CN112913193B - 用于串行总线系统的发送/接收装置和用于在串行总线系统中发送消息的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于串行总线系统（1）的发送/接收装置（12；120；1200）和一种用于在串行总线系统（1）中用不同的比特率来发送消息的方法。所述发送/接收装置（12；120；1200）包括：第一驱动器（123、124、125），用于为所述总线系统（1）的总线（40）的第一总线芯线（41）驱动第一信号（CAN_H），在所述总线系统（1）的情况下至少有时确保了用户站（10、20、30）对所述总线系统（1）的总线（40）的独占的、无冲突的访问；第二驱动器（123、124、127），用于为所述总线（40）的第二总线芯线（42）驱动第二信号（CAN_L）；通信阶段检测块（152），用于检测在所述总线（40）上的不同的通信阶段；和减振单元（15；150），用于减少在总线芯线（41、42）上的振荡，所述振荡在所述总线芯线（41、42）中的至少一条总线芯线上所传输的信号（CAN_H、CAN_L）从显性总线状态（402）到隐性总线状态（401）的状态变换之后出现，其中所述减振单元（15；150；1500）被设计为根据在所述总线（40）上的被所述通信阶段检测块（152）所检测到的通信阶段来影响由所述第一驱动器（123、124、125）和/或所述第二驱动器（123、124、127）针对所述信号（CAN_H、CAN_L）所驱动的电流。

Description

用于串行总线系统的发送/接收装置和用于在串行总线系统 中发送消息的方法

技术领域

本发明涉及一种用于串行总线系统的发送/接收装置和一种用于在串行总线系统中发送消息的方法，该串行总线系统以高数据率和高故障鲁棒性来进行工作。

背景技术

为了在传感器与控制设备之间、例如在车辆中的传感器与控制设备之间的通信，常常使用总线系统，在该总线系统中，数据作为在作为CAN协议规范的ISO11898-1:2015标准下的消息以CAN FD来传输。这些消息在总线系统的总线用户、如传感器、控制设备、发生器等等之间被传输。

随着技术设备或车辆的功能的数目增加，在总线系统中的数据传输也增加。为此，还常常需要比到目前为止更快地将数据从发送方传输到接收方。其后果是，总线系统的所需要的带宽将进一步增加。

为了能够以比在CAN的情况下更高的比特率来传输数据，在CAN FD消息格式中提供了一种用于在消息之内切换到更高的比特率的选项。在这种技术的情况下，通过在数据字段的范围内使用更高的时控来将可能的最大数据率提高得超过1MBit/s的值。这种消息随后也被称作CAN FD帧或CAN FD消息。在CAN FD的情况下，将有效数据长度从8字节扩展到多达64字节，而且数据传输率远高于在CAN的情况下。

尽管基于CAN或CAN FD的通信网络关于例如其鲁棒性方面提供了很多优点，但是与在例如100 Base-T1 以太网下的数据传输相比速度还是低得多。此外，到目前为止在CANFD的情况下达到的多达64字节的有效数据长度对于一些应用来说太少。

发明内容

因而，本发明的任务是提供一种用于串行总线系统的发送/接收装置和一种用于在串行总线系统中发送消息的方法，所述发送/接收装置和方法解决之前提到的问题。尤其应该提供一种用于串行总线系统的发送/接收装置和一种用于在串行总线系统中发送消息的方法，其中在高故障鲁棒性的情况下可以实现高数据率和对每个帧的有效数据的数量的增加。

该任务通过用于串行总线系统的发送/接收装置来解决。该发送/接收装置包括：第一驱动器，用于为总线系统的总线的第一总线芯线驱动第一信号，在该总线系统的情况下至少有时确保了用户站对总线系统的总线的独占的、无冲突的访问；第二驱动器，用于为总线的第二总线芯线驱动第二信号；通信阶段检测块，用于检测在总线上的不同的通信阶段；和减振单元，用于减少在总线芯线上的振荡，所述振荡在这些总线芯线中的至少一条总线芯线上所传输的信号从显性总线状态到隐性总线状态的状态变换之后出现，其中该减振单元被设计为根据在总线上的被该通信阶段检测块所检测到的通信阶段来影响由第一驱动器和/或第二驱动器针对这些信号所驱动的电流。

利用该发送/接收装置，尤其能够在第一通信阶段维持CAN已知的仲裁并且仍然相对于CAN或CAN FD而言再次显著提高传输率。这可以通过如下方式来实现：在其中传输有效数据的第二通信阶段中的振荡趋势在从显性状态转变到隐性状态时显著被减小。由此，在数据阶段，比特能在比特时间内更早地并且更可靠地被采样。结果是，能实现比特率以及借此从发送方到接收方的传输速度的显著提高。在这种情况下，然而同时确保了高故障鲁棒性。

由于该发送/接收装置的设计方案，不再需要错误帧（Error-Frames），但是如果希望的话可以继续使用错误帧（Error-Frames）来工作。这一并有助于实现至少10Mbps的净数据率。为此，有效数据的大小还可以为每个帧有多达4096个字节。

如果在总线系统中也存在根据CAN协议和/或CAN FD协议来发送消息的至少一个CAN用户站和/或至少一个CAN FD用户站，则也可以使用由该发送/接收装置来执行的方法。

