具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，出于说明各种发明的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种发明实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一些实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一些实施例”中的出现不一定全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

此外，说明书和权利要求中所用的第一、第二、第三等术语，仅仅出于描述清楚起见来区分各个对象，而并不限定其所描述的对象的大小或其他顺序等，除非另有说明。

图1示出了根据本发明的实施例的示例性EPA系统100的示意图。如图1中所示，EPA系统100包括多个EPA设备10、20、30、40和50（图1中示意性地示出了5个EPA设备），其中EPA设备10和20之间通过链路12相连，EPA设备20和30之间通过链路22相连，EPA设备30和40之间通过链路32相连，EPA设备40和50之间通过链路42相连，EPA设备50和10之间通过链路52相连，EPA设备10和40之间通过链路62相连，EPA设备10和30之间通过链路72相连。注意，图1中以混合型拓扑结构为例示出了EPA系统100，但是本领域技术人员可以理解，EPA系统100并不限于图1所示的混合型拓扑结构，而是可以具有其他类型的拓扑结构，如星型结构和环形结构等。

图2示出了根据现有技术的EPA系统100的各个EPA设备的发送时序图。如图2中所示，各个EPA设备使用相同的通信周期T进行周期性通信，该通信周期也称为宏周期，其是基本调度单位，在时间上是连续的。宏周期又分为周期时间段Tp和非周期时间段Tn。

每个通信周期T的周期时间段Tp用于每个EPA设备发送周期报文，如图2中所示的周期报文P10、P20、P30、P40和P50。其中，在给定的通信模式下，可以为EPA系统100中的每个EPA设备分配周期时间段Tp期间的固定的传输时间片（也称为周期时间片）以发送该EPA设备的周期报文，该周期时间片的开始时间点和长度对于每个EPA设备是唯一的，不会与其他EPA设备产生重叠和冲突。因此，图2所示的时序图是一种确定性调度方案。周期时间段Tp主要用来传输指定类型的大数据或特定类型的报文数据，其是主要的数据传输时间。

通信周期T的非周期时间段Tn是所有EPA设备共用的时间段，每个EPA设备可以根据实际需要在周期时间段Tp中发送的周期报文中携带非周期声明字段，以声明非周期时间段Tn的传输时间片（也称为非周期时间片）。每个EPA设备会基于其他EPA设备的非周期声明来计算自己的发送开始时间并进行自己的非周期声明，从而各个EPA设备所声明的非周期时间片互不重叠。每个周期时间段Tp都进行这样的计算和声明，从而确定当前通信周期T的非周期时间段Tn的时间分配。在非周期时间段Tn，每个EPA设备可以用来发送不等长的各种控制报文或少数关键信息，也可以称为非周期报文，如图2纸斜线方框所示。

如图2中所示，EPA系统100为每个EPA设备在每个通信周期T中都分配一个周期性的传输时间片，无论该EPA设备是否有周期数据需要发送该时间片都被占用，从而保证实时性和可靠性。然而，实际应用中不同EPA设备发送数据的实时性要求可能不同，甚至存在很大的差异。例如，假设一个通信周期T的时长为50us，一个重要的控制设备（如图1和图2中所示的EPA设备20）发出的控制轮子转速的信息需要高实时性和高可靠性。因此，需要确保它每个通信周期T的周期时间片不被占用，从而每50us向控制设备上报一次轮子的转速信息。然而，诸如雨量传感器、温度传感器、亮度传感器等EPA设备（如图1和图2中所示的EPA设备40和50）的信息反馈不需要那么高实时性，可以几十毫秒甚至以秒为单位的上报信息，此时它们依然每个通信周期T都占用一个固定的周期时间片显然会造成资源浪费。

鉴于此，本发明考虑可以确定EPA系统100中是否存在可以共用同一周期时间片的至少两个EPA设备，并且在存在这样的EPA设备时，设计分时复用通信方案以使得这些EPA设备能够分时复用同一周期时间片。

图3示出了根据本发明的一些实施例的用于EPA系统100的分时复用通信方法300的流程图。方法300例如可以在图1中所示的EPA系统100中的各个EPA设备处实现。图4示出了根据本发明一些实施例的EPA系统100的各个EPA设备的发送时序图。

