CN112019413B

CN112019413B - 控制器局域网收发器

Info

Publication number: CN112019413B
Application number: CN202010439070.2A
Authority: CN
Inventors: 马西亚斯·伯特德·穆斯
Original assignee: NXP BV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2020-05-21
Publication date: 2023-09-12
Anticipated expiration: 2040-05-21
Also published as: US11038714B2; US20200382340A1; EP3745656A2; EP3745656B1; EP3745656A3; CN112019413A

Abstract

一种控制器局域网CAN收发器包括：接收器布置，接收器布置用于耦接到CAN总线并且被配置成根据从CAN总线接收到的模拟信令确定差分信号；以及接收输出，接收输出用于耦接到CAN控制器，并且其中接收器布置基于差分信号向接收输出提供数字输出信号；其中接收器布置在至少第一模式下操作，在至少第一模式下，接收器布置被配置成当差分信号大于第一接收器阈值时提供包括逻辑0的数字输出信号并且当差分信号小于第一接收器阈值时提供包括逻辑1的数字输出信号，除非差分信号满足条件，因此接收器布置被配置成提供包括逻辑0的数字输出信号，其中条件包括差分信号低于活动电压阈值。

Description

控制器局域网收发器

技术领域

本公开涉及一种控制器局域网(CAN)收发器、包括与所述CAN收发器组合的CAN控制器的CAN节点以及操作CAN收发器的方法。

背景技术

可以将车载网络(IVN)总线，如CAN(控制器局域网)、CAN FD(具有灵活数据速率的CAN)、LIN(本地互连网络)、FlexRay、基于以太网的网络总线以及其它类型用于车辆内的通信。例如，控制器局域网(CAN)总线是通常在汽车内使用的基于消息的通信总线协议。应当理解的是，CAN网络还具有汽车领域之外的应用。CAN总线网络可以包括多个总线装置，所谓的节点或电子控制单元(ECU)，如发动机控制模块(ECM)、动力传动系控制模块(PCM)、安全气囊、防抱死制动、巡航控制、电动助力转向、音频系统、车窗、车门、后视镜调整、用于混合动力/电动汽车的电池和再充电系统等。CAN总线协议用于实现各种总线装置之间的通信。CAN协议的数据链路层被标准化为国际标准化组织(ISO)11898-1:2003。作为标准化的CAN数据链路层协议的扩展并且同时并入ISO11898-1:2015标准中的CAN灵活数据速率或“CANFD”可以提供更高的数据速率。但是，标准化的CAN数据链路层协议仍在扩展以提供甚至更高的数据速率的另外的过程中。具有允许甚至更高的数据速率的新电平方案的另外的扩展(称为CAN XL)处于在CiA610(自动化中的CAN)下讨论的限定阶段，并且正在以现有ISO11898标准的另外更新或以新标准的形式走向标准化。然而，应当关注的是允许所有CAN形式(例如，CAN FD与CAN XL)之间的向后兼容性。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种控制器局域网CAN收发器，其包括：

接收器布置，所述接收器布置用于耦接到CAN总线，所述接收器布置被配置成根据从所述CAN总线接收到的模拟信令确定差分信号；以及

接收输出，所述接收输出用于耦接到CAN控制器，并且其中所述接收器布置被配置成基于所述差分信号向所述接收输出提供数字输出信号；其中

所述接收器布置被配置成在至少第一模式下操作，在所述至少第一模式下，所述接收器布置被配置成当所述差分信号大于第一接收器阈值时提供包括逻辑0的所述数字输出信号并且当所述差分信号小于所述第一接收器阈值时提供包括逻辑1的所述数字输出信号，除非所述差分信号满足条件，因此所述接收器布置被配置成提供包括逻辑0的所述数字输出信号，其中所述条件至少包括所述差分信号低于活动电压阈值。

在一个或多个例子中，所述CAN收发器包括用于耦接到所述CAN控制器并且用于从其接收发射信号的发射输入，所述CAN收发器另外包括发射器布置，所述发射器布置耦接到所述发射输入以接收所述发射信号，并且所述CAN收发器被配置用于耦接到所述CAN总线，所述发射器布置被配置成基于所述发射信号向所述CAN总线提供模拟信令。

在一个或多个实施例中，所述活动电压阈值低于所述第一接收器阈值。

在一个或多个实施例中，所述接收器布置被配置成基于从所述CAN控制器接收到的信令在第二模式下或所述第一模式下操作，其中在所述第二模式下，所述接收器布置被配置成基于所述差分信号，当所述差分信号大于第二接收器阈值时提供包括逻辑0的所述数字输出信号并且当所述差分信号小于所述第二接收器阈值时提供包括逻辑1的所述数字输出信号，所述第二接收器阈值不同于所述第一接收器阈值。

在一个或多个实施例中，所述活动电压阈值低于所述第二接收器阈值。

在一个或多个实施例中，所述第二接收器阈值低于所述第一接收器阈值。

在一个或多个实施例中，所述条件另外包括在大于持续时间阈值的至少某一时间段内，所述差分信号低于所述活动电压阈值。在一个或多个例子中，使用滤波器实施所述持续时间阈值。

在一个或多个例子中，持续时间阈值小于100纳秒。在一个或多个例子中，持续时间阈值大于50纳秒。在一个或多个例子中，接收器装置包括滤波器，所述滤波器被配置成滤除持续时间小于持续时间阈值的条件满足的出现。

在一个或多个实施例中，在所述第一模式下，所述接收器布置被配置成通过与根据所述CAN协议的(如ISO11898-2:2016中限定的)电平方案相对应的限定电平方案从CAN总线接收模拟信令。

在一个或多个实施例中，所述活动电压阈值介于-0.1伏与-0.6伏之间。应当理解的是，-0.6V是一个例子并且电压可以介于-0.8V与-0.4V之间或是其它范围。应当理解的是，下限可以是介于-0.2V与-1.5V之间的任何值，并且上限可以是介于-0.6V与+0.4V之间的任何值。

在一个或多个实施例中，所述条件另外包括自所述差分信号最后一次大于所述第一接收器阈值以来，所述差分信号低于所述活动电压阈值达到预定次数。

在一个或多个实施例中，所述接收器布置包括：

第一接收器，所述第一接收器被配置成将所述差分信号与所述第一接收器阈值进行比较，并且当所述差分信号大于第一接收器阈值时输出逻辑0并且当所述差分信号小于所述第一接收器阈值时输出逻辑1；以及

第二接收器，所述第二接收器被配置成将所述差分信号与所述活动电压阈值进行比较，并且当所述差分信号小于所述活动电压阈值时输出逻辑0并且当所述差分信号大于所述活动电压阈值时输出逻辑1；

逻辑与组合器，所述逻辑与组合器被配置成从所述第一接收器和所述第二接收器两者接收所述输出并且基于所述输出向所述接收输出提供所述数字输出信号。

在一个或多个例子中，所述接收器布置包括第二接收器的输出与逻辑与模块之间的时间滤波器，时间滤波器被配置成滤除第二接收器的输出的持续时间小于持续时间阈值的变化。

在一个或多个实施例中，所述第二接收器能够在所述第一模式下使用的所述活动电压阈值与使用用于提供第二模式的第二接收器阈值之间切换，其中在所述第二模式下，所述第二接收器被配置成基于所述差分信号，当所述差分信号大于第二接收器阈值时提供包括逻辑0的所述数字输出信号并且当所述差分信号小于所述第二接收器阈值时提供包括逻辑1的所述数字输出信号，所述第二接收器阈值不同于所述第一接收器阈值，并且其中所述接收器布置包括信号选择器，所述信号选择器被配置成在所述第二模式下选择所述第二接收器的所述输出以传递到所述接收输出并且在所述第一模式下选择所述逻辑与组合器的所述输出以传递到所述接收输出。

在一个或多个例子中，所述接收器布置包括第三接收器，所述第三接收器被配置成使用用于提供第二模式的所述第二接收器阈值，其中在所述第二模式下，所述第三接收器被配置成基于所述差分信号，当所述差分信号大于第二接收器阈值时提供包括逻辑0的所述数字输出信号并且当所述差分信号小于所述第二接收器阈值时提供包括逻辑1的所述数字输出信号，所述第二接收器阈值不同于所述第一接收器阈值，并且其中在第一模式下，数字输出信号由第一接收器的输出和第二接收器的输出确定，并且在第二模式下，数字输出信号由第三接收器的输出确定。

在一个或多个例子中，接收器布置可以包括单个接收器，所述单个接收器被配置成在为第一模式和第二模式提供数字输出信号时将差分信号与活动电压阈值、第一接收器电压和第二接收器电压中的每一个进行比较。

