CN102804159B

CN102804159B - 总线系统的用户站和用于在总线系统的用户站之间传输数据的方法

Info

Publication number: CN102804159B
Application number: CN201080026677.2A
Authority: CN
Inventors: F.哈特维希
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2030-06-11
Also published as: ES2402893T3; US20120163400A1; DE102009026961A1; EP2443557B1; US9137037B2; WO2010146002A1; EP2443557A1; CN102804159A

Abstract

本发明涉及一种用于在总线系统（11）的用户站（13）之间经由总线系统（11）的由多个用户站（13）共同使用的第一信道（15）传输数据（b₁）的方法。为了说明总线系统（11）的用户站（13）与由多个用户站（13）共同使用的第一信道（15）并行地访问总线系统（11）的第二信道的方法，建议：除了第一信道（15）外，也经由多个用户站（13）使用的第二信道（19）传输数据（b₂），其中按照任意的访问方法来控制对第二信道（19）的访问，并且经由共同的信号线路（55）传输经由第一信道（15）要传输的第一数据（b₁）和经由第二信道（19）要传输的第二数据（b₂）。

Description

总线系统的用户站和用于在总线系统的用户站之间传输数据的方法

技术领域

本发明涉及一种用于经由总线系统的由多个用户站共同使用的第一信道在总线系统的用户站之间传输数据的方法。本发明此外涉及总线系统的用户站，具有用于控制用户站对总线系统的由多个用户站共同使用的第一信道的访问的第一控制元件。

背景技术

例如从公开文献DE10000305A1中公知“控制器局域网（CAN）”以及称为“时间触发CAN”（TTCAN）的CAN扩展。在CAN中所使用的媒体访问控制方法基于逐位仲裁。在逐位仲裁时，多个用户站可以同时经由总线系统的信道传输数据，而不由此干扰数据传输。用户站此外可以在经由信道发送位时确定该信道的逻辑状态（0或1）。如果所发送的位的值不对应于信道的所确定的逻辑状态，则用户站结束访问该信道。在CAN的情况下，逐位仲裁通常在要经由信道传输的数据帧内的仲裁字段中进行。在用户站将仲裁字段完全发送给信道之后，所述用户站排他地访问信道。因此，仲裁字段的传输的结束对应于释放时间间隔的开始，在所述释放时间间隔内用户站可以排他地使用该信道。根据CAN的协议规范，其他用户站不允许访问该信道、也即向信道发送数据，如此长时间，直至发送用户站传输了数据帧的校验和字段（CRC字段）为止。因此，CRC字段的传输的结束时刻对应于释放时间间隔的结束。

通过逐位仲裁来实现经由信道对数据帧的无破坏的传输。由此得出CAN的良好的实时特性，而在由一个用户站发送的数据帧在经由信道传输期间由于与由另一站所发送的其他数据帧冲突而可能被破坏的媒体访问控制方法的情况下，具有明显更不利的实时行为，因为由于冲突和由此所要求的对数据帧的新传输而发生数据传输延迟。

CAN的实时行为的进一步改善通过扩展TTCAN来实现。根据TTCAN的协议规范，定义时间窗结构，所述时间窗结构包括多个相继的时间窗（经常也称为“时隙”或“时间间隙（timeslot）”）并且定期地重复。在此情况下，可以给确定的消息类型和从而确定的用户站分配确定的时间窗，在所述时间窗内允许传输该消息类型的消息。因此，在TTCAN的情况下设置确定的时间窗，在所述时间窗内确定的站排他地访问CAN域的信道。在TTCAN的情况下，对信道的访问至少部分地按照基于时间的多重访问（时分多路访问，TDMA）的原理来协调。

CAN或其扩展TTCAN的协议特别适用于在实时条件下传输短的通知。但是如果应该经由CAN域传输较大的数据块，则会注意到该信道的相对小的比特率受到干扰。为了保证逐位仲裁的正确功能，对于比特的传输必须维持尤其与总线系统的扩张和信道上的信号传播速度有关的最小持续时间。由此可能很难通过减小各个比特的持续时间来提高比特率。

