CN110663229B

CN110663229B - 用于在微控制器和收发器组件之间通信的方法、微控制器和收发器组件

Info

Publication number: CN110663229B
Application number: CN201880035714.2A
Authority: CN
Inventors: F.哈特维希; S.沃克; A.穆特
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2038-05-24
Also published as: DE102017209435A1; KR20200013723A; WO2018219767A1; KR102520021B1; CN110663229A; US20200117632A1

Abstract

收发器组件（106）和用于通信的方法，其中所述收发器组件（106）被构造为至少暂时地根据传输协议在所述收发器组件（106）的第一输入端（120）处接收用于数据总线的输出数据，其中所述第一输入端（120）被构造用于连接到微控制器（102）的第一引脚（110），其中所述收发器组件（106）被构造为至少暂时地根据所述传输协议在所述收发器组件（106）的第一输出端（122）处从所述数据总线发送用于所述微控制器（102）的输入数据，其中所述第一输出端（122）被构造用于连接到所述微控制器（102）的第二引脚（110），其中所述收发器组件（106）具有收发器（118），所述收发器（118）被构造为至少暂时地从所述第一输入端（120）接收所述输出数据并经由所述数据总线发送所述输出数据，其中所述收发器（118）被构造为至少暂时地从所述数据总线接收所述输入数据并经由所述第一输出端（122）发送所述输入数据，其中所述收发器组件（106）具有被构造为执行附加功能的附加功能装置（136），其中所述收发器组件（106）被构造为至少暂时地根据所述传输协议经由所述第一输入端（120）接收用于所述附加功能的附加数据，和/或至少暂时地根据所述传输协议经由所述第一输出端（122）发送用于所述附加功能的附加数据，其中所述收发器组件（106）包括第一收发器总线控制器（202），其中所述第一收发器总线控制器（202）具有第一通信输入端（146），所述第一通信输入端（146）能与所述收发器（118）的输出端（126）连接以接收所述附加数据，和/或其中第一收发器总线控制器（202）具有第一通信输出端（212），所述第一通信输出端（212）能与所述收发器（118）的第二输入端（124）连接以发送所述附加数据。

Description

用于在微控制器和收发器组件之间通信的方法、微控制器和收发器组件

技术领域

本发明涉及一种用于在微控制器和收发器组件之间通信的方法。本发明涉及微控制器、收发器组件和计算机程序，它们被构造为执行该方法。

背景技术

常规的微控制器经由收发器组件发送数据，所述收发器组件被构造为经由数据总线发送数据。

例如，根据标准ISO11898-2，在CAN收发器组件中所述微控制器的两个引脚用于所述微控制器中的CAN控制器和所述CAN收发器组件中的CAN收发器之间的通信。CAN控制器是根据标准ISO11898-1：2015工作的电路或实现。这种CAN控制器集成在经由CAN总线进行通信的常规微控制器中。第一引脚TxD用于将数据从所述微控制器传输到所述CAN收发器。第二引脚RxD用于将数据从所述CAN收发器传输到所述CAN控制器。所述CAN收发器满足CAN收发器功能。所述CAN收发器功能包括：所述CAN收发器在所述CAN总线上产生信号电平，以发送经由第一引脚TxD传输的数据。所述CAN收发器功能包括：所述CAN收发器组件为了接收经由第二引脚RxD传输的数据探测在所述CAN总线上施加的信号电平。用于CAN收发器的典型壳体形式是SO8。这是具有8个引脚的壳体。除了所述CAN收发器功能之外还包含附加功能（例如局部网络或防火墙）的CAN收发器组件被容纳在具有更多引脚的壳体中。一般来说，除了第一引脚TxD和第二引脚RxD之外，还提供至少一个另外的引脚。这样做的原因是必须配置所述附加功能，或者所述附加功能需要与所述微控制器通信。所述至少一个另外的引脚用于CAN收发器组件和微控制器之间的通信。

来自NXP的示例性CAN收发器组件TJA1145被布置在具有14个引脚的壳体中。串行外围接口需要这些引脚中的四个，所述串行外围接口用于CAN收发器组件和微控制器之间的通信。