在一个或多个实施例中，所述接收器布置包括所述第二接收器与所述逻辑与组合器之间的计数器，所述计数器被配置成对所述第二接收器输出指示所述差分信号何时小于所述活动电压阈值的逻辑0的出现进行计数，并且其中所述计数器被配置成基于预定出现次数向所述逻辑与组合器提供逻辑0，并且其中所述计数器基于从所述第一接收器输出的逻辑0复位。

根据本公开的第二方面，提供了一种CAN节点，所述CAN节点包括与所述第一方面的CAN收发器耦接的CAN控制器，其中所述CAN控制器的接收输入与所述CAN收发器的所述接收输出耦接以接收所述数字输出信号，以由所述CAN控制器根据CAN协议进行处理，并且所述CAN控制器被配置成根据CAN协议生成发射信号并且将所述发射信号提供给所述CAN控制器的与所述CAN收发器的发射输入耦接的发射输出，所述发射输入耦接到所述CAN收发器的发射布置，以基于在所述发射输入处接收到的来自所述CAN控制器的所述发射信号向所述CAN总线提供所述模拟信令。

在一个或多个实施例中，所述CAN协议包括CAN FD协议。因此，基于ISO11898-1:2015的CAN FD协议操作的CAN控制器可能能够受益于CAN收发器对活动电压阈值的使用，以可靠地保持处于当CAN总线上存在CAN FD信令以外的信令(如所提出的CAN XL信令)时使用的协议异常状态。

在一个或多个例子中，CAN协议包括所提出的CAN XL协议，并且其中CAN控制器被配置成基于CAN控制器确定对CAN总线上基于CAN XL的信令的当前或即将使用，向CAN收发器提供模式信令以切换到第二模式。

根据本公开的第三方面，提供了一种操作CAN收发器的方法，所述CAN收发器包括接收器布置，所述接收器布置用于耦接到CAN总线，所述接收器布置被配置成根据从所述CAN总线接收到的模拟信令确定差分信号；以及接收输出，所述接收输出用于耦接到CAN控制器，并且其中所述接收器布置被配置成基于所述差分信号向所述接收输出提供数字输出信号；其中所述方法包括：

在至少第一模式下操作所述接收器布置，其中在所述第一模式下，所述方法包括：

当所述差分信号大于第一接收器阈值时，由所述接收器布置提供包括逻辑0的所述数字输出信号；以及

当所述差分信号小于所述第一接收器阈值时，由所述接收器布置提供包括逻辑1的所述数字输出信号，除非所述差分信号满足条件，因此所述方法包括提供包括逻辑0的所述数字输出信号，其中所述条件至少包括所述差分信号低于活动电压阈值。

在一个或多个例子中，所述方法包括

基于从CAN控制器接收到的信令，在第二模式下而不是在第一模式下操作接收器布置，其中在第二模式下，所述方法包括：

当所述差分信号大于第二接收器阈值时，由所述接收器布置提供包括逻辑0的所述数字输出信号；以及

当所述差分信号小于所述第二接收器阈值时，由所述接收器布置提供包括逻辑1的所述数字输出信号，所述第二接收器阈值不同于所述第一接收器阈值。

根据本公开的另外一个方面，提供了一种CAN收发器，

所述CAN收发器被配置成

根据具有第一接收器阈值的第一限定电平方案从CAN总线接收模拟信号，其中高于第一接收器阈值的差分总线电压符合数字输出信号电平0并且低于第一接收器阈值的差分总线电压符合数字输出信号电平1，并且

根据具有第二接收器阈值的第二限定电平方案从CAN总线接收模拟信号，其中高于第二接收器阈值的差分总线电压符合数字输出信号电平0并且低于第二接收器阈值的差分总线电压符合数字输出信号电平1；并且

在默认操作模式期间，被配置成根据第一限定电平方案将数字输出信号输出到CAN控制器，但是在接收到差分总线电压低于第三接收器阈值的模拟信号时，输出数字输出信号电平0，而不管第一限定电平方案如何。

在一个或多个实施例中，另外一个方面的CAN收发器，其中第三接收器阈值低于第一接收器阈值。

在一个或多个实施例中，第一限定电平方案具有对应于数字信号电平1的典型差分驱动器输出电压，其高于符合根据第二电平方案的数字信号电平1的最大差分驱动器输出电压，并且其中第三接收器阈值低于对应于第一限定电平方案的数字信号电平1的典型差分驱动器输出电压。

在一个或多个实施例中，对应于第一限定电平方案的数字信号电平1的典型差分驱动器输出电压为0V。

在一个或多个实施例中，第一限定电平方案符合根据CAN协议ISO11898:2-2016的电平方案。

在一个或多个实施例中，根据第二限定电平方案，第三接收器阈值高于符合数字信号电平1的最大差分驱动器输出电压。

在一个或多个实施例中，根据第二限定电平方案，符合数字信号电平1的最大差分驱动器输出电压为-0.6V。应当理解的是，-0.6V是一个例子并且电压可以介于-0.8V与-0.4V之间或是其它范围。

在一个或多个实施例中，在数据阶段期间，第二限定电平方案符合根据CAN XL的电平方案。

在一个或多个实施例中，第三接收器阈值是-0.3V差分总线电压。应当理解的是，-0.3V是一个例子并且电压可以介于-0.5V与-0.1V之间或是其它范围。

在一个或多个实施例中，第三接收器阈值是-0.4V差分总线电压。应当理解的是，-0.4V是一个例子并且电压可以介于-0.6V与-0.2V之间或是其它范围。

在一个或多个实施例中，其中在接收到差分总线电压低于第三接收器阈值的模拟信号时输出的数字输出信号电平0等于或大于最小长度。任选地，最小长度是根据第二限定电平方案的数字信号的预期位长度。任选地，最小长度是100纳秒。应当理解的是，100纳秒的最小长度是一个例子并且可以基于协议的发展进行修正。

在一个或多个实施例中，在接收到具有低于第三接收器阈值的差分总线电压的模拟信号时输出的数字输出信号电平0超过了先前位转变的低于第三接收器阈值的最小数量。

在一个或多个实施例中，CAN收发器被另外配置成在非默认操作模式期间将数字信号输出到根据第二限定电平方案的CAN控制器。

根据本公开的仍另外一个方面，一种CAN装置包括：

CAN控制器，以及

根据本公开的另外一个方面所述的CAN收发器。

根据本公开的最后一个方面，提供了一种用于操作CAN收发器的方法，所述CAN收发器被配置成从CAN总线接收：

根据具有第二接收器阈值的第二限定电平方案从CAN总线接收模拟信号，其中高于第二接收器阈值的差分总线电压符合数字输出信号电平0并且低于第二接收器阈值的差分总线电压符合数字输出信号电平1，

所述方法包括：

从CAN总线接收模拟信号；并且

在默认操作模式期间，根据第一限定电平方案将数字输出信号输出到CAN控制器，但是在接收到差分总线电压低于第三接收器阈值的模拟信号时，输出数字输出信号电平0，而不管第一限定电平方案如何。

在一个或多个实施例中，所述方法另外包括：

在非默认操作模式期间将数字信号输出到根据第二限定电平方案的CAN控制器。

虽然本公开可采用各种修改和替代形式，但是在附图中已经通过举例示出了本公开的细节并且将对其进行详细描述。然而，应该理解，除了所描述的特定实施例之外，其它实施例也是可能的。

以上讨论不旨在表示当前或未来每个示例实施例或每种实施方案。随后的附图和具体实施方式也例示了各个示例实施例。结合附图考虑以下具体实施方式时，可以更彻底地理解各个示例实施例。

附图说明

现在将参照附图仅通过举例描述一个或多个实施例，在附图中：

图1示出了连接到公共CAN总线的多个CAN节点的示例实施例；

图2示出了包括与CAN收发器耦接的CAN控制器的示例CAN节点，所述CAN收发器提供到CAN总线的耦接；

图3示出了具有发射器布置和接收器布置的示例CAN收发器；

图4示出了示例定时图，所述示例定时图示出了根据CAN协议或CAN FD协议的发射信号和应用到CAN总线的相应信令，以及根据从CAN总线上的信令获得的差分信号得到的接收到的数字输出信号；

图5示出了示例定时图，所述示例定时图示出了根据所提出的CAN XL协议的发射信号和应用到CAN总线的相应信令，以及根据从CAN总线上的信令获得的差分信号得到的接收到的数字输出信号；

