CN100391175C - 选通滤波器 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的选通滤波器(1)用于过滤消息中的标识符，所述消息可以通过一个数据总线在用户(2，3，4)之间交换，所述选通滤波器(1)只采取硬件电路的形式，为多个指定的用户(2，3，4)共同提供。在本地比较由一个指定的用户(2，3，4)接收的标识符与存储的标识符，确定所接收到的标识符所属消息是否与接收它的指定的用户(2，3，4)相关，并且在合适时，给该指定的用户(2，3，4)发送一个相应选通信号。

Description

选通滤波器
技术领域
在数据总线系统中，例如在CAN数据总线系统中，在用户之间交换消息。这些消息由标识符区分，用户可以通过标识符确定通过数据总线上发送的消息是否是给他们的。仅在这种情况下才完全接收消息，或进一步在本地处理和/或保存。
背景技术
为了确定一个消息或它的标识符是否是为一个接收用户的，由现有技术公知的所谓选通滤波器，它比较接收到的标识符与本地存储的标识符。仅当接收到的标识符与本地存储的标识符相等，才执行消息的上述处理或者甚至消息真的完全接收。可能的标识符的数目可以非常大，因此检索这种标识符可能需要不少的时间。对这一问题的现有技术的解决方案使用硬件和基于比较接收到的标识符与本地存储的标识符的软件的方法。
这些解决方案的问题是消息仅在一个较短的时期内在数据总线上传输，但是在这一时期内必须决定一个特定的用户是否希望接收具有发送的标识符的消息。因此，查询标识符的有效时间相对来说太短。
发明内容
本发明的一个目的是提供一个选通滤波器，能尽可能快操作，并可以同时为多个指定的用户使用。
这一目的根据本发明通过以下技术方案实现：
一个用于过滤消息中的标识符的选通滤波器，所述标识符可以通过一个数据总线在用户之间交换，其中，所述选通滤波器采取仅有硬件电路的形式，它为多个指定的用户共同提供，通过比较它与本地存储的标识符，检查由一个指定的用户接收到的每一个标识符，以确定与接收到的标识符相关的消息是否与接收到该消息的指定用户相关，合适的话，发送一个相应选通信号给所述指定的用户。
根据本发明的选通滤波器只使用比较接收到的标识符与本地存储的标识符的硬件电路。这一专用硬件电路可以比从现有技术公知的解决方案更快地操作。因此，根据本发明还可以指定多个用户给该选通滤波器。当一个指定的用户接收一个消息或者具有一个标识符的消息的开始时，选通滤波器开始动作。然后选通滤波器比较接收到的标识符与本地存储的标识符，检查接收到的标识符是否与接收到它的指定的用户相关。这通过比较接收到的标识符与指定给指定的用户的本地存储的标识符完成。如果选通滤波器确定接收到的标识符与在本地存储的并且指定给接收到它的用户的那些标识符中的一个相同，则选通滤波器给相关用户发送一个适当的消息。
如果相关用户接收这种选通信号，则该用户知道，所述标识符与之关联的消息是用于他，且完全接收所述消息或使其被进一步处理。如果用户未接收这种选通信号，则他拒绝该消息或不接收该消息。
选通滤波器的结构和操作方式允许它较快操作，从而用于多个指定的用户，其中，它仍能保证每一指定的用户及时接收任何选通信号，使得它仍然处于完全接收消息的状态。
这特别可在选通滤波器完全是硬件部件的情况下实现。为此目的，可特别提供根据本发明的改进的结构。这一结构允许在接收到的标识符和本地存储的标识符之间实现相对快的比较。
上述改进的硬件电路有利于进行操作。简单地说，接收到的标识符由指定的用户传输给选通滤波器，借助一个比较器与存储在标识符存储器中的本地存储的标识符比较。本地存储的标识符通过一个选通滤波器控制系统寻址，其中，这一寻址被修正，直到通过比较器找到一个匹配，或者直到搜索完所有本地存储的标识符。如果发现一个匹配，则控制系统给接收到该标识符的指定的用户发送选通信号。