因此，期望使用更少的引脚来用于微控制器和收发器组件之间的通信。

发明内容

该目的通过本发明的方法和设备来达到。

关于所述收发器组件规定，所述收发器组件被构造为至少暂时地根据传输协议在所述收发器组件的第一输入端处接收用于数据总线的输出数据，其中第一输入端被构造用于连接到微控制器的第一引脚，其中所述收发器组件被构造为至少暂时地根据所述传输协议在所述收发器组件的第一输出端处从所述数据总线发送用于所述微控制器的输入数据，其中第一输出端被构造用于连接到所述微控制器的第二引脚，其中所述收发器组件具有收发器，所述收发器被构造为至少暂时地从第一输入端接收所述输出数据并经由所述数据总线发送，其中所述收发器被构造为至少暂时地从所述数据总线接收所述输入数据并经由第一输出端发送，其中所述收发器组件具有被构造为执行附加功能的附加功能装置，其中所述收发器组件被构造为至少暂时地根据所述传输协议经由第一输入端接收用于所述附加功能的附加数据，和/或至少暂时地根据所述传输协议经由第一输出端发送用于所述附加功能的附加数据，其中所述收发器组件包括第一收发器总线控制器，其中第一收发器总线控制器具有第一通信输入端，该第一通信输入端可以与所述收发器的输出端连接以接收所述附加数据，和/或其中第一收发器总线控制器具有第一通信输出端，该第一通信输出端可以与所述收发器的第二输入端连接以发送所述附加数据。所述传输协议预给定了微控制器和收发器组件之间接口上的流程，通过这些流程可以经由与用于所述微控制器的正常总线操作相同的引脚来传输所述附加数据。这节省了所述微控制器和所述收发器组件上的引脚，因为不需要额外的引脚来与所述附加功能进行通信。由此第一收发器总线控制器可以在第一输入端处接收附加数据和/或在第一输出端处发送附加数据。由此，所述收发器组件与具有对应总线控制器的任何微控制器兼容。例如，CAN控制器用作总线控制器。

优选地，第一收发器总线控制器具有第二通信输入端，该第二通信输入端可以与第一输入端连接以认证所述微控制器。由此可以通过所述收发器对所述微控制器进行认证。

优选地，所述收发器组件被构造为接收包含标识的第一消息，将接收的标识存储在非易失性存储器中，从所述非易失性存储器中读取存储的标识，并在所述数据总线上发送包含所读取的标识的第二消息。这使得能够为所述收发器组件提供可以用于所述收发器组件与所述微控制器之间的通信的标识。

优选地，所述收发器组件被构造为产生标识并在所述数据总线上的第一消息中发送该标识。这使得能够在所述收发器组件上提供可以用于所述收发器组件与所述微控制器之间的通信的标识。

优选地，所述收发器组件被构造为与所述微处理器或所述数据总线上的另一节点交换对称密码密钥，并且将所述对称密码密钥用于对至少一个要发送的消息进行密码认证或加密，和/或将所述对称密码密钥用于对至少一个接收的消息进行密码认证或解密。这使得能够进行安全的通信。

优选地，所述收发器组件包括第二收发器总线控制器，该第二收发器总线控制器被构造为根据所述传输协议在外部数据总线上发送至少一个消息或部分消息，其中所述收发器组件包括第一逻辑组件，所述第一逻辑组件被构造为选择性地启用或防止所述附加数据或所述至少一个消息或部分消息在所述外部数据总线上的传输，其中所述第一收发器总线控制器被构造为操控第二收发器总线控制器和/或第一逻辑组件，以至少暂时地在所述外部数据总线上发送所述至少一个消息或部分消息，同时第一收发器总线控制器经由第一输入端接收所述附加数据。这隐藏了所述附加数据在所述数据总线上的发送。

优选地，所述收发器组件包括第二逻辑组件，该第二逻辑组件被构造为选择性地启用或防止所述输入数据或所述附加数据在第一输出端处的传输，其中第一收发器总线控制器被构造为操控第二逻辑组件以传输所述输入数据或所述附加数据。由此使得能够将所述附加数据与所述输入数据分开发送。

关于用于通信的所述方法，规定至少暂时地根据传输协议在收发器组件的第一输入端处接收用于数据总线的输出数据，其中第一输入端被构造用于连接到微控制器的第一引脚，其中至少暂时地根据所述传输协议在所述收发器组件的第一输出端处从所述数据总线发送用于所述微控制器的输入数据，其中第一输出端被构造用于连接到所述微控制器的第二引脚，其中收发器至少从第一输入端接收输出数据并经由所述数据总线发送，其中所述收发器至少暂时地从所述数据总线接收所述输入数据并经由第一输出端发送，其中在所述收发器组件中的附加功能装置中执行附加功能，其中至少暂时地根据所述传输协议经由第一输入端接收用于所述附加功能的附加数据，和/或其中至少暂时地根据所述传输协议经由第一输出端发送用于所述附加功能的附加数据，其中第一收发器总线控制器的第一通信输入端与所述收发器的输出端至少暂时地连接以用于接收所述附加数据，和/或其中第一收发器总线控制器的第一通信输出端至少暂时地与所述收发器的第二输入端连接以发送所述附加数据。该方法非常易于使用。该方法节省了所述微控制器和所述收发器组件上的引脚，因为不需要额外的引脚来用于与所述附加功能进行通信。

有利地，第一收发器总线控制器的第二通信输入端与所述第一输入端连接以认证所述微控制器。

有利地，接收包含标识的第一消息，将接收的标识存储在非易失性存储器中，从所述非易失性存储器中读取存储的标识，并且在所述数据总线上发送包含所读取的标识的第二消息。所述收发器组件的标识从而可提供给所述收发器组件，然后用于将来的消息，利用所述将来的消息传输打算用于所述收发器组件的附加数据。