图6示出了示例CAN帧格式，所述示例CAN帧格式示出了可以指示CAN总线上即将出现非CAN或非CAN FD信令，如CAN XL的位位置；

图7示出了示例定时图，其中在CAN FD节点处于协议异常状态下时，提供了非CAN或非CAN FD信令，如CAN XL信令；

图8示出了从根据CAN FD的CAN总线信令获得的差分信号的第一例子，所述CAN总线信令切换到CAN XL并且切换回CAN FD；

图9示出了从根据CAN FD的CAN总线信令获得的差分信号的第二例子，所述CAN总线信令切换到CAN XL并且切换回CAN FD；

图10示出了被配置成接收CAN或CAN FD信令以及非CAN或非CAN FD信令，如CAN XL信令的示例CAN收发器；

图11示出了CAN收发器的第一示例实施例；

图12示出了CAN收发器的第二示例实施例；

图13示出了CAN收发器的第三示例实施例；

图14示出了示例定时图，所述示例定时图示出了第一示例实施例CAN收发器到第三示例实施例CAN收发器中的任何示例实施例CAN收发器的操作；

图15示出了CAN收发器的第四示例实施例；

图16示出了CAN收发器的第五示例实施例；

图17示出了示例时序图，所述示例时序图示出了第四或第五示例实施例CAN收发器的操作；以及

图18示出了例如根据ISO11898:2-2016的第一电压电平方案以及例如根据CAN XL的第二限定电压电平方案的例子。

具体实施方式

示例图1示出了具有同时连接到包括第一CANH导线和第二CANL的同一CAN总线导线105的多个节点或ECU(电子控制单元)101-104的CAN总线系统100。节点101和102包括实施CAN FD协议的常规CAN FD节点。节点103和104包括实施如所提出的CAN XL协议等CAN协议的扩展版本的节点。CAN XL协议不为实施CAN FD协议的节点101、102所知。

示例图2更详细地示出了节点101-104之一。节点主要包括如通过使用嵌入式CANFD或CAN XL协议控制器等来实施CAN FD或CAN XL协议的CAN控制器201，如微控制器。控制器201通过CAN收发器202连接到CAN总线105。CAN控制器201通过称为TXD(发射数据)203和RXD(接收数据)204的两个接口连接而连接到CAN收发器202。因此，控制器可以具有与收发器的发射输入耦接的发射输出。同样地，收发器可以具有与控制器的接收输入耦接的接收输出。收发器202用于将包括TXD 203上的数字位流的发射数据转换成总线导线105上的模拟信令。收发器202还可以用于将来自总线105的模拟信令转换成接收数据，所述接收数据包括用于向RXD连接204提供的数字输出信号或位流。

当前，CAN协议的新形式处于称为“CAN XL”的限定阶段。这种新CAN形式应设计为与现有CAN FD协议向后兼容，这是通过使用CAN FD协议位流内的控制位实现的。因此，每当要在总线105上发送如CAN XL等非CAN或非CAN FD的帧时，CAN FD通过使用上述控制位向CAN FD控制器提供要被置于“协议异常状态”的实施方案。CAN FD协议使用对特定状态下的空闲总线105的检测，以使CAN FD控制器能够使协议异常状态为具有新仲裁阶段的新总线周期做好准备。

本公开可以涉及被配置成使用用于在CAN FD中提供的协议异常状态的收发器概念。在一个或多个例子中，收发器202被配置成确保即使一个或多个节点正在利用不同于CAN或CAN FD的电压电平方案的电压电平方案运行CAN XL协议，CAN FD控制器201仍可靠地保持处于协议异常状态。电压电平方案包括用于在CAN总线的导线上发送信号的电压。从由CAN和CAN FD使用的电压电平方案修改电压电平方案可用于实现更高的总线速度。在一个或多个例子中，尽管使用了不同的电压电平方案，但是本文所描述的收发器可以使在同一总线导线105上交错运行两个协议：CAN FD和CAN XL成为可能。

如果新CAN协议变体的引入不具有向后兼容性/互操作性，那么此类引入就存在问题。所述引入可能意味着对所有涉及的电子装置(如网络中每个节点处的CAN收发器和CAN控制器)的改变，而不可能从一种技术平滑过渡到另一种技术。因此，确保与旧系统的兼容性和任选地互操作性可能很重要。

如所提及的，CAN FD协议具有称为“协议异常状态”的功能，所述功能将CAN FD控制器停驻于等待回路中，直到总线105再次变空闲。在此状态内，CAN FD控制器耐受所有类型的总线信令，即在不产生任何错误的情况下不符合CAN FD协议的信令。为了保持处于协议异常状态，在从接收连接204朝CAN FD控制器的接收输入上必须存在显性信号(即，逻辑0差分信号)/显性电平变化，以便向CAN FD控制器发信号通知总线上仍有活动。为了退出协议异常状态，CAN FD控制器查找在RXD连接204上无信号(即，若干个位上的连续隐性信号)的周期，由此，总线105被视为再次空闲，并且“未知”协议已经完成。

当前，行业限定了称为CAN XL的新CAN形式。此新协议变体利用CAN FD的协议异常状态，并且旨在使CAN FD控制器保持处于异常状态，直到CAN XL帧完成。因此，假设CAN XL协议基于RXD连接204处的CAN XL流量产生所需的显性信号或显性信号变化，使得CAN FD控制器保留在协议异常状态下，直到完成CAN XL流量完成。

然而，所提出的CAN XL物理层指定了总线105导线上的位的信令的电压电平方案的修改，以便提供期望的总线速度性能。此电压电平方案的结果是，因为总线105上使用的电压电平的电压容差可能导致显性信令未被符合CAN FD的CAN收发器检测到，所以RXD连接204上可能不存在朝向可以作为网络100的一部分的任何CAN FD控制器的显性信号边缘。本质上，可能是CAN XL信令使用从振幅角度来看是如此低的电压电平，以至于具有(如在CANFD模块中使用的)经典接收器阈值的CAN接收器不再识别任何总线105活动，并且提供给CANFD控制器的RXD连接204可能在其中看起来像是连续隐性的。因此，CAN FD控制器将过早退出其协议异常状态并且产生错误，这可能会干扰总线105上的流量。

如果节点是第一次加电，而系统中的其它节点已经在利用CAN XL协议和电平进行通信，则发生类似问题。默认情况下，已加电的节点可以在协议异常状态下启动，然后等待此异常状态到期。重要的是，节点可靠地识别出CAN XL电平方案中的通信，以便保持处于此异常状态，直到总线再次空闲。

本公开的一个或多个例子可以被配置成在新提出的CAN XL物理层中限定的在总线105上发送信号期间，可靠地将CAN FD节点保持处于其协议异常状态。在一个或多个例子中，可以将具有实施CAN FD和CAN XL协议的CAN控制器的节点在一个且同一总线105上混合，而不受任何限制。这可以实现同一介质上交错的CAN FD和CAN XL通信，并且可以实现在节点加电之后将其集成到网络100中。

出于总线速度的原因，CAN XL物理层需要根据协议的阶段切换输出和输入行为，即电压电平方案和任选地信号传递速率。在CAN XL帧开始时，使用了众所周知的CAN FD或ISO 11898-2:2016电平方案，所述电平方案还用于CAN FD节点。这保证了在帧开始时，CANFD与CAN XL的互操作性/向后兼容性。此电压电平方案用于确定通过已知的CAN仲裁方法获得总线访问的节点101-104。

通过决策点之后，发信号通知使用哪种协议(CAN FD或CAN XL)，并且将CAN XL的物理层改变为CAN XL电压电平方案或保留在CAN FD电压电平方案中。在CAN XL节点103、104获得了总线访问的情况下，CAN XL电压电平方案可以用于提供具有不同输出电平和输入电平的更强输出驱动。为了以最大的物理速度驱动总线，可能需要这样做。旧的CAN FD电压电平方案未针对速度进行优化，并且如此可能不适于非常高的总线速度，所述非常高的总线速度是CAN XL的主要期望特征。

如果考虑根据本文实施例的与CAN收发器耦接的符合CAN XL的控制器，则新的CANXL物理层可以被配置成通过CAN XL控制器(或其协议控制器)与CAN收发器之间的控制机制在两种电压电平方案之间进行切换。收发器通常是不知道要传输的协议的非常简单的装置。因此，CAN XL控制器可以被配置成提供这种切换信息。对于本公开来说，这种控制是如何完成的无关紧要。可以容易地理解，旧的CAN FD控制器无法递送这种切换信号，因为所述切换信号是在不知道CAN XL的时候开发的。如此，当其它节点正在使用CAN XL协议时，无法将具有根据本文的实施例的与CAN收发器组合的CAN FD控制器的模块切换到CAN XL电压电平方案。

