DE102019207542A1

DE102019207542A1 - Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem

Info

Publication number: DE102019207542A1
Application number: DE102019207542.8A
Authority: DE
Inventors: Florian Hartwich; Steffen Walker; Arthur Mutter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2020-11-26
Also published as: WO2020234465A1; CN114128221A; US11677581B2; CN114128221B; US20220209983A1

Abstract

Es ist eine Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) für ein serielles Bussystem (1) und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem (1) bereitgestellt. Die Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) hat eine Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) zum Steuern einer Kommunikation der Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation (20; 10; 30) des Bussystems (1), eine Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32) zum Empfangen eines von einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) einer Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) des Bussystems (1) erzeugten Sendesignals (TXD) in einem Rahmen (450; 460) von einem Bus (40) des Bussystems (100) und zum Erzeugen eines Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) aus dem empfangenen Rahmen (450; 460), und einen Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) zur Erfassung und Bewertung einer Qualität einer Kommunikationsverbindung zu einer Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) des Bussystems (1) aus dem von der Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32) erzeugten Empfangssignal (RXD; RXD_A bis RXD_E) unter Verwendung von mindestens zwei Zeitquanten (TQ), in welche die Bitzeit (T_B) eines Bits des erzeugten Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) unterteilt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem, mit welchen die Teilnehmerstation ihre Verbindungsqualität zum bzw. im Bussystem bewerten und bei Bedarf Maßnahmen zur Verbesserung der Verbindungsqualität ergreifen kann.
Stand der Technik
Für die Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten, beispielsweise in Fahrzeugen, wird aus Kostengründen anstelle einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung derzeit immer häufiger ein Bussystem eingesetzt, in welchem Daten als Nachrichten im Standard ISO11898-1:2015 als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD übertragen werden. Die Nachrichten werden zwischen den Teilnehmerstationen des Bussystems, wie Sensor, Steuergerät, Geber, usw., übertragen. Hierbei wird CAN FD derzeit in der Einführungsphase im ersten Schritt meist mit einer Daten-Bitrate von 2Mbit/s bei der Übertragung von Bits des Datenfelds und mit einer Arbitrations-Bitrate von 500kbit/s bei der Übertragung von Bits des Arbitrationsfelds im Fahrzeug eingesetzt.
Bei der Weiterentwicklung von CAN sollen jedoch noch höhere Bitraten und größere Datenfeldern innerhalb einer Nachricht als bei CAN FD möglich sein. Hierfür wird ein neues CAN Protokoll entwickelt, das ab hier als CAN XL bezeichnet wird. CAN XL soll neben dem reinen Datentransport auch andere Funktionen unterstützen, wie Safety (Funktionale Sicherheit), Security (Datensicherheit) und QoS (Quality of Service = Dienstgüte, z.B. Garantie einer maximalen Latenz für einen Rahmen, Zeitsynchronisation der Teilnehmerstationen).
Für autonom fahrende Fahrzeuge, welche aktuell bei den Automobilherstellern entwickelt werden, ist die funktionale Sicherheit eine besonders wichtige Eigenschaft. Ein Faktor in diesem Zusammenhang ist, die aktuelle Qualität einer Kommunikationsverbindung sicherzustellen. Verschlechtert sich zum Beispiel die Qualität einer Kommunikationsverbindung so stark, dass diese Verbindung ausfallen könnte, so soll das Fahrzeug rechtzeitig Maßnahmen ergreifen können, um einem Ausfall der Kommunikationsverbindung vorzugreifen, wie beispielsweise einen alternativen Kommunikationspfad verwenden, und den Ausfall möglichst verhindern, wie beispielsweise eine Werkstatt aufsuchen.
Überlegt wurde, die Verbindungsqualität durch Auswertung der Anzahl der fehlerhaften Rahmen pro Zeiteinheit zu bestimmen. Hierbei könnten im CAN Controller separate Fehlerzähler für gesendete und empfangene Rahmen eingesetzt werden, die dann ausgewertet werden. Der Nachteil einer derartigen Lösung ist, dass erst viele fehlerhafte Rahmen gezählt werden müssen, um den sehr baldigen Ausfall der Kommunikationsverbindung zu erkennen. Fehlerhafte Rahmen bedeuten, dass die Verbindungsqualität so schlecht ist, dass es schon zu Fehlern kommt. Jedoch bleibt dann kaum noch oder keine Zeit zur Reaktion, so dass der Ausfall der Kommunikationsverbindung eventuell nicht mehr verhindert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem bereitgestellt werden, welche bei einem drohenden Ausfall bzw. Verschlechterung einer Kommunikationsverbindung so rechtzeitig Maßnahmen zum Aufrechterhalten der Kommunikation einleitbar machen, dass die benötigte funktionale Sicherheit der Kommunikation gewährleistet werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Teilnehmerstation hat eine Kommunikationssteuereinrichtung zum Steuern einer Kommunikation der Teilnehmerstation mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation des Bussystems,
eine Sende-/Empfangseinrichtung zum Empfangen eines von einer Kommunikationssteuereinrichtung einer Teilnehmerstation des Bussystems erzeugten Sendesignals in einem Rahmen von einem Bus des Bussystems und zum Erzeugen eines Empfangssignals aus dem empfangenen Rahmen, und einen Verbindungsqualitätsblock zur Erfassung und Bewertung einer Qualität einer Kommunikationsverbindung zu einer Teilnehmerstation des Bussystems aus dem von der Sende-/Empfangseinrichtung erzeugten Empfangssignal unter Verwendung von mindestens zwei Zeitquanten, in welche die Bitzeit eines Bits des erzeugten Empfangssignals unterteilt ist.
Mit der Teilnehmerstation kann die Verbindungsqualität sehr zuverlässig bewertet werden. Hierbei ist eine Verschlechterung der Verbindungsqualität sehr frühzeitig erkennbar, so dass ein drohender Ausfall einer Kommunikationsverbindung durch Einleiten entsprechender Maßnahmen mit hoher Sicherheit abgewendet werden kann. Die Teilnehmerstation stellt sicher, dass so rechtzeitig Maßnahmen zum Aufrechterhalten der Kommunikation einleitbar sind, dass die benötigte funktionale Sicherheit der Kommunikation gewährleistet werden kann.
Bei der Teilnehmerstation ist die Ermittlung der Verbindungqualität digital, beispielsweise im Protokoll-Controller, der Kommunikationssteuereinrichtung, implementierbar. Dabei ist eine kostenintensive analoge Auswertung der Bussignale nicht erforderlich. Dadurch ist mit der Teilnehmerstation die Ermittlung der Verbindungqualität sehr kosteneffizient möglich.
Im einfachsten Fall benötigt die Teilnehmerstation nur einen Zähler und eine konfigurierte Schwelle oder einen vorbestimmten Grenzzählwert, der mit dem Zählerwert des Zählers verglichen wird. Für genauere Aussagen kann mehr als ein Zähler verwendet werden und/oder kann die Verbindungsqualität für jede Kommunikationsbeziehung separat oder individuell ermittelt werden. Hierbei wird die Verbindungsqualität in einer empfangenden Teilnehmerstation für jede Kommunikationsbeziehung separat ausgewertet, also pro sendende Teilnehmerstation. Hierbei ist auch die Verbindungsqualität umfasst, wenn die Teilnehmerstation Sender der Nachricht ist und ihren eigenen Rahmen vom Bus empfängt.
Als Folge davon ist mit der Teilnehmerstation ein Senden und Empfangen der Nachrichten mit großer Sicherheit realisierbar.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Teilnehmerstation sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Denkbar ist, dass der Verbindungsqualitätsblock derart einstellbar ausgestaltet ist, ob für jedes Bit oder nur für dedizierte Bits des erzeugten Empfangssignals eine Bewertung einer Qualität einer Kommunikationsverbindung vorzunehmen ist.
