【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请是2013年3月15日提交的申请号为13/833238的美国申请的部分继续申请，其内容在此通过引用包含，尽管完全重写。
本专利技术涉及电子通信，更具体地涉及一种用于控制网络的高速协议。
技术介绍
电子设备通过各种各样的方式相互通信，通常基于给定的上下文的要求。一种这样的上下文是控制系统上下文。不像简单的通信系统，其中系统只允许通过该系统通信的设备之间进行通信，控制系统以明确控制在控制系统上连接以通信的模块为目的而通信。这样的系统允许其他应用运行在各种模块上。然而，分布式嵌入控制系统中的那些应用，应协调工作。提供分组控制，大多数分布式嵌入式控制系统是建立在一个通信协议标准上，例如包括CAN(ISO11898)、SERCOS、FlexRay、EtherCAT，有时甚至与其他系统之间使用Ethernet。高层协议被嵌入在通信标准之上，以提供参与控制系统的的电子控制单元的应用之间数据交换的规则、时序规则、顺序规则以及类似的辅助交换信息的分布式应用之间的通信的规则。CANopen、DeviceNet、SDS、J1939以及NMEA2000只是几个协议的例子，这些协议分层在CAN标准之上。甚至使用元协议(metaprotocols)，像CanKingdom，通过它可以为特定的分布式嵌入式控制系统，构建和优化更高层的协议。每个协议标准都有自己的长处和短处。理想的通信有无限的带宽、没有延迟以及完整的数
【技术保护点】
一种通信设备装置，用于在控制网络上与其他设备通信，所述通信设备装置包括：通信端口，其被配置以连接到控制网络；处理设备，其可操作地连接到所述控制网络，以控制在所述控制网络上接收和发送通信，所述处理设备被配置以在消息包在所述控制网络上按照第一协议传输的期间，传递第二消息，所述第二消息使用第二协议被嵌入所述消息包；其中所述处理设备进一步被配置来为所述第一协议和所述第二协议在所述控制网络上实现与第二通信设备同步，基于所述消息包的至少一部分。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.15 US 13/833,238;2013.08.13 US 13/965,3421.一种通信设备装置，用于在控制网络上与其他设备通信，所述通信设备装置包
括：
通信端口，其被配置以连接到控制网络；
处理设备，其可操作地连接到所述控制网络，以控制在所述控制网络上接收和发
送通信，所述处理设备被配置以在消息包在所述控制网络上按照第一协议传输的期间，
传递第二消息，所述第二消息使用第二协议被嵌入所述消息包；
其中所述处理设备进一步被配置来为所述第一协议和所述第二协议在所述控制网
络上实现与第二通信设备同步，基于所述消息包的至少一部分。
2.如权利要求1所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以控制所述第
二协议使用比所述第一协议的比特率更高的比特率。
3.如权利要求2所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以修改用于所
述第二协议的所述比特率。
4.如权利要求1-3任一项所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以改
变用于所述第二协议的编码方式，以响应所述通信设备装置的操作模式的改变。
5.如权利要求1-4任一项所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以控
制所述第二协议使用比所述第一协议的比特率高整数倍的比特率。
6.如权利要求1-5任一项所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以在
所述总线上使用所述第二协议的设备的刷新操作中控制参与。
7.如权利要求1-6任一项所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以对
所述第一协议与所述第二协议的信号指定使用相同电压电平。
8.如权利要求1-7任一项所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以实
现所述第二协议，通过在所述第一协议的单个位份额内增加位。
9.如权利要求8所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以实现所述第
二协议，通过在所述第一协议的单个位份额内增加位，所述单个位份额根据所述第一
协议被测量为非特定电平。
10.如权利要求1-9任一项所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以
实现所述第二协议，通过与按照所述第一协议发送的消息包共享所述组中的至少一个，
所述组由错误状态消息部分、初始化消息部分、应答消息部分、采样部分及它们的任
意组合构成。
11.如权利要求1-10任一项所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以
把所述第二协议应用到少于从所述通信设备装置发送的每一个第一协议消息。
12.如权利要求1-11任一项所述的通信设备装置，被配置在车辆总线中操作，其