本文所描述的一个或多个例子提出在CAN收发器内部具有检测机制，所述检测机制可以基于对总线上的电压电平的观察，自主地执行在两种电压电平方案之间的切换。如果总线线路上存在CAN XL流量，则示例性CAN收发器可以被配置成将相应电平转发到所连接的CAN FD控制器201的RXD连接204，从而将所述CAN FD控制器201可靠地保持处于协议异常状态，直到CAN XL帧结束。

在一个或多个例子中，本文所描述的CAN收发器可以用于所有节点，不论所述CAN收发器耦接到哪个CAN控制器(或其协议控制器)。因此，本文在以下例子中所描述的CAN收发器可以与符合CAN FD的控制器(例如，不能根据CAN XL协议进行通信的控制器)耦接或与符合CAN XL的控制器(例如，能够根据CAN XL和CAN FD至少在仲裁阶段进行通信的控制器)耦接。如果是这种情况，则两种协议都可以利用交错的消息格式同时用于同一总线105上。具有CAN FD控制器的“旧”节点可能只需要用新CAN收发器进行升级。这是微小的改变，并且可以在如本文所描述的CAN收发器可用时完成。直到具有CAN协议的所有控制器201都升级到CAN XL控制器，这可能花费较长的时间。

CAN XL协议被限定为CAN FD和经典CAN协议的超集。如此，根据CAN XL控制器的配置/编程，CAN XL模块还可以使用CAN FD协议或者甚至使用经典CAN协议。

CAN FD和CAN XL两者通过如ISO11898中针对CAN限定的所谓的逐位仲裁来使用相同的总线访问机制和总线电压电平方案。如此，两种CAN变体都是具有互操作性并且由此具有向后兼容性。只要CAN FD节点正在通过标识符中的较高优先级获得总线访问，CAN FD协议就会利用如CAN和CAN FD中使用的已知总线电压电平方案继续通过帧的其余部分。CANXL控制器能够按照对CAN XL标准的限定理解CAN FD信令。

图3示出了包括用于耦接到TXD连接203的发射输入和用于耦接到RXD连接204的接收输出的CAN收发器202的总体布置。收发器202包括发射器布置301，所述发射器布置301用于从发射输入接收数字发射数据并且用于耦接到总线105以基于发射数据向总线105的两条导线提供差分信令。收发器202包括用于从总线105接收信令的接收器布置302，接收布置被配置成基于从总线105接收到的差分信号向接收输出提供数字输出信号。

根据CAN系统的现有技术的收发器可以使用如ISO 11898-2:2016标准中限定的电压电平方案。图4示出了示例定时图，所述示例定时图示出了此电压电平方案。401、402处的发射数据中的逻辑高位(也称为隐性位)用403、404处的0V差分来表示，而405处的逻辑低位(也称为显性位)用由406处总线的CANH导线和CANL导线处的不同电压电平示出的介于+1.5V到+3V之间的正差分电压来表示。如此，发射器布置301将逻辑“1”(高电平，也称为隐性)转换为0V差分输出电压，并且将逻辑“0”(低电平，也称为显性)转换为介于+1.5V到高达+3V之间的正差分电压。

连接到RxD连接204的接收器布置302将差分电压转换回逻辑电平中。再次，根据ISO 11898-2:2016标准，接收器布置302以阈值电压或+0.5V到高达+0.9V差分的阈值电压范围407在逻辑状态之间切换。在差分总线电压(Vdiff)低于+0.5V的情况下，如408和409处，接收布置输出“1”(高电平，也称为隐性)，如410和411处所示。如果总线电压高于+0.9V，如412处，则接收布置输出“0”(低电平，也称为显性)，如413处。

CAN XL的目的之一是应将通信速度提高到物理上可能的最大值。由于若干个原因，如ISO11898-2:2016中限定的电压电平方案没有针对所述目的进行优化。

首先，仲裁机制需要确保总线对于逻辑状态“1”(高)变得相对高欧姆(这就是将所述状态称为“隐性”的原因)。这种高欧姆状态可以被另一个具有低欧姆“0”的发送器覆盖(这就是将所述状态称为“显性”的原因)。其次，贯穿所有CAN FD帧使用此同一机制以发信号通知在总线线路上检测到的错误。任何节点可以在其隐性位阶段期间的任何时间覆盖发送器，并且由此，实时停止发射。

“高欧姆”驱动位相当慢并且在实践中具有其它缺点。具有多个分支的长物理总线电缆产生大量反射并且可能损坏高欧姆位。

CAN XL电压电平方案可以更加优化以实现总线105上的最大信号性能。由于用于确定总线访问的仲裁阶段在CAN XL中保持相同(以实现向后兼容性)，因此只有在仲裁阶段完成并且CAN XL控制器已获得对总线的访问之后，CAN XL收发器才可以使用新电压电平方案。在所述时刻，CAN XL收发器可以切换到新电压电平方案并且提高总线105上的速度。有意地，CAN XL协议可能不允许任何其它节点覆盖数据位。可以避免高欧姆输出行为并且以更优化的强度驱动所有位电平。

示例图5示出了示例定时图，所述示例定时图示出了所提出的CAN XL电压电平方案。

在先前的电平方案中，将位描述为隐性或显性。然而，在所提出的方案中不存在隐性位。

501、502处发射数据中的逻辑高位用由503、504处总线的CANH导线和CANL导线处的不同电压电平示出的负差分信号(即，＝CANH-CANL)表示。505处的逻辑低位用由506处总线的CANH导线和CANL导线处的不同电压电平示出的正差分电压表示。如此，发射器布置301将逻辑“1”(高电平)转换为介于-0.6V与-1V之间的负差分输出电压，并且将逻辑“0”(低电平)转换为介于+0.6V与+1V之间的正差分电压。

连接到RxD连接204的接收器布置302将差分电压转换回具有逻辑电平的数字输出信号中。接收器布置以阈值电压或-0.1V到+0.1V差分的阈值电压范围507在逻辑状态之间切换。在差分总线电压(Vdiff)低于-0.1V的情况下，如508和509处，接收布置输出“1”(高电平)，如510和511处所示。如果总线电压高于+0.1V，如512处，则接收布置输出“0”(低电平)，如513处。

对于CAN XL收发器，限定了触发在图4和5所示的电压电平方案之间切换的机制。此机制将发射器的行为从已知的ISO11898-2:2016电平方案改变到CAN XL的新提出的电平方案，并且反之亦然。可以将同一机制用于在电压电平方案之间切换接收器阈值。草案CANXL标准提议中限定了与如何执行这种模式切换有关的多种机制。例如，可以使用从控制器201到收发器202的专用接口引脚。

图6示出了示例CAN FD帧格式600(此处为具有11位标识符的CAN FD基本帧格式)。在用于仲裁过程的一系列位601之后，包括了保留位602，所述保留位602用于针对网络100上的任何CAN FD控制器发信号通知使用协议异常状态，或者针对支持CAN XL的节点，保留位可以发信号通知即将使用CAN XL协议。因此，如果位602是显性的，则数据字段603可以含有符合CAN FD的信令，并且如果位602是隐性的，则数据字段603可以含有符合CAN XL的信令。因此，位602可以被视为发生从CAN FD协议到CAN XL协议的转变的地方。如果此保留位在总线线路上为显性(逻辑0)，则这是CAN FD帧，并且后续所有位均遵循CAN FD协议规则，如图6所示。如果此保留位在总线上为隐性(逻辑1)，则后续所有位均可以遵循CAN XL协议规则(图6中未示出)。

图7示出了示例定时图，所述示例定时图示出了总线105上接收到的位701、响应于所述位的702处的CAN XL节点的状态、响应于所述位的703处的CAN FD节点的状态以及704处总线中使用的电压电平方案。周期705包括仲裁阶段，其中，在此例子中，CAN XL节点在仲裁中获胜。保留位602由获胜节点置于逻辑1状态，并且这种情况在总线上进行传输。因此，CAN XL节点被示出为继续CAN XL协议，并且在周期706期间，CAN FD节点接收隐性逻辑1保留位602并且将其自身置于协议异常状态。一旦CAN FD控制器发现此保留位是隐性的，所述CAN FD控制器就进入“协议异常状态”，从而从现在起忽略总线上的所有流量。只要CAN FD控制器在总线上以及分别在来自具有连续的隐性状态的RXD连接的接收输入处未出现预定长度的周期，所述CAN FD控制器就将保持处于此状态。

因此，通常只要CAN XL节点仍在向总线发送信令，一个或多个CAN FD节点就保留在协议异常状态下，因为所述一个或多个CAN FD节点出现总线活动包括由总线105上的CANXL信令产生的显性信令。