在方法300开始之前或者作为方法300的一部分，可以对EPA系统100进行组态配置。在组态配置时，可以为每个EPA设备指定用于该EPA设备在每个通信周期T的周期时间段Tp期间发送周期报文的周期时间片信息。例如，可以为每个EPA设备指定其唯一周期时间片的发送开始时间偏移和结束时间偏移/时长。此外，与常规技术不同，在组态配置时，还可以确定EPA系统100中是否存在可以共享同一周期时间片的至少两个EPA设备，并且在存在这样的EPA设备（这样的EPA设备也称为同属设备）时为这些同属设备指定相同的周期时间片。具体地，可以基于每个EPA设备需要周期性上报的数据的实时性要求来确定是否有至少两个EPA设备可以共享同一周期时间片。例如，如上所述，对于时长为50us的通信周期来说，如果该EPA系统100中有至少两个EPA设备只需要几十毫秒甚至以几秒上报一次信息，则认为这些EPA设备可以共享同一周期时间片。

此外，在方法300开始之前或者作为方法300的一部分，还可以在EPA系统100中的各个EPA设备之间进行竞争和同步以从这些EPA设备中确定主时钟设备。以下假设EPA设备10通过竞争成为EPA系统100的主时钟设备，也称为主时钟设备10。在本发明的一些实施例中，可以通过主时钟设备10在每个通信周期T的非周期时间段Tn发送周期性心跳报文来向同属设备指示其是否应该在下一通信周期T占用为其分配的周期时间片。

如图3中所示，在步骤310，每个EPA设备接收EPA系统100的组态配置信息。如前所述，该组态配置信息可以包括用于每个EPA设备发送周期报文的周期时间片信息。此外，组态配置信息还应当向每个EPA设备指示其同属信息，即，其是否与其他EPA设备共享同一周期时间片以及与哪些其他EPA设备共享哪个周期时间片。该同属信息可以通过显式的方式指示或者隐式的方式指示。显式的方式例如在组态配置信息中包含同属设备组信息，该同属设备组信息中指定共享同一周期时间片的多个同属设备以及这些同属设备所占用的周期时间片。注意，在一个EPA系统100中，可能存在多个同属设备组，并且这些同属设备组中所包含的EPA设备互不重叠。例如，如图1和图2所示，在EPA设备20、30、40和50都是低实时性要求的设备的情况下，取决于这些EPA设备的实时性要求的不同，可以将这些EPA设备划分为一个同属设备组或者多个同属设备组。例如，如果EPA设备20、30、40和50都是每隔几秒才需要上传一次控制信息的设备，则可以将它们划分为一个同属设备组，共享同一周期时间片。如果EPA设备20、30、40和50都是每隔100us需要上传一次控制信息的设备，则可以将它们划分为两个同属设备组，每个同属设备组共享一个周期时间片。隐式的方式可以不在组态配置信息中包含任何额外信息。在这种情况下，每个EPA设备可以通过组态配置信息中为每个EPA设备指定的周期时间片来确定其是否与至少一个其他EPA设备是同属设备。

在步骤320，每个EPA设备可以基于步骤310接收的组态配置信息确定该EPA设备是否是与至少一个其他EPA设备共享同一周期时间片的同属设备。

如前所述，在组态配置信息显式地包含了同属设备组信息的情况下，每个EPA设备可以基于该同属设备组信息确定其是否属于一个同属设备组，并且如果属于一个同属设备组，其还可以确定与该同属设备组相对应的周期时间片。例如，如果组态配置信息中包含的同属设备组信息包含了两个同属设备组，EPA设备20和30属于第一同属设备组，被指定了第一周期时间片，EPA设备40和50属于第二同属设备组，被指定了第二周期时间片。在这种情况下，EPA设备20可以基于该组态配置信息确定其与EPA设备30属于第一同属设备组，其周期时间片是第一周期时间片。

在组态配置信息隐式地指示同属信息的情况下，EPA设备可以通过组态配置信息中为每个EPA设备指定的周期时间片来确定其是否与至少一个其他EPA设备是同属设备。例如，如果EPA设备40确定其被分配的周期时间片与EPA设备50相同，则EPA设备40可以确定其与EPA设备50是同属设备。