Gemäß einer speziellen Ausführungsvariante hat der Verbindungsqualitätsblock ein Zählmodul mit mindestens einem Zähler zum Zählen der mindestens zwei Zeitquanten zwischen Flanken des Bits oder zum Zählen von Zeitquanten der mindestens zwei Zeitquanten bei Vorliegen mindestens einer vorbestimmten Eigenschaft des Zeitquantums, und ein Bewertungsmodul zum Bewerten der Qualität der Kommunikationsverbindung auf der Grundlage des Ergebnisses des Zählwerts des mindestens einen Zählers im Vergleich mit mindestens einem vorbestimmten Grenzzählwert. Hierbei kann die mindestens eine vorbestimmte Eigenschaft des Zeitquantums einen Wert des Bits in dem Zeitquantum und/oder eine Anordnung des Zeitquantums relativ zu einem Abtastpunkt des Bits und/oder die Anzahl der Zeitquanten und/oder den Takt der Zeitquanten umfassen und/oder die Information ist, dass das Zeitquantum das erste Zeitquantum des Bits ist oder das letzte Zeitquantum des Bits ist.
Möglicherweise ist die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet, dem Verbindungsqualitätsblock die mindestens eine vorbestimmte Eigenschaft des Zeitquantums bereitzustellen.
Gemäß einer Variante ist der Verbindungsqualitätsblock ausgestaltet, die Bitasymmetrie eines Bits des erzeugten Empfangssignals unter Verwendung von mindestens einem Zeitquantum vor einem Abtastpunkt des Bits und von mindestens einem Zeitquantum nach dem Abtastpunkt des Bits zu erfassen und zu bewerten.
Gemäß einer Variante hat der Verbindungsqualitätsblock mindestens einen ersten Zähler zum Zählen zu mindestens zwei Zeiten während einer Bitzeit, ob das Bit des Empfangssignals einen ersten binären Wert hat, und mindestens einen zweiten Zähler zum Zählen zu mindestens zwei Zeiten während einer Bitzeit, ob das Bit des Empfangssignals einen zweiten binären Wert hat, der sich von dem ersten binären Wert unterscheidet, wobei der Verbindungsqualitätsblock ausgestaltet ist, die Qualität der Kommunikationsverbindung auf der Grundlage des Ergebnisses der Zählwerte des ersten und zweiten Zählers im Vergleich mit mindestens einem vorbestimmten Grenzzählwert zu bewerten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat der Verbindungsqualitätsblock einen ersten Zähler zum Erfassen während einer Bitzeit des Bits des Empfangssignals zu mindestens einer Zeit vor einem Abtastpunkt des Bits, ob das Bit den ersten binären Wert hat und zum Zählen, wenn das Bit den ersten binären Wert hat, einen zweiten Zähler zum Erfassen während einer Bitzeit des Bits des Empfangssignals zu mindestens einer Zeit vor dem Abtastpunkt des Bits, ob das Bit den zweiten binären Wert hat und zum Zählen, wenn das Bit den zweiten binären Wert hat, einen dritten Zähler zum Erfassen während einer Bitzeit des Bits des Empfangssignals zu mindestens einer Zeit nach dem Abtastpunkt, ob das Bit den ersten binären Wert hat und zum Zählen, wenn das Bit den ersten binären Wert hat, einen vierten Zähler zum Erfassen während einer Bitzeit des Bits des Empfangssignals zu mindestens einer Zeit nach dem Abtastpunkt, ob das Bit den zweiten binären Wert hat und zum Zählen, wenn das Bit den zweiten binären Wert hat, wobei der Verbindungsqualitätsblock ausgestaltet ist, die Qualität der Kommunikationsverbindung auf der Grundlage des Ergebnisses der Zählwerte des ersten bis vierten Zählers im Vergleich mit mindestens einem vorbestimmten Grenzzählwert zu bewerten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Verbindungsqualitätsblock ausgestaltet, bei Vorliegen einer Bitasymmetrie eines Bits des erzeugten Empfangssignals die Position des Abtastpunkts von Bits des von der Sende-/Empfangseinrichtung erzeugten Empfangssignals derart zu verschieben, dass der Abtastpunkt in der Mitte zwischen den Flanken des Bits liegt.
Möglicherweise ist der Verbindungsqualitätsblock ausgestaltet, die Doppel- oder Mehrfachumschalter während eines Bits des erzeugten Empfangssignals zu erfassen.
Denkbar ist zusätzlich oder alternativ, dass die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet ist, dem Verbindungsqualitätsblock einen Identifizierer des Rahmens bereitzustellen, wobei der Verbindungsqualitätsblock ausgestaltet ist, die Qualität der Kommunikationsverbindung individuell für mindestens zwei Teilnehmerstationen des Bussystems bereitzustellen.
In einer Ausgestaltung kann die Teilnehmerstation zudem ein Signalverzerrungsblock zum Vorverzerren des von der Kommunikationssteuereinrichtung erzeugten Sendesignals und/oder zum Nachverzerren des Empfangssignals aufweisen.
Optional ist die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet, den Rahmen in eine erste Kommunikationsphase und eine zweite Kommunikationsphase aufzuteilen, und wobei in der ersten Kommunikationsphase ausgehandelt wird, welche der Teilnehmerstationen des Busses in der nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase einen zumindest zeitweise exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus bekommt, und wobei der Verbindungsqualitätsblock ausgestaltet ist, eine Erfassung und Bewertung der Verbindungsqualität abhängig von der derzeit vorliegenden Kommunikationsphase auszuführen.
Zumindest zwei der zuvor beschriebenen Teilnehmerstationen können Teil eines Bussystems sein, das zudem einen Bus umfasst, wobei die mindestens zwei Teilnehmerstationen über den Bus derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem nach Anspruch 15 gelöst. Das Verfahren wird mit einer Teilnehmerstation des Bussystems ausgeführt, die eine Kommunikationssteuereinrichtung und eine Sende-/Empfangseinrichtung aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, Empfangen, mit einer Sende-/Empfangseinrichtung, eines von einer Kommunikationssteuereinrichtung einer Teilnehmerstation des Bussystems erzeugten Sendesignals in einem Rahmen von einem Bus des Bussystems, Erzeugen, mit der Sende-/Empfangseinrichtung, eines Empfangssignals aus dem empfangenen Rahmen, und Erfassen und Bewerten, mit einem Verbindungsqualitätsblock, einer Qualität einer Kommunikationsverbindung zu einer Teilnehmerstation des Bussystems aus dem von der Sende-/Empfangseinrichtung erzeugten Empfangssignal unter Verwendung von mindestens zwei Zeitquanten, in welche die Bitzeit eines Bits des erzeugten Empfangssignals unterteilt ist.
Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die Teilnehmerstation genannt sind.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Figurenliste
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus von Nachrichten, die von Teilnehmerstationen des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden können;
3 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Sicht einer empfangenden Teilnehmerstation in dem Bussystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, welche verschiedene Signalverläufe gemäß 5 bis 9 am Anschluss eines RXD-Signals sieht;
10 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise eines Verbindungsqualitätsblocks der empfangenden Teilnehmerstation in dem Bussystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und
11 bis 14 jeweils ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Teilnehmerstation eines Bussystems gemäß einem zweiten bis fünften Ausführungsbeispiel.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts Anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt als Beispiel ein Bussystem 1, das insbesondere grundlegend als ein CAN-Bussystem und/oder ein CAN FD-Bussystem und/oder ein CAN FD-Nachfolge-Bussystem, das hier als CAN XL-Bussystem bezeichnet ist, und/oder Abwandlungen davon ausgestaltet ist, wie nachfolgend beschrieben. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden.
In 1 hat das Bussystem 1 eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an einen Bus 40 mit einer ersten Busader 41 und einer zweiten Busader 42 angeschlossen sind. Der Bus 40 ist an seinen beiden Enden mit Abschlusswiderständen 50 abgeschlossen. Die Busadern 41, 42 können auch CAN_H und CAN_L oder CAN-XL_H und CAN-XL_L genannt werden und dienen, unter Verwendung eines TX-Signals im Sendezustand, zur elektrischen Signalübertragung nach Einkopplung der dominanten Pegel bzw. Erzeugung von rezessiven Pegeln für ein Signal im Sendezustand. Über den Bus 40 sind Nachrichten 45, 46 in der Form der Signale CAN_H und CAN_L oder CAN-XL_H und CAN-XL_L zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 seriell übertragbar. Nach Übertragung der Signale CAN_H und CAN_L oder CAN-XL_H und CAN-XL_L auf den Busadern 41, 42 werden die Signale von den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 als ein RX-Signal empfangen. Tritt bei der Kommunikation auf dem Bus 40 ein Fehler auf, wie durch den gezackten schwarzen Blockpfeil in 1 dargestellt, kann optional ein Fehlerrahmen 47 (Error Flag) gesendet werden. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind beispielsweise Steuergeräte, Sensoren, Anzeigevorrichtungen, usw. eines Kraftfahrzeugs.