但是为了能够经由实际上为连接到CAN域上而设置的通信接口足够快地传输为编程控制单元所需要的相对大的数据块，DE10153085A1建议，将用于传输数据块的通信接口暂时转换到另一通信模式，在该另一通信模式时不执行逐位仲裁并且从而相对高的比特率是可能的。不过，在此情况下必须将与CAN的协议的通信中断一定的时间。如果例如由于差错而不能再按照CAN协议运行总线系统，则发生总线系统故障。此外，通过传输比较大的数据块而发生随后根据CAN的协议要进行的传输的显著延迟，使得CAN的实时特性被影响。因此，不仅在机动车或控制单元的制造过程结束时用于对控制单元编程而且在运行机动车期间使用该方法是不合适的。

发明内容

因此，本发明的任务是，说明一种用于与由多个用户站共同使用的第一信道并行地由总线系统的用户站访问总线系统的第二信道的方法，其中能够相对快地传输大的数据量并且能够在经由总线传输消息时遵守实时条件。该任务通过用于在总线系统的用户站之间经由该总线系统的由多个用户站共同使用的第一信道传输数据的方法来解决，其中，除了所述第一信道外也经由由多个用户站使用的第二信道来传输数据，其中经由共同的信号线路来传输经由第一信道要传输的第一数据和经由第二信道要传输的第二数据。控制对第二信道的访问，使得仅在第一信道的释放时间间隔内释放第二信道以用于通过用户站访问，其中由用户站借助于第一信道的逐位仲裁来确定所述释放时间间隔的开始。

在实现本发明方法时规定，利用任意的访问协议经由任意的总线系统、例如CAN总线来执行高频（HF）通信。在此，可以按照任意的访问方法控制对由多个用户站为HF通信而使用的第二信道的访问。经由第一信道要传输的第一数据和经由第二信道要传输的第二数据经由共同的信号线路来传输。因此，在各个用户站之间设置例如共同的总线线路形式的唯一的信号线路就足够了。可设想的是，在此情况下是已知总线系统、尤其是CAN的总线线路，经由所述总线线路根据CAN的协议传输第一信道的数据。这具有以下优点，即例如支配CAN的已知协议的传统用户站可以无问题地连接到总线系统，其中所述总线系统利用本发明方法来运行。就此而言，所建议的方法是CAN的协议的扩展，所述扩展与CAN的已知的协议和设备兼容。

在此情况下，优选的是，根据第一数据来形成数据信号和利用第二数据调制的信号并且将数据信号与经调制的信号叠加。由此，经由第二信道对第一数据的传输不被经由第二信道对第二数据的同时进行的传输干扰。作为用于形成经调制的信号的调制方法例如可以使用频率调制、尤其是根据第二信道的逻辑状态（0或1）的频率键控。也可设想的是，设置相位调制、例如二进制相位调制（BinaryPhaseShiftKeying（二进制相移键控）,BPSK）。

在特别有利的实施形式中规定，为了控制对第一信道的访问而使用逐位仲裁，通过所述逐位仲裁限制第一信道的比特率，而对于第二信道不需要特别的仲裁。用户站在释放时间间隔内排他地访问第一信道并且只有当所述用户站排他地访问第一信道时，所述用户站才访问第二信道。因此，第二信道可以具有比第一信道显著高的比特率。在用户站排他地访问第一信道期间，所述用户站可以经由第二信道传输相对大的数据块。总线系统优选地具有CAN域。

此外特别优选的是，作为至少一个释放时间间隔预先给定在定期重复的时间窗结构内的时间窗或时间窗的一部分。对于总线系统具有CAN域的情况，释放时间间隔或时间窗优选地借助于TTCAN的协议来预先给定。在此情况下，时间窗可以是在总循环内多次重复的基本循环的片段。因为在TTCAN的情况下时间窗通常分配给确定的消息类型，所以为唯一的用户站经常预先给定时间窗结构内的多个时间窗和从而多个释放时间间隔。尤其是在该用户站主管发送不同消息类型的消息、也即形成多个消息类型的信息源时情况如此。通过使用TTCAN可以不仅确保经由第二信道在多个用户站之间的无干扰的通信，而为此对于第二信道不需要特别的仲裁方法，而且给各个用户站分配第二信道的容量的确定的部分。由此对于在两个确定的用户站之间的传输或对于确定消息类型的消息的传输从而可以预先给定或保证确定的平均比特率。