优选地，产生标识并且在所述数据总线上的第一消息中发送该标识。所述收发器组件的标识从而由所述收发器组件自己产生，并且可提供给所述微控制器用于将来的消息，利用所述将来的消息传输打算用于所述收发器组件的附加数据。

优选地，与所述微处理器或所述数据总线上的另一节点交换对称密码密钥，其中将所述对称密码密钥用于至少一个要发送的消息的密码认证或加密，和/或将所述对称密码密钥用于至少一个接收的消息的密码认证或解密。由此收发器组件和微控制器之间的通信是安全的。

优选地，所述通信装置根据所述传输协议经由外部数据总线发送至少一个消息或部分消息，其中选择性地启用所述附加数据或所述至少一个消息或部分消息在所述外部数据总线上的传输，其中至少暂时地在所述外部数据总线上发送所述至少一个消息或部分消息，同时经由第一输入端接收所述附加数据。由此，所述数据总线上的所述附加数据通过所述至少一个消息或部分消息来加以隐藏。从而所述数据总线上的其他节点了解将发送哪些附加数据。

优选地，在第一输出端处选择性地传输所述输入数据或所述附加数据。由此，所述收发器组件将附加数据与所述输入数据分开发送。

一种计算机程序被构造为执行该方法。

附图说明

由下面的描述和附图得到其他有利的实施方式。在附图中

图1示意性地示出了微控制器和收发器组件之间的接口的第一实施例的一些部分，

图2示意性地示出了微控制器和收发器组件之间的接口的第二实施例的一些部分，

图3示意性地示出了所述接口的第二实施例的信号-时间图。

具体实施方式

图1示意性地示出了微控制器102到数据总线104的连接的一些部分。更确切地说，微控制器102经由收发器组件106与数据总线104连接。

微控制器102包括总线控制器108。总线控制器108例如是被构造为根据标准ISO11898-1：2015工作的CAN控制器。微控制器102包括用于将输出数据从微控制器102发送到收发器组件106的第一引脚110。微控制器102包括用于从收发器组件106接收输入数据的第二引脚112。总线控制器108包括与第一引脚110连接的第一输出端114。总线控制器108包括与第二引脚112连接的第一输入端116。

收发器组件106包括收发器118。收发器118例如是CAN收发器，其被构造为根据标准ISO11898-2：2016工作。收发器组件106包括第三引脚120，用于接收从微控制器102传输到收发器组件106的输出数据。收发器组件106包括第四引脚122，用于发送从收发器组件106传输到微控制器102的输入数据。收发器118包括与第三引脚120连接的第二输入端124。收发器118包括与第四引脚122连接的第二输出端126。

收发器118包括第一接触部128，所述第一接触部经由第一信号线路130与数据总线104连接。第一信号线路130例如将收发器118与CAN高连接。收发器118包括第二接触部132，所述第二接触部经由第二信号线路134与数据总线104连接。第二信号线路134例如将收发器118与CAN低连接。

为了传输输出数据，第一引脚110和第三引脚120至少暂时连接。为了传输输入数据，第二引脚112和第四引脚122至少暂时连接。

收发器组件106包括附加功能装置136。在该示例中，附加功能装置136连接到系统总线140。附加功能装置136经由至少一条电线路142与收发器118连接。

收发器组件106包括第一通信输入端146和第二通信输入端144。第一通信输入端146至少暂时与第四引脚122和第二输出端126连接。第二通信输入端144至少暂时与第三引脚120和第二输入端124连接。

微控制器102和收发器组件106被构造为传输附加数据。在该示例中，总线控制器108被构造为传输所述附加数据。在该示例中，收发器组件106包括至少一个对应的总线控制器，该总线控制器被构造为传输所述附加数据。所述附加数据、所述输入数据和所述输出数据优选地用相同的传输协议来传输。在该示例中使用根据ISO 11898标准系列的传输协议。通过将所述附加数据从微控制器102发送到收发器组件106或从收发器组件106发送到微控制器102来传输所述附加数据。这将在下面加以描述。优选地，所述附加数据不经由数据总线104传输。

下面，将描述微控制器102和收发器组件106之间的接口的两个实施例。

图1示意性地示出了微控制器102和收发器组件106之间的接口的第一实施例的一些部分。在所述接口的第一实施例中，收发器组件106包括第一收发器总线控制器202。在所述接口的第一实施例中，收发器组件106包括第一逻辑组件204。在该示例中，第一逻辑组件204是第一与门并在下面称为第一与门204。第一与门204具有与第三引脚120连接的第一信号输入端206。第一与门204具有可以经由附加功能装置136与第二输入端124连接的第一信号输出端208。第一与门204具有与收发器总线控制器202的第一通信输出端212连接的第二信号输入端210。