类似于所有CAN协议形式(像CAN FD或经典CAN一样)，所提出的CAN XL帧还以11个连续位时间在隐性逻辑1状态下结束，直到下一帧可以开始。对于这11个连续的隐性位时间，总线上并且由此CAN FD模块中的CAN FD控制器的RXD连接204上不再存在位转变。CANXL中限定的这11个隐性位还用于提供连续隐性信令的表示一个或多个CAN FD控制器可以退出协议异常状态所需要的预定时间。因此，在隐性状态下静默了11个位时间之后，所有节点再次活动并且总线105上的新协商周期可以通过下一个仲裁阶段708开始。考虑电压电平方案704，在仲裁阶段705、退出协议异常状态的隐性信令的预定时间707和下一个仲裁阶段708期间使用CAN FD电压电平方案。在CAN XL控制器在仲裁中获胜的数据阶段706期间，使用了CAN XL电压电平方案。回到ISO11898-2:2016电平方案的转变发生在CAN XL帧结束时的某个不相关的位位置处，但是在预定时间段(也称为帧间间隔707)开始之前。

因此，假如在数据阶段706期间，显性信令对CAN FD控制器可见，则可以理解的是，可以在一个且同一总线系统中将CAN FD与CAN XL节点混合。此机制仅在处于协议异常状态的CAN FD节点可以通过RXD连接204观察到总线活动，同时CAN XL节点在总线上传输其位的情况下起作用。

不幸的是，CAN XL电压电平方案利用了总线上的无法保证被所有CAN FD收发器都能看到的电压电平。因此，当总线上存在CAN XL信令时，CAN FD节点处的RXD连接204可能看不到总线上的活动。可能在一些条件下，CAN XL数据阶段706中的总线电平低于由CAN收发器用来区分ISO 11898-2:2016标准中的逻辑1信令与逻辑0信令的最大接收器阈值+0.9V。具体地说，CAN XL数据位的最小电压可以刚好为+0.6V，小于最大接收器阈值+0.9V，并且如此在符合CAN FD的节点的RXD连接上不一定可见。相反，控制器将会遇到永久隐性状态(RXD上的逻辑“1”)，并且在11个连续位时间之后将退出协议异常状态。这将导致这些节点认为总线是空闲的并且将开始传输，而在后台中，CAN XL节点仍在使用具有另一CAN XL电压电平方案的总线。

示例图8示出了CAN FD信令的周期801，然后是CAN XL信令的周期802，然后是CANFD信令的另外的周期803。如所提及的，由CAN收发器用来根据从CAN总线上的信令获得的差分信号804(CANH-CANL)区分逻辑1与逻辑0的阈值介于如线805和806所示的+0.6V与+0.9V之间。在周期801和803中，高电平和低电平清楚地高于和低于这些阈值，并且因此逻辑1与逻辑0之间的区分是清楚的。然而，在周期802中出现CAN XL总线振幅的情况下，差分信号的电压接近阈值806和阈值805。因此，如由于生产扩展、温度条件或电缆损耗等，CAN XL信令可能不会超过下限阈值805或上限阈值806边界。因此，CAN FD节点处的RXD连接204处的接收输出可能显示永久逻辑“1”，并且由此认为总线是空闲的，并且因此在11位时间之后退出协议异常状态。这将导致潜在的总线冲突和故障场景。因此，如信号807所示，典型的CAN XL显性逻辑0信号可以具有约+1V的差分电压，并且因此可以由CAN收发器使用介于+0.6V与+0.9V之间的阈值进行检测。然而，如信号808所示，低的或最小的CAN XL显性逻辑0信号可以具有约+0.6V的电压(或者考虑损耗更少的电压)。因此，存在这样的可能性，CAN收发器(如使用更接近+0.9V阈值的CAN收发器)不会将信号808视为显性逻辑0信号，而是错误地提供报告隐性逻辑1信号的数字输出信号。如迹线810中的809处所示，数字输出信号未示出信号808或随后的CAN XL信令的出现，直到电压电平方案切换回CAN FD电压电平的周期803。周期809可以长于触发CAN FD控制器退出协议异常状态所需的预定时间。

因此，由CAN FD收发器使用的电压阈值可能是有问题的。应当理解，CAN FD控制器没有用于将由所连接的收发器使用的阈值切换或改变到不同的接收器阈值的装置。此类功能在开发CAN FD时没有预见到。因此，CAN FD节点将收发器留在ISO119898-2:2016电平方案内并且接收器阈值为+0.5V到+0.9V。

图8假设在隐性位状态内从ISO电平转变到CAN XL电平并且在显性位状态期间转变回来。

在示例图9中，展示了在显性状态内从CAN FD电平转变到CAN XL电平并且在隐性位状态期间转变回来的同一机制。两种场景都是潜在可能的，但是在提供给RXD连接204的数字输出信号中会导致相同的问题。在CAN XL阶段期间的信号振幅太低的情况下，可能在RXD引脚上表示永久隐性状态，这可能会发起从CAN FD协议异常状态过早退出。

虽然CAN FD收发器可能不具有用于改变由其接收器布置使用的阈值电压的装置，但是CAN XL收发器应该能够在不同的接收器布置阈值之间切换，以确保使用逻辑0信号和逻辑1信号的不同电压电平方案可靠地区分使用符合CAN FD的信令和CAN XL信令发送的所述逻辑0信号与所述逻辑1信号。

CAN XL收发器需要采取措施，以将接收器阈值从0.5V到0.9V的ISO11898-2:2016电平改变为CAN XL限定阈值电压-100mV到+100mV。这可以通过不同的实施方案实现，例如，两个专用接收器或输入比较器或单个比较器，其可以在两个阈值范围之间切换。

示例图10示出了具有两个专用接收器或输入比较器1001和1002的收发器1000。应当注意，发射器(Tx模式)和接收器(Rx模式)信号1011由CAN XL控制器提供给收发器并且可以针对CAN XL系统进行标准化。

第一接收器1001可以被配置成使用阈值电压为+0.5V到+0.9V的CAN FD电压电平方案确定数字输出信号。第二接收器1002可以被配置成使用阈值电压为+0.1V到-0.1V的CAN XL电压电平方案确定数字输出信号。多路复用器1003确定哪个接收器1001或1002将其确定的数字输出信号提供给接收输出1004，以提供给RXD连接204并且继续提供给CAN控制器。对于本公开，切换多路复用器1003的方法没有任何相关性。然而，CAN FD控制器没有用于切换收发器的多路复用器1003的装置，但CAN XL控制器将具有所述装置。

对于CAN XL系统，限定了一定范围的可能的波特率，其与在收发器内部适当检测潜在CAN XL流量相关。具有ISO11898-2:2016电平方案的CAN XL仲裁速度可以达到对应于最小位时间的1微秒(本文中微秒(μs)也写为微秒(us))的1Mbps，而数据阶段可以达到对应于最小位时间的100纳秒的10Mbps。应当理解的是，随着所提出的协议的建立，数据阶段可以达到不同速率或高速率，如12.5Mbps或其它值，并且因此数据阶段的最小位时间会改变。

现在可以得出，CAN FD中协议异常状态外的潜在最短时间出现在最高潜在仲裁波特率时。如此，终止协议异常状态的11个隐性位时间最早在11×1微秒＝11微秒之后到期。对于仲裁阶段期间所使用的较低波特率，协议异常状态相应较长。这转换成用于在RXD引脚上检测并表示CAN XL流量的最大可用时间为11微秒或更小。这是固定的，并且CAN FD协议限定了由本公开保证的限制。

对CAN XL流量的检测需要假设CAN XL通信期间的数据速率尽可能快(其可以是10Mbs)，从而使总线上产生最小100纳秒或更长的脉冲/阶段。在CAN XL将以更高的波特率使用的情况下，可以相应缩短此时间。具有同一位电平的多个连续位将始终扩展脉冲长度，并且对于检测来说并不重要。最关键的是要检测的最短时间。

提出了提供可以与根据CAN FD协议操作的CAN控制器一起使用，并且任选地，可以与根据CAN XL协议操作的CAN控制器一起使用的收发器(例如，CAN收发器)。应当理解的是，考虑到至少仲裁阶段相同，根据CAN XL协议操作的CAN控制器也可以根据CAN FD协议操作。

图11示出了用于耦接到如不支持CAN XL的CAN FD控制器等CAN FD控制器(仅示出了TXD连接203和RXD连接204)的CAN收发器1100的第一示例实施例。