Wie in 1 gezeigt, hat die Teilnehmerstation 10 eine Kommunikationssteuereinrichtung 11, eine Sende-/Empfangseinrichtung 12 und einen Verbindungsqualitätsblock 15. Die Teilnehmerstation 20 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 21 eine Sende-/Empfangseinrichtung 22 und einen Verbindungsqualitätsblock 25. Die Teilnehmerstation 30 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 31, eine Sende-/Empfangseinrichtung 32 und einen Verbindungsqualitätsblock 35. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind jeweils direkt an den Bus 40 angeschlossen, auch wenn dies in 1 nicht veranschaulicht ist.
In jeder Teilnehmerstation 10, 20, 30 werden die Nachrichten 45, 46 kodiert in Form von Rahmen über eine TXD-Leitung und eine RXD-Leitung bitweise zwischen der jeweiligen Kommunikationssteuereinrichtung 11, 21, 31 und der zugehörigen Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 ausgetauscht.
Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21, 31 dienen jeweils zur Steuerung einer Kommunikation der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 30 über den Bus 40 mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die an den Bus 40 angeschlossen sind.
Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 31 erstellen und lesen erste Nachrichten 45, die beispielsweise CAN Nachrichten sind die auf der Grundlage eines CAN XL-Formats aufgebaut sind, das in Bezug auf 2 detaillierter beschrieben ist. Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 31 können zudem ausgeführt sein, um je nach Bedarf eine CAN XL-Nachricht 45 oder eine CAN FD-Nachricht 46 für die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 32 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 31 erstellen und lesen also eine erste Nachricht 45 oder zweite Nachricht 46, wobei sich die erste und zweite Nachricht 45, 46 durch ihren Datenübertragungsstandard unterscheiden, nämlich in diesem Fall CAN XL oder CAN FD.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 kann wie ein herkömmlicher CAN-Controller nach ISO 11898-1:2015 ausgeführt sein, insbesondere wie ein CAN FD toleranter Classical CAN-Controller oder ein CAN FD-Controller. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 46, beispielsweise Classical CAN Nachrichten oder CAN FD-Nachrichten 46. Bei den CAN FD-Nachrichten 46 kann eine Anzahl von 0 bis zu 64 Datenbytes umfasst sein, die noch dazu mit einer deutlich schnelleren Datenrate als bei einer Classical CAN-Nachricht übertragen werden. Insbesondere ist die Kommunikationssteuereinrichtung 21 bis auf den Block 25 wie ein herkömmlicher CAN oder CAN FD-Controller ausgeführt.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 kann wie ein herkömmlicher CAN Transceiver nach ISO 11898-2:2016 oder CAN FD Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 32 können ausgeführt sein, um je nach Bedarf Nachrichten 45 bzw. Bits eines Rahmens gemäß dem CAN XL-Format oder Nachrichten 46 bzw. Bits eines Rahmens gemäß dem derzeitigen CAN FD-Format für die zugehörige Kommunikationssteuereinrichtung 11, 31 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen.
Mit den beiden Teilnehmerstationen 10, 30 ist eine Bildung und dann Übertragung von Nachrichten 45 mit dem CAN XL Format sowie der Empfang solcher Nachrichten 45 realisierbar.
2 zeigt in ihrem oberen Teil für die Nachricht 46 einen CAN FD-Rahmen 460, wie er von der Sende-/Empfangseinrichtung 12 oder der Sende-/Empfangseinrichtung 22 oder der Sende-/Empfangseinrichtung 32 über der Zeit t seriell auf den Bus 40 gesendet wird. In dem unteren Teil von 2 ist für die Nachricht 45 ein spezielles Beispiel eines CAN-XL-Rahmens 450 gezeigt, wie er von der Sende-/Empfangseinrichtung 22 oder 32 über der Zeit t seriell auf den Bus 40 gesendet werden kann. Alternativ kann der obere Teil von 2 als Classical CAN-Rahmen und der untere Teil von 2 als CAN FD-Rahmen oder CAN XL-Rahmen interpretiert werden.
Gemäß 2 sind die Rahmen 450, 460 für die CAN-Kommunikation auf dem Bus 40 in unterschiedliche Kommunikationsphasen 451, 452, 453 unterteilt, nämlich eine Arbitrationsphase 451, eine Datenphase 452, und eine Rahmenendphase 453. In der Arbitrationsphase 451 am Anfang des Rahmens 450, 460 überträgt die zugehörige Sende-/Empfangseinrichtung 12, 22, 32 einen Identifizierer 451x und einen Teil eines Steuerfelds. In der Datenphase 452 werden unter anderem folgende Daten gesendet: ein Teil des Steuerfelds, die Nutzdaten des CAN-XL-Rahmens bzw. der Nachricht 45, 46 in einem Datenfeld DF und eine Checksumme. Bei einem Rahmen 450 kann ein Teil des Steuerfelds ein optionales Datentypfeld (DataType Feld) DT sein, das den Typ der Daten angibt, die in dem Datenfeld DF gesendet werden. Das Datentypfeld DT ist in 2 zur Veranschaulichung mit einer größeren Länge gezeigt, als es in Relation zu der Länge des Datenfelds DF oft ist. Das Datentypfeld DT kann in dem Steuerteil des Rahmens 450, 460, insbesondere am Anfang der Datenphase 452, oder am Ende der Arbitrationsphase 451 übertragen werden. Nach der Datenphase 452, folgt die Rahmenendphase 453, die entsprechend ISO11898-1:2015 auch zur Arbitrationsphase gehört. Die Rahmenendphase 453, die auch als Arbitrationsphase am Ende des Rahmens 450, 460 bezeichnet werden kann, weist unter anderem folgende Teile auf: ein ACK-Feld und eine Rahmenendekennzeichnung (EOF, End of Frame). Die Rahmenendphase 453 ist hier nicht weiter relevant und daher nicht genauer beschrieben.
In der Arbitrationsphase 451 überträgt die zugehörige Sende-/Empfangseinrichtung 12, 22, 32 Bits des Rahmens 450, 460 mit einer langsameren Bitrate als in der Datenphase 452. Bei CAN FD ist die Datenphase 452 gegenüber der Datenphase 452 des Classical CAN-Rahmens zeitlich deutlich verkürzt. In besonderen Anwendungsfällen können die beiden Bitraten der Phasen 451, 452 auf gleiche Werte konfiguriert werden, aber üblicherweise ist die Bitrate in der Datenphase 452 wesentlich höher als in der Arbitrationsphase 451.
Für CAN XL wird ein Rahmenformat definiert, in dem nicht nur die Bitraten innerhalb des Rahmens 450 bzw. der Nachricht 45 umgeschaltet werden, sondern optional auch der Betriebsmodus der Sende-/Empfangseinrichtung 12, 32. In der Arbitrationsphase 451 arbeitet die Sende-/Empfangseinrichtung 12, 32 in einem Betriebsmodus (hier genannt CAN), der kompatibel ist zu ISO 11898-2:2016. In der Datenphase 452 des Rahmens 450 kann die Sende-/Empfangseinrichtung 12, 32 optional in einen anderen Betriebsmodus geschaltet werden, der höhere Bitraten und damit eine schnelle Datenübertragung möglich macht.
Die Arbitrationsphase 451 wird genutzt, um mit Hilfe eines Identifizierers (ID) 451x bitweise zwischen den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 auszuhandeln, welche Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Nachricht 45, 46 mit der höchsten Priorität hat und daher für die nächste Zeit zum Senden zumindest in der anschließenden Datenphase 452 einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 100 bekommt. Hierbei wird in der Arbitrationsphase 451 das bekannte CSMA/CR-Verfahren angewandt, welches gleichzeitigen Zugriff der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 auf den Bus 40 erlaubt, ohne dass die höher priorisierte Nachricht 45, 46 zerstört wird. Dadurch können dem Bussystem 100 relativ einfach weitere Bus-Teilnehmerstationen 10, 20, 30 hinzugefügt werden, was sehr vorteilhaft ist.
