CN110177034B - 总线系统的订户站和提高总线系统的数据传输率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及总线系统的订户站和提高总线系统的数据传输率的方法。示出了一种用于总线系统的订户站和一种用于提高总线系统的数据传输率的方法。该订户站包括通信控制装置，用于分析消息，该消息是由总线系统的至少一个其它的订户站经由总线系统接收到的，在总线系统中，至少有时确保订户站对总线系统的总线线路的独占的、无冲突的访问，其中通信控制装置具有至少两个RX协议机，至少两个RX协议机被设立为使用不同的比特定时参数数据组，以便分析所接收到的消息是否有效，其中至少两个RX协议机分别分配有寄存器，所分配的RX协议机被设计为将其对所接收到的消息的分析的结果写到寄存器中。

Description

总线系统的订户站和提高总线系统的数据传输率的方法
技术领域
本发明涉及一种用于总线系统的订户站和一种用于提高总线系统的数据传输率的方法，其中多次利用不同的比特定时参数来分析所接收到的总线信号，以便即使在信号电平失真、尤其是关于对于电磁兼容性（EMV）来说相关的辐射失真的情况下也可以在总线系统中以尽可能高的传输率来实现可靠的通信。
背景技术
为了在总线系统的订户站之间传输信息，将订户站的信息转换成具有不同的电压状态的信号，该信号能通过总线系统的总线在订户站之间串行地或并行地被传输。在这种情况下，尤其可设想的是在传感器与控制器之间的通信，如该通信例如在车辆或工业生产设备等等中进行的那样。作为串行总线系统的示例，CAN总线系统已经以其如TTCAN（TimeTrigger CAN = 时间触发CAN）、CAN FD等等那样的衍生物得以广泛流行。
尤其是在ISO11898-1:2015中作为CAN协议选项描述的CAN FD能够提高在数据阶段的数据传输率。借此，在车辆中可能出现数目不断增加的智能传感器以及控制器的更强的联网并且借此也可能在CAN总线上出现数目增加的订户站而且在CAN总线上出现数目增加的数据量。在CAN FD总线系统中，大于1MBit每秒（1Mbps）、例如2Mbit/s、5Mbit/s的数据传输率或大于1Mbit/s的任意的其它数据传输率等等都是可能的。还公知CAN-HS总线系统（HS = 高速 = Highspeed），其中直至500kbit每秒（500kbps）的数据传输率都是可能的。
在常见的应该使尽可能多的订户站彼此连接的总线拓扑中，将CAN订户站以支线连接到总线上。在这方面有问题的是：在数据传输时，在总线线路的每个分岔上都形成反射。这些反射与原始的信号叠加并且干扰接收方的接收。反射越大，数据传输率就必须被选择得越慢，以便仍可以可靠地传输或接收信号。在这种情况下适用：在干扰源与接收方之间的线路越短并且在发送方与接收方之间的线路越长，信号质量就越差。
另一问题在于：在设计CAN网络或总线系统时，针对每个单个的订户站都设定应该在哪个时间点对比特进行采样。该设定也被称作比特定时（Bit-Timing）。视由哪个订户站接收信号而定，其它时间点对于没有错误的接收来说是最优的。不过，这些时间点可能与进行发送的订户站无关地发生变化。因而，在设计CAN网络或总线系统时，必须在考虑所有订户站的情况下找到针对最好的时间点的折衷方案。尤其是在设计具有多个CAN-FD成员的网络时困难的是对时间点进行设定，使得所有订户站都可以没有错误地接收到信号。如果稍后应该将新的订户站嵌入到总线系统中，则可能的是：到目前为止找到的针对最好的时间点的折衷方案不再是针对接着在当前情况下的总线系统的最好的折衷方案。所有这一切最终都导致总线系统中的数据传输率降低。
发明内容
本发明的任务是提供一种用于总线系统的订户站和一种方法，所述订户站和方法解决之前提到的问题。尤其应该提供一种用于总线系统的订户站和一种方法，利用所述订户站和方法，即使在CAN总线上有干扰、如不利的EMV条件或EMV辐射的情况下也仍然可以在总线系统中实现尽可能高的数据传输速度。
该任务通过具有权利要求1的特征的用于总线系统的订户站来解决。该订户站包括通信控制装置，用于分析消息，该消息是从总线系统的至少一个其它的订户站经由总线系统接收到的，在该总线系统中，至少有时确保订户站对总线系统的总线线路的独占的、无冲突的访问，其中该通信控制装置具有至少两个RX协议机，所述至少两个RX协议机被设立为使用不同的比特定时参数数据组，以便分析所接收到的消息是否有效，其中所述至少两个RX协议机分别分配有寄存器，所分配的RX协议机被设计为将其对所接收到的消息的分析的结果写到该寄存器中。
利用该订户站，可以相对于到目前为止的总线系统提高数据传输速度或数据传输率。即使只实施总线系统的一个订户站，这也适用，如之前描述的那样。然而，如果实施总线系统的所有订户站，则能实现最大的提高，如之前描述的那样。
