162以選擇通信協(xié)議的步驟開(kāi)始(步驟164)，用于在標(biāo)識(shí)的通信總線上通信。隨后是用按照選定通信協(xié)議執(zhí)行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換的指令對(duì)該通信處理器編程(步驟166)。下一步，接收代表數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)的電信號(hào)(步驟168)。在廣泛意義上可理解，包括兩個(gè)方向的信息流，即在串行總線上接收的基于時(shí)間的電壓信號(hào)以及要在串行總線上發(fā)送的并行總線上的信號(hào)。然后，由通信處理器按照程序指令轉(zhuǎn)換電子信號(hào)(步驟170)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括步驟172，用使通信處理器可以按照重新選擇的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)流的指令對(duì)該通信處理器重編程，這次的協(xié)議不同于先前選定的，即在步驟164選擇的通信協(xié)議。然后，可執(zhí)行如下步驟接收代表數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)的電子信號(hào)(步驟174)，通過(guò)通信處理器按照編程指令轉(zhuǎn)換該電子信號(hào)(步驟176)。通過(guò)對(duì)通信處理器重編程，現(xiàn)存系統(tǒng)可以被更新為修改的協(xié)議，或甚至變?yōu)橐粋€(gè)不同的協(xié)議。
在圖7中，流程圖180顯示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法，其有關(guān)于在串行總線上輸入數(shù)據(jù)的發(fā)明細(xì)節(jié)。該方法在182以與圖6中流程圖180相似的步驟，即選擇通信協(xié)議開(kāi)始(步驟184)，用于在標(biāo)識(shí)的通信總線上通信。隨后用按照選定通信協(xié)議執(zhí)行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換的指令對(duì)通信處理器編程(步驟186)。下一步，接收代表數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)的電子信號(hào)(步驟188)。然后，由通信處理器按照編程指令轉(zhuǎn)換電子信號(hào)(步驟190)。電子信號(hào)的轉(zhuǎn)換包括如下子步驟按照通信協(xié)議從在通信總線上接收的電壓電平之間具有遷移的電壓信號(hào)產(chǎn)生代表邏輯比特的電子信號(hào)(步驟192)；對(duì)數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)解碼(步驟194)；在數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)中檢測(cè)預(yù)定模式(步驟196)；標(biāo)識(shí)并提供在通信總線上串行接收的邏輯比特的數(shù)據(jù)字段(步驟198)和/或在通信總線上串行發(fā)送作為并行數(shù)據(jù)提供的邏輯比特組；標(biāo)識(shí)并提供代表來(lái)自邏輯比特的數(shù)據(jù)字段的消息的數(shù)據(jù)幀(步驟200)，和/或標(biāo)識(shí)并提供來(lái)自代表消息的數(shù)據(jù)幀的邏輯比特的字段。
步驟192，194，196，198，200是根據(jù)本發(fā)明的方法的獨(dú)立改進(jìn)，如可從上述圖2中所看見(jiàn)的。用于小數(shù)據(jù)字段的步驟192，194，196和步驟198優(yōu)選地由通信處理器執(zhí)行。用于大數(shù)據(jù)字段的步驟198和步驟200優(yōu)選地在通信處理器的外部執(zhí)行。
圖8顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法，有關(guān)在串行總線上輸出數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)的流程圖。該方法在212以與圖6的流程圖180相似的步驟開(kāi)始，選擇用于在識(shí)別的通信總線上通信的通信協(xié)議(步驟214)。隨后是用按照選定通信協(xié)議執(zhí)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)流的指令對(duì)通信處理器編程(步驟216)。下一步，接收代表數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)幀的電子信號(hào)(步驟218)。然后，由通信處理器按照已編程指令轉(zhuǎn)換該電子信號(hào)(步驟220)。電子信號(hào)的轉(zhuǎn)換包括如下子步驟生成代表邏輯比特組和相關(guān)格式數(shù)據(jù)的電子信號(hào)(步驟222)；對(duì)數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)編碼(步驟224)；按照通信協(xié)議，發(fā)送產(chǎn)生自代表邏輯比特的電子信號(hào)的、通信總線上電壓電平間有遷移的電壓信號(hào)(步驟226)。
步驟222，224，226是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方法的獨(dú)立改進(jìn)，如按照上述的圖2可以看出的一樣。步驟218到226的實(shí)際意義取決于物理實(shí)現(xiàn)。即，如果通信控制器有分別如圖3或4的控制單元74或104的控制單元，通信控制器可以在步驟218接收數(shù)據(jù)幀，并在步驟220將其分隔成字段，而如果通信控制器沒(méi)有控制單元，例如圖1的通信控制器10或20，通信控制器可在步驟218接收數(shù)據(jù)字段。關(guān)于圖2和圖5的方法，步驟222可以包括比特引擎Tx 52產(chǎn)生SOF字段126，CRC字段134，ACK字段136和EOF字段137，而字段128，130和132由通信處理器的外部提供。
有利地，上述的任意方法由微控制器內(nèi)的通信控制器執(zhí)行。