Somit wird in der Arbitrationsphase 451 von der zugehörigen Sende-/Empfangseinrichtung 12, 22, 32 ein Physical Layer wie bei CAN und CAN-FD verwendet. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell).
Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 mit dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können. Im rezessiven Zustand herrschen an der einzelnen Teilnehmerstation 10, 20, 30 hochohmige Verhältnisse, was in Kombination mit den Parasiten der Busbeschaltung längere Zeitkonstanten zur Folge hat. Dies führt zu einer Begrenzung der maximalen Bitrate des heutigen CAN-FD-Physical-Layer auf derzeit etwa 2 Megabit pro Sekunde im realen Fahrzeug-Einsatz.
Ein Sender der Nachricht 45, 46 beginnt ein Senden von Bits der Datenphase 452 auf den Bus 40 erst, wenn die entsprechende Teilnehmerstation 10, 20, 30 als der Sender die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 10, 20, 30 als Sender damit zum Senden einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 100 hat.
Ganz allgemein können in dem Bussystem mit CAN XL im Vergleich zu CAN oder CAN FD folgende abweichenden Eigenschaften realisiert werden:

a) Übernahme und gegebenenfalls Anpassung bewährter Eigenschaften, die für die Robustheit und Anwenderfreundlichkeit von CAN und CAN FD verantwortlich sind, insbesondere Rahmenstruktur mit Identifizierer 451x und Arbitrierung nach dem CSMA/CR-Verfahren,
b) Steigerung der Netto-Datenübertragungsrate, insbesondere auf etwa 10 Megabit pro Sekunde oder mehr,
c) Anheben der Größe der Nutzdaten pro Rahmen, insbesondere auf etwa 2kbyte oder mehr.

3 veranschaulicht den Aufbau der Kommunikationssteuereinrichtung 11 genauer. Optional kann mindestens eine der Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 auf die gleiche Weise ausgeführt sein. Daher gilt die nachfolgende Beschreibung der Kommunikationssteuereinrichtung 11 in gleicher Weise für die Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 und deren Blöcke 25, 35.
Gemäß 3 hat die Teilnehmerstation 10 zusätzlich zu der Kommunikationssteuereinrichtung 11 und der Sende-/Empfangseinrichtung 12 einen Mikrocontroller 13, welchem die Kommunikationssteuereinrichtung 11 zugeordnet ist. Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 hat einen TXD-Anschluss zur Ausgabe des Sendesignals TXD und einen RXD-Anschluss zum Empfang des RXD-Signals von der zugehörigen Sende-/Empfangseinrichtung 12. Außerdem hat die Kommunikationssteuereinrichtung 11 einen Protokoll-Controller 111 und den Verbindungsqualitätsblock 15, der die Verbindungsqualität erfasst und an den Mikrocontroller 13 bereitstellt. Der Mikrocontroller 13 enthält typischerweise auch eine zentrale Verarbeitungseinheit (Central Processing Unit = CPU). Somit ist der Verbindungsqualitätsblock 15 zusätzlich zu dem Protokoll-Controller 111 in der Kommunikationssteuereinrichtung 11 vorgesehen. Der Protokoll-Controller 111 kann insbesondere ein CAN Protocol Controller sein.
Der Verbindungsqualitätsblock 15 hat ein Zählmodul 151 und ein Bewertungsmodul 152. Das Zählmodul 151 hat einen ersten bis vierten Zähler 1511 bis 1514.
Im Betrieb der Teilnehmerstation 10 stellt der Protokoll-Controller 111 dem Verbindungsqualitätsblock 15 die folgenden Informationen bereit, die nachfolgend in Bezug auf 4 bis 10 noch genauer beschrieben sind: erstes Zeitquantum TQ1 des Bits, letztes Zeitquantum TQN des Bits, Abtastpunkt SP, Zeitquantumtakt TQ_CLK und Wert B_W des Bits, den der Protokoll-Controller 111 beim Abtastpunkt SP abgetastet hat. Alle vorgenannten Informationen zu Zeitquanten TQ sind Eigenschaften der Zeitquanten. Dadurch ist die Realisierung des Zählens mit dem Zählmodul 151 sehr einfach möglich. Dies ist nachfolgend in Bezug auf 4 bis 10 genauer beschrieben.
4 zeigt über der Zeit t die Einteilung einer Bitzeit T_B in eine Vielzahl von Zeitquanten TQ. Die Bitzeit T_B ist die Zeitdauer eines Bits in der jeweils vorliegenden Kommunikationsphase, nämlich entweder der Arbitrationsphase 451 oder der Datenphase 452. Ein Bit wird an einer bestimmten Position in einem vom Bus 40 empfangenen Signal erwartet. Jedes Bit ist aus der gleichen Zahl von Zeitquanten TQ aufgebaut. Die Anzahl der Zeitquanten TQ ist beliebig wählbar. Bei dem Beispiel von 4 sind 16 Zeitquanten TQ in einer Bitzeit T_B vorhanden.
Gemäß 4 beginnt die Bitzeit T_B mit dem ersten Zeitquantum TQ1. Der Protokoll-Controller 111 erwartet den Flankenwechsel des Bits im ersten Zeitquantum TQ1. Der Protokoll-Controller 111 tastet den Wert des Bits bei einem Abtastpunkt SP (= Sample-Point) ab. Bei dem Beispiel von 4 ist der Abtastpunkt SP am Ende des 12-ten Zeitquantums TQ der Bitzeit T_B angeordnet.
Die Zahl der Zeitquanten TQ pro Bit und/oder die Position des Abtastpunkts SP sind/ist an der Kommunikationssteuereinrichtung 11, 21, 31 einstellbar. Die Zahl der Zeitquanten TQ pro Bit kann der Protokoll-Controller 111 beim Empfangen dynamisch anpassen, um sich auf die empfangene Bit-Sequenz am RXD-Anschluss zu synchronisieren.
5 bis 9 zeigen verschiedene Szenarien, die für eine empfangende Teilnehmerstation 10, 20, 30 im Betrieb des Bussystems 1 bei dem Empfang einer Bitfolge 010 von dem Bus 40 auftreten können. Bei dem Beispiel von 4 bis 9 ist nachfolgend nur das mittlere Bit, also die 1 genauer betrachtet.
5 zeigt einen idealen Signalverlauf RXD_A für die Bitfolge 010. In der Praxis tritt ein derartiger idealer Signalverlauf RXD_A jedoch selten auf.
6 zeigt einen Signalverlauf RXD_B mit Bit-Asymmetrie, der in dieser Weise typischerweise in der Datenphase 452 bei CAN FD auftritt.
7 zeigt einen Signalverlauf RXD_C mit starker Bit-Asymmetrie. Dies entspricht einer schlechten Verbindungsqualität, bei der die Kommunikation jedoch noch fehlerfrei möglich ist.
8 zeigt einen Signalverlauf RXD_D mit Doppelumschalter. Ein derartiger Signalverlauf RXD_D tritt dann auf, wenn der Bus 40 nicht korrekt terminiert ist. In einem solchen Fall kommt es zu Reflexionen und damit zu Schwingungen des Bus-Signals auf dem CAN Bus 40. Die Schwingungen führen dann zu sogenannten Doppelumschaltern, wie in 7 gezeigt, oder Mehrfachumschaltern. Der Signalverlauf RXD_D von 7 entspricht auch einer schlechten Verbindungsqualität, denn z.B. ist einer der Abschlusswiderstände (Terminierung) 50 von 1 nicht mehr am Bus 40 angeschlossen.
9 zeigt einen Signalverlauf RXD_E mit so großer Bit-Asymmetrie, dass es zu einer Fehlabtastung kommt. Das Bit wird am Abtastpunkt SP als 0 anstatt als 1 abgetastet. Da ein derartiger Signalverlauf RXD_E zu einem Bitfehler führt, entspricht der Signalverlauf RXD_E einer sehr schlechten Verbindungsqualität. Dieser Fall ist auch über Fehlerzähler detektierbar, die in den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 vorgesehen sein können.
Zur Erfassung der Verbindungsqualität geht die Kommunikationssteuereinrichtung 11, genauer gesagt ihr Verbindungsqualitätsblock 15, vor, wie in 10 anhand des Signalverlaufs RXD_C gemäß 7 veranschaulicht und nachfolgend beschrieben.