还简化了总线系统的设计，因为对比特定时的参数的设定在总线系统运行时自动地被执行。由此，控制器、执行器和传感器一方面能作为订户站在不同的总线中使用，而不必在调试时使得用于比特定时或正确的传输率的软件适配。另一方面，自动的设定在如下应用中是非常有利的，其中不同的制造商逐渐将越来越多的订户站连接到总线线路上。此外，比特定时自动地对周围环境条件、如温度和/或空气湿度等等的变化做出反应，使得在总线系统中的最优的传输率在所有条件下都是可能的。由此，如果不能找到对于没有错误的接收来说适合的时间点，则不再需要降低总线的数据传输率。
因此，该订户站也适合于在更高地时控的系统、诸如CAN-FD等等中使用。此外，该订户站的所描述的设计方案对于已经存在的订户站来说也能作为附加功能来补充，所述已经存在的订户站被设计用于利用任意的CAN协议进行通信。之前描述的订户站即使在如下应用中也适合于使用CAN-FD，其中到目前为止对数据传输率的进一步提高是不可能的。这种应用例如是总线拓扑，其中CAN-FD由于线路反射而到目前为止不能被使用。在这种情况下可以是足够的是：以之前描述的方式来仅仅设计特别强烈地遭受到线路反射的那些订户站。然而，如果总线系统的所有订户站都以之前描述的方式来设计，则得到最大的好处。
该订户站的其它有利的设计方案在从属权利要求中描述。
该订户站还可具有用于将寄存器的数据进行比较的比较单元而且还可具有接收存储器，用于只要依据在所接收到的消息中所包括的消息识别码的检查成功就存储这些寄存器之一的有效的数据，而且用于将有效的数据转交给与该订户站的控制器的接口。
按照一个实施例，通信控制装置被设计为：除了被分配给所述至少两个RX协议机的比特定时参数数据组之外，还提供附加的参数数据组和所属的错误计数器，其中所述至少两个RX协议机被设计为：根据对所接收到的消息的分析的结果将它们的比特定时参数数据组换成附加的参数数据组之一；而且在这种情况下依据所属的错误计数器的值来选择附加的参数数据组。
在一个实施变型方案中，通信控制装置可以被设计为：针对其中所有订户站可同时发送到总线系统的总线线路上的第一阶段，提供第一比特定时参数数据组，其中通信控制装置被设计为：针对其中确保订户站对总线系统的总线线路的独占的、无冲突的访问的第二阶段，提供第二比特定时参数数据组。
按照另一实施例，通信控制装置被设计为：通过存放在第二寄存器中的有效的数据片来替换存放在第一寄存器中的有错误的数据片，其中通信控制装置被设计为：针对被分配给第一寄存器的RX协议机采用被分配给第二寄存器并且已经接收到有效的数据片的RX协议机所使用的比特定时参数数据组。
在一个实施变型方案中，通信控制装置被设计为：在首次发出消息之前一直等待，直至接收到了有效的消息为止。
按照又另一实施例，设置至少两个通信控制装置，所述至少两个通信控制装置连接在两个不同的总线系统的总线线路上，其中每个通信控制装置都具有RX协议机，该RX协议机具有所分配的寄存器，所分配的RX协议机将其对所接收到的消息的分析的结果写到该寄存器中，而且其中该订户站具有至少两个附加的RX协议机，所述至少两个附加的RX协议机分别具有寄存器，所分配的RX协议机将其对所接收到的消息的分析的结果写到该寄存器中，其中所述至少两个附加的RX协议机可以选择性地被分配给所述RX协议机。
根据上述权利要求之一所述的订户站，其中通信控制装置被设计为：检查所接收到的消息是否特定用于该订户站；而且如果该检查得出所接收到的消息特定用于该订户站，则对于所接收到的消息来说在有错误的情况下只发送错误消息。
之前描述的订户站可以是总线系统的部分，该总线系统具有总线线路和至少两个订户站，所述至少两个订户站通过总线线路彼此连接，使得所述至少两个订户站可以彼此进行通信。在这种情况下，所述至少两个订户站中的至少一个订户站是之前描述的订户站。
之前提到的任务还通过根据权利要求10所述的用于提高总线系统的数据传输率的方法来解决。该方法包括如下步骤：利用通信控制装置来分析消息，该消息是从总线系统的至少一个其它的订户站经由总线系统接收到的，在该总线系统中，至少有时确保订户站对总线系统的总线线路的独占的、无冲突的访问，其中该通信控制装置具有至少两个RX协议机，所述至少两个RX协议机使用不同的比特定时参数数据组，以便分析所接收到的消息是否有效，而且其中所述至少两个RX协议机分别分配有寄存器，所分配的RX协议机将其对所接收到的消息的分析的结果写到该寄存器中。
该方法实现了与其之前关于订户站提到的那样的相同的优点。
本发明的其它可能的实现方案也包括之前或者在下文关于实施例所描述的特征或者实施方式的没有明确提到的组合。在此，本领域技术人员也将把单个方面作为改善方案或补充方案添加到本发明的相应的基本形式。
附图说明
随后，本发明参考随附的附图并且依据实施例进一步予以描述。其中：
图1示出了按照第一实施例的总线系统的简化框图；
图2示出了用于阐述按照第一实施例的订户站的结构的简化框图；
图3示出了用于阐述在按照第一实施例的总线系统中关于比特时间方面的比特定时的简图；
订户站图4示出了用于阐述按照第二实施例的总线系统协议机的结构的简化框图；
图5示出了用于阐述按照第二实施例的总线系统协议机的结构的简化框图；而
图6示出了用于阐述由按照第三实施例的总线系统协议机构成的系统的结构的简化框图。