在该示例中，附加功能装置136具有第二逻辑组件214。在该示例中，第二逻辑组件214是第二与门并在下面称为第二与门214。第二与门214具有与第一信号输出端208连接的第三信号输入端216。第二与门214具有第四信号输入端218，该第四信号输入端218与附加功能装置136的功能组件222的功能输出端220连接。第二与门214具有经由第一电线路142与第二输入端124连接的第二信号输出端224。

在该示例中，功能组件222的功能输入端226经由第二电线路148与收发器118的第二输出端126连接。

第一与门204例如被构造为在第一信号输出端208处输出其两个输入的叠加作为逻辑“与”组合。第二与门214例如被构造为在第二信号输出端224处输出其两个输入的叠加作为逻辑“与”组合。

系统总线140将第一收发器总线控制器202与功能组件222连接。系统总线140与处理器224连接，该处理器224如下操控系统总线140、第一收发器总线控制器202和功能组件222。

在该示例中，第一收发器总线控制器202是第二CAN控制器，其被构造为根据标准ISO11898-1：2015工作。第一CAN控制器和第二CAN控制器还被构造为实现下面描述的通信方法。

第二CAN控制器是CAN总线上的等效用户。微控制器102和收发器组件106经由CAN总线彼此通信。根据所述接口的第一实施例，第一CAN控制器和第二CAN控制器通信。处理器224例如是CPU或类似的控制器，其基于借助于第一CAN控制器和第二CAN控制器交换的消息（更确切地说是帧）来控制在功能组件212上实现的附加功能。

第一CAN控制器和第二CAN控制器被配置如下。

比特定时配置

第二CAN控制器使用比特定时（BT）配置，该比特定时配置与CAN总线上的其他用户（即，特别是第一CAN控制器）的BT配置兼容。

可以考虑用于BT配置的以下变体：

收发器组件106包含预配置的BT，例如500千比特/秒。该BT配置是微控制器102已知的。微控制器102将该BT用于通信。随后，微控制器102可以经由现有的通信信道来改变收发器组件106的BT配置。

收发器组件106包含多个预配置的BT，并依次对这些BT进行测试。

在具有比特率切换的CAN FD的情况下，例如根据ISO 11898-1，例如进行没有比特率切换的第一通信。如果该通信成功，则微控制器102可以将针对具有比特率切换的情况的BT配置通知给收发器组件106。

用于通信的帧ID

第二CAN控制器和第一CAN控制器设定它们用来相互通信的CAN帧ID。

用于收发器组件106与微处理器102之间的通信的CAN帧ID在下面称为通信帧ID（KFID）。具有KFID的CAN帧在下面称为通信帧（KF）。

用于设定KFID的可能变体：

在收发器组件106中静态地配置所述KFID。

在接通时动态地通知所述KFID。例如，在接通时将所述KFID从微控制器102传输到收发器组件106或反过来。

例如，微处理器102通过以下方式向收发器组件106传输要使用的KFID，即，收发器组件106一起读取由微处理器102发送的至少一个CAN帧，然后配置所述KFID。

例如，由微处理器102发送的第一CAN消息的帧ID被用作KFID。从该时刻开始，收发器组件106可以借助于具有该KFID的CAN消息与微处理器102进行通信。

例如，替换地或附加地从以下信息中确定所述KFID：

从微处理器102所发送的CAN帧的任意部分中导出所述KFID。

从微处理器102所发送的CAN帧的一些部分的组合中导出所述KFID，例如从数据字段中导出。

作为KFID，使用从微处理器102发送的消息的帧ID。

同样可以考虑这些可能性的组合。

例如，包含KFID信息的消息被如下识别：

收发器组件106在收发器组件1中被固定配置的ID处识别包含所述KFID的配置帧（KF），所述ID例如是静态的0x3FF。

收发器组件106知道：由微控制器102发送的第N个CAN帧是所述KF。

KFID的使用

如果仅使用一个KFID，则必须避免收发器组件106和微处理器102同时发送所述KFID，因为根据CAN传输协议这是不允许的。在此情况下简单的解决方案是：微处理器102和收发器组件106始终交替地传输具有所述KFID的CAN帧。

如果使用两个KFID，则微控制器102和收发器组件106均具有排他的KFID。这具有微处理器102和收发器组件106可以彼此独立地发送的优点。

如果使用多于两个KFID，则微处理器102和/或收发器组件106可以具有多个排他的KFID。这对于与收发器组件106的通信可能是有益的。

例如，微处理器102获得两个排他的KFID，第一KFID具有在CAN总线上的低优先级，而第二KFID具有高优先级。微处理器102依据要传输到第二CAN控制器的信息的优先级来使用这两个KFID之一。