对于这一检索，使用所谓的二进制检索算法可能十分有利，如根据本发明的另外一个改进所提供的。通过这一二进制检索算法在每一检索过程中重定义检索范围。所有本地存储的标识符与属于指定的用户的号码一起存储。首先，用户号码以升序在标识符存储器中存储。在单个用户的号码区域内，标识符自身以升序存储。
在开始这种二进制检索过程，首先查找所有整个存储器区域，并定义为检索范围。近似在检索范围的中间，由控制系统寻址具有标识符的用户号码，进行与接收到的标识符和指定的用户的号码的相应比较。如果这一比较是肯定的，亦即两个号码和标识符相同，于是已经找到一个标识符，可以给该指定的用户发送一个相应的选通信号。如果它们不相同，则确定接收到的标识符比寻址的标识符是大还是小。如果大，则定义一个新的检索范围，该范围包括地址范围的上一半，而如果小，则定义一个新检索范围，它包括旧检索范围的下一半。因此在所有情况下，定义一个新检索范围，它近似是先前范围的一半。在新检索范围内，再次把中间值与接收到的标识符和指定的用户的号码比较。如果这些相等，则再次找到一个检索的标识符，否则，再次重新划分检索范围，其中，在第二步骤中得到的检索范围被再次划分，取决于接收到的标识符是大于还是小于最新被寻址的比较值，产生在第二检索步骤中寻址的值之上或之下的一个新检索范围。这一过程继续，直到整个地址范围，亦即所有具有指定的用户号码的本地存储的标识符被检索过。如果这一检索没有结果，亦即没有发现匹配，则接收到的消息不是用于该指定的用户，然而，如果确实找到一个匹配，则给该指定的用户发送一个相应选通信号，检索过程结束。
为进一步加快检索过程，只与显示出具有同样长度的那些本地存储的标识符比较接收到的标识符可能十分有利，如根据本发明的另外一个改进所提供的。具有不同位长的标识符可以在数据总线上可选提供。如果接收到的标识符只与具有同样位长的那些标识符进行本地比较，则这进一步缩短检索过程。
为进一步简化的目的，至少一些本地存储的标识符可以不以它们的号码明确存储，而是作为一个标识符号码范围存储，如根据本发明在权利要求6中要求的另外一个实施例所提供的。如果一个接收到的标识符位于一个存储的标识符号码范围之内，则匹配再次出现，选通信号发送给接收用户。
可以十分有利地以下述方式执行接收到的标识符的比较，如在根据本发明的另外一个实施例提供的，首先与明确存储的标识符执行比较，然后与标识符范围比较。
如果多个指定的用户同时或事实上同时接收新标识符，则以由他们的号码决定的指定的用户的优先顺序处理它们，如根据本发明的另外一个实施例所提供的。可以保证，例如，即使在非常困难的条件下，亦即如果例如多个指定的用户几乎同时接收多个消息，选通滤波器对具有最高优先级的最重要的用户给予优先权，因此对于具有高优先级的用户来说，只要合适，选通信号可以在任何情况下及时发送给这些用户。
附图说明
参考在附图中表示的实施例的一个例子进一步说明本发明，然而，本发明不限制于该实施例。附图中：
图1表示根据具有多个指定的用户，本发明的选通滤波器的方框图；
图2是本地存储的用户号码和标识符的存储器区域的图示，其可以在例如根据图1的选通滤波器的标识符存储器中存储。
具体实施方式
图1是根据本发明的选通滤波器1的方框图，给该选通滤波器指定在一个数据总线系统上的多个用户。为简单起见，图1表示出3个用户2、3和4；当然可选提供更多用户。指定的用户2、3和4是一个CAN数据总线的用户，在这一数据总线上交换消息，这些消息自然也可以发自未在图中表示出的其它用户或发送给他们。
给用户2、3和4的每一个分配一个用户号码。在根据图1的例子中，号码1分配给用户2，号码2分配给用户3，号码n分配给用户4。