在所述附图中，只要不另作说明，相同或者功能相同的要素就配备有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了总线系统1，该总线系统例如可以是串行总线系统，尤其是CAN总线系统、CAN-FD总线系统等等。总线系统1能用在车辆、尤其是机动车、飞机等等中，或者能用在生产设备、医院等等中。即使本发明随后依据CAN总线系统来描述，这也不是限制性的。作为替代，本发明的原理能在其它串行总线系统中使用。
在图1中，总线系统1具有至少两个订户站10、20、30，所述订户站分别连接到具有两根总线芯线41、42的总线线路40上。订户站10、20、30例如是机动车的控制器或显示设备或传感器或执行器。通过总线线路40，消息45、46、47能以信号为形式在各个订户站10、20、30之间传输。消息45、46、47分别具有消息识别码中的一个消息识别码（Nachrichten-Identifier）451、461、471，所述消息识别码在CAN总线系统中也被称作CAN-ID。消息识别码451、461、471明确地表征已发送所属的消息45、46、47的订户站。
如在图1中示出的那样，订户站10具有通信控制装置11和发送/接收装置12。而订户站20具有通信控制装置21和发送/接收装置12。像订户站10那样，订户站30具有通信控制装置11和发送/接收装置12。订户站10、20、30的发送/接收装置12分别直接连接到总线线路40上，即使这只在图2中示出。
图1的通信控制装置11用于控制相应的订户站10、20、30经由总线线路40与连接到总线线路40上的订户站10、20、30中的其它订户站的通信。通信控制装置11可以关于其发送功能方面像常规的CAN控制器那样来实施。发送/接收装置12可以像常规的CAN收发器那样来实施。而订户站20不仅关于其发送功能方面而且关于其接收功能方面都对应于常规的CAN订户站。
在CAN总线系统中，订户站10、20、30中的多个订户站有时可能同时发出具有消息识别码（Nachrichten-Identifier）451、461、471的消息45、46、47。这些消息识别码451、461、471被用于在仲裁阶段的仲裁。在仲裁之后紧接着是数据阶段，在该数据阶段，订户站10、20、30中的仅仅一个订户站将信号以消息45、46、47中的一个或多个消息的形式发送到总线线路40上。订户站10、20、30中的这一个订户站有优先级最高的消息45、46、47要发送并且因而获得仲裁。从此刻起，每个进行监听的订户站10、20、30都可以监视和接收总线信号或消息45、46、47。在通信的也被称作数据阶段的该阶段，发送在订户站10、20、30之间真正要传输的数据。
按照图2，订户站10为此被构造为使得发送接收装置12从总线芯线41、42接收信号。在CAN总线系统中，这些信号被称作CAN_H和CAN_L而且在总线芯线41、42上构造差分电压VDIFF = CAN_H - CAN_L作为总线信号，如公知的那样。发送接收装置12根据模拟信号CAN_H和CAN_L构成数字接收信号RxD并且将该数字接收信号输出给通信控制装置11。如果订户站10作为发送方活跃，则通信控制装置11将数字发送信号TxD输出给发送接收装置12。视所接收到的接收信号RxD而定，发送信号TxD是错误消息458，如随后更详细地描述的那样。发送接收装置12根据数字发送信号TxD构成模拟信号CAN_H和CAN_L并且将这些模拟信号发送到总线芯线41、42上，如公知的那样。
如在图2中示出的那样，订户站10的通信控制装置11为此尤其具有：总线系统协议机111；验收过滤器112；接收缓存113，用于存储所接收到的被评定为有效的数据450；一级发送存储器114，用于存储所要发送的优先级高的数据455；二级发送存储器115，用于存储所要发送的优先级低的数据456；和与订户站10的控制器15的接口116，该控制器例如是传感器或执行器或电子控制单元而且产生所要发送的数据455、456或者对所接收到的有效的数据450进行进一步处理。通信控制装置11和控制器15通过接口115来交换信号S_AHP或S_AHB_L，而且通信控制装置11可以将中断信号S_IR发给控制器15。通信控制装置11还具有预分频器117，该预分频器在使用整数的除数的情况下将控制器15的时钟信号S_CLK下分成用于通信控制装置11的频率更低的信号。
不同于常规的通信控制装置，图2的通信控制装置具有至少两个RX协议机，即在当前的示例中第一RX协议机1111、第二RX协议机1112和第三RX协议机1113，这些RX协议机分别接收该接收信号RxD作为数据451、452、453。还设置有比较单元118，该比较单元接在RX协议机1111至1113下游。如常见的那样，通信控制装置11还具有TX协议机1115，该TX协议机制成发送信号TxD并且将发送信号TxD输出给发送接收装置12。