收发器组件106和微处理器102之间的认证

可选地，可以提供以下认证之一：

情况1：收发器组件106仅信任自己的节点，即微处理器102。

例如，收发器组件106中的第二CAN控制器仅信任借助于TxD引脚（即借助于第一引脚114）和RxD引脚（即借助于第二引脚116）与收发器组件106连接的微处理器102。即，第二CAN控制器仅当已经从微处理器102发送了KF时才存储该KF。收发器组件106识别微处理器102所发送的帧，其方法是收发器组件106观察第一输入端120，即由此也观察微处理器102的直接连接的TxD引脚。在此情况下的巨大优点是，该措施与密码措施相比非常简单。例如，为此第一收发器总线控制器202的第二通信输入端144可以与第一输入端120连接，以便对微控制器102进行认证。

情况2：收发器组件106信任CAN总线上的一个或多个节点。

第二CAN控制器是CAN总线上的等价用户。第二CAN控制器使用例如密码方法（签名，加密）来确保帧的真实性或隐藏所述帧的内容。例如，收发器组件106另外包括“用于CAN的即插安全配置”（Plug and Secure Configuration for CAN）模块。在这种情况下，收发器组件106与一个或多个节点（例如自己的微处理器102）协商对称密钥，然后所述对称密钥被用于密码认证和加密。这例如被实现为附加功能装置中的附加功能。

图2示意性地示出了微控制器102和收发器组件106之间的接口的第二实施例的一些部分。图2中与图1中的元件一致的元件在图2中用相同的附图标记表示。

除了所述接口的第一实施例之外，在所述接口的第二实施例中还在收发器组件106中提供了第二收发器总线控制器302。

第一收发器总线控制器202和第二收发器总线控制器302经由第一信号接口304（错误/过载）、第二信号接口306（Sync_bit）和第三信号接口308（Tx_ena）互相连接。第一信号接口304用于双向交换错误信息。第二信号接口306用于将同步信息从第一收发器总线控制器202传输到第二收发器总线控制器302。第三信号接口308用于将控制信号从第一收发器总线控制器202传输到第二收发器总线控制器302。下面将对此进行描述。

第二收发器总线控制器302与系统总线140连接，并且可以由处理器224经由系统总线140控制。第二收发器总线控制器302的第三通信输入端310经由第三电线路312与收发器118的第二输出端126连接。第二收发器总线控制器302的第二通信输出端314经由第四电线路316与第三逻辑组件320的第五信号输入端318连接。第三逻辑组件320例如是第一多路复用器320，并且在下面被称为第一多路复用器320。

与所述接口的第一实施例不同，在所述接口的第二实施例中第一信号输出端208不是与第三信号输入端216而是与第一多路复用器320的第六信号输入端322连接。与所述接口的第一实施例不同，在所述接口的第二实施例中第一多路复用器320的第三信号输出端324与第二与门214的第三信号输入端216连接。

与所述接口的第一实施例不同，在实施接口的第二实施例中第二输出端126不是与第一输出端126而是与第四逻辑组件328的第七信号输入端326连接。第四逻辑组件328在该示例中是第二多路复用器328，并且在下面称为第二多路复用器328。在所述接口的第二实施例中，第二多路复用器328的第八信号输入端330与第一与门204的第一信号输出端208连接。与所述接口的第一实施例不同，在所述接口的第二实施例中第二多路复用器328的第四信号输出端332与第一输出端122连接。

第一多路复用器320被构造为依据操控信号sel_secure仅将第五信号输入端318或仅将第六信号输入端322切换到第三信号输出端324。

第二多路复用器328被构造为依据操控信号sel_secure仅将第七信号输入端326或仅将第八信号输入端330切换到第四信号输出端332。

第一收发器总线控制器202包括操控输出端334，该操控输出端334经由操控线路与第一多路复用器320的第一操控输入端336和与第二多路复用器338的第二操控输入端338连接。

第一收发器总线控制器202被构造为如下所述地产生操控信号sel_secure，并且如下所述地操控第一多路复用器320和第二多路复用器328。

在该示例中，第二收发器总线控制器302是第三CAN控制器，其被构造为根据标准ISO11898-1：2015工作。第一CAN控制器、第二CAN控制器和第三CAN控制器还被构造为实现以下描述的通信方法。

保护在收发器组件106和微控制器102之间交换的信息

以下描述的通信方法的目的是保护在收发器组件106和微控制器102之间交换的信息免受外部总线340上其他总线用户的侵害。

如图2中所示，外部总线340包括第二收发器总线控制器302、收发器118和附加功能装置136。内部总线342包括总线控制器108和第一收发器总线控制器202。

下面将说明可能的变体：

变体1：收发器组件106和微控制器102使用密码方法对所述通信进行加密。例如，收发器组件106和微控制器102都附加地包含“用于CAN的即插安全通信”模块。

在这种情况下，收发器组件106和微控制器102建立对称密钥，并将所述对称密钥用于加密。

如果在微控制器102中不包含“用于CAN的即插安全通信”模块，则所述密钥例如被预先传输到收发器组件106中。这例如在制造时的生产线末端处（am Band-Ende）的安全环境中是可能的。