Gemäß dem Beispiel von 10 ist der Verbindungsqualitätsblock 15 ausgestaltet, mit Hilfe der Zähler 1511 bis 1514 die Bit-Asymmetrie eines Bits in dem Empfangssignal RXD zu erfassen. Aus der Bit-Asymmetrie, die von dem Zählmodul 151 als Signal an das Bewertungsmodul 152 ausgegeben werden kann, wie mit dem Pfeil in 3 gezeigt, kann dann das Bewertungsmodul 152 die Verbindungsqualität ableiten. Somit wird in einem ersten Schritt die Bit-Asymmetrie eines Bits erfasst und in einem zweiten Schritt aus dem Erfassungsergebnis die Verbindungsqualität abgeleitet.
Hierfür verwendet der Verbindungsqualitätsblock 15 in einer ersten Teil-Bitzeit T1, die der Zeitdauer von dem ersten Zeitquantum TQ1 bis zu dem Abtastpunkt SP entspricht, die Zähler 1511, 1512. In der zweiten Teil-Bitzeit T2, die der Zeitdauer von dem Abtastpunkt SP bis zu dem letzten Zeitquantum TQN entspricht, verwendet der Verbindungsqualitätsblock 15 die Zähler 1513, 1514.
Der erste Zähler 1511 zählt während der Zeitdauer T1 zu jeder Zeit t_Z, die durch die vertikal nach unten zeigenden Pfeile in 10 veranschaulicht sind, in wie vielen Zeitquanten TQ der Wert des RXD-Signals 0 ist. Der zweite Zähler 1512 zählt während der Zeitdauer T1 zu jeder Zeit t_Z, in wie vielen Zeitquanten TQ der Wert des RXD-Signals 1 ist.
Der dritte Zähler 1513 zählt während der Zeitdauer T2 zu jeder Zeit t_Z, in wie vielen Zeitquanten TQ der Wert des RXD-Signals 0 ist. Der vierte Zähler 1514 zählt während der Zeitdauer T2 zu jeder Zeit t_Z, in wie vielen Zeitquanten TQ der Wert des RXD-Signals 1 ist.
Bei dem Beispiel von 10 ergeben sich folgende Zählerstände am Ende des betrachteten Bits:

- Zählwert des ersten Zählers 1511 = 7
- Zählwert des zweiten Zählers 1512 = 5
- Zählwert des dritten Zählers 1513 = 3
- Zählwert des vierten Zählers 1514 = 1

Anschließend wählt der Verbindungsqualitätsblock 15 abhängig von dem Bit-Wert B_W, den der Protokoll-Controller 111 für dieses Bit ermittelt hat, zwei Zähler der Zähler 1511 bis 1514 aus. Wie bereits erwähnt, übernimmt der Protokoll-Controller 111 bei der vorliegenden Implementierung den Wert der Bits am Abtastpunkt SP. Ist der Bit-Wert B_W = 0, so wählt der Verbindungsqualitätsblock 15 die Zähler 1511, 1513 aus. Ist der Bit-Wert B_W = 1, so wählt der Verbindungsqualitätsblock 15 die Zähler 1512, 1514 aus.
Bei dem Beispiel von 10 ist der vom Protokoll-Controller 111 abgetastete Bit-Wert B_W = 1. Daher wählt der Verbindungsqualitätsblock 15 bei dem Beispiel von 10 die Zähler 1512, 1514 aus. Der Zählwert des Zählers 1512 entspricht einer Zeitreserve M1, die vor dem Abtastpunkt SP bzw. zwischen dem Flankenwechsel des Bits und dem Abtastpunkt SP vorhanden ist. Der Zählwert des Zählers 1514 entspricht einer Zeitreserve M2, die nach dem Abtastpunkt SP bzw. zwischen dem Abtastpunkt SP und dem Flankenwechsel des Bits vorhanden ist. Die Zeitreserven M1, M2 können auch Margin M1, M2 genannt werden.
Die Erfassung der Zeitreserven M1, M2 erfolgt für jedes Bit in einem Rahmen 450, 460. Alternativ kann die Erfassung der Zeitreserven M1, M2 nur für dedizierte Bits erfolgen.
Die Erfassung der Zeitreserven M1, M2 erfolgt mit einem kleinen Fehler, dem sogenannten Quantisierungsfehler, weil das RXD-Signal nur 1-Mal pro Zeitquantum TQ abgetastet wird. Das ist aber kein Nachteil, weil der Protokoll-Controller 111 auch nur mit dem Zeitquantumtakt TQ_CLK arbeitet.
Die Auswertung der Zeitreserven M1, M2 erfolgt nach der Vorschrift, dass die Verbindungsqualität umso schlechter ist, je kleiner die Zeitreserven M1, M2 sind. Liegen die Zeitreserven M1, M2 unterhalb eines vorbestimmten Grenzzählwerts, kann beispielsweise ein Warnsignal S_W, insbesondere eine Unterbrechung (Interrupt), ausgelöst werden, um über die schlechte Verbindungqualität zu informieren. Zudem kann die Auswertung der Zeitreserven M1, M2 und damit die ermittelte Verbindungsqualität in einem Speicher des Blocks 15 oder dem Mikrocontroller 13 gespeichert werden.
Das Bewertungsmodul 152 kann pro Rahmen 450, 460 die kürzesten Zeitreserven M1, M2 ermitteln und dem Mikrocontroller 13 in der Teilnehmerstation 10 per Register oder Speichereintrag bereitstellen. Beispielsweise könnte die vorbestimmte Warnschwelle für die Zeitreserven M1, M2 je 2 sein. Bei dem zuvor beschriebenen Beispiel unterschreitet die Zeitreserve M2 den Grenzzählwert von 2, da die Zeitreserve M2 den Wert 1 hat. In diesem Fall würde also das Warnsignal S_W ausgegeben.
Optional kann eine Erfassung der Zeitreserven M1, M2 erst plausibilisiert werden, bevor das Warnsignal S_W, beispielsweise ein Interrupt, ausgelöst wird. Bei der Plausibilisierung muss ein Wert für die Zeitreserven M1, M2, der den vorbestimmten Grenzzählwert oder die vorbestimmte Warnschwelle unterschreitet, N-Mal auftreten, bevor der Wert das Warnsignal S_W, beispielsweise einen Interrupt, auslöst.
Optional kann zusätzlich in der Teilnehmerstation 10 ein Messwert der kürzesten Zeitreserven M1, M2 für die 1-Bits und ein Messwert der kürzesten Zeitreserven M1, M2 für die 0-Bits vorgehalten werden.
Gemäß einer ersten Modifikation ordnet das Bewertungsmodul 152 anhand von IDs im Rahmen 450, 460, wie beispielsweise dem Identifizierer 451x des Rahmens 450, 460, oder eine ID im Datenfeld 452, usw., die Erfassung der Zeitreserven M1, M2 einzelnen Sende-Teilnehmerstationen 10, 20, 30 des Bussystems 1 zu.
Die einzelnen Sende-Teilnehmerstationen 10, 20, 30 des Bussystems 1 können bei CAN mit Hilfe der Rahmen ID bzw. dem Identifizierer 451x der Rahmens 450, 460 identifiziert werden. Wird die Messung der Verbindungsqualität pro Sende-Teilnehmerstationen 10, 20, 30 oder sogar pro Rahmen ID durchgeführt, die in den Rahmen 450, 460 verwendet wird, kann dies bei der Fehlersuche bzw. beim Berichten bzw. Ausgeben des Warnsignals S_W verwendet werden. Damit kann zum Beispiel in der Teilnehmerstation 10 der Verbindungsqualitätsblock 15 an die Software melden: Die Bits im Rahmen mit der ID=0x31F bzw. von Teilnehmerstation 30 unterschreiten den Grenzzählwert oder die Warnschwelle bei der Verbindungsqualität.
Insbesondere kann die Verbindungsqualität der von der Teilnehmerstation 10, 20, 30 selbst gesendeten Rahmen 450, 460 separat erfasst und dann gespeichert werden.