第一RX协议机1111依据比特时间t_B的第一比特定时参数数据组C1的比特定时参数来分析接收信号RxD，从中得到数据451。比特时间t_B是数字接收信号RxD的单个比特的时长，而且随后结合图3和所属的比特定时参数更详细地予以描述。第一RX协议机1111将分析的结果写到第一寄存器R1中。
第二RX协议机1112依据比特时间t_B的第二比特定时参数数据组C2的比特定时参数来分析接收信号RxD，从中得到数据452。第二RX协议机1112将分析的结果写到第二寄存器R2中。
第三RX协议机1113依据比特时间t_B的第三比特定时参数数据组C3的比特定时参数来分析接收信号RxD，从中得到数据453。第三RX协议机1113将分析的结果写到第三寄存器R3中。
至少两个RX协议机1111至1113在接收数字接收信号RxD期间同时但是以不同的设定、即在当前的示例中的比特定时参数数据组C1至C3进行工作，而且将所接收到的数据451首先写到彼此分开的寄存器R1至R3中。比较单元118使数据451至453彼此间进行比较。这随后更详细地被描述。
图3更详细地阐明了单个比特410的比特时间t_B的比特定时参数。在比特410的开头或在比特时间t_B的开头，布置有同步区段4101，在时间点t_F1该同步区段开始时并且在时间点t_F2该同步区段结束时进行边沿识别。
紧接着同步区段4101，单个比特401还具有信号传播段4102，而且紧接着具有两个连续的相位段4103、4104。在第一相位段4103与第二相位段4104之间布置采样时间点t_A，在该采样时间点，对比特410的电压状态或电压电平进行采样。视两个相位段4103、4014的长度而定，其中相位段4103、4014的不同的长度或时长也是可能的，采样时间点t_A能在比特时间t_B被挪动。信号传播段4102的长度或时长分别取决于总线线路40的拓扑或订户站10、20、30的数目、各个订户站10、20、30之间的空间距离、用于将订户站10、20、30连接到总线线路40上的支线的数目和长度，等等。
如果由于EMV辐射而使比特410的边沿失真，则可能发生：比特410在接收时丢失或不能被检测到。此外，如果在不利的采样时间点t_A对比特410进行采样，则可能出现错误。一般来说，由于EMV辐射而可能使比特410的电平强烈失真，使得即使在最优的采样时间点t_A进行采样的情况下也接收到有错误的比特410，而在临近最优的采样时间点t_A或紧接在最优的采样时间点t_A之后进行采样的情况下可以没有错误地接收到比特410。
对此，主要应该改变采样时间点t_A。为此，对于不同的比特定时参数数据组C1至C3中的每个比特定时参数数据组来说，规定如下可选的参数的能任意选择的组合，其中可能的是：不同的比特定时参数数据组C1至C3的区别仅在于随后提到的参数中的至少一个参数。这首先是如下比特定时参数，所述比特定时参数在ISO11898-1:2015中描述：
a. Prescaler m（预分频器m）
b. Prop_Seg
c. Phase_Seg1
d. Phase_Seg2
e. SJW。
这些参数的变化能够隐含地实现：也可以使比特传输率发生变化。
因此，如果图2的RX协议机1111至1113之一从基于消息45的接收信号RxD中接收到不可信的数据、例如协议机1111的数据451，则借助于比较单元118和验收过滤器112来检查：其它RX协议机1112、1113之一是否可以从接收信号RxD中接收到可信的数据。
比较单元118通过分析在数据451至453的结尾处的校验和（CRC校验和（CRC-Summe））来判断接收是否正确。如果对在数据451至453的结尾处的校验和（CRC-Summe）的分析提供有效的结果（CRC=OK），则接收正确。否则，接收不正确。通信控制装置11在消息45的结尾处总是以确认位将接收是否正确报告回总线40上。
只要RX协议机1111至1113之一可以从接收信号RxD中接收到有效的或可信的数据，比较单元118就判断出：即使单个RX协议机1111至1113接收到有错误的数据，也继续接收。如果所有其它RX协议机1111至1113都没有从接收信号RxD中接收到可信的数据，则通过错误消息458来中断接收。
如果在接收之后寄存器R1至R3中的至少两个寄存器应该提供有效的或可信的但彼此不同的数据451、452、453，则丢弃消息45的内容并且寄送错误消息458作为发送信号TxD。在这种情况下，可以按如下地采取行动。如果RX协议机1111至1113中的至少两个RX协议机在不同的时间接收到不同的但是有效的数据451至453，则一旦第一RX协议机、例如RX协议机1112在分析校验和之后得到有效的结果，就可以发送确认位。如果在后续过程中其它RX协议机同样应该接收到消息45的有效的但是不同的数据451、452、453，则通信控制装置11发送错误消息458，而不是另一确认位。
作为通信控制装置11的上文的发送错误消息458而不是另一确认位的做法的替选方案，还能更有利地按如下地采取行动。如果通信控制装置11已发送过一次确认位，则基于其它RX协议机的接收结果而不再允许这么做。也就是说，通信控制装置11既不允许基于其它RX协议机的接收结果而发送错误消息458也不允许发送另一确认位。在这种情况下，其它RX协议机可以将它们与对目前的消息45的接收相关联的工作简单地中断并且等待下一个消息。