对此可替代地或补充地，可以规定，由用户站借助于第一信道的逐位仲裁来确定释放时间间隔的开始，并且一旦用户站在对第一信道成动地仲裁之后再次释放该第一信道，就预先给定释放时间间隔的结束。由此实现，对第二信道的访问借助于为第一信道设置的逐位仲裁来控制。在CAN域的情况下可以规定，释放时间间隔的开始对应于帧的仲裁字段的传输的结束并且释放时间间隔的结束对应于该帧的校验和字段（CRC字段）的传输的结束。

作为上述任务的另一解决方案，建议总线系统的用户站，该用户站具有用于控制用户站对总线系统的由多个用户站共同使用的第一信道的访问的第一控制元件，其中所述用户站除了第一控制元件外还具有用于控制用户站对由多个用户站使用的第二信道的访问的第二控制元件，并且所述用户站具有耦合元件，其中这两个控制元件利用所述耦合元件与共同的信号线路连接，使得在不同的用户站之间能够经由该共同的信号线路传输经由第一信道要传输的第一数据和经由第二信道要传输的第二数据，其特征在于，用于控制用户站对第二信道的访问的第二控制元件被设立为，使得仅在释放时间间隔内释放第二信道以用于通过用户站访问，其中由用户站借助于第一信道的逐位仲裁来确定所述释放时间间隔的开始。经由适当的访问方法，在运行总线系统时确保：不由于在第二信道上的冲突而发生经由第二信道要传输的数据的破坏。用户站具有用于控制对第二信道的访问的第二控制元件。第二控制元件可以是任意类型的通信控制器，所述通信控制器不必实施用于控制对第二信道的访问的协议。通信控制器可以简单地被实现为用于发送和接收异步串行数据流的控制器。用户站具有耦合元件，利用所述耦合元件使两个控制元件与共同的信号线路相连接，使得第一数据和第二数据可以经由共同的信号线路在不同的用户站之间传输。由此在总线系统的用户站之间的简单布线变得可能。

为了避免由于在第二信道上的冲突而引起的经由第二信道要传输的数据的破坏，可以设置任意的媒体访问控制方法或协议。但是优选地建议，控制对第二信道的访问，使得仅在第一信道的释放时间间隔内释放第二信道用于由用户站访问。由此，连接到总线系统上的每个用户站可以确保，在每个时刻最多一个用户站访问第二信道。用户站例如可以是机动车的电子组件，尤其是机动车的控制设备。

为了能够在不使用特别的媒体访问控制方法或协议的情况下协调对第二信道的访问，特别优选的是，第二控制元件与第一控制元件耦合，使得优选地借助于由第一控制元件产生的访问控制信号可控制第二控制元件用于释放对第二信道的访问。在此情况下，可以规定，第一控制元件具有用于输出访问控制信号的输出端并且第二控制元件具有相应的控制输入端，所述控制输入端与所述输出端相连接。

优选地设立所述用户站用于实施本发明方法，使得本发明方法实现其优点。

附图说明

本发明的其他特征和优点由下面的描述得出，其中根据附图更详细地阐述本发明的示范性实施形式。在此：

图1示出具有多个用户站的总线系统的示意图；

图2示出图1的用户站之一的示意图；

图3示出根据本发明的优选实施形式的、图1的用户站的一部分的示意图；

图4示出总线系统的信道的占用的时间变化曲线；和

图5示出在经由信道传输帧期间信道占用的时间变化曲线。

具体实施方式

图1示出机动车的总线系统11的总览，所述总线系统11包括多个用户站13、13a和由所述用户站13、13a共同使用的第一信道15。在所示的实施例中，用户站13、13a和该第一信道15构成CAN域17。当然，本发明不仅可以应用于CAN、而且也可以应用于其他类型的通信网络。如果在所使用的通信网络中至少对于确定的时间区间保证站排他地、无冲突地访问共同的信道，则在此是有利的，但不是强制性的前提。用户站13、13a例如可以是机动车的控制设备或显示装置。