中，所述处理设备被配置以在使用所述第一协议发送消息的运行时间中，使用所述第
\t二协议实现传输车辆板载诊断信息。
13.如权利要求1-12任一项所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以
使用所述第二协议为所述控制网络测试信号质量。
14.如权利要求13所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以控制所述
第二协议使用比所述第一协议的比特率更高的比特率，并在当接收的第一协议消息没
有使用所述第二协议嵌入消息时，确定被嵌入所述接收的第一协议消息的第二协议位
是否不同于期望的信号电平，与所述接收的第一协议消息的相应部分的期望的信号电
平相比。
15.如权利要求14所述的的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以实现向
比较器设备发送信息，所述信息关于确定被嵌入所述接收的第一协议信息的所述第二
协议位，是否不同于所述期望的信号电平，所述比较器设备被配置以比较所述信息与
来自所述控制网络上其他设备的相应的信息，以定位控制网络错误的来源。
16.如权利要求1-15任一项所述的的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置
以为所述第一协议和所述第二协议在所述控制网络上实现与所述第二通信设备同步，
基于所述消息包的相同部分。
17.如权利要求1-16任一项所述的的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置
来以一种模式操作，所述模式中不期望嵌入的第二消息，当以所述模式操作时，不重
新同步用于第二协议的计数器，以响应接收一个接收的第一协议消息的同步部分，以
及计数用于所述第二协议的所述计数器在所述接收的第一协议消息的一部分的时钟周
期，以确定用于发送所述接收的第一协议消息的模块的时钟频率。
18.如权利要求1-17中任一项所述的通信设备装置，其中，所述第一协议是CAN
协议，所述控制网络包括总线。
19.如权利要求18所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以实现所述
第二协议，通过与按照所述CAN协议发送的所述消息包共享所述组中的至少一个，
所述组由帧起始位、仲裁域、错误状态位、应答位、帧结束位及它们的任何组合构成。
20.如权利要求18和19中任一项所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被
配置以实现所述第二协议，通过使用基于CAN的编码方法。
21.如权利要求20所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以在用于所
述第一协议与所述第二协议的建立时间中，使用相同的软件模块配置自身。
22.如权利要求21所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置以接收建立
消息，并从所述建立消息获得足以配置用于在所述总线上通信的所述第一协议的信息，
以及足以配置用于在所述总线上通信的所述第二协议的信息，其中所述建立消息被配
置以允许被配置为仅按照所述第一协议操作的设备对自身进行配置以响应于接收所述
建立消息。
23.如权利要求18-22中任一项所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配
\t置以为所述CAN协议使用完整或部分碰撞规避，并在所述消息包的仲裁部分嵌入所
述第二消息的至少一部分。
24.如权利要求18-23中任一项所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配
置以设置同步段位份额为显性。
25.如权利要求18-24任一项所述的通信设备装置，其中，所述处理设备被配置
以在所述第一消息的CAN位的传播段部分嵌入所述第二消息。
26.如权利要求1-25任一项所述的通信设备装置，其中，所述第一模块被配置以
使用第三协议在所述控制网络上通信，通过在消息包在所述控制网络上按照所述第一
协议的传输中传递第三消息，所述第三消息使用第三协议被嵌入所述消息包。
27.如权利要求1-26任一项所述的通信设备装置，其中，所述第一模块被配置以
接收即将到来的第一协议消息将被发送的信号，并且配置自身来发送基于所述第二协
议的消息，在所述即将到来的第一协议消息的第一定义部分的期间，所述第一定义部
分小于整个所述即将到来的第一协议消息，并且来接收来自另一个模块的第二协议消
息，在所述即将到来的第一协议消息的第二定义部分的期间，所述第二定义部分不同
于所述第一定义部分。
28.一种在通用控制网络上两个或多个模块之间通信的方法，所述方法包括：
在消息包在控制网络上按照第一协议传输的期间，从第一模块在所述控制网络上
发送第二消息，所述第二消息使用第二协议被嵌入所述消息包；
在所述控制网络上基于所述消息包的至少一部分，使所述第一模块的所述第一协
议和所述第二协议同步于第二模块的所述第一协议和所述第二协议。
29.如权利要求28所述的方法还包括：控制所述第二协议使用比所述第一协议的
比特率更高的比特率。