如果寄存器R1至R3中的一个寄存器包含有效的数据451、452、453或者寄存器R1至R3中的至少两个寄存器包含一致的有效的数据451、452、453，则只要通过验收过滤器112对消息45的ID或消息识别码451的检查成功，这些有效的数据就作为数据450被写到接收缓存113中。如果数据450对于控制器15来说是相关的，则验收过滤器112的检查成功。
因此，由验收过滤器112执行的验收过滤决定是否将消息45或其数据451作为数据450存储在接收存储器113中。
因此，对于总线系统1的不同的配置来说，通过订户站10、30都可以从RxD接收信号中接收到有效的数据450。由此，总线系统1的数据传输率可以相比于常规的总线系统被提高。因此，订户站10、30实施用于提高总线系统1的数据传输率的方法。
按照之前描述的实施例的修改方案，考虑如下情况：订户站10、尤其是传感器等等应该被用在很多不同的总线系统1中，所述总线系统的总长度、时钟频率和订户站的数目不同。在这种情况下有利的是，按如下地采取行动。在订户站10在总线系统1中首次运行之后，订户站10在首次发出消息45之前一直等待，直至订户站10可接收到有效的消息45或有效的数据450为止。一旦这一点已经成功，订户站10就可以根据所属的数据组C1至C3来确定在总线系统1中以哪些传输率来进行工作。从该时间点起，订户站10才以在总线中居支配地位的传输率来发出该订户站的数据。由此，订户站10能在没有软件变化的情况下被用在任意配置的总线系统1中。
按照之前描述的实施例的另一修改方案，通过在接收寄存器R1至R3中的附加信息可以通知通信控制装置11：有多少个RX协议机1111至1113已经没有错误地接收到消息45。接着，通信控制装置11、尤其是其软件可以判断出：没有错误的分析的数目是否足够；和/或所接收到的信息或者数据450是否足够可靠；和/或信号质量是否足以使该信号质量一并影响安全相关的判断或者足以通过错误消息458来中断信号传输和/或使信号传输重复。根据要求，可以将利用下方的协议层的信号传输保护得比到目前为止可能的更好。如果特别强调消息45、46、47并没有未被察觉地有错误地被接收，则这种做法是有利的。例如，如果数据450不应该通过更高的协议层来保护，则情况如此。
图4示出了按照第二实施例的总线系统协议机1110。替代按照第一实施例的总线系统协议机111，按照当前的实施例的总线系统协议机1110可以在订户站10、30中的至少一个订户站中使用。附加地或替选地，按照当前的实施例的总线系统协议机1110能用在订户站20中。除了随后描述的区别之外，总线系统1以与之前关于第一实施例和/或其修改方案所描述的相同的方式来实施。
在按照当前的实施例的总线系统协议机1110中，参数数据组C1至C3的最优的比特定时参数能自适应地被学习，按如下。为此，在表格60中寄存有比可支配的RX协议机1111至1113更多个比特定时配置Ca、Cb、Cc、Cd、Ce、Cf。表格60可以设置在文件中或者设置在数据库中。对于每个比特定时配置Ca、Cb、Cc、Cd、Ce、Cf来说，还存在错误计数器Fa、Fb、Fc、Fd、Fe。
每当RX协议机1111至1113之一已经有错误地接收到消息45，然而其它RX协议机1111至1113之一可以没有错误地接收到消息45时，RX协议机1111至1113在接收失败之后选择比特定时配置Ca、Cb、Cc、Cd、Ce、Cf作为比特定时参数数据组C1至C3，该比特定时配置不曾被其它RX协议机1111至1113选择而且该比特定时配置的错误计数器Fa、Fb、Fc、Fd、Fe具有最低值。
例如，如果具有配置Cf的RX协议机1111有错误地接收到消息45，而具有配置Cb的RX协议机1112没有错误地接收到消息45，则RX协议机1111选择新的配置Cd，因为错误计数器Fd具有所有留下供选择的配置的最低值。此外，将错误计数器Ff的值提高10分而将错误计数器Fb的值降低1分。
如果所有RX协议机1111至1113都没有错误地接收到消息45或者没有RX协议机1111至1113没有错误地接收到消息45，则错误计数器Fa、Fb、Fc、Fd、Fe的错误计数器值保持相等。
如果没有RX协议机1111至1113能没有错误地接收到消息45，则应用错误计数器值最高的配置的RX协议机1111至1113一个接一个地试遍错误计数器Fa、Fb、Fc、Fd、Fe中的错误计数器值相等或还更高的所有其它配置Ca、Cb、Cc、Cd、Ce、Cf，而所有其它RX协议机1111至1113都保留错误计数器值最低的配置Ca、Cb、Cc、Cd、Ce、Cf。
由此，按照当前的实施例的总线系统协议机1110也可以与被改变的总线运行条件适配。因此，能补偿周围环境条件、如温度和/或空气湿度等等的变化。即总线系统协议机1110以依据参数数据组C1至C3被改变的比特定时来自动地或自动化地做出反应，使得比特定时配置Ca、Cb、Cc、Cd、Ce、Cf被选择为使得最优的传输率在所有条件下都是可能的。