变体2：收发器组件106将具有改变的数据字段的KF发送到所述外部CAN总线。

当微控制器102或收发器组件106发送KF时，收发器组件106将具有改变的数据的该KF转发到所述CAN总线，所述CAN总线连接到第一接触部128和第二接触部132。转发的帧在下面称为WF。

只有收发器组件106和所述微控制器可以读取所述KF的原始数据。在此情况下必须考虑以下方面。

所述KF和所述WF的长度必须相同，由此可以可靠地识别下一帧的开始。帧的实际长度取决于发送的数据，因为所述CAN协议提供了所谓的动态插入填充比特来用于同步。

依据CAN帧格式，可以通过不同的方法来确保所述KF和所述WF具有相同的长度。

CAN FD帧：在此由于使用固定填充比特，CRC字段的长度是恒定的。为此，微控制器102可以将不生成动态填充比特或生成设定数量的动态填充比特的方法来用于对所述数据字段编码。因此，所述数据字段的长度也是恒定的并且预先已知。

经典CAN帧：在此由于动态填充比特，所述CRC字段的长度可以更改。为了解决这个问题，在传输所述帧之前，微控制器102依据数据计算数据字段和CRC字段中的填充比特的数量，并在所述数据字段的开始时发送该数量。收发器组件106从准备好的列表中为所述数据字段的其余部分选择数据比特模式，所述数据比特模式在所述转发的帧中生成相同数量的填充比特。

替代地，也可以将所述数据字段的内容限制为针对数据字段和CRC字段选择具有统一长度的比特模式。

经由内部总线342和外部总线340的帧传输必须保持同步。收发器组件106确保在KF和WF的传输期间内部通信和外部通信保持同步。即，当所述CAN协议在所述内部总线或所述外部总线上探测到错误时，将内部总线342和外部总线340再次连接至CAN总线。即，CAN错误帧将到达总线上的所有节点。这同样适用于过载帧以及根据ISO11898-1：2015的所述CAN协议的可能其他响应。

第一信号接口304、即错误/过载用于传输错误或过载探测。第二信号接口306、即Sync比特用于保持外部总线340和内部总线342同步。第三信号接口308、即Tx_ena用于当内部总线342和外部总线340分离时释放内部总线342上的发送，或者用于当内部总线342和外部总线340连接时停止内部总线342上的发送。操控信号sel_secure用于选择性地将内部总线342和外部总线340分离或连接。

下面将基于图2描述一个示例，在该示例中收发器组件106包括“用于CAN的即插安全模块”作为附加功能，并且包括针对所述KF的数据的保护功能。

收发器组件106通过CAN帧与微控制器102进行通信。该示例包含针对在微控制器102和收发器组件106之间交换的数据的保护功能。即，所述数据在外部CAN总线340上不可见。

第一CAN控制器114、第二CAN控制器202、第三CAN控制器302和附加功能装置136是与所有以下节点相同的CAN总线上的等效节点，这些节点在收发器组件106之外连接在所述CAN总线的外部部分上。

如果应当向其他CAN节点隐藏微控制器102和收发器组件106之间的通信，则第二CAN控制器202接管与第一CAN控制器114的通信，并借助于sel_secure信号将所述CAN总线分离为内部总线342和外部总线340这两个部分。

在该示例中，所述CAN总线的分离从探测到KFID开始，并以所述数据帧的传输结束或探测到传输时的错误（比特错误、CRC错误……）来结束。

如果第三CAN控制器302识别出CAN错误条件（例如，比特错误），则立即将该信息借助于错误信号经由第一信号接口304发信号通知第二CAN控制器202。第二CAN控制器202对此做出反应，其方法是通过设置例如sel_secure=‘0’来取消总线分离，并且在随后的比特中开始发送错误帧。由此将立即通知所有节点。

当微控制器102发送KF时，由于在CAN情况下允许的时钟容差，两条总线（内部/外部）可能会在时间上彼此漂移。为了防止这种情况，第二CAN控制器202借助于sync_bit信号向第二CAN控制器302发信号通知关于所接收的比特的开始/结束的信息。第三CAN控制器302将其发送的比特的开始和结束与所述sync_bit信号同步。因此，两条总线是比特同步的。

当收发器组件106发送KF时，第二CAN控制器202和第三CAN控制器302应当使用相同的时钟。这隐式地防止了这些总线（内部/外部）的彼此漂移。

第三CAN控制器302有利地在所述WF中发送随机或预定数据。这些数据在外部总线340上可见。它们隐藏了第二CAN控制器202和第一CAN控制器108交换的数据。

一旦第二CAN控制器202借助于TX_ena信号请求第三CAN控制器302，第三CAN控制器302就例如开始数据传输。在识别了所述KFID之后，该数据传输就在CAN帧内开始。