在前述優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，參考引用了由此形成一個(gè)部分的附圖，以本發(fā)明可在其中實(shí)施的特定實(shí)施例的圖示說(shuō)明方式示出了這些附圖。足夠詳細(xì)地描述了這些實(shí)施例，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員可實(shí)施本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以使用其它實(shí)施例，并且可做出邏輯、機(jī)械、電的改變。上述詳細(xì)描述因此不能被認(rèn)為是限制性的，本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種用于在至少一條通信總線上通信的通信控制器，每條通信總線按照通信協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)流，所述通信控制器包括通信處理器，所述通信處理器連接到至少一條通信總線上，適于被編程以執(zhí)行所述數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換。
2.如權(quán)利要求1所述的通信控制器，其中所述通信處理器包括可編程解碼器和/或編碼器。
3.如權(quán)利要求1所述的通信控制器，其中所述通信處理器包括至少一個(gè)可編程比特引擎。
4.如權(quán)利要求1所述的通信控制器，其中所述通信處理器包括可編程比特接收器和/或可編程比特發(fā)射器。
5.如權(quán)利要求1所述的通信控制器，其中所述通信處理器包括可編程模式檢測(cè)器。
6.如權(quán)利要求1所述的通信控制器，其中所述通信處理器適于被編程以執(zhí)行在比特級(jí)上的數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換。
7.如任意前述權(quán)利要求所述的通信控制器，其包括用于控制所述通信處理器的通信控制單元。
8.如任意前述權(quán)利要求所述的通信控制器，其包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)按照多個(gè)通信協(xié)議執(zhí)行所述數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換的指令。
9.如任意前述權(quán)利要求所述的通信控制器，其包括調(diào)試單元。
10.如任意前述權(quán)利要求所述的通信控制器，其包括用于快速加載指令以按照客戶協(xié)議執(zhí)行所述數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換的外圍信道連接。
11.一種包括任意前述權(quán)利要求所述的通信控制器的微控制器單元。
12.如權(quán)利要求11所述的微控制器單元，其適于在多條通信總線上同時(shí)通信，每條通信總線按照各自通信協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)流。
13.一種使用在至少一條通信總線上通信的通信控制器的方法，每條通信總線按照通信協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)流，所述通信控制器包括連接到至少一條通信總線上的通信處理器，適于被編程以執(zhí)行數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換，所述方法包括如下步驟a.選擇通信協(xié)議；b.用指令對(duì)所述通信處理器編程，以按照選定的通信協(xié)議執(zhí)行所述數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換；c.接收代表所述數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)的電子信號(hào)；d.由所述通信處理器按照編程指令轉(zhuǎn)換代表所述流的數(shù)據(jù)的所述電子信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其進(jìn)一步包括如下步驟用指令對(duì)所述通信處理器重編程，以使它能夠按照重新選定的通信協(xié)議執(zhí)行所述數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換，所述重新選定的通信協(xié)議不同于先前選定的通信協(xié)議。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其進(jìn)一步包括如下步驟按照所述通信協(xié)議，從在通信總線上接收的電壓電平之間具有遷移的電壓信號(hào)生成代表邏輯比特的電子信號(hào)，和/或發(fā)送在從代表邏輯比特的電子信號(hào)生成的、通信總線上的電壓電平之間具有遷移的電壓信號(hào)。
16.如權(quán)利要求13、14或15所述的方法，其進(jìn)一步包括對(duì)所述數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)解碼/編碼的步驟。
17.如權(quán)利要求13、14、15或16所述的方法，其進(jìn)一步包括檢測(cè)在所述數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)中的預(yù)定模式的步驟。
18.如權(quán)利要求13、14、15、16或17所述的方法，其進(jìn)一步包括如下步驟識(shí)別并作為并行數(shù)據(jù)提供在通信總線上串行接收的邏輯比特的數(shù)據(jù)字段，和/或在通信總線上串行發(fā)送作為并行數(shù)據(jù)提供的邏輯比特組。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括如下步驟識(shí)別并提供代表來(lái)自邏輯比特的數(shù)據(jù)字段的消息的數(shù)據(jù)幀，和/或從代表消息的數(shù)據(jù)幀中識(shí)別并提供邏輯比特的字段。
20.如權(quán)利要求13、14、15、16、17、18或19所述的方法，所述方法是由微控制器內(nèi)的通信控制器執(zhí)行的。
全文摘要
一種用于在至少一條通信總線(12，14)上通信的通信控制器(20)，每條通信總線按照通信協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)流，該通信控制器包括連接到該至少一條通信總線上的通信處理器(17)，適于被編程以執(zhí)行數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換。該通信控制器可在比特級(jí)上編程，并允許更新/改變?cè)诂F(xiàn)存系統(tǒng)中的通信協(xié)議，而無(wú)需改變硬件。它進(jìn)一步允許對(duì)多個(gè)總線/通信協(xié)議使用一種通信控制器類型。
文檔編號(hào)H04L29/06GK1526102SQ02813912
公開(kāi)日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2002年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月11日
發(fā)明者漢斯-彼得·海格爾, 馬克·喬納斯, 喬納斯, 漢斯-彼得 海格爾 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司