用户站13的一部分连接在由用户站13的该部分共同使用的第二信道19上。在所示的实施例中，所有用户站13除了13a之外连接在两个信道15、19上。该用户站13a是传统的用户站13a，其虽然支配CAN的协议，但是不被设立用于实施本发明方法。其他用户站13根据本发明被扩展了附加的功能，使得所述其他用户站可以附加地经由第二信道19通信。因此，在图1中所示的总线系统11的情况下，传统的用户站13a和经扩展的用户站13彼此连接。在总线系统中也可以设置多个传统的用户站13a；但是也可以设想，在总线系统11中仅仅设置经扩展的用户站13，其连接在两个信道15、19上。

下面根据在CAN总线中所使用的媒体访问控制方法或协议来阐述本发明。但是显然本发明不局限于这样的访问方法，而是更确切地说可以利用任意的媒体访问控制方法和媒体访问控制协议被使用。

图2详细地示出经扩展的用户站13。该用户站13具有微计算机21，所述微计算机例如可以被构造为微控制器。CAN控制器23形式的、用户站的第一控制元件经由第一耦合装置25连接到微计算机21上。此外，用户站13具有通信控制器27形式的第二控制元件，所述通信控制器经由第二耦合装置29与微计算机21相连接。两个耦合装置25、29被设立用于在微计算机21和两个控制元件23、27之间交换经由总线系统11要传输的数据以及配置信息、控制信息和状态信息。通信控制器27与CAN控制器23耦合，使得CAN控制器可以借助于由其产生的访问控制信号a控制通信控制器27。为此，通信控制器27的控制输入端28连接到CAN控制器23的控制输出端24上。

此外，用户站13具有被构造为CAN收发器31的第一收发器电路。CAN收发器31与CAN控制器23连接，使得可以在CAN控制器23和CAN收发器31之间交换经由CAN域17、也即第一信道15要传输的第一数据（箭头33）。此外，CAN收发器31连接到CAN控制器23上，使得CAN控制23可以向CAN收发器31传输控制信号（箭头35）。CAN收发器31连接到第一信道15上。

另外，用户站13具有第二收发器电路37，所述第二收发器电路37连接到通信控制器27上用于传输经由CAN域17要交换的第一数据（箭头39）以及用于在通信控制器27和第二收发器电路37之间传输控制信号（箭头41）。第二收发器电路37连接到第二信道19上。

此外，两个收发器电路31、37可以连接到微计算机21上，使得微计算机21可以控制两个收发器电路31、37并且可以从两个收发器电路31、37读出状态信息（参见箭头43和45）。但是，微计算机21到收发器电路31、37上的这样的连接是可选择的，本发明也可以在无这样的连接的情况下被实现。

对于通信控制器27和第二收发器电路37的精确构造存在高自由度。仅仅需要，通信控制器27和第二收发器电路37提供用于在经扩展的用户站13之间传输第二数据的传输装置。用于控制对第二信道的媒体访问的协议（MediaAccessControlProtocol（媒体访问控制协议），MAC协议）不必经由第二信道19来实施。在所示的实施形式中，通信控制器27被设立用于发送和接收异步串行数据流。作为第二收发器电路37例如可以使用实际上为CAN设置的收发器电路。因为不必经由第二信道19实施媒体访问方法和从而也不必实施CAN的逐位仲裁，所以第二收发器电路37可以以比对于根据CAN协议运行第二收发器电路所允许的比特率高的比特率来运行。如果两个收发器电路31、37与CAN收发器结构相同地来构造，则第二信道19可以以比第一信道15高的比特率运行。第二信道19的比特率例如可以为3至4Mbit/s。

如果应该设置还要更高的比特率用于经由第二信道19的数据传输，则作为第二收发器电路37例如可以使用用于通信系统“FlexRay”或用于本地计算机网络（例如“以太网”）的收发器电路。由此例如可以在第二信道19上实现10Mbit/s或100Mbit/s的比特率。第二信道19可以被构造为在用户站13的第二收发器电路37之间的电和/或光学连接。