Somit kann eine Teilnehmerstation 10, 20, 30 gemäß der ersten Modifikation bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, anstatt nur eine Bit-Asymmetrie (Zeitreserven M1, M2) in dem empfangenen RXD-Signal zu erfassen, auch pro Sende-Teilnehmerstation 10, 20, 30 eine Bit-Asymmetrie in dem empfangenen RXD-Signal erfassen und dem Mikrocontroller 13 bereitstellen. Auf diese Weise kann ein Anwender sehen, wie die Verbindungsqualität zu den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 im Bussystem 1 ist. Das hilft bei der Diagnose der Verbindungsqualität im Bussystem 1.
Gemäß einer zweiten Modifikation reagiert das Bewertungsmodul 152 mit einem Signal S_SP, um abhängig von einer erfassten zu geringen Zeitreserve M1 oder einer zu geringen Zeitreserve M2 die Position des Abtastpunkts SP in dem Bit anzupassen. Diese zwei Werte für die Zeitreserven M1, M2 entsprechen dem stabilen Bereich eines Bits um den Abtastpunkt SP herum. Sind die Zeitreserven M1, M2 nicht gleich groß, so liegt der Abtastpunkt SP nicht optimal. In diesem Fall kann das Bewertungsmodul 152 den Protokoll-Controller 111 mit dem Signal S_SP anweisen, die Position des Abtastpunkts SP derart anzupassen, dass die Zeitreserven M1, M2 gleich groß sind.
Diese Anpassung des Abtastpunkts SP kann in der empfangenden Teilnehmerstation 10 20, 30 beispielsweise pro Sende-Teilnehmerstation 10, 20, 30 vorgenommen werden. Mit anderen Worten, die Anpassung des Abtastpunkts SP ist für jede Kommunikationsbeziehung im Bussystem 1 individuell durchführbar. Die Identifizierung der Sende-Teilnehmerstation 10, 20, 30 kann mittels der Rahmen ID bzw. dem Identifizierer 451x der Rahmen 450, 460 erfolgen, wie zuvor in Bezug auf die erste Modifikation des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Da die Bit-Asymmetrie bei jeder Kommunikationsbeziehung, also pro Sende-Teilnehmerstation 10, 20, 30, anders ist, ist in der empfangenden Teilnehmerstation 10, 20, 30 für jede Sende-Teilnehmerstation 10, 20, 30 ein anderer Abtastpunkt SP einzustellen.
Mit der Anpassung des Abtastpunkts SP kann eine Optimierung der Verbindungsqualität mit Hilfe der Asymmetrie-Erfassung eines empfangenen Bits des RXD-Signals durchgeführt werden.
Gemäß einer dritten Modifikation stellt der Protokoll-Controller 111 die Information bereit, ob das derzeit empfangene Bit ein Bit der Arbitrationsphase 451 ist oder ein Bit der Datenphase 452 ist. Die Bits der Rahmenendphase 453 werden mit der gleichen Bitzeit T_B gesendet, wie die Bits der Arbitrationsphase 451. Da ein Bit der Arbitrationsphase 451 in der Regel länger ist als ein Bit der Datenphase 452, führt eine Bit-Asymmetrie bei einem Bit der Datenphase 452 in der Regel mit höherer Wahrscheinlichkeit zu einem Fehler als bei einem Bit der Arbitrationsphase 451. Demzufolge kann das Bewertungsmodul 152 die Information in Bezug auf Vorliegen der Arbitrationsphase 451 oder der Datenphase 452 mit einbeziehen, um die erfassten Zeitreserven M1, M2 und damit die Verbindungsqualität zu bewerten. Insbesondere kann das Bewertungsmodul 152 für die Arbitrationsphase 451 und die Datenphase 452 separate Zeitreserven M1, M2 erfassen. Je nach Bewertung passt das Bewertungsmodul 152 die Ausgabe des Warnsignals S_W entsprechend an.
11 zeigt den Aufbau einer Teilnehmerstation 10A gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zu der Teilnehmerstation 10 gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel hat die Teilnehmerstation 10A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in ihrem Zählmodul 151 nur zwei Zähler 1511, 1512.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden daher die Zeitreserven M1, M2 nicht einzeln gemessen, wie bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel. Stattdessen wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit den Zählern 1511, 1512 gemessen, bei wie vielen Zeitquanten TQ während des gesamten Bits das RXD-Signal den Wert 0 und bei wie vielen Zeitquanten TQ während des gesamten Bits das RXD-Signal den Wert 1 hat.
Beispielsweise haben die Zähler 1511, 1512 folgende Zählerstände am Ende des betrachteten Bits:

- Zählwert des ersten Zählers 1511 = 10
- Zählwert des zweiten Zählers 1512 = 6

Anschließend wählt der Verbindungsqualitätsblock 15 abhängig vom Bit-Wert, den der Protokoll-Controller 111 für dieses Bit ermittelt hat, ein Zähler der Zähler 1511, 1512 aus. Ist der Bit-Wert = 0, so wählt der Verbindungsqualitätsblock 15 bei dem vorangehenden Beispiel den Zähler 1511 aus. Ist der Bit-Wert = 1, so wählt der Verbindungsqualitätsblock 15 bei dem vorangehenden Beispiel den Zähler 1512 aus. Dann können, wie bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel Schwellen oder Grenzzählwerte festgelegt werden und der schlechteste Erfassungswert pro Rahmen 45, 460 und/oder pro Sende-Teilnehmerstation 10, 20, 30, oder pro Bus 40 oder Bussystem 1 erfasst werden.
Die Variante gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist aufgrund der geringeren Zahl der Zähler 1512, 1522 als bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel einfacher zu realisieren. Jedoch ist die Variante gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aufgrund der geringeren Zahl der Zähler 1512, 1522 als bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel etwas weniger aussagekräftig als die Variante gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel.
Ansonsten ist die Teilnehmerstation 10A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf die gleiche Weise aufgebaut wie die Teilnehmerstation 10 gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel.
Auch bei der Teilnehmerstation 10A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind alle Modifikationen des vorangehenden Ausführungsbeispiels anwendbar.
Zusätzlich ist es in einer Modifikation möglich, dass für einen Bit-Wert, beispielsweise den Bit-Wert = 0, zwei Zähler 1511, 1512 verwendet werden und für den anderen Bit-Wert, in diesem Beispiel den Bit-Wert = 1, nur ein Zähler 1513 verwendet wird. Somit können auf diese Weise die Zählweisen des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels kombiniert sein.
12 zeigt den Aufbau einer Teilnehmerstation 10B gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zu der Teilnehmerstation 10A gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel hat die Teilnehmerstation 10B gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in ihrem Zählmodul 151 zusätzlich einen Zähler 1515 zum Zählen von Flanken am RXD-Signal vor dem Abtastpunkt SP. Außerdem hat die Teilnehmerstation 10B gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in ihrem Zählmodul 151 zusätzlich einen Zähler 1516 zum Zählen von Flanken am RXD-Signal nach dem Abtastpunkt SP.
Detektiert und zählt der Zähler 1515 am RXD-Signal eine Anzahl von 0 oder 1 Flanken vor dem Abtastpunkt SP, wertet das Bewertungsmodul 152 dies als „in Ordnung“. Detektiert und zählt der Zähler 1516 am RXD-Signal eine Anzahl von 0 oder 1 Flanken nach dem Abtastpunkt SP, wertet das Bewertungsmodul 152 dies als „in Ordnung“.
Ist der Zählwert eines der Zähler 151, 1516 jedoch höher als 1, wurden von den Zählern 1515, 1516 ein Doppelumschalter bzw. Mehrfachumschalter während eines Bits gezählt, wie bereits in Bezug auf 8 zuvor erläutert. Ein Zählwert von 2 für die Zähler 151, 1516 deutet auf eine schlechte Verbindungsqualität hin.
In der Regel bedeutet jeder Doppelumschalter schon ein massives Problem. Somit kann ein Schwellwert oder ein vorbestimmter Grenzzählwert von 1 fest eingestellt werden, so dass maximal 1 Flanke vor oder nach dem Abtastpunkt SP erlaubt ist. Selbstverständlich kann der Schwellwert oder der vorbestimmte Grenzzählwert jedoch auf einen größeren Wert als 1 eingestellt werden.