30.如权利要求29所述的方法还包括：修改用于所述第二协议的所述比特率。
31.如权利要求28-30任一项所述的方法还包括：改变用于所述第二协议的编码
方式，以响应所述第一模块的操作模式的改变。
32.如权利要求28-31任一项所述的方法还包括：控制所述第二协议使用比所述
第一协议的比特率高整数倍的比特率。
33.如权利要求28-32任一项所述的方法还包括：在所述总线上使用所述第二协
议的模块的刷新操作中控制参与。
34.如权利要求28-33任一项所述的方法还包括：对所述第一协议与所述第二协
议的信号指定使用相同电压电平。
35.如权利要求28-34任一项所述的方法还包括：实现所述第二协议，通过在所
述第一协议的单个位份额内增加位。
36.如权利要求35所述的方法还包括：实现所述第二协议，通过在所述第一协议
的单个位份额内增加位，所述单个位分额根据所述第一协议被测量为非特定电平。
37.如权利要求28-36任一项所述的方法还包括：实现所述第二协议，通过与按
照所述第一协议发送的消息包共享所述组中的至少一个，所述组由错误状态消息部分、
初始化消息部分、应答消息部分、采样部分及它们的任意组合构成。
38.如权利要求28-37任一项所述的方法还包括：把所述第二协议应用到少于从
所述第一模块发送的每一个第一协议消息。
39.如权利要求28-38任一项所述的方法，其中，所述控制网络包括车辆总线，
所述的方法还包括：在使用所述第一协议发送消息的运行时间中，使用所述第二协议
传输车辆板载诊断信息。
40.如权利要求28-39任一项所述的方法还包括：使用所述第二协议为所述控制
网络测试信号质量。
41.如权利要求40所述的方法还包括：
控制所述第二协议使用比所述第一协议的比特率更高的比特率；
当接收的第一协议消息没有使用所述第二协议嵌入消息时，确定被嵌入所述接收
的第一协议消息的第二协议位是否不同于期望的信号电平，与所述接收的第一协议消
息的相应部分的期望的信号电平相比。
42.如权利要求28-41任一项所述的方法还包括：向比较器设备发送信息，所述
信息关于确定被嵌入所述接收的第一协议信息中的所述第二协议位，是否不同于所述
期望的信号电平，所述比较器设备被配置以比较所述信息与来自所述控制网络上其他
设备的相应的信息，以定位控制网络错误的来源。
43.如权利要求28-42任一项所述的方法还包括：为所述第一协议与第二协议在
所述总线上与所述第二通信设备同步，基于所述消息包的相同部分，。
44.如权利要求28-43任一项所述的方法还包括：
以一种模式操作，所述模式中不期望嵌入的第二消息；
当以所述模式操作时，
不重新同步用于所述第二协议的计数器，以响应接收一个接收的第一协议消
息的同步部分，以及
计数用于所述第二协议的所述计数器在所述接收的第一协议消息的一部分的
时钟周期，以确定用于发送所述接收的第一协议消息的模块的时钟频率。
45.如权利要求28-44中任一项所述的方法，其中，所述第一协议是CAN协议。
46.如权利要求45所述的方法还包括，实现所述第二协议，通过与按照所述CAN
协议发送的所述消息包共享所述组中的至少一个，所述组由帧起始位、仲裁域、错误
状态位、应答位、帧结束位及它们的任何组合构成。
47.如权利要求45和46中任一项所述的方法还包括：实现所述第二协议，通过
使用基于CAN的编码方法。
48.如权利要求47所述的方法还包括：在用于所述第一协议与所述第二协议的建
\t立时间中，使用相同的软件模块配置自身。
49.如权利要求48所述的方法还包括：接收建立消息，并从所述建立消息获得足
以配置用于在所述总线上通信的所述第一协议的信息，以及足以配置用于在所述总线
通信的所述第二协议的信息，其中所述建立消息被配置以允许被配置为仅按照所述第
一协议操作的设备对自身进行配置以响应于接收所述建立消息。
50.如权利要求45-49中任一项所述的方法还包括：为所述CAN协议使用完整或
部分碰撞规避，并在所述消息包的仲裁部分嵌入所述第二消息的至少一部分。
51.如权利要求45-50所述的方法还包括：有源集线器设备连接到所述控制网络
的多个CAN通道，用作所述多个CAN通道的两个或多个之间的网关。
52.如权利要求51所述的方法还包括：
所述第一模块和所述第二模块，在所述多个CAN通道的第一CAN通道上通信；
第三模块在所述多个CAN通道的第二CAN通道上通信，在消息包在所述控制网
络上按照第一协议传输的期间，通过从所述第三模块在所述控制网络上发送第三消息，
所述第三消息使用第三协议被嵌入所述消息包中；
所述有源集线器设备通过所述第一CAN通道使用所述第二协议接收消息，并通
过所述第二CAN通道使用所述第三协议发送所述消息。
53.如权利要求45-52任一项所述的方法还包括：设置同步段位份额为显性。
54.如权利要求45-53任一项所述的方法还包括：在所述第一消息的CAN位的传
播段部分嵌入所述第二消息。
55.如权利要求28-54任一项所述的方法还包括：
所述第一模块和所述第二模块，在所述网络上使用所述第二协议进行通信；
第三模块在所述网络上使用所述第一协议与第三协议通信，在消息包在所述控制
网络上按照所述第一协议传输的期间，通过从所述第三模块在所述控制网络上发送第
三消息，所述第三消息使用第三协议被嵌入所述消息包中。
56.如权利要求28-55任一项所述的方法还包括：所述第一模块在所述网络上使