CAN收发器1100包括用于耦接到CAN总线105的接收器布置1101。接收器装置1101被配置成根据从CAN总线105接收到的模拟信令确定差分信号。收发器另外包括用于耦接到CAN控制器的接收输出1104，并且其中接收器布置1101被配置成基于差分信号向接收输出1104提供数字输出信号。在一个或多个例子中，收发器1100另外包括用于耦接到所述CAN控制器并且用于从其接收发射信号的发射输入1105。CAN收发器1100另外包括耦接到发射输入1105以接收发射信号的发射器布置1102，并且被配置用于耦接到CAN总线105。发射器布置被配置成基于发射信号向CAN总线提供模拟信令。

接收器布置1101被配置成在至少第一模式下操作。稍后将描述另外的操作模式。在第一模式下，接收器布置1101被配置成当差分信号大于第一接收器阈值时提供包括逻辑0的数字输出信号，并且当差分信号小于所述第一接收器阈值时提供包括逻辑1的数字输出信号，除非从总线导线得出的所述差分信号满足条件，因此接收器布置被配置成提供包括逻辑0的数字输出信号，其中条件至少包括差分信号低于活动电压阈值。

因此，接收器布置1101可以被配置成根据来自CAN总线105的信令确定差分信号并且将差分信号与第一接收器阈值电压和活动电压阈值电压进行比较，以确定要向接收输出1104提供的数字输出信号。在一个或多个例子中，活动电压阈值低于第一接收器阈值。具体地说，第一接收器阈值电压可以用于在CAN FD电压电平方案的逻辑0与逻辑1之间确定，并且因此可以介于+0.5V与+0.9V之间或者可以包括+0.5V到+0.9V的范围。活动电压阈值用于可靠地确定CAN总线105上的CAN XL活动。如根据图8和9应当理解的是，CAN XL活动包括负电压差分信号。CAN XL协议可以限定用于接收器布置用来在CAN XL信令的逻辑1与逻辑0之间进行区分的接收器阈值上限和接收器阈值下限。CAN XL协议还可以限定从总线上的CANXL信令得出的差分信号的最大电压下限和最大电压上限。因此，可以将活动电压阈值设定为小于用于检测CAN XL信令的预限定的接收器阈值下限但大于CAN XL的最大电压下限的值。因此，在一个或多个例子中，活动阈值电压可以介于-0.1V与-0.6V之间，或者介于-0.2V与-0.5V之间或者约为-0.4V。

总之，接收器布置可以被配置成当差分信号大于第一接收器阈值或小于活动阈值时提供逻辑0的数字输出信号，并且当差分信号介于第一接收器阈值与活动阈值电压之间时提供逻辑1的数字输出信号。因此，在第一模式下，接收器布置1101被配置成通过与根据ISO11898:2-2016的电平方案相对应的限定电压电平方案从CAN总线接收模拟信令。活动电压阈值可以提供仅使用CAN收发器检测CAN XL活动的便捷方式，并且因此不需要升级CAN控制器。

如果总线差分电压在相当长的时间内低于例如-0.4V的活动电压阈值，则这是网络中的信令已经进入其中总线105上具有不同电压电平方案的CAN XL协议阶段的明确指标。

在一个或多个例子中，所述条件另外包括在大于持续时间阈值的至少某一时间段内，差分信号低于活动电压阈值。在一个或多个例子中，持续时间阈值小于100纳秒。在一个或多个例子中，持续时间阈值大于50纳秒。

持续时间阈值可以有利于滤波源自总线105的噪声并且防止对CAN XL活动的错误的检测，否则所述错误的检测将干扰根据CAN FD操作的控制器的操作。因此，接收器布置可以包括基于时间的滤波器。在仲裁阶段，可能存在对负差分电压的噪声干扰，其持续时间比短的CAN XL位时间长。在此类情况下，具有短于最小CAN XL位时间的时间滤波器的接收器布置可能会在仲裁阶段向RXD引脚转发不想要的显性信号。在仲裁阶段期间，此类负差分电压可以通过离开形成总线105的线束的信号振铃而系统地出现。

示例图11还示出了接收器布置1101的可以提供上述功能的组件。具体地说，接收器布置1101可以包括第一接收器1106，所述第一接收器1106用于耦接到总线105并且被配置成将从总线信令得出的差分信号与第一接收器阈值进行比较，并且当差分信号大于第一接收器阈值时输出逻辑0并且当差分信号小于所述第一接收器阈值时输出逻辑1。接收器布置1101可以包括第二接收器1107，所述第二接收器1107被配置成将从总线信令得出的差分信号与活动电压阈值进行比较，并且当差分信号小于活动电压阈值时输出逻辑0并且当差分信号大于所述活动电压阈值时输出逻辑1。应当理解的是，上文所描述的输出考虑到逻辑非1108。接收器布置1101可以包括逻辑与组合器1109，所述逻辑与组合器1109被配置成从第一接收器1106和第二接收器1107两者接收输出，并且基于所述输出向接收输出1104提供数字输出信号。使用可以被视为包括比较的两个接收器1106、1107以及逻辑与会为CAN收发器提供特别有利的实施方案。

应当理解的是，可以使用许多逻辑变体来实施所述功能，如被配置成使用第一接收器阈值和活动电压阈值两者并且在两者之间切换的单个接收器或比较器。在其它例子中，比较器1106、1107的逻辑输出可能不同，并且因此可能需要不同的非逻辑配置或者可能需要组合器1109以包括逻辑或组合器或异或组合器以提供适当的数字输出信号。还可以使用模拟数字(A/D)转换器，其中在所述转换器之后进行信号处理。

在一个或多个例子中，为了实施包括持续时间阈值的条件，接收器布置1101可以包括基于时间的滤波器1110，所述基于时间的滤波器1110被配置成滤除持续时间小于持续时间阈值的条件满足(即，差分信号小于活动阈值)的出现。因此，由第二接收器1107与非1108组合生成的逻辑0将仅在其持续的时间长于持续时间阈值的情况下才被呈现给逻辑与组合器1109。重要的是，时间滤波器1110不滤除包括CAN XL信令的位，并且因此时间滤波器应该被设定为小于CAN XL位的最小时间段的值。当在数据阶段中，CAN XL的数据速率可以达到对应于最小位时间的100纳秒的10Mbps。因此，持续时间阈值可以小于100纳秒。在一个或多个例子中，持续时间阈值大于50纳秒。在此实施例和任何其它示例实施例中，时间滤波器1110可以不存在。因此，来自第二接收器1107的输出可以耦接到逻辑与组合器1109。

示例图12示出了第二示例实施例。图12示出了用于耦接到如至少部分地支持CANXL协议和CAN FD协议的控制器等CAN XL控制器(仅示出了TXD连接203和RXD连接204)的CAN收发器1200的实施例。

在图12的例子中，接收器布置1101被配置成还在第二模式下操作。因此，接收器布置1201可以在任何时间在第一模式下或第二模式下操作。可以基于由所提供的任何装置从CAN控制器接收到的信令选择第一模式或第二模式。在第二模式下，接收器布置1201可以被配置成基于所述差分信号，当差分信号大于第二接收器阈值时提供包括逻辑0的数字输出信号并且当差分信号小于所述第二接收器阈值时提供包括逻辑1的数字输出信号，第二接收器阈值不同于第一接收器阈值。第二接收器阈值可以用于基于CAN Xl信令并且因此基于使用CAN XL的电压电平方案的信令确定数字接收信号的逻辑0和逻辑1。

在一个或多个例子中，活动电压阈值低于第二接收器阈值。在一个或多个例子中，第二接收器阈值低于第一接收器阈值。

图12中的实施方案具有通过使用在1211处应用到发射器布置1202的模式信号以改变所述发射器布置1202用来向总线提供信令的电压电平方案，并且使用在接收器布置处应用的模式信号以改变所述接收器布置用于检测差分信号中的逻辑1和逻辑0的电压电平方案或电压阈值来切换使用两种电压电平方案的能力。此实施方案可以被命名为“主动CANXL收发器”，因为所述实施方案可以主动地支持电平方案两者。应当理解的是，可以将模式信号单独应用到发射器1202和选择器1212。因此，由发射器布置1202使用的电压电平方案可以独立于选择器1212而改变。图12的例子类似于图11的例子，并且使用了相同但递增了100的附图标记。主要区别在于，第二接收器1207能够在第一模式下使用用于检测CAN XL活动的活动电压阈值与使用在第二模式下用于根据从总线105上的CAN XL信令得出的差分信号确定数字输出信号的第二接收器阈值之间切换。另一个主要区别是使用多路复用器或选择器1212以选择将以下哪个输出提供给接收输出1204：当第二接收器1207使用类似于图11的实施例的活动电压阈值时，来自第一接收器1206和第二接收器1207和组合器1209的输出，或当第二接收器1207使用第二接收器阈值时，来自所述第二接收器1207的输出。