此外，第二信道也可以由机动车的车载电网（Bordnetz）49构成（“Powerline-Communication（电力线通信）”，PLC），其中总线系统11装入在所述车载电网中。在该情况下，第二收发器电路37具有PLC调制解调器，所述PLC调制解调器与机动车的车载电网49耦合用于经由车载电网49传输第二数据。

在图2中所示的实施例中，第一信道15由第一信号线路51构成。第二信道19通过与第一信号线路51分开的第二信号线路53构成。就此而言，在图2中所示的实施例与本发明有差别，因为根据本发明第一信道15和第二信道19通过共同的信号线路55（参见图3）构成。但是，除了与本发明的该差别之外，关于图2的实施例所进行的实施也适用于本发明。

第一信号线路51例如是在CAN的情况下常见的用于差分地传输经由第一信道15要传输的第一数据（在图2中示出为第一比特流b₁）的双线线路。第二信号线路53被设立用于传输经由第二信道19要传输的数据、也即用于传输第二比特流b₂。第二信号线路53可以作为用于差分地传输第二数据b₂或者第二比特流b₂的另一双线线路或者以另外的方式来构造。

在图3中示出了本发明的优选实施形式，其中对于两个信道15、19设置共同的信号线路55。该共同的信号线路55包括由第一导体CANH和第二导体CANL组成的导体对。在所示的实施形式中，共同的信号线路55是传统的适用于基于CAN的总线系统的总线线路。

如从图3可以看出，CAN收发器31也存在于用户站13处，所述用户站13被规划用于连接到共同的信号线路55上。该CAN收发器经由线路33、35连接到CAN控制器23上。在CAN收发器31的两个总线端子57处布置同相扼流圈59。耦合元件61位于同相扼流圈59和共同信号线路55的导线对CANH、CANL之间。耦合元件61也可以与同相扼流圈59组合，以便能够电感地耦合输入或耦合输出高频信号并且使用户13的高频部分在电流上与CAN总线55解耦。此外，在第一导体CANH和第二导体CANL之间布置总线终端电路63，所述总线终端电路具有两个串联的终端电阻65，其中该串联电路的外端部连接到导体CANH、CANL上并且该串联电路的中间抽头经由电容67与地相连接。在未示出的实施形式中，不设置同相扼流圈59和/或总线终端电路63。

耦合元件61属于用户站13的连接电路69，所述连接电路在图3中所示的实施形式中代替第二收发器电路37被设置。连接电路69的调制解调器71一方面可以与微计算机21连接并且另一方面连接到耦合元件61上。该调制解调器71具有用于产生根据第二比特流b₂所调制的信号m的调制器73。另外，调制解调器71具有用于对由另一用户站13经由共同的信号线路55发送的经调制的信号m进行解调的解调器75。

下面根据图4和5来更详细地阐述用户站13和总线系统11的作用原理。在运行总线系统11时，各个用户站13的微计算机21控制各个CAN控制器23和CAN收发器31，使得可以根据CAN的协议在用户站13、13a之间交换消息，其方式是，经由第一信道15传输包含消息的帧。

在所示的实施形式中，各个用户站13支持扩展TTCAN。根据TTCAN，时间被划分成定期重复的总循环。这样的总循环77在图4中示意性地示出。总循环77在时刻t₀开始并且在时刻t_m结束。识别出，总循环77又被划分成多个基本循环79。在所示的实施形式中，总循环77被划分成四个基本循环79。第一基本循环79（在图4中在上部被画入）在时刻t₀开始并且在时刻t_b1结束。在该时刻t_b1，跟随在第一基本循环79之后的第二基本循环79也开始，该第二基本循环在时刻t_b2结束。以相应的方式，第三基本循环在时刻t_b2开始并且在时刻t_b3结束。第四基本循环在时刻t_b3开始并且在时刻t_m结束并且从而总循环77结束。

各个基本循环79被划分成多个时间窗81、在所示的实施形式中被划分成六个时间窗81，其中将基本循环79划分成时间窗81对于每个基本循环79都是相同的。通过总循环77定义定期重复的时间窗结构，所述时间窗结构由于相同地将各个基本循环79划分成时间窗81而具有矩阵式构造，并且从而通常称为通信矩阵。