此外，控制器15、如控制单元或执行器或传感器等等可以用在不同的总线中，而不必使得用于比特定时或正确的传输率的软件适配，因为最优的比特定时和正确的传输率在正在运行期间通过选择最优的参数数据组C1至C3、Ca、Cb、Cc、Cd、Ce、Cf自动地被设定。总线系统协议机1110由此变得成本低得多而且由此对于最小的件数来说也能赚钱。
按照之前描述的实施例的修改方案，除了之前描述的实施方案之外，还可以提供不同的具有自己的错误计数器F1、F2、F3、Fa、Fb、Fc、Fd、Fe的比特定时参数数据组C1至C3、Ca、Cb、Cc、Cd、Ce、Cf，用于消息45的仲裁阶段和数据阶段。按照之前描述的方法，这些不同的具有自己的错误计数器F1、F2、F3、Fa、Fb、Fc、Fd、Fe的比特定时参数数据组C1至C3、Ca、Cb、Cc、Cd、Ce、Cf可以彼此无关地被分配给分别存在的RX协议机1111至1113。
图5示出了按照第三实施例的总线系统协议机1118。替代按照之前的实施例之一的总线系统协议机111、1110，按照当前的实施例的总线系统协议机1118可以在订户站10、30中的至少一个订户站中使用。附加地或替选地，按照当前的实施例的总线系统协议机1118能用在订户站20中。除了随后描述的区别之外，总线系统1以与之前关于第一实施例和/或其修改方案描述的那样相同的方式来实施。
在按照当前的实施例的总线系统协议机1118中，如果在接收期间将不可信的或有错误的数据451或只是它们的数据片存放在寄存器R1至R3之一中，但是在其它寄存器R1至R3中的至少一个寄存器中存放有可信的或没有被判定为有错误的数据452或只是数据片，则通过可信的数据452或只是数据片来替换有错误的数据452或只是数据片。此外，分析采用当前的比特定时参数组C1至C3，利用该当前的比特定时参数组可以接收有效的数据452或只是数据片。当前的比特定时参数组C1至C3的更换应被理解为：比特410的最后的边沿是在哪个时间步长被识别出的被更换，以便可以正确地确定采样时间点t_A。
如果在传输消息45期间首先只有利用例如比特定时参数组C2的接收成功然后只有利用另一比特定时参数组C3的接收成功，则该做法提供优点。如果RX协议机1111至1113之一的数据451或数据片必须被修正，而其它RX协议机1111至1113的数据452或数据片不必被修正，则只提高其中需要修正的RX协议机1111至1113的错误计数器F1、F2、F3、Fa、Fb、Fc、Fd、Fe。而其它RX协议机1111至1113的错误计数器F1、F2、F3、Fa、Fb、Fc、Fd、Fe被降低，如之前关于图4所描述的那样。
以这种方式，还可以更好地补偿或修正总线系统1中的干扰。由此，在总线系统1中的数据传输速度的还更大的提高是可能的。
图6示出了由按照第四实施例的两个总线系统协议机111A、111B构成的系统。
该系统代表如下情况：订户站100拥有多个总线系统协议机111A、111B，以便该订户站的控制器15可以连接到多个总线的总线线路40、50上。总线线路50也具有第一和第二总线芯线51、52。对于不同的总线或总线线路40、50来说，一部分需要更好的接收特性。然而，一部分不那么好的接收特性就足够。对接收质量提出的要求越高，就应该有越多个用于接收数据451至454的具有参数数据组比特定时参数数据组C1至C4和寄存器R1至R4的RX协议机1111至1114与该总线或总线线路40连接。对此也有利的是：虽然总是各有一个用于接收数据451A的RX协议机1111A和一个TX协议机1115A固定地被分配给相应的总线，但是用于接收数据451B的附加的RX协议机1111至1114连同所属的配置设定或数据组C1至C4和接收寄存器R1至R4可以可变地被分配给各个总线或总线线路40、50。比较单元分别通过附图标记118A和118B来表示。
在图6的示例中，对于总线或总线线路50来说，一部分需要更好的接收特性，因为该部分附加地分配有RX协议机1112、1113、1114，而总线或总线线路40只是附加地分配有RX协议机1111。然而，RX协议机1111至1114的其它分配都是可能的。
附加的RX协议机1111至1114的数目被选择得多大可以在设计系统时预先给定。但是，替选地，可设想的是：对至少数目确定的RX协议机1111至1114的分配在运行期间可变地发生。有利的是：在总线系统1中接收到越多个有错误的消息45、46、47，给总线分配越多个RX协议机1111至1114。
因此，利用所有之前描述的实施例和/或其修改方案可以提高总线系统1中的数据传输率。只要订户站10、20、30中的仅仅一个订户站利用所描述的按照之前描述的实施例和/或其修改方案中的至少一个实施例和/或其修改方案的方法来工作，就只可能稍微提高数据传输率。但是，一旦所有订户站10、20、30都使用所描述的按照之前描述的实施例和/或其修改方案中的至少一个实施例和/或其修改方案的方法，就可能充分利用全部潜力。