因此，在第一模式下，选择器1212将逻辑与组合器1209的输出传递到接收输出1204并且第二接收器使用活动电压阈值。因此，在第一模式下，收发器1200以与示例图11的收发器相同的方式进行操作。然而，在第二模式下，选择器1212将第二接收器1207的输出传递到接收输出1204并且第二接收器使用第二接收器阈值。因此，在仲裁阶段和使用由ISO11898-2:2016限定的CAN FD的电压电平方案的任何其它阶段期间，第一模式将由控制器激活。如果保留位602指示在数据阶段706中使用CAN XL，则控制器可以激活第二模式以实现使用第二接收器阈值并且因此接收CAN XL信令。在数据阶段结束时，控制器可以被配置成将收发器1200切换回第一模式。第二接收器阈值可以包括+0.1V到-0.1V。

示例图13示出了可以利用三个专用接收器或比较器装置1206、1207和1313的替代性实施方案，每个接收器或比较器装置设计为支持所需的阈值电压——第一接收器阈值、第二接收器阈值和活动电压阈值之一。因此，在此例子中，第二接收器不能在两个阈值之间切换，而是被配置成使用活动电压阈值。第三接收器1313被配置成使用第二接收器阈值。因此，在第一模式下，选择器1212将逻辑与组合器1209的输出传递到接收输出1204，逻辑与组合器基于第一接收器1206和第二接收器1207的输出进行操作。因此，在第一模式下，收发器1300以与示例图11的收发器1100相同的方式进行操作。然而，在第二模式下，选择器1212将第三接收器1313的输出传递到接收输出1204并且因此实现接收CAN XL信号传送。

示例图14示出了与示例图8和9中所示的定时图类似的定时图并且使用了相同的附图标记。示例图14包括用于根据从CAN总线上的CAN FD信令获得的差分信号804(CANH-CANL)区分逻辑1与逻辑0的介于+0.6V与+0.9V之间的第一接收器阈值范围805、806。示例图14还示出了活动电压阈值1405和第二接收器阈值1406。

假设总线信号在总线上的CAN XL阶段802期间处于最小振幅，则可以清楚地看到，由迹线1401所示的根据ISO11898-2:2016操作的第一比较器无法表示运行中的CAN XL流量。尽管有信令808，但是所述第一比较器的输出将在阶段802期间永久地示出隐性状态，即逻辑0状态。在所述隐性状态下，所连接的CAN FD控制器将在11个隐性位时间之后退出异常状态。使用活动电压阈值1405的第二接收器由迹线1402示出，并且所述第二接收器显然能够跟随CAN XL位并且如上所解释的，可以用于在接收输出处表示CAN Xl位。还可以看到，仲裁阶段期间的任何噪声干扰1407也可以在1402处引起第二接收器的输出信号。此“噪声”将被直接转发到接收输出并且仲裁位可能会被这些意外脉冲干扰。因此，由迹线1403示出时间滤波器1210的输出。时间滤波器1110、1210在数字输出信号受到影响之前抑制这些类型的短干扰。如所提及的，可以将滤波时间选择为短于CAN XL协议阶段中的最小预期位长度。作为例子，对于最小位时间为100纳秒的10Mbps，滤波器设计为短于100纳秒的位时间。滤波器旨在抑制要直接向接收输出转发的脉冲干扰或噪声干扰并且应尽可能长。在CAN FD的最小协议异常时间(11个位时间隐性)到期之前，CAN XL协议产生低于活动电压阈值的有保证的位转变。迹线1404示出了由接收器布置1101、1201提供的数字输出信号。

示例图15和16公开了分别类似于图11和12的实施例的另外的实施例。因此，本文将仅描述差异。

可以将另外的噪声滤波添加到接收器布置1501、1601。另外的噪声滤波可以辅助在仲裁阶段中对负差分电压的噪声干扰，所述负差分电压的持续时间比短的CAN XL位时间长(即，比由滤波器1210滤波的时间长)。在此类情况下，具有设定为短于最小CAN XL位时间的基于时间的滤波器的接收器布置可能会在仲裁阶段向RXD引脚转发不想要的显性信号。如先前所提及的，在仲裁阶段期间，此类负差分电压可以通过离开形成总线105的线束的信号振铃而系统地出现。

为了避免不想要的信令，可以在滤波器1110、1210后面添加计数器1520、1620。计数器可以提供用于实施另外的示例条件的装置。

因此，在一个或多个例子中，所述条件另外包括自差分信号最后一次大于第一接收器阈值以来，差分信号低于活动电压阈值达到预定出现次数。因此，接收器布置1501、1601包括第二接收器与逻辑与组合器之间的计数器1520、1620，计数器被配置成对第二接收器输出指示差分信号何时小于活动电压阈值的逻辑0的出现进行计数，并且其中计数器1520、1620被配置成基于预定出现次数向逻辑与组合器提供逻辑0，并且其中所述计数器基于从第一接收器输出的逻辑0复位。对计数器1520、1620的复位可以由从1521和1621处所示的第一接收器1106、1206输出的信号提供。

此类计数器1520、1620在使数字输出信号成为显性逻辑0之前寻找低于活动电压阈值的多个位转变。计数器的长度受11个仲裁位时间的最小协议异常终止时间限制。对于1微秒的仲裁位时间，计数器最迟需要在从数字输出信号中的最后一个显性电平测量的11个仲裁位时间之后溢流。因此，可以预料到最慢的预期CAN XL数据速率。

计数器在检测到时间滤波器1110、1210之外的逻辑0信号时开始计数。如果计数器已经达到预定次数/预定出现次数，则所述计数器向逻辑与组合器输出显性逻辑0信号，并且由此，数字输出信号变成逻辑0显性。每当第一接收器输出显性逻辑0信号时，对计数器进行复位。来自第一接收器1106、1206的显性逻辑0信号明确指示已经退出CAN XL阶段。此类计数器的副作用是对检测CAN XL协议阶段的记忆功能。由此，数字输出信号永久地保持逻辑0，持续CAN XL协议阶段的所有时间(在已经满足预定次数之后)，这样的优点是CAN FD控制器内的位采样可以更加可靠。

示例定时图17示出了计数器1520、1620的使用，其中预定次数设置为三。应当理解的是，只要计数器在发信号通知协议异常状态时间已经结束的时间过去之前溢流，就可以选择任何其它的计数器值。示例图17基本上类似于附图8、9和14，并且因此将不再详细描述。然而，迹线1701示出了计数器1520、1620的输出。来自第一接收器1106、1206的逻辑0的最后一次出现发生在1705处。然后，在计数器的输出变为逻辑0之前，计数器出现在时间滤波器输出迹线1403中，活动阈值在1702、1703和1704处被越过三次。当迹线1401在数据阶段802结束和阶段803开始时再次变为逻辑0时，将计数器复位。

基于对活动电压阈值和所提出的时间滤波器1110、1210以及计数器1520、1620的使用，收发器能够独立于CAN控制器自主地检测总线105上当前使用的电压电平方案。如此，在没有来自控制器的模式信令的情况下，收发器可以在第一模式与第二模式之间切换。根据实施例可以容易地理解，时间滤波器1110、1210的输出信号可以被存储并且在内部用作接收器布置的模式信号。优点将是不需要将接收器布置的模式信令从CAN XL控制器传输到收发器。相反，收发器自身可以生成所述模式信号信息。

应当理解的是，存在实施例的其它变体。例如，图11的收发器1100可以在没有时间滤波器1110的情况下提供，并且非逻辑1108可以直接耦接到逻辑与组合器1109。在例子中的任何例子中，收发器1100的第二接收器1107可以基于比较提供相反的逻辑输出，并且因此可以消除对逻辑非1108、1208的需要。

在本文所描述实施例中的任何实施例中，第一模式可以是默认操作模式。

图18示出了例如根据ISO11898:2-2016(例如，在仲裁阶段与CAN FD或CAN Xl一起使用)的第一电压电平方案以及例如根据CAN XL数据阶段的第二限定电压电平方案的例子。

图18示出了差分总线电压(VDIFF)。左手侧示出了第一电压电平方案并且右手侧示出了第二电压电平方案。

在此例子中，第一限定电平方案使用介于0.5V与0.9V之间的第一接收器阈值(VDIFF(TH_ARB))。如从图18可以看出的，根据第一限定电平方案，差分总线电压高于第一接收器阈值(即，高于0.9V)的模拟信号符合数字输出信号电平0，而差分总线电压低于第一接收器阈值(即，低于0.5V)的模拟信号符合数字输出信号电平1。