第一时间窗81a被设置用于经由第一信道15传输参考消息。参考消息尤其是用于彼此同步各个用户站13，使得各个时间窗81的时间位置从各个用户站13的角度看至少基本上是相同的。时间窗81的一部分被分配给确定的消息类型，也就是说，在该时间窗81内仅仅传输具有确定标志的数据帧。例如可以规定，用81b表示的时间窗81被预留用于传输确定类型的消息。

因为在CAN的情况下仅能由一个用户站13产生确定类型的、也即具有确定标志的消息，所以时间窗81b排他地被分配给该用户站13。也就是说，释放时间间隔ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃或ΔT₄在初始时刻t_a1、t_a2、t_a3或t_a4开始，在所述释放时间间隔内，该用户站13排他地访问第一信道15。释放时间间隔ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃或ΔT₄分别在所属的时间窗81b结束时、也即在时刻t_e1、t_e2、t_e3或t_e4结束。在所示的实施形式中，释放时间间隔ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃或ΔT₄对应于总循环的相应的时间窗81b。但是与此不同地也可以规定，释放时间间隔ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃或ΔT₄对应于相应的时间窗81b的一部分。对于本发明方法的功能重要的是，释放时间间隔ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃或ΔT₄在时间方面完全由时间窗81b或由多个直接相继的时间窗81b覆盖。

每个用户站13检测时刻t₀、t_b1、t_b2、t_b3，在所述时刻各个参考消息被接收，并且计算至少以下时间窗81的时间位置，在所述时间窗内所述用户站想要访问总线。主管发送时间窗81b所分配给的那些消息的用户站13计算在图4中画入的释放时间间隔ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃或ΔT₄的位置。在所示的实施形式中，CAN控制器23进行所述计算。但是也可以规定，由微计算机21执行所述计算。另外，CAN控制器23产生访问控制信号a并且将所述访问控制信号引导给通信控制器27（参见图2）。访问控制信号a在释放时间间隔ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃或ΔT₄内总是有效的。通信控制器27分析访问控制信号a并且只有当访问控制信号a是有效的时，才访问第二信道19。如果访问控制信号a不是有效的，则通信控制器27保留第二信道19，使得其他用户站13能够访问第二信道19。用户站13因此被设立为使得CAN控制器23根据在CAN域中所实施的访问控制方法来控制通信控制器27，使得只有当根据CAN域17的媒体访问控制方法也允许对第一信道15访问时，通信控制器27才访问第二信道19。

另外，在总循环77内设置其他时间窗81c，在所述其他时间窗内允许传输任意类型的消息。在所述时间窗81c内，不保证确定的站对第一信道的排他的访问。因此，在时间窗81c内根据CAN的协议执行逐位仲裁。逐位仲裁基于：对于多个用户站13同时访问第一信道15和发送具有不同值的比特的情况，由所有站始终接收具有确定的值的比特。该比特的值被称为“显性位（dominantesBit）”并且在所示的例子中对应于值0。另外，建立第一信号线路51，使得每个用户站13在其访问第一信道15时均能够经由其CAN收发器31接收。因此，每个用户站13在其为发送位而访问第一信道15期间能够读取第一信道15的瞬时状态，以便确定该状态是否对应于所发送的位。

图5示出在时间窗81c内第一信道15的逻辑状态（值0或1）的时间变化曲线的片段。在第一信道15不被用户站13占用的空运行时间82之后，所观察的用户站13开始发送帧85的起始比特83。在传输起始比特83之后，用户站13发送仲裁字段87，所述仲裁字段87尤其包含消息的标志，所述标志显示消息的类型。在传输仲裁字段87期间，用户站13将第一信道15的逻辑状态与仲裁字段87的分别发送的比特进行比较。如果用户站13在传输仲裁字段87期间确定，第一信道的所检测的状态不与所发送的比特对应，则用户站13中断帧85的传输。因此保证，在传输仲裁字段87之后，用户站13在时刻t_a5排他地访问第一信道15。为了传输帧85而同时地访问了第一信道15的所有其他站在时刻t_a5中断了其传输并且从而中断了其对第一信道15的访问。因此，时刻t_a5对应于另一释放时间间隔ΔT₅的开始。在发送仲裁字段87之后，用户站13发送帧85的控制字段89、帧85的数据字段91以及检验字段93（所谓的CRC字段）。