用第三协议通信，在消息包在所述控制网络上按照所述第一协议传输的期间，通过从
所述第一模块在所述控制网络上发送第三消息，所述第三消息使用第三协议被嵌入所
述消息包中。
57.如权利要求28-56任一项所述的方法还包括：所述第一模块接收即将到来的
第一协议消息将被发送的信号，并且配置自身来发送基于所述第二协议的消息，在所
述即将到来的第一协议消息的第一定义部分的期间，所述第一定义部分小于整个所述
即将到来的第一协议消息，并且来接收来自另一个模块的第二协议消息，在所述即将
到来的第一协议消息的第二定义部分的期间，所述第二定义部分不同于所述第一定义
部分。
58.一种装置，包括用于执行如权利要求28-57任一项所述的方法的手段。
59.一种通信装置包括：
控制网络，被配置用于在所述控制网络上电子通信；
多个模块，其连接到所述控制网络以在所述控制网络上相互通信；
所述多个模块的第一组，其被连接以在所述控制网络上使用第一协议和第二协议
通信，在消息包在所述控制网络上按照第一协议传输的期间，通过传输第二信息，所
述第二信息使用所述第二协议被嵌入所述消息包；
所述多个模块的第二组，其被连接以在所述控制网络上使用所述第一协议而不使
用所述第二协议通信；
其中所述多个模块被配置以为所述第一协议和所述第二协议在所述控制网络上同
步，基于所述消息包的至少一部分。
60.如权利要求59所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一组被配置以
控制所述第二协议使用比所述第一协议的比特率更高的比特率。
61.如权利要求60所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一组被配置以
修改用于所述第二协议的所述比特率。
62.如权利要求59-61任一项所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一
组的各个模块被配置以改变用于所述第二协议的编码方法，以响应所述多个模块的所
述第一组的所述各单个模块的操作模式的变化。
63.如权利要求59-62任一项所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一
组被配置以控制所述第二协议使用比所述第一协议的比特率高整数倍的比特率。
64.如权利要求59-63任一项所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一
组被配置为以在总线上使用第二协议的设备的刷新操作中控制参与。
65.如权利要求59-64任一项所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一
组被配置以对所述第一协议与所述第二协议的信号指示使用相同电压电平。
66.如权利要求59-65任一项所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一
组被配置以实现所述第二协议，通过在所述第一协议的单个位份额内增加位。
67.如权利要求66所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一组被配置以
实现所述第二协议，通过在所述第一协议的单个位份额内增加位，所述单个位份额根
据所述第一协议被测量为非特定电平。
68.如权利要求59-67任一项所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一
组被配置以实现所述第二协议，通过与按照所述第一协议发送的消息包共享所述组中
的至少一个，所述组由错误状态消息部分、初始化消息部分、应答消息部分、采样部
分及它们的任意组合构成。
69.如权利要求59-68任一项所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一
组被配置以把所述第二协议应用到少于从所述多个模块的所述第一组的单个模块发送
的每一个第一协议消息。
70.如权利要求59-69任一项所述的通信装置，被配置在车辆总线中操作，其中，
所述多个模块的所述第一组被配置以在使用所述第一协议发送消息的运行时间中，使
用所述第二协议实现传输车辆板载诊断信息。
71.如权利要求59-70任一项所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一
组被配置以使用所述第二协议为所述控制网络测试信号质量。
72.如权利要求71所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一组被配置以
控制所述第二协议使用比所述第一协议的比特率更高的比特率，并在当接收的第一协
议消息没有使用所述第二协议嵌入消息时，确定被嵌入所述接收的第一协议消息的第
二协议位是否不同于期望的信号电平，与所述接收的第一协议消息的相应部分的期望
的信号电平相比。
73.如权利要求72所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一组被配置以
向比较器设备发送信息，所述信息关于确定被嵌入所述接收的第一协议信息的所述第
二协议位，是否不同于所述期望的信号电平，所述比较器设备被配置以比较所述信息
与来自所述控制网络上其他模块的相应的信息，以定位总线错误的来源。