在CAN数据总线上传输的每一个消息开始处包括一个所谓的标识符，这些消息在图1中未详细表示。标识符由号码序列组成，这些号码序列向接收用户发信号，该标识符所属的消息是否用于那个用户。对于接收用户，这意味着，他必须比较他接收到的标识符与本地存储的标识符，以便确认是否存在匹配，并作为结果，接收到的消息是否是为该用户的。
因为这一比较需要一定量的时间，但是另一方面可用的时间是有限的，因为必须在消息的传输时期内确认该用户是否要接收该消息，因此为指定的用户2、3和4共同提供根据本发明的选通滤波器1，检查确定接收的标识符是否关于各指定的用户在本地存储，亦即指示一个消息的标识符是否是为各指定的用户2、3或4其中的一个。
为使这一点可能，根据本发明的选通滤波器1完全是硬件部件，亦即下面解释的选通滤波器1的所有元件全是不要软件操作的硬件电路、处理器等。
选通滤波器1包括一个控制系统5，同样完全是硬件部件，它通过比较标识符控制选通滤波器1的其它元件。
选通滤波器1另外包括标识符存储器6，其内存储指定的用户2、3和4的号码，和在其内存储为各号码分配的标识符，亦即分配给具有各号码的用户的那些标识符。
在选通滤波器1之内，另外提供有一个比较器7，用它与存储在标识符存储器中的值比较接收到的标识符和指定的用户的号码。
各个接收到的标识符在任何情况下由接收到该标识符的用户2、3或4通过一个多路转换器8提供给比较器7。
图2是在标识符存储器6中存储的数据的图示。
在第一列，根据图2的表示表示各数据记录的地址。数据记录首先包括一个属于指定的用户的号码SCC。在第一和第三块的第二列中放置标识符号码，它们被分配给具有SCC的各存储器。这些是标识符号码，它们在各用户打算接收具有相关号码的消息时缀在这种消息的前面。在根据图2的图示中，第一和第三块显示出不同的长度，因为在该实施例中提供具有两种不同长度的标识符。在第一块中的标识符长11位，而在第三块中的标识符长29位。所有包括用户号码和标识符的数据记录以号码升序存储。
根据图2的图示的第二块显示标识符范围。这里，在所有情况下为具有特别号码(SCC)的用户存储一个分配的标识符范围。如果一个接收到的具有号码的标识符位于在该第二块中存储的标识符范围内，则所述标识符属于该用户打算接收的消息。通过选择这种标识符范围，可以节省标识符的存储器空间；同时，检索过程也从而缩短。
当然，根据图2的表示只表示一个实施例的例子；也可以提供其它长度的标识符，当然也很容易提供为存储包含29位长的标识符的标识符范围的区域。在任何情况下，包含用户号码和标识符的所有数据记录以号码升序存储。
下面参考图1的方框图和根据图2的指定的用户和各分配的标识符的图示解释根据本发明的选通滤波器的操作方式，指定的用户和各分配的标识符存储在根据图1的电路的标识符存储器6中。
如果根据图1表示一个指定的用户2、3或4接收具有一个标识符的消息，或更确切说一个消息的开始，则该用户通过在它们之中提供的缓冲器9、10或11给选通滤波器1的多路转换器8发送该标识符。同时，相关的指定用户给选通滤波器1的控制系统5发送一个信号IDR1、IDR2或IDRn。以这种方式，能够使控制系统知道指定的用户2、3或4的一个已经接收到一个标识符。还使控制系统5知道是那一个用户，使用那一个号码。控制系统5相应寻址多路转换器8，以便直到比较器7转换相关用户的标识符。
控制系统另外通过地址发生器12产生一个地址，该地址传送给标识符存储器6并寻址其中的一个存储的数据记录。这一数据记录到达比较器7的另外一个输入。
比较器7比较由标识符存储器6提供的数据与来自多路转换器8的数据。在这两种情况下，这包括用户号码以及标识符号码。
为简单起见，下面最初假定，在标识符存储器6中只存储固定长度的标识符，在存储器6中不存储标识符范围。