在校验字段93之后的应答字段95中，其他用户站13可以经由第一信道15传输应答比特，也即访问第一信道15。因此，在校验字段93结束时、也就是说在时刻t_e5，释放时间间隔ΔT₅结束了，其中在述释放时间间隔ΔT₅内所观察的用户站13排他地访问第一信道15。在应答字段95之后是具有停止比特的字段97。不同于所示的实施形式，释放时间间隔也可以选择得更短；但是其必须位于时间间隔ΔT₅内，其中在所述时间间隔ΔT₅内，用户站13排他地访问第一信道15。

在时间窗81c期间CAN控制器23负责：访问控制信号a仅在释放时间间隔ΔT₅期间有效，使得通信控制器27在时间窗81c内仅在释放时间间隔ΔT₅期间访问第二信道19。

不同于所示的实施形式，也可以规定，CAN控制器23发送用于仅在为了传输确定类型的消息而释放的这样的时间窗81内、也就是说例如在时间窗81b内释放对第二信道19的访问的释放信号a。在用于传输不同类型消息所使用的、也就是说在其中发生逐位仲裁的那些时间窗（例如时间窗81c）期间，在该实施形式中不使用第二信道19。也可以设想，只有当TTCAN例如由于CAN域17中的差错而不可用时，才在时间间隔ΔT₅期间释放对第二信道的访问。由此，在TTCAN不可用时、也就是说在缺乏时间窗结构77时能够实现总线系统11、尤其是第二信道19的紧急运行。

进一步地可以规定，将本发明应用于CAN域17，所述CAN域不支持扩展TTCAN。在这样的CAN域17的情况下缺乏时间窗结构77。从而在那里始终发生逐位仲裁。在这样的CAN域17的情况下，在图5中所画入的释放时间间隔ΔT₅期间释放对第二信道19的访问。

如果访问控制信号a有效，也就是说对第二信道19的访问被释放，则在图2中所示的实施形式的情况下第二收发器电路37输出第二比特流b₂。如果第二信号线路53通过车载电网49构成，则在发送用户站13处PLC调制解调器47调制比特流b₂并且将相应调制的信号交给车载电网49。在接收用户站13处，PLC调制解调器47对从发送用户站13给出的经调制的信号进行解调并且由此重构所发送的比特流b₂并且将在第二比特流b₂中包含的第二数据转交给通信控制器27。

在图3中所示的实施形式的情况下，发送用户站13的调制解调器71的调制器73根据通信控制器27传送给了连接电路69的第二数据b₂产生经调制的信号m。耦合元件61将由CAN收发器31根据第一比特流b₁产生的数据信号d与根据第二比特流b₂调制的信号m叠加并且将其输出给共同的信号线路55的两个导体CANH和CANL。在接收用户站13处，耦合元件61经由可选地存在的同相扼流圈59将经由两个导线CANH和CANL接收的信号转交给CAN收发器31并且将该信号输送给调制解调器71的解调器75。CAN收发器31从所接收的信号中提取第一比特流b₁并且将该第一比特流b₁转交给CAN控制器23。以相应的方式，解调器75从所接收的信号中确定第二比特流b₂。通过将可选地存在的同相扼流圈59布置在CAN收发器31和耦合元件61之间，避免同相扼流圈59使经调制的信号m在两个连接到共同的信号线路55上的用户站13的调制解调器71之间的信号路径内衰减。

在所示的实施形式中，作为调制方法，调制解调器71根据第二比特流b₂的各个在时间上相继的比特的值使用频率键控。

与此不同地代替频率键控也可以应用相位调制或任意其他的调制方法。

耦合元件61在最简单的情况下可以被构造为电阻网络。但是也可以规定，耦合元件61具有用于将要输送给CAN收发器31的数据信号d与经调制的信号m分开的一个或多个滤波器。此外，可以设想的是，耦合元件61与同相扼流圈59组合，这样对于同相扼流圈59代替具有四个端子的简单的电感而使用具有六个或更多端子的电感。通过这种方式可以电感地耦合输入或耦合输出HF信号并且使HF部分在电流上与CAN总线解耦。此外由此得出成本优点。