Somit wird auch die Erfassung von Doppel- oder Mehrfachschaltern durch digitale Flanken-Detektion eines Bits im RXD-Signal ausgeführt. Durch die Erfassung von Doppel- oder Mehrfachschaltern wird die Erfassung und Bewertung der Verbindungsqualität noch weiter verfeinert und verbessert.
Selbstverständlich ist es möglich, die Zähler 1515, 1516 und die zuvor beschriebene Bewertung deren Zählwerts zusätzlich bei der Teilnehmerstation 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel oder einer ihrer Modifikationen einzusetzen.
13 zeigt den Aufbau einer Teilnehmerstation 10C gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zu den Teilnehmerstationen 10, 10A, 10B gemäß den vorangehenden Ausführungsbeispielen hat die Teilnehmerstation 10C gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in ihrem Zählmodul 151 nur einen Zähler 1517 zum Zählen der Zeitquanten TQ zwischen zwei Flanken im RXD-Signal.
Hierbei benötigt der Verbindungsqualitätsblock 15 die Informationen über Anfang und Ende eines Bits vom Protokoll-Controller 111 nicht. Somit reicht es aus, wenn der Protokoll-Controller 111 stattdessen nur die Information über die Zahl der verstrichenen Bits im empfangenen RXD-Signal an den Verbindungsqualitätsblock 15 weitergibt. Dies geschieht beispielsweise über das Signal SP, welches in jedem Bit einmal aktiv wird. Somit kennt das Zählmodul 151 die Zahl der verstrichenen Bits.
Eine derartige Messung oder Detektion der Verbindungsqualität ist einfacher zu realisieren als die Messung oder Detektion der Verbindungsqualität bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen. Jedoch ist die Messung oder Detektion der Verbindungsqualität weniger aussagekräftig als bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen, weil die Lage des Abtastpunkts SP nicht berücksichtigt wird. Dadurch bleibt bei einer solchen Messung oder Detektion der Verbindungsqualität implizit auch der Phasenfehler der Empfangs-Teilnehmerstation 10C unberücksichtigt. Ein Phasenfehler tritt bei CAN aufgrund der ungenauen Taktquellen auf.
Selbstverständlich ist es möglich, den Zähler 1517 und die zuvor beschriebene Bewertung dessen Zählwerts zusätzlich bei einer der Teilnehmerstationen 10, 10A, 10B gemäß den vorangehenden Ausführungsbeispielen oder deren Modifikationen einzusetzen.
14 zeigt den Aufbau einer Teilnehmerstation 10D gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zu der Teilnehmerstation 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat die Teilnehmerstation 10D gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zusätzlich einen Signalverzerrungsblock 16 zur Vorverzerrung des Sendesignals TXD bzw. TXD-Signals und/oder zur Nachverzerrung des Empfangssignals RXD bzw. RXD-Signals.
Der Signalverzerrungsblock 16 verwendet zur Verzerrung der Signale TXD, RXD die Verbindungsqualität, die pro Sende-Teilnehmerstation 10, 20, 30, 10D genau vermessen vorliegt, Hierfür kann das Bewertungsmodul 152, auch wenn dies in 14 nicht extra dargestellt ist, ein Signal an den Signalverzerrungsblock 16 ausgegeben.
Der Signalverzerrungsblock 16 verzerrt sein eigenes TXD-Signal, genauer gesagt, das TXD-Signal der eigenen Teilnehmerstation 10D, damit die Verbindungsqualität beim Empfänger besser ist. Dazu verzerrt der Signalverzerrungsblock 16 das TXD-Signal derart, dass die Bits des TXD-Signals leicht asymmetrisch gesendet werden, damit sie nach Übertragung über den Bus 40 bei der empfangenden Teilnehmerstation 10, 20, 30, 10D symmetrischer ankommen. Beispielsweise wird ein CAN Bit mit dem Wert 1 gemäß 4 anstatt mit einer Länge von 16 Zeitquanten TQ mit einer Länge von beispielsweise 17 oder 18 Zeitquanten TQ gesendet. Selbstverständlich sind andere Werte für die Verzerrung, insbesondere mit einer Länge von mehr als 2 Zeitquanten, möglich.
Der Signalverzerrungsblock 16 kann zusätzlich oder alternativ das RXD-Signal nachverzerren, bevor der Protokoll-Controller 111 das RXD-Signal verarbeitet. Hierbei wird in einer Detektionsphase die Verbindungsqualität erfasst und beurteilt, wie beispielsweise bei einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Die Ergebnisse der Detektion werden von dem Signalverzerrungsblock 16 zum Nachverzerren des RXD-Signals verwendet. Somit sorgt der Signalverzerrungsblock 16 dafür, dass die Flanken des empfangenen RXD-Signals verschoben werden, insbesondere um 1 bis 2 oder mehr Zeitquanten TQ. Der Protokoll-Controller 111 verarbeitet dann das nachverzerrte RXD-Signal, das von dem Signalverzerrungsblock 16 ausgegeben wird.
Da die Verbindungsqualität typischerweise erst in der Datenphase 452 bei den hohen Bitraten kritisch ist, reicht es aus, die Nachverzerrung erst in der Datenphase 452 vorzunehmen. Daher kann zunächst die Rahmen ID bzw. der Identifizierer 451x empfangen werden, der in der Arbitrationsphase 451 gesendet wird. Mit der Rahmen ID bzw. dem Identifizierer 451x ist das Maß der notwendigen Nachverzerrung bekannt, beispielsweise aus dem letzten Rahmen mit dieser Rahmen ID. Damit kann der Signalverzerrungsblock 16 die notwendige Nachverzerrung in der Datenphase angewendet werden.
Der Signalverzerrungsblock 16 ist bei einer beliebigen der zuvor beschriebenen Teilnehmerstationen 10, 20, 30, 10A bis 10C des Bussystems 1 einsetzbar.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, 10A bis 10D des Bussystems 1 und die darin ausgeführten Verfahren können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und/oder deren Modifikationen beliebig kombiniert werden. Zusätzlich oder alternativ sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Auch wenn die Erfindung zuvor am Beispiel des CAN-Bussystems beschrieben ist, kann die Erfindung bei jedem Kommunikationsnetzwerk und/oder Kommunikationsverfahren eingesetzt werden. Insbesondere können bei dem Kommunikationsnetzwerk und/oder Kommunikationsverfahren zwei verschiedene Kommunikationsphasen verwendet werden, wie zuvor in Bezug auf die Kommunikationsphasen 451, 452 beschrieben.
Insbesondere kann das Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen ein Kommunikationsnetzwerk sein, bei welchem Daten seriell mit zwei verschiedenen Bitraten übertragbar sind. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation 10, 20, 30, 10A bis 10D auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist.
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, 10A bis 10D in dem Bussystem 1 der Ausführungsbeispiele ist beliebig. Insbesondere kann die Teilnehmerstation 20 in dem Bussystem 1 entfallen. Es ist möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 10 oder 30 oder 10A oder 10B oder 10C oder 10D in dem Bussystem 1 vorhanden sind. Denkbar ist, dass alle Teilnehmerstationen in dem Bussystem 1 gleich ausgestaltet sind, also nur Teilnehmerstation 10 oder nur Teilnehmerstation 30 oder nur Teilnehmerstationen 10A oder 10B oder 10C oder 10D vorhanden sind.
Die Blöcke 15, 25, 35 sind einstellbar ausgestaltet, ob die Erfassung und dann auch die Bewertung der Verbindungsqualität für jedes Bit in einem Rahmen 450, 460 oder nur für dedizierte Bits erfolgen soll. Insbesondere kann die Erfassung und auch die Bewertung der Verbindungsqualität für die Bits der Arbitrationsphase 451 erfolgen, wobei die Erfassung und Bewertung der Verbindungsqualität für die Bits der Datenphase 452 nicht vorgenommen wird. Denkbar ist zusätzlich oder alternativ, dass die Erfassung und dann auch die Bewertung der Verbindungsqualität für jedes N-te Bit eines Rahmens erfolgt, wobei N eine natürliche Zahl ist.
Die Blöcke 15, 16, 25, 35 können zumindest teilweise in Software ausgeführt sein.