以下，如图4中所示，以EPA系统100中的EPA设备10为主时钟设备，EPA设备20、30不需要与其他EPA设备共享周期时间片（即不是同属设备），而EPA设备40需要与EPA设备50共享同一周期时间片（即二者是同属设备）为例进行描述。

如果在步骤320确定该EPA设备是同属设备，则在步骤330，该EPA设备可以基于步骤310接收的组态配置信息和在当前通信周期T接收到的周期时间片占用指示确定该通信周期T的下一通信周期T+1是否是该EPA设备的发送周期。

在一些实施例中，该周期时间片占用指示包括从EPA系统100的主时钟设备10接收的周期性心跳报文410，如图4中所示。该周期性心跳报文410可以包括循环心跳码，并且可以使用任意已知的或者新定义的报文封装格式。在这种情况下，该EPA设备可以基于该心跳报文410和步骤310接收的组态配置信息确定通信周期T的下一通信周期T+1是否是该EPA设备的发送周期。

心跳报文410可以是在通信周期T的非周期时间段Tn期间发送的。如前所述，各个EPA设备对于非周期时间段Tn的占用是通过在其周期报文中进行非周期声明来实现的。因此，在EPA系统100中存在同属设备的情况下，主时钟设备10可以在每个通信周期T的周期时间段Tp中都包含一个非周期声明（如图4中的标号420所示，其可以是主时钟设备10的周期报文P10的一部分），以声明该通信周期T的非周期时间段Tn的一个非周期时间片来发送该周期性心跳报文410。

为此，组态配置信息中可以包括多个同属设备对同一周期时间片的分时复用规则，例如在周期性心跳报文中包括循环心跳码的情况下，组态配置信息可以包括每个同属设备对该周期时间片的复用占比或者占用顺序。因此，作为同属设备的EPA设备可以基于心跳报文410和组态配置信息中的分时复用规则确定通信周期T的下一通信周期T+1是否是该EPA设备的发送周期。例如，假设EPA设备40和50是同属设备，循环心跳码是从0到255循环的循环心跳码，并且EPA设备40和50对该周期时间片的复用占比为各50%，或者占用顺序是先EPA设备40再EPA设备50，则可以确定EPA设备40可以在循环心跳码为0、2、4……254时在该周期时间片发送其周期报文P40，EPA设备50可以在循环心跳码为1、3、5……255时在该周期时间片发送其周期报文P50。

在这种情况下，如果在通信周期T接收的心跳报文中的循环心跳码是31，则在步骤330，EPA设备40可以确定下一通信周期T+1不是其发送周期，而EPA设备50可以确定下一通信周期T+1是其发送周期。

在另一些实施例中，该周期时间片占用指示包括从至少一个其他EPA设备（即该EPA设备的其他同属设备）接收的周期报文。在这种情况下，在步骤330，该EPA设备可以通过确定该周期报文是否包含该其他EPA设备对下一通信周期T+1的周期时间段的声明来确定通信周期T的下一通信周期T+1是否是该EPA设备的发送周期。如果该周期报文包含该其他EPA设备对下一通信周期T+1的周期时间段的声明，则可以确定通信周期T的下一通信周期T+1已经被该EPA设备的同属设备声明并占用，因此下一通信周期T+1不是该EPA设备的发送周期。如果该周期报文不包含该其他EPA设备对下一通信周期T+1的周期时间段的声明，则可以确定通信周期T的下一通信周期T+1没有被该EPA设备的同属设备声明并占用，因此下一通信周期T+1可以作为该EPA设备的发送周期。也就是说，在这种实施例中，各个同属设备对于同一周期时间片的占用是由这些同属设备自发协调确定的。例如，EPA设备50可以通过确定从作为其同属设备的EPA设备40接收到的周期报文P40是否包含EPA设备40对下一通信周期T+1的周期时间段的声明来确定通信周期T的下一通信周期T+1是否是EPA设备50的发送周期。如果该周期报文P40包含EPA设备40对下一通信周期T+1的周期时间段的声明，则可以确定通信周期T的下一通信周期T+1已经被EPA设备50的同属设备声明并占用，因此下一通信周期T+1不是EPA设备50的发送周期。如果该周期报文P40不包含EPA设备40对下一通信周期T+1的周期时间段的声明，则可以确定通信周期T的下一通信周期T+1没有被EPA设备50的同属设备声明并占用，因此下一通信周期T+1可以作为EPA设备50的发送周期。