处理器224例如被构造为在所述第二CAN控制器中连续地配置各种典型的比特率（例如500千比特/秒）并测试是否识别出有效的CAN消息。

所述CAN收发器例如根据ISO11898-2实现。

为了交付使用，当第二CAN控制器202和第三CAN控制器302已经探测到总线上使用的BT配置时才分别由第二CAN控制器202和第三CAN控制器302释放它们的TX信号。在BT探测期间，收发器组件106的行为例如类似于常规的CAN收发器。

图3示意性地示出了所述接口的第二实施例的信号-时间图。在该时间流程中，以实线示出的RX/TX信号对于所有节点都是可见的，以虚线示出的RX/TX信号仅在外部总线340上可见，点划线的RX/TX信号仅在内部总线342上可见。

在图3的左部分示出了第一CAN控制器108发送具有KFID的帧的情况。在图3的右部分示出了第二CAN控制器202发送具有KFID的帧的情况。在图3的下部示出了控制所述时间流程的控制信号sel_secure和TX_ena。CC1在图3中表示第一CAN控制器。CC2在图3中表示第二CAN控制器。CC3在图3中表示第三CAN控制器。

通过分离为内部总线342和外部总线340而受保护的数据在图3中称为安全数据。用于隐藏的随机数据称为虚拟数据（Dummy Data）。外部节点称为Ext节点。节点所发送的信号用TX表示，而节点所接收的信号用RX表示。

所述时间流程如下：

图3的左侧：

微控制器102经由CC0发送具有KFID的帧。CC1、CC2、CC3和Ext节点同时接收所述帧的ID（在此为KFID）。操控信号sel_secure在该操控信号期间是sel_secure=TX_ena=0，即只有一个公共CAN总线。在所述CAN帧的ID被完全发送之后，CC2 202探测到CC1 108已经发送了具有KFID的帧。接着CC2 202设置sel_secure=TX_ena=1。sel_secure保持该设置直到CC1108发送了所述帧的数据和CRC为止。sel_secure=1意味着所述CAN总线分离为内部总线342和外部总线340。在sel_secure＝1期间，CC3 302将虚拟数据和所属的CRC发送到外部CAN总线340。在所述CAN帧的确认比特之后，设置sel_secure＝0，并且取消分离为内部总线和外部总线。所述Ext节点接收该具有虚拟数据的帧，因此它对安全数据一无所知，并通过发送ACK确认获得所述具有虚拟数据的帧。

图3的右侧：

收发器组件106经由CC2 202发送具有KFID的帧。一旦发送了所述帧的ID，就设置sel_secure=1，以便将CAN总线分为内部总线342和外部总线340。在sel_secure=1期间，如在图3右侧的情况，CC3 302现在在外部CAN总线340上传输虚拟数据和所属的CRC。在此期间，CC2 202在内部CAN总线342上传输所述安全数据。在所述帧的ACK之后设置sel_secure=0，并取消分离为两个总线。

Claims

1.一种收发器组件（106），其特征在于，所述收发器组件（106）被构造为至少暂时地根据传输协议在所述收发器组件（106）的第一输入端（120）处接收用于数据总线的输出数据，其中所述第一输入端（120）被构造用于连接到微控制器（102）的第一引脚（110），其中所述收发器组件（106）被构造为至少暂时地根据所述传输协议在所述收发器组件（106）的第一输出端（122）处从所述数据总线发送用于所述微控制器（102）的输入数据，其中所述第一输出端（122）被构造用于连接到所述微控制器（102）的第二引脚（112），其中所述收发器组件（106）具有收发器（118），所述收发器（118）被构造为至少暂时地从所述第一输入端（120）接收所述输出数据并经由所述数据总线发送所述输出数据，其中所述收发器（118）被构造为至少暂时地从所述数据总线接收所述输入数据并经由所述第一输出端（122）发送所述输入数据，其中所述收发器组件（106）具有被构造为执行附加功能的附加功能装置（136），其中所述收发器组件（106）被构造为至少暂时地根据所述传输协议经由所述第一输入端（120）接收用于所述附加功能的附加数据，和/或至少暂时地根据所述传输协议经由所述第一输出端（122）发送用于所述附加功能的附加数据，其中所述收发器组件（106）包括第一收发器总线控制器（202），其中所述第一收发器总线控制器（202）具有第一通信输入端（146），所述第一通信输入端（146）能与所述收发器（118）的输出端（126）连接以接收所述附加数据，和/或其中第一收发器总线控制器（202）具有第一通信输出端（212），所述第一通信输出端（212）能与所述收发器（118）的第二输入端（124）连接以发送所述附加数据。

2.根据权利要求1所述的收发器组件（106），其特征在于，所述第一收发器总线控制器（202）具有第二通信输入端（144），所述第二通信输入端（144）能与所述第一输入端（120）连接以认证所述微控制器（102）。