此外，如果虽然订户站10、20、30中的仅仅一个订户站利用所描述的按照之前描述的实施例和/或其修改方案中的至少一个实施例和/或其修改方案的方法来工作，但是其余的订户站10、20、30没有通过总线线路40将错误消息458在未确定用于这些订户站10、20、30的消息45、46、47中发出，则可以充分利用全部潜力来提高总线系统1中的数据传输率。为此，其余的订户站10、20、30例如可以存储清单，在该清单中存放有订户站10、20、30的消息识别码451、461、471，这些订户站中，其余的订户站不处理数据。替选地，其余的订户站10、20、30也可以将错误处理完全关断。
由此防止了：可由某些接收方正确地接收到的信号被未参与数据传输的订户站破坏。由此，比到目前为止实现了CAN-FD的更广泛的使用以及在CAN总线上的更高的最大数据传输率。
按照这些实施例及其修改方案的总线系统1、订户站10、20、30和方法都可以单独地或者以所有可能的组合来得以应用。附加地，尤其是可设想如下修改方案。
之前描述的按照这些实施例及其修改方案的总线系统1依据基于CAN协议的总线系统来描述。然而，按照这些实施例及其修改方案的总线系统1也可以是其它类型的通信网络。有利的、然而不是强制性的前提是，在总线系统1中至少在确定的时间区间内确保订户站10、20、30对总线线路40或总线线路40的共同的信道的独占的、无冲突的访问。
按照第一至第三实施例的总线系统1尤其是CAN网络或CAN FD网络或LIN网络或FlexRay网络。
在按照这些实施例及其修改方案的总线系统1中的订户站10、20、30、100的数目和布局是任意的。尤其是，在这些实施例及其修改方案的总线系统1中也可以只存在订户站10或订户站30或订户站100。
为了实现还更高的数据传输率，在消息45、46、47的CAN帧之内可以类似于其它串行数据传输协议、诸如以太网等等地进行数据传输、例如在数据阶段的数据传输。
之前描述的实施例的功能可以在通信控制装置11的芯片组中实现。附加地或替选地，该芯片组可以被集成到现有的产品中。尤其可能的是：所考虑的功能或者嵌入在作为单独的电子模块（芯片）的通信控制装置11中或者嵌入在集成的总体解决方案中，在该集成的总体解决方案的情况下只有一个电子模块（芯片）。

Claims (10)

1.一种用于总线系统（1）的订户站（10；30；100），所述订户站具有：
通信控制装置（11），用于分析消息（45、46、47），所述消息是从所述总线系统（1）的至少一个其它的订户站（10、20、30；100）经由所述总线系统（1）接收到的，在所述总线系统（1）中，至少有时确保订户站（10、20、30；100）对所述总线系统（1）的总线线路（40；50）的独占的、无冲突的访问，
其中所述通信控制装置（11）具有至少两个RX协议机（1111至1113；1111至1114），所述至少两个RX协议机被设立为使用不同的比特定时参数数据组（C1至C3；Ca至Ce；C1至C4），以便分析所接收到的消息（45、46、47）是否有效，其中针对所述至少两个RX协议机存在更多个比特定时配置，其中对于每个比特定时配置来说，还存在错误计数器（Fa、Fb、Fc、Fd、Fe），其中所有其它RX协议机都保留所述比特定时配置中的错误计数器值最低的配置，使得所述比特定时配置被选择为使得最优的传输率在所有条件下都是可能的，
其中所述至少两个RX协议机（1111至1113；1111至1114）分别分配有寄存器（R1至R3；R1至R4），所分配的RX协议机（1111至1113；1111至1114）被设计为将其对所接收到的消息（45、46、47）的分析的结果写到所述寄存器中，其中所接收到的数据首先被写到彼此分开的寄存器中，其中所述寄存器中的一个寄存器包含有效的数据或者所述寄存器中的至少两个寄存器包含有效的数据，其中根据CRC校验来判断数据是否正确。
2.根据权利要求1所述的订户站（10；30；100），
所述订户站还具有比较单元（118），用于将寄存器（R1至R3；R1至R4；RA、R1；RB、R2至R4）的数据（451至453；451至454；451A、451；451B、452至454）进行比较；而且
所述订户站还具有接收存储器（113），用于只要依据在所接收到的消息（45、46、47）中所包括的消息识别码（451；461；471）的检查成功就存储所述寄存器（R1至R3；R1至R4；RA、R1；RB、R2至R4）之一的有效的数据（450），而且用于将所述有效的数据（450）转交给与所述订户站（10；30；100）的控制器（15）的接口。
3.根据权利要求1或2所述的订户站（10；30），
其中所述通信控制装置（11）被设计为：除了被分配给所述至少两个RX协议机（1111至1113；1111至1114）的比特定时参数数据组（C1至C3；C1至C4）之外，还提供附加的参数数据组（Ca至Cf）和所属的错误计数器（Fa至Ff），而且