为此，组态配置信息中可以包括同属设备优先级信息。同属设备优先级信息指示占用同一周期时间片的多个同属设备中优先发送的同属设备。例如，同属设备优先级信息可以指示IP地址最小的同属设备优先发送。通过这种方式，可以在初始化时使得各个同属设备能够确定第一个占用该共享的周期时间片的同属设备。

如果在步骤330确定下一通信周期T+1是该EPA设备的发送周期，则在步骤340，该EPA设备可以在下一通信周期T+1的周期时间段期间发送周期报文。例如，如果在步骤330，EPA设备50确定下一通信周期T+1是其发送周期，则在步骤340，EPA设备50可以在下一通信周期T+1的周期时间段期间发送其周期报文P50。即，EPA设备50可以在下一通信周期T+1占用分配给EPA设备40和EPA设备50的周期时间片。

另一方面，如果在步骤330确定下一通信周期T+1不是该EPA设备的发送周期，则方法300还可以包括步骤350，该EPA设备可以在下一通信周期T+1的周期时间段期间保持静默。例如，如果在步骤330，EPA设备40确定下一通信周期T+1不是其发送周期，则在步骤350，EPA设备40可以在下一通信周期T+1的周期时间段期间保持静默。

另一方面，如果在步骤320确定该EPA设备不是同属设备，即，不需要与其他EPA设备共享同一周期时间片，则方法300还可以包括步骤360，其中在下一通信周期T+1的周期时间段期间该EPA设备发送周期报文。即，该EPA设备可以在组态配置信息所指示的用于该EPA设备的周期时间片发送其自己的周期报文。例如，对于EPA设备20和30来说，它们在步骤320确定其不是同属设备，则可以在每个通信周期正常进行周期报文P20和P30的发送。

利用如上所述的方案，通过在系统组态配置阶段将可以共享同一周期时间片的多个EPA设备（如低实时性要求的多个EPA设备）设置为同属设备，并且由主时钟设备在每个通信周期发送周期性心跳报文或者由同属设备基于优先规则自发协调，使得多个同属设备能够分时复用该同一周期时间片，从而提高了带宽利用率。此外，利用该方案，能够降低通信周期的时长，以提高关键信息（如高实时性要求的EPA设备的周期数据）的响应时间。

图5示出了适合实现本发明的实施例的EPA设备500的方框图。EPA设备500可以用来实现如图1中所示的多个EPA设备中的任一个。

如图5中所示，EPA设备500可以包括处理器510。处理器510控制EPA设备500的操作和功能。例如，在某些实施例中，处理器510可以借助于与其耦合的存储器520中所存储的指令530来执行各种操作。存储器520可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以利用任何合适的数据存储技术来实现，包括但不限于基于半导体的存储器件、磁存储器件和系统、光存储器件和系统。尽管图5中仅仅示出了一个存储器520，但是本领域技术人员可以理解，EPA设备500可以包括更多个物理上不同的存储器520。

处理器510可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以包括但不限于通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器（DSP）以及基于处理器的多核处理器架构中的一个或多个多个。EPA设备500也可以包括多个处理器510。处理器510与收发器540耦合，收发器540可以借助于一个或多个天线550和/或其他部件来实现信息的接收和发送。上文参考图1至图4所描述的所有特征均适用于EPA设备500，在此不再赘述。

本发明可以实现为方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

在一个或多个示例性设计中，可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本发明所述的功能。例如，如果用软件来实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。

本文公开的装置的各个单元可以使用分立硬件组件来实现，也可以集成地实现在一个硬件组件，如处理器上。例如，可以用通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本文所述的功能的任意组合来实现或执行结合本发明所描述的各种示例性的逻辑块、模块和电路。

本领域普通技术人员还应当理解，结合本发明的实施例描述的各种示例性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。

本发明的以上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域普通技术人员来说，本发明的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本发明并不限于本文所述的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。