总之，本发明提供一种方法和一种用户站13，其能够借助于附加的第二信道19显著提高CAN域17的有用比特率，使得可以经由总线系统11无问题地传输较大的数据块。因为可以根据CAN域17的媒体访问控制来控制对第二信道19的访问，所以可以避免由于多个用户站13对第二信道19的无意的同时的访问而引起的冲突、也即干扰。因此得出总线系统11，所述总线系统能够遵守在机动车技术中出现的实时条件，能够以相对高的比特率实现传输并且尽管如此能够成本低地被实现。

Claims

1.用于在总线系统（11）的用户站（13）之间经由该总线系统（11）的由多个用户站（13）共同使用的第一信道（15）传输数据（b₁）的方法，其中，除了所述第一信道（15）外也经由由多个用户站（13）使用的第二信道（19）来传输数据（b₂），其中经由共同的信号线路（55）来传输经由第一信道（15）要传输的第一数据（b₁）和经由第二信道（19）要传输的第二数据（b₂），其特征在于，控制对第二信道（19）的访问，使得仅在第一信道（15）的释放时间间隔（ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃、ΔT₄、ΔT₅）内释放第二信道（19）以用于通过用户站（13）访问，其中由用户站（13）借助于第一信道（15）的逐位仲裁来确定所述释放时间间隔（ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃、ΔT₄、ΔT₅）的开始（t_a1、t_a2、t_a3、t_a4、t_a5）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第一数据（b₁）形成数据信号（d）和根据第二数据（b₂）形成调制的信号（m），并且将所述数据信号（d）与所述调制的信号（m）叠加。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为至少一个释放时间间隔（ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃、ΔT₄、ΔT₅）预先给定在定期重复的时间窗结构（77）内的时间窗（81b）或时间窗（81b）的一部分。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，一旦该用户站（13）在第一信道（15）的仲裁成功之后再次释放该第一信道，就预先给定所述释放时间间隔（ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃、ΔT₄、ΔT₅）的结束（t_e1、t_e2、t_e3、t_e4、t_e5）。

5.总线系统（11）的用户站（13），具有用于控制用户站（13）对总线系统（11）的由多个用户站（13）共同使用的第一信道（15）的访问的第一控制元件（23），其中所述用户站（13）除了第一控制元件（23）外还具有用于控制用户站（13）对由多个用户站（13）使用的第二信道（19）的访问的第二控制元件（27），并且所述用户站（13）具有耦合元件（61），其中这两个控制元件（23、27）利用所述耦合元件与共同的信号线路（55）连接，使得在不同的用户站（13）之间能够经由该共同的信号线路（55）传输经由第一信道（15）要传输的第一数据（b₁）和经由第二信道（19）要传输的第二数据（b₂），其特征在于，用于控制用户站（13）对第二信道（19）的访问的第二控制元件（27）被设立为，使得仅在释放时间间隔（ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃、ΔT₄、ΔT₅）内释放第二信道（19）以用于通过用户站（13）访问，其中由用户站（13）借助于第一信道（15）的逐位仲裁来确定所述释放时间间隔（ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃、ΔT₄、ΔT₅）的开始（t_a1、t_a2、t_a3、t_a4、t_a5）。

6.根据权利要求5所述的用户站（13），其特征在于，该耦合元件（61）与同相扼流圈（59）组合，使得包括第一数据（b₁）和第二数据（b₂）的高频信号能够电感地被耦合输入或耦合输出。

7.根据权利要求5至6之一所述的用户站（13），其特征在于，所述第二控制元件（27）与所述第一控制元件（23）耦合，使得能够控制所述第二控制元件（27）以释放对第二信道（19）的访问。

8.根据权利要求7所述的用户站（13），其特征在于，借助于由第一控制元件（23）产生的访问控制信号（a）来控制所述第二控制元件（27）。

9.根据权利要求5至6之一所述的用户站（13），其特征在于，所述用户站（13）被设立用于实施根据权利要求1至4之一所述的方法。