其中所述至少两个RX协议机（1111至1113；1111至1114）被设计为：根据对所接收到的消息（45、46、47）的分析的结果将所述至少两个RX协议机的比特定时参数数据组（C1至C3；C1至C4）换成所述附加的参数数据组（Ca至Cf）之一；而且在这种情况下依据所属的错误计数器（Fa至Ff）的值来选择所述附加的参数数据组（Ca至Cf）。
4.根据权利要求1或2所述的订户站（10；30；100），
其中所述通信控制装置（11）被设计为：针对其中所有订户站（10、20、30）能同时发送到所述总线系统（1）的总线线路（40；50）上的第一阶段，提供第一比特定时参数数据组（C1至C3；Ca至Ce；C1至C4），而且
其中所述通信控制装置（11）被设计为：针对其中确保订户站（10；30；100）对所述总线系统（1）的总线线路（40；50）的独占的、无冲突的访问的第二阶段，提供第二比特定时参数数据组（C1至C3；Ca至Ce；C1至C4）。
5.根据权利要求1或2所述的订户站（10；30；100），
其中所述通信控制装置（11）被设计为：通过存放在第二寄存器（R2）中的有效的数据片来替换存放在第一寄存器（R1）中的有错误的数据片，而且
其中所述通信控制装置（11）被设计为：针对被分配给所述第一寄存器（R1）的RX协议机（1111）采用被分配给所述第二寄存器（R2）并且已经接收到所述有效的数据片的RX协议机（1112）所使用的比特定时参数数据组（C2）。
6.根据权利要求1或2所述的订户站（10；30；100），
其中所述通信控制装置（11）被设计为：在首次发出消息（45；46；47）之前一直等待，直至接收到了有效的消息（45；46；47）为止。
7.根据权利要求1或2所述的订户站（100），
其中设置至少两个通信控制装置（11），所述至少两个通信控制装置连接在两个不同的总线系统（1）的总线线路（40；50）上，
其中每个通信控制装置（11）都具有RX协议机（111A；111B），所述RX协议机具有所分配的寄存器（RA；RB），所分配的RX协议机（111A；111B）将其对所接收到的消息（45、46、47）的分析的结果写到所述寄存器（RA；RB）中，
其中所述订户站（100）具有至少两个附加的RX协议机（1111至1114），所述至少两个附加的RX协议机分别具有寄存器（R1至R4），所分配的RX协议机（1111至1114）将其对所接收到的消息（45、46、47）的分析的结果写到所述寄存器（R1至R4）中，
其中所述至少两个附加的RX协议机（1111至1114）能选择性地被分配给所述RX协议机（111A；111B）。
8.根据权利要求1或2所述的订户站（10；30；100），
其中所述通信控制装置（11）被设计为：检查所接收到的消息（45；46；47）是否特定用于所述订户站（10；30；100）；而且如果所述检查得出所接收到的消息（45；46；47）特定用于所述订户站（10；30；100），则对于所接收到的消息（45；46；47）来说在有错误的情况下只发送错误消息（458）。
9.一种总线系统（1），所述总线系统具有：
总线线路（40；50）；和
至少两个订户站（10；20；30；100），所述至少两个订户站通过所述总线线路（40；50）彼此连接，使得所述至少两个订户站能彼此进行通信，
其中所述至少两个订户站（10；20；30；100）中的至少一个订户站是根据上述权利要求中任一项所述的订户站（10；30；100）。
10.一种用于提高总线系统（1）的数据传输率的方法，所述方法具有如下步骤：
利用通信控制装置（11）来分析消息（45、46、47），所述消息是从所述总线系统（1）的至少一个其它的订户站（10、20、30；100）经由所述总线系统（1）接收到的，在所述总线系统（1）中，至少有时确保订户站（10、20、30；100）对所述总线系统（1）的总线线路（40；50）的独占的、无冲突的访问，
其中所述通信控制装置（11）具有至少两个RX协议机（1111至1113；1111至1114），所述至少两个RX协议机使用不同的比特定时参数数据组（C1至C3；Ca至Ce；C1至C4），以便分析所接收到的消息（45、46、47）是否有效，其中针对所述至少两个RX协议机存在更多个比特定时配置，其中对于每个比特定时配置来说，还存在错误计数器（Fa、Fb、Fc、Fd、Fe），其中所有其它RX协议机都保留所述比特定时配置中的错误计数器值最低的配置，使得所述比特定时配置被选择为使得最优的传输率在所有条件下都是可能的，而且
其中所述至少两个RX协议机（1111至1113；1111至1114）分别分配有寄存器（R1至R3；R1至R4），所分配的RX协议机（1111至1113；1111至1114）将其对所接收到的消息（45、46、47）的分析的结果写到所述寄存器中，其中所接收到的数据首先被写到彼此分开的寄存器中，其中所述寄存器中的一个寄存器包含有效的数据或者所述寄存器中的至少两个寄存器包含有效的数据，其中根据CRC校验来判断数据是否正确。
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