Die Blöcke 15, 16, 25, 35 lassen sich zu beliebiger Zeit anschalten oder ausschalten, um sich an die aktuellen Betriebszustände des Bussystems 1 anzupassen. Beispielsweise wird im Normalbetrieb die Verbindungsqualität erfasst und bewertet. Dagegen können die Blöcke 15, 16, 25, 35 jedoch in der Werkstatt beim Aufspielen (Flashen) neuer Firmware-Versionen ausgeschaltet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 11898-2:2016 [0042]

Claims

Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) für ein serielles Bussystem (1), mit einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) zum Steuern einer Kommunikation der Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation (20; 10; 30) des Bussystems (1), einer Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32) zum Empfangen eines von einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) einer Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) des Bussystems (1) erzeugten Sendesignals (TXD) in einem Rahmen (450; 460) von einem Bus (40) des Bussystems (100) und zum Erzeugen eines Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) aus dem empfangenen Rahmen (450; 460), und einem Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) zur Erfassung und Bewertung einer Qualität einer Kommunikationsverbindung zu einer Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) des Bussystems (1) aus dem von der Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32) erzeugten Empfangssignal (RXD; RXD_A bis RXD_E) unter Verwendung von mindestens zwei Zeitquanten (TQ), in welche die Bitzeit (T_B) eines Bits des erzeugten Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) unterteilt ist.
Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) derart einstellbar ausgestaltet ist, ob für jedes Bit oder nur für dedizierte Bits des erzeugten Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) eine Bewertung einer Qualität einer Kommunikationsverbindung vorzunehmen ist.
Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) aufweist ein Zählmodul (151) mit mindestens einem Zähler (1517; 1511, 1512; 1511 bis 1514; 1511 bis 1516) zum Zählen der mindestens zwei Zeitquanten (TQ) zwischen Flanken des Bits oder zum Zählen von Zeitquanten (TQ) der mindestens zwei Zeitquanten (TQ) bei Vorliegen mindestens einer vorbestimmten Eigenschaft des Zeitquantums (TQ), und ein Bewertungsmodul (152) zum Bewerten der Qualität der Kommunikationsverbindung auf der Grundlage des Ergebnisses des Zählwerts des mindestens einen Zählers (1517; 1511, 1512; 1511 bis 1514; 1511 bis 1516) im Vergleich mit mindestens einem vorbestimmten Grenzzählwert.
Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A) nach Anspruch 3, wobei die mindestens eine vorbestimmte Eigenschaft des Zeitquantums (TQ) einen Wert (B_W) des Bits in dem Zeitquantum (TQ) und/oder eine Anordnung des Zeitquantums (TQ) relativ zu einem Abtastpunkt (SP) des Bits und/oder die Anzahl der Zeitquanten (TQ) und/oder den Takt (TQ_CLK) der Zeitquanten (TQ) umfasst und/oder die Information ist, dass das Zeitquantum (TQ) das erste Zeitquantum (TQ1) des Bits ist oder das letzte Zeitquantum (TQN) des Bits ist.
Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, dem Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) die mindestens eine vorbestimmte Eigenschaft des Zeitquantums (TQ) bereitzustellen.
Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A; 10B) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) ausgestaltet ist, die Bitasymmetrie eines Bits des erzeugten Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) unter Verwendung von mindestens einem Zeitquantum (TQ) vor einem Abtastpunkt (SP) des Bits und von mindestens einem Zeitquantum (TQ) nach dem Abtastpunkt (SP) des Bits zu erfassen und zu bewerten.
Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A; 10B) nach Anspruch 6, wobei der Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) aufweist mindestens einen ersten Zähler (1511) zum Zählen zu mindestens zwei Zeiten (t_Z) während einer Bitzeit (T_B), ob das Bit des Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) einen ersten binären Wert (B_W) hat, und mindestens einen zweiten Zähler (1512) zum Zählen zu mindestens zwei Zeiten (t_Z) während einer Bitzeit (T_B), ob das Bit des Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) einen zweiten binären Wert (B_W) hat, der sich von dem ersten binären Wert (B_W) unterscheidet, und wobei der Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) ausgestaltet ist, die Qualität der Kommunikationsverbindung auf der Grundlage des Ergebnisses der Zählwerte des ersten und zweiten Zählers (1511, 1512) im Vergleich mit mindestens einem vorbestimmten Grenzzählwert zu bewerten.
Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A; 10B) nach Anspruch 7, wobei der Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) aufweist einen ersten Zähler (1511) zum Erfassen während einer Bitzeit (T_B) des Bits des Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) zu mindestens einer Zeit (t_Z) vor einem Abtastpunkt (SP) des Bits, ob das Bit den ersten binären Wert (B_W) hat und zum Zählen, wenn das Bit den ersten binären Wert (B_W) hat, einen zweiten Zähler (1512) zum Erfassen während einer Bitzeit (T_B) des Bits des Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) zu mindestens einer Zeit (t_Z) vor dem Abtastpunkt (SP) des Bits, ob das Bit den zweiten binären Wert (B_W) hat und zum Zählen, wenn das Bit den zweiten binären Wert (B_W) hat, einen dritten Zähler (1513) zum Erfassen während einer Bitzeit (T_B) des Bits des Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) zu mindestens einer Zeit (t_Z) nach dem Abtastpunkt (SP), ob das Bit den ersten binären Wert (B_W) hat und zum Zählen, wenn das Bit den ersten binären Wert (B_W) hat, einen vierten Zähler (1514) zum Erfassen während einer Bitzeit (T_B) des Bits des Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) zu mindestens einer Zeit (t_Z) nach dem Abtastpunkt (SP), ob das Bit den zweiten binären Wert (B_W) hat und zum Zählen, wenn das Bit den zweiten binären Wert (B_W) hat, wobei der Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) ausgestaltet ist, die Qualität der Kommunikationsverbindung auf der Grundlage des Ergebnisses der Zählwerte des ersten bis vierten Zählers (1511 bis 1514) im Vergleich mit mindestens einem vorbestimmten Grenzzählwert zu bewerten.
Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A; 10B) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) ausgestaltet ist, bei Vorliegen einer Bitasymmetrie eines Bits des erzeugten Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) die Position des Abtastpunkts (SP) von Bits des von der Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32) erzeugten Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) derart zu verschieben, dass der Abtastpunkt (SP) in der Mitte zwischen den Flanken des Bits liegt.
Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) ausgestaltet ist, die Doppel- oder Mehrfachumschalter während eines Bits des erzeugten Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) zu erfassen.
Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, dem Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) einen Identifizierer (451x) des Rahmens (450; 460) bereitzustellen, und wobei der Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) ausgestaltet ist, die Qualität der Kommunikationsverbindung individuell für mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 20; 30; 10A bis 10D) des Bussystems (1) bereitzustellen.
Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit einem Signalverzerrungsblock (16) zum Vorverzerren des von der Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) erzeugten Sendesignals (TXD) und/oder zum Nachverzerren des von der Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32) erzeugten Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E).
Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, den Rahmen (450; 460) in eine erste Kommunikationsphase (451) und eine zweite Kommunikationsphase (452) aufzuteilen, und wobei in der ersten Kommunikationsphase (451) ausgehandelt wird, welche der Teilnehmerstationen (10, 20, 30) des Busses (40) in der nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase (452) einen zumindest zeitweise exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus (40) bekommt, und wobei der Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35) ausgestaltet ist, eine Erfassung und Bewertung der Verbindungsqualität abhängig von der derzeit vorliegenden Kommunikationsphase (451) auszuführen.
Bussystem (1), mit einem Bus (40), und mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 20; 30) über den Bus (40) derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können.
Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem (1), wobei das Verfahren mit einer Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) des Bussystems (1) ausgeführt wird, die eine Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) und eine Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, Empfangen, mit einer Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32), eines von einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) einer Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) des Bussystems (1) erzeugten Sendesignals (TXD) in einem Rahmen (450; 460) von einem Bus (40) des Bussystems (1), Erzeugen, mit der Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32), eines Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) aus dem empfangenen Rahmen (450; 460), und Erfassen und Bewerten, mit einem Verbindungsqualitätsblock (15; 25; 35), einer Qualität einer Kommunikationsverbindung zu einer Teilnehmerstation (10; 20; 30; 10A bis 10D) des Bussystems (1) aus dem von der Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32) erzeugten Empfangssignal (RXD; RXD_A bis RXD_E) unter Verwendung von mindestens zwei Zeitquanten (TQ), in welche die Bitzeit (T_B) eines Bits des erzeugten Empfangssignals (RXD; RXD_A bis RXD_E) unterteilt ist.