在这种情况下，所有标识符和用户2、3和4的各分配的号码都存储在标识符存储器6中。这些数据记录以这种方式存储，即它们以升序存储，首先按用户号码，在用户号码内，按标识符号码。于是，在标识符存储器6中被找到的第一数据记录例如是属于用户1的那些，而为用户1的标识符依次以号码升序存储。在这些后面跟随着具有号码2的用户的标识符，标识符号码再次以升序存储。为所有指定的用户的该处理继续。
检索或比较接收到的标识符与在标识符存储器6中存储的标识符的目的是因此确立接收到该标识符的站是否会在在标识符存储器6中存储的表中找到。如果发现这种匹配的话，则接收到的消息是为具有相关号码的指定的用户，因此应该由他接收。如果是这种情况，则控制系统5通过一个选通信号发生器13给接收到该标识符的指定的用户2、3或4发送一个相应选通信号。
提供标识符存储器6中的数据记录的上述安排是为了缩短检索过程。一个所谓的二进制检索算法被有利地用于根据本发明的选通滤波器1中的检索。在这种二进制检索算法中，检索范围随每一检索步骤减小，其中，检索范围在所有情况下大小减半。
如上所述，如果指定的用户2、3或4之一接收一个标识符，则接收用户的号码和标识符自身通过多路转换器8被发送到比较器7。如果使用二进制检索算法，则在控制系统5内的地址发生器12首先以下述方式寻址标识符存储器6，即首先寻址位于如上所述存储数据记录的整个存储器区域的中间的包含用户号码和标识符号码的数据记录。然后，接收用户的号码和接收到的标识符的号码在比较器7中与这些存储的号码比较。如果找到一个匹配，则比较器7给控制系统5发送一个相应信号。匹配意味着用户号码和标识符号码两者都相等。这意味着接收到的消息是用于接收到消息的用户，和因此所述用户应该接收该消息。然后选通信号发生器13给接收这一标识符的各指定的用户2、3或4发送一个相应信号。然而，如果在比较时未确定匹配，则比较器7给控制系统5发送一个信号，指示接收用户的号码和接收到的标识符的号码是大于还是小于在标识符存储器6中寻址的值。如果这两个值较大，则定义一个新的检索范围，该新范围包括在标识符存储器6中的一个地址范围，这一地址范围在最后检索步骤中寻址的数据记录的上面。如果该值较小，则在标识符存储器6中在最后检索步骤中寻址的数据记录的下面的较低的数据记录区定义为新检索范围。
于是，在负的比较结果后，先前比较步骤的检索范围在下一比较步骤中被事实上减半，该检索范围被定义为新检索范围，在其中，根据比较结果，预期被检索的用户号码和标识符号码值。
在新的、近似一半的检索范围中，再次在标识符存储器6的检索范围的中间寻址包含用户号码和标识符号码的新数据记录，并通过比较器7重复上述比较过程。如果再次未发现匹配，把这第二个的、已经减半的检索范围再次减半，其中选择和在第一步骤中选择新检索范围的同样的准则。
以这种方式，实现了在每一检索步骤中检索范围减半，使得检索相对于常规比较被加速。
继续对甚至更小检索范围的检索操作，直到发现在接收用户的号码和接收的标识符号码和在标识符存储器6中寻址的值之间的一个匹配。一旦出现这种情形，就给接收到该标识符的指定的用户以上述方式发送一个选通信号。
一方面，由于选通滤波器完全是硬件部件，另一方面，由于二进制检索算法，选通滤波器1能够非常快地实现对接收到的标识符和指定的用户号码与本地存储的值的比较，从而非常快地给接收用户通信具有接收到的标识符的消息是否是为那个用户的。正因为这样，根据本发明的选通滤波器1可以同时为多个用户使用。
在比较过程的解释中，曾经假定在选通滤波器中只存储具有固定长度的标识符，不存储标识符范围。
然而，如同参考图2已经解释的那样，如图2所示，也可以存储具有不同长度的标识符和可选存储标识符范围。
在这种场合，上述二进制检索操作可以修改如下：