3.根据权利要求1或2中的任一项所述的收发器组件（106），其特征在于，所述收发器组件（106）被构造为接收包含标识的第一消息，将接收的标识存储在非易失性存储器中，从所述非易失性存储器中读取存储的标识，并在所述数据总线上发送包含读取的标识的第二消息。

4.根据权利要求1或2中的任一项所述的收发器组件（106），其特征在于，所述收发器组件（106）被构造为产生标识，并在所述数据总线上的第一消息中发送所述标识。

5.根据权利要求3所述的收发器组件（106），其特征在于，所述收发器组件（106）被构造为与所述微控制器（102）或所述数据总线上的另一节点交换对称密码密钥，以及将所述对称密码密钥用于至少一个要发送的消息的密码认证或加密，和/或将所述对称密码密钥用于至少一个接收的消息的密码认证或解密。

6.根据权利要求1至2中的任一项所述的收发器组件（106 ），其特征在于，所述收发器组件（106 ）包括第二收发器总线控制器（302），所述第二收发器总线控制器（302）被构造为根据所述传输协议经由所述数据总线发送至少一个消息或部分消息，其中所述收发器组件（106）包括第一逻辑组件（320），所述第一逻辑组件（320）被构造为选择性地启用或防止所述附加数据或所述至少一个消息或部分消息在外部数据总线（340）上的传输，其中所述第一收发器总线控制器（202）被构造为操控所述第二收发器总线控制器（302）和/或所述第一逻辑组件（320），以便至少暂时地在所述外部数据总线（340）上发送所述至少一个消息或部分消息，而同时所述收发器总线控制器（202）经由所述第一输入端（120）接收或经由所述第一输出端（122）发送所述附加数据。

7.根据权利要求6所述的收发器组件（106），其特征在于，所述收发器组件（106）包括第二逻辑组件（328），所述第二逻辑组件（328）被构造为选择性地启用或防止所述输入数据或所述附加数据在所述第一输出端（122）处的传输，其中所述第一收发器总线控制器（202）被构造为操控所述第二逻辑组件（328）以传输所述输入数据或所述附加数据。

8.一种用于通信的方法，其特征在于，至少暂时地根据传输协议在收发器组件（106）的第一输入端（120）处接收用于数据总线的输出数据，其中所述第一输入端（120）被构造用于连接到微控制器（102）的第一引脚（110），其中至少暂时地根据所述传输协议在所述收发器组件（106）的第一输出端（122）处从所述数据总线发送用于所述微控制器（102）的输入数据，其中所述第一输出端（122）被构造用于连接到所述微控制器（102）的第二引脚（112），其中所述收发器组件（106）的收发器（118）至少从所述第一输入端（120）接收所述输出数据并经由所述数据总线发送所述输出数据，其中所述收发器（118）至少暂时地从所述数据总线接收所述输入数据并经由所述第一输出端（122）发送所述输入数据，其中在所述收发器组件（106）的附加功能装置（136）中执行附加功能，其中至少暂时地根据所述传输协议经由所述第一输入端（120）接收用于所述附加功能的附加数据，和/或其中至少暂时地根据所述传输协议经由所述第一输出端（122）发送用于所述附加功能的附加数据，其中第一收发器总线控制器（202）的第一通信输入端（146）至少暂时与所述收发器（118）的输出端（126）连接以接收所述附加数据，和/或其中所述第一收发器总线控制器（202）的第一通信输出端（212）至少暂时与所述收发器（118）的第二输入端（124）连接以发送所述附加数据。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一收发器总线控制器（202）的第二通信输入端（144）与所述第一输入端（120）连接以认证所述微控制器（102）。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，接收包含标识的第一消息，将接收的标识存储在非易失性存储器中，从所述非易失性存储器中读取存储的标识，并且在所述数据总线上发送包含读取的标识的第二消息。

11.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，产生标识，并且在所述数据总线上的第一消息中发送所述标识。

12.根据权利要求8至9中的任一项所述的方法，其特征在于，与所述微控制器（102）或所述数据总线上的另一节点交换对称密码密钥，并且将所述对称密码密钥用于至少一个要发送的消息的密码认证或加密，和/或将所述对称密码密钥用于至少一个接收的消息的密码认证和解密。

13.根据权利要求8至9中的任一项所述的方法，其特征在于，根据所述传输协议经由外部数据总线（340）发送至少一个消息或部分消息，其中选择性地启用所述附加数据或所述至少一个消息或部分消息在所述外部数据总线（340）上的传输，其中至少暂时地在所述外部数据总线（340）上发送所述至少一个消息或部分消息，同时经由所述第一输入端（120）接收或经由所述第一输出端（122）发送所述附加数据。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，选择性地在所述第一输出端（122）处传输所述输入数据或所述附加数据。

15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被构造用于执行根据权利要求8至14中任一项所述的方法。