在此例子中，限定的第一电平方案另外包括对应于0V的数字信号电平1(VDIFF(ZREC)Typ[V])的典型差分驱动器输出电压、对应于-0.5V的数字信号电平1(VDIFF(ZREC)Min[V])的最小差分驱动器输出电压、对应于0.05V的数字信号电平1(VDIFF(ZREC)Max[V])的最大差分驱动器输出电压。

在此例子中，限定的第一电平方案另外包括对应于2V的数字信号电平0(VDIFF(DOM)Typ[V])的典型差分驱动器输出电压、对应于1.5V的数字信号电平0(VDIFF(DOM)Min[V])的最小差分驱动器输出电压，以及对应于3V的数字信号电平0(VDIFF(DOM)Max[V])的最大差分驱动器输出电压。

在此例子中，第二限定电平方案包括介于-0.1V与+0.1V之间的第二接收器阈值(VDIFF(TH_DAT))。如从图18可以看出的，根据第二限定电平方案，差分总线电压高于第二接收器阈值(即，高于+0.1V)的模拟信号符合数字输出信号电平0，而差分总线电压低于第二接收器阈值(即，低于-0.1V)的模拟信号符合数字输出信号电平1。在此例子中，第二限定电平方案另外包括对应于-1V的数字信号电平1(VDIFF(0)Typ[V])的典型差分驱动器输出电压、对应于-1.5V的数字信号电平1(VDIFF(0)Min[V])的最小差分驱动器输出电压以及对应于-0.6V的数字信号电平1(VDIFF(0)Max[V])的最大差分驱动器输出电压。在此例子中，第二限定电平方案另外包括对应于1V的数字信号电平0(VDIFF(1)Typ[V])的典型差分驱动器输出电压、对应于0.6V的数字信号电平0(VDIFF(1)Min[V])的最小差分驱动器输出电压，以及对应于1.5V的数字信号电平0(VDIFF(1)Max[V])的最大差分驱动器输出电压。

尽管本发明例子主要是指CAN FD和CAN XL技术，但是本公开不限于这些CAN形式，而是可以将基本概念转移到另外的CAN形式。

图19示出了操作CAN收发器的示例方法，所述CAN收发器包括接收器布置，所述接收器布置用于耦接到CAN总线，所述接收器布置被配置成根据从所述CAN总线接收到的模拟信令确定差分信号；以及接收输出，所述接收输出用于耦接到CAN控制器，并且其中所述接收器布置被配置成基于所述差分信号向所述接收输出提供数字输出信号；其中所述方法包括：

在至少第一模式下操作所述接收器布置1900，其中在所述第一模式下，所述方法包括：

当所述差分信号大于第一接收器阈值时，由所述接收器布置提供包括逻辑0的所述数字输出信号1901；以及

当所述差分信号小于所述第一接收器阈值时，由所述接收器布置提供包括逻辑1的所述数字输出信号1902，除非所述差分信号满足条件，因此所述方法包括提供包括逻辑0的所述数字输出信号1903，其中所述条件至少包括所述差分信号低于活动电压阈值。

除非明确说明具体顺序，否则上述附图中的指令和/或流程图步骤可以按任何顺序执行。而且，本领域的技术人员应认识到，虽然已经讨论了一个示例指令集/方法，但是本说明书中的材料也可以通过各种方式组合以产生其它例子并且应在由此详细描述所提供的上下文中进行理解。

在一些示例实施例中，上述指令集/方法步骤被实施为被具体化为一组可执行指令的功能和软件指令，所述功能和软件指令在使用所述可执行指令来编程并且受其控制的计算机或机器上实现。此类指令被加载以供在处理器(如一个或多个CPU)上执行。术语处理器包括微处理器、微控制器、处理器模块或子系统(包括一个或多个微处理器或微控制器)或其它控制或计算装置。处理器可以指代单个组件或多个组件。

在其它例子中，本文所说明的指令集/方法以及与其相关联的数据和指令存储在相应的存储装置中，所述存储装置被实施为一个或多个非暂时性机器或计算机可读或计算机可用存储介质。此类一个或多个计算机可读或计算机可用存储媒体被视为物品(或制品)的一部分。物品或制品可以指任何制造的单个组件或多个组件。如本文所限定的一个或多个非暂时性机器或计算机可用介质不包括信号，但是一个或多个此类介质可以能够接收并处理来自信号和/或其它暂时性介质的信息。

本说明书中讨论的材料的示例实施例可以全部或部分地通过网络、计算机或基于数据的装置和/或服务实施。这些可以包括云、互联网、内联网、移动装置、台式计算机、处理器、查找表、微控制器、消费者设备、基础设施或者其它使能装置和服务。

在一个例子中，本文所讨论的一个或多个指令或步骤是自动化的。术语自动化的或自动化地(以及其类似变体)意指在不需要人工干预、观察、努力和/或决策的情况下使用计算机和/或机械/电气装置对设备、系统和/或过程进行的受控操作。

应当理解的是，被称为被耦接的任何组件可以直接或者间接耦接或连接。在间接耦接的情况下，另外的组件可以定位在被称为被耦接的两个组件之间。

在本说明书中，已经就所选的一组细节呈现了示例实施例。然而，本领域的普通技术人员应理解，可以实践包括这些细节中的不同的所选一组细节的许多其它示例实施例。

Claims

1.一种控制器局域网CAN收发器，其特征在于，包括：

所述接收器布置被配置成在至少第一模式下操作，在所述至少第一模式下，所述接收器布置被配置成当所述差分信号大于第一接收器阈值时提供包括逻辑0的所述数字输出信号并且当所述差分信号小于所述第一接收器阈值时提供包括逻辑1的所述数字输出信号，除非所述差分信号满足条件，因此所述接收器布置被配置成提供包括逻辑0的所述数字输出信号，其中所述条件至少包括所述差分信号低于活动电压阈值，所述活动电压阈值低于所述第一接收器阈值。

2.根据权利要求1所述的CAN收发器，其特征在于，所述接收器布置被配置成基于从所述CAN控制器接收到的信令在第二模式下或所述第一模式下操作，其中在所述第二模式下，所述接收器布置被配置成基于所述差分信号，当所述差分信号大于第二接收器阈值时提供包括逻辑0的所述数字输出信号并且当所述差分信号小于所述第二接收器阈值时提供包括逻辑1的所述数字输出信号，所述第二接收器阈值不同于所述第一接收器阈值。

3.根据权利要求2所述的CAN收发器，其特征在于，所述活动电压阈值低于所述第二接收器阈值。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的CAN收发器，其特征在于，所述第二接收器阈值低于所述第一接收器阈值。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的CAN收发器，其特征在于，所述条件另外包括在大于持续时间阈值的至少某一时间段内，所述差分信号低于所述活动电压阈值。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的CAN收发器，其特征在于，在所述第一模式下，所述接收器布置被配置成通过与根据ISO11898:2-2016的电平方案相对应的限定电平方案从CAN总线接收模拟信令。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的CAN收发器，其特征在于，所述活动电压阈值介于-0.1伏与-0.6伏之间。

8.一种CAN节点，其特征在于，包括与根据在前的任一项权利要求所述的CAN收发器耦接的CAN控制器，其中所述CAN控制器的接收输入与所述CAN收发器的所述接收输出耦接以接收数字输出信号，以由所述CAN控制器根据CAN协议进行处理，并且所述CAN控制器被配置成根据所述CAN协议生成发射信号并且将所述发射信号提供给所述CAN控制器的与所述CAN收发器的发射输入耦接的发射输出，所述发射输入耦接到所述CAN收发器的发射布置，以基于在所述发射输入处从所述CAN控制器接收到的所述发射信号向所述CAN总线提供所述模拟信令。

9.一种操作CAN收发器的方法，其特征在于，所述CAN收发器包括接收器布置，所述接收器布置用于耦接到CAN总线，所述接收器布置被配置成根据从所述CAN总线接收到的模拟信令确定差分信号；以及接收输出，所述接收输出用于耦接到CAN控制器，并且其中所述接收器布置被配置成基于所述差分信号向所述接收输出提供数字输出信号；其中所述方法包括：

当所述差分信号小于所述第一接收器阈值时，由所述接收器布置提供包括逻辑1的所述数字输出信号，除非所述差分信号满足条件，因此所述方法包括提供包括逻辑0的所述数字输出信号，其中所述条件至少包括所述差分信号低于活动电压阈值，所述活动电压阈值低于所述第一接收器阈值。