首先，确定接收到的标识符的长度。然后第一检索范围以下述方式从一开始固定，即它只包括标识符存储器6的那样的存储器区域，该区域包含具有接收到的长度的标识符。如果用上述二进制检索未在这一范围内发现标识符，则彻底检索包含具有和接收到的标识符同样长度的标识符的范围的存储器区域。
换句话说，上述检索操作最初发生在明确存储具有同样长度的标识符的标识符存储器的区域中，然后在存储适当长度的标识符的范围的区域内继续。不检索存储具有另一长度的标识符或另一长度的标识符范围的存储器区域。
以这一方式，检索过程可以进一步加快。

Claims (10)

1.一种用于过滤消息中的标识符的选通滤波器(1)，所述消息可以通过数据总线在用户(2，3，4)之间交换，其中，选通滤波器(1)只采取硬件电路的形式，为多个指定的用户(2，3，4)共同提供，然后通过一个与本地存储的标识符的比较来检查由一个指定的用户(2，3，4)接收的每一个标识符，确定所接收到的标识符所属消息是否与接收它的指定的用户(2，3，4)相关，并且在合适时，给该指定的用户(2，3，4)发送一个相应选通信号。
2.根据权利要求1所述选通滤波器，其特征在于，选通滤波器(1)包括一个完全是硬件部件的控制系统(5)，一个标识符存储器(6)，一个比较器(7)和一个多路转换器(8)。
3.根据权利要求2所述选通滤波器，其特征在于，一个指定的用户(2，3，4)在接收一个标识符后，给控制系统(5)发送一个标识符接收消息，于是控制系统(5)通过多路转换器(8)给比较器(7)提供接收到的标识符并寻址标识符存储器(6)，以便借助比较器(7)执行一个寻址的、存储的标识符和接收到的标识符的比较，同时修改寻址，要么直到与所有存储的标识符都已经进行过比较，要么在被寻址的、存储的标识符和接收到的标识符之间找到一个匹配，并且在找到这种匹配后，如果具有这一标识符的消息是为相关指定的用户(2，3，4)，控制系统(5)给接收到具有该标识符的消息的指定的用户(2，3，4)发送一个选通信号。
4.根据权利要求1到3中任何一个权利要求所述选通滤波器，其特征在于，为比较接收到的标识符和分配的接收用户(2，3，4)的号码与在本地以号码升序存储的指定的用户(2，3，4)的号码和在号码区域内以号码升序存储的标识符，选通滤波器(1)使用一种二进制检索算法，其中，与接收到的标识符和接收用户(2，3，4)的号码比较近似在包括存储的号码和标识符的一个检索区域的中间安排的号码和标识符，并根据这一比较的结果，定义先前检索范围之上或之下的一个新检索范围作为新检索范围，同时重复这些比较和新检索范围的划分，直到在比较期间找到匹配，它意味着为接收用户(2，3，4)找到要检索的标识符。
5.根据权利要求1所述选通滤波器，其特征在于，标识符显示各种格式，和执行只显示出和接收到的标识符同样格式的这种本地存储的标识符与接收到的标识符的比较，同时接收到具有该标识符的消息的指定的用户(2，3，4)给选通滤波器发其格式的信号。
6.根据权利要求1所述选通滤波器，其特征在于，某些本地存储的标识符单独存储，而其它以数字范围的形式存储。
7.根据权利要求6所述选通滤波器，其特征在于，首先与单独存储的标识符比较接收到的标识符，然后与标识符范围比较。
8.根据权利要求1所述选通滤波器，其特征在于，如果多个指定的用户(2，3，4)同时指示具有标识符的新消息到来，选通滤波器(1)以指定的用户(2，3，4)的号码顺序执行对它的过滤。
9.根据权利要求2或3所述选通滤波器，其特征在于，配置标识符存储器(6)作为一个查寻表，并采取只读存储器的形式或配置成通过数据总线可加载的易失存储器。
10.根据权利要求1所述选通滤波器，其特征在于，数据总线与CAN规格兼容。
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