74.如权利要求59-73所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一组的单
个模块被配置以为所述第一协议和所述第二协议在所述控制网络上实现与所述第二通
信设备同步，基于所述消息包的相同部分。
75.如权利要求59-74所述的的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一组的
单个模块被配置来以一种模式操作，所述模式中不期望嵌入的第二消息，当以所述模
式操作时，不重新同步用于所述第二协议的计数器，以响应接收一个接收到的第一协
议消息的同步部分，以及计数用于所述第二协议的所述计数器在所述接收的第一协议
消息的一部分的时钟周期，以确定用于发送所述接收的第一协议消息的模块的时钟频
率。
76.如权利要求59-75任一项所述的通信装置还包括：所述多个模块的第三组，
其被连接以在所述总线上使用所述第一协议和第三协议通信，通过发送使用所述第一
协议的消息包，基于所述第三协议的消息使用所述第三协议嵌入所述消息包。
77.如权利要求54-76中任一项所述的通信装置，其中，所述第一协议是CAN协
议。
78.如权利要求77所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一组被配置以
实现所述第二协议，通过与按照所述CAN协议发送的消息包共享所述组中的至少一
个，所述组由帧起始位、仲裁域、错误状态位、应答位、帧结束位及它们的任何组合
构成。
79.如权利要求77和78中任一项所述的通信设备，其中，所述多个模块的所述
第一组被配置以实现所述第二协议，通过使用基于CAN的编码方法。
80.如权利要求79所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一组的单个模
\t块被配置以在用于所述第一协议与所述第二协议的建立时间中，使用相同的软件模块
配置自身。
81.如权利要求80所述的通信设备装置，其中，所述多个模块的所述第一组被配
置以接收建立消息，并从所述建立消息获得足以配置用于在所述总线上通信的所述第
一协议的信息，以及足以配置用于在所述总线上通信的所述第二协议的信息，其中所
述多个模块的所述第二组的单个模块被配置以使用所述建立消息，按照所述第一协议
配置自身，以响应接收所述建立消息。
82.如权利要求77-81中任一项所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第
一组被配置以为所述CAN协议使用完整或部分碰撞规避，并在所述消息包的仲裁部
分嵌入所述第二消息的至少一部分。
83.如权利要求77-82所述的通信装置还包括：有源集线器设备，其被配置以连
接到所述控制网络的多个CAN通道，用作所述多个CAN通道的两个或多个之间的网
关。
84.根据权利要求83所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一组被连接
以在所述多个CAN通道的第一CAN通道上通信；
所述的通信装置还包括：所述多个模块的第三组，其被连接以在所述多个CAN
通道的第二CAN通道上使用所述第一协议和第三协议通信，在消息包在所述控制网
络上按照第一协议传输的期间，传输第三消息，所述第三消息使用所述第三协议被嵌
入所述消息包。
其中，所述有源集线器设备被配置以通过所述第一CAN通道使用所述第二协议
接收消息，并通过所述第二CAN通道使用所述第三协议发送所述消息。
85.如权利要求77-84中任一项所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第
一组被配置以设置同步段位份额为显性。
86.如权利要求59-85中任一项所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第
一组被配置以在所述第一消息的CAN位的传播段部分嵌入所述第二消息。
87.如权利要求59所述的通信装置还包括：所述多个模块的第三组，其被连接以
在所述控制网络上使用所述第一协议和第三协议通信，在消息包在所述控制网络上按
照第一协议传输的期间，传输第三消息，所述第三消息使用所述第三协议被嵌入所述
消息包。
88.如权利要求59所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第一组的至少一
个被配置以在所述网络上使用第三协议通信，通过使用所述第一协议发送基于第三协
议的消息，所述基于第三协议的消息使用所述第三协议被嵌入所述消息包。
89.如权利要求59-88中任一项所述的通信装置，其中，所述多个模块的所述第
一组的单个模块被配置以接收即将到来的第一协议消息将被发送的信号，并且配置自
身来发送基于所述第二协议消息，在所...
【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔斯·百诺·弗莱吉克森，肯特·艾克·莱纳特·莱纳特森，乔纳斯·亨宁·奥尔森，
申请(专利权)人：康西欧控股有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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