该用户站的其它有利的设计方案在从属权利要求中说明。

按照一个特殊的实施变型方案，该减振单元被设计为：在至少一条总线芯线上，在通信的仲裁阶段结束之后影响由第一驱动器和/或第二驱动器针对这些信号所驱动的电流。

总线上的通信阶段可能通过以下方式进行区分：在其中协商总线系统的用户站中的哪个用户站随后至少有时获得对总线的独占的、无冲突的访问的阶段，信号的比特所具有的比特时间是在其中用户站具有对总线的独占的、无冲突的访问的通信阶段中被驱动的比特的比特时间的至少10倍。

按照一个选项，该减振单元被设计为使得只有当第一驱动器和/或第二驱动器将信号驱动到总线上时才激活该减振单元。

该发送/接收装置可能还具有：用于为第一总线芯线驱动信号的第一驱动器副本，以便针对第一总线芯线降低由第一驱动器提供的电流；和/或用于为第二总线芯线驱动信号的第二驱动器副本，以便除了用于第二总线芯线的第二驱动器之外提供电流，其中该减振单元可具有晶体管，该晶体管被接线为使得该晶体管在导通状态下操控这些驱动器副本中的至少一个驱动器副本来为第一和/或第二总线芯线驱动信号，而且其中该减振单元被设计为如果检测到所接收的信号从显性总线状态到隐性总线状态的状态变换则将该晶体管切换成导通。

在这种情况下，第一驱动器副本可具有驱动器、晶体管和二极管，该二极管的阴极与该晶体管的漏极连接端连接而且该二极管的阳极与第一总线芯线连接，其中该驱动器被接线用于操控该晶体管，而且其中该晶体管的源极连接端与接地连接。此外，第二驱动器副本可具有驱动器、晶体管和二极管，该二极管的阴极与该晶体管的源极连接端连接而且该二极管的阳极与第一和第二总线芯线的电源连接，其中该驱动器被接线用于操控该晶体管，而且其中该晶体管的漏极连接端与第二总线芯线连接。

可设想的是，该减振单元具有：检测块，该检测块被设计为检测所接收的信号从显性总线状态到隐性总线状态的状态变换，而且该检测块的输入端与该发送/接收装置的接收比较器的输入端并联；和RS时间控制块，该RS时间控制块被设计用于根据该检测块的检测结果和在总线上所检测到的通信阶段来控制在至少一条总线芯线上的信号。

在这种情况下，该减振单元还可具有相位检测块，用于检测在总线的总线芯线上的信号相对于彼此的时间位置，其中该RS时间控制块还被设计用于根据该相位检测块的检测结果来控制在至少一条总线芯线上的信号，以便调整在总线芯线上的信号的相位。

之前描述的发送/接收装置可以是用于总线系统的用户站的一部分，该用户站还具有通信控制装置，用于控制该用户站与总线系统的至少一个其它的用户站的通信，其中该发送/接收装置被设计用于将消息发送到总线系统的总线上并且用于从该总线接收消息。

在这种情况下，该通信控制装置或者该发送/接收装置具有如下块，该块被设计为：检测从总线接收的信号从显性总线状态到隐性总线状态的状态变换，其中该减振单元被设计为根据该块的检测结果来操控晶体管。

可选地，该通信控制装置可以被设计为：将信号发送给该发送/接收装置，该发送/接收装置将该信号用作用于这些总线芯线的信号的基础；并且将该信号与由该发送/接收装置从总线接收到的信号进行比较以产生控制信号，而且其中该通信控制装置被设计为将该控制信号输出给该发送/接收装置以控制该减振单元。

之前描述的用户站可以是总线系统的一部分，该总线系统还包括总线和至少两个用户站，所述至少两个用户站通过该总线彼此连接，使得它们可以彼此进行串行通信。在这种情况下，所述至少两个用户站中的至少一个用户站是之前描述的用户站。

之前提到的任务还通过用于在串行总线系统中发送消息的方法来解决。该方法利用一种用于总线系统的发送/接收装置来实施，在该总线系统的情况下，至少有时确保了用户站对总线系统的总线的独占的、无冲突的访问，其中该发送/接收装置具有第一驱动器、第二驱动器和减振单元，其中该方法具有如下步骤：利用该第一驱动器来为总线的第一总线芯线驱动第一信号，并且利用该第二驱动器来为总线的第二总线芯线驱动第二信号；利用通信阶段检测块来检测在总线上的不同的通信阶段；而且利用减振单元来减少在总线芯线上的振荡，所述振荡在这些总线芯线中的至少一条总线芯线上所传输的信号从显性总线状态到隐性总线状态的状态变换之后出现，其中该减振单元根据在总线上的被该通信阶段检测块所检测到的通信阶段来影响由第一驱动器和/或第二驱动器针对这些信号所驱动的电流。

该方法提供了与之前关于该用户站所提到的优点相同的优点。

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，本发明参考附图并且依据实施例更详细地予以描述。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示出了用于阐明可由按照第一实施例的总线系统的用户站发送的消息的构造的图表；

图3示出了按照第一实施例的总线系统的发送/接收装置的发送器的电路图；

图4A示出了在按照第一实施例的发送/接收装置的情况下发送信号TxD的随时间的变化过程以及图4B示出了在常规的发送/接收装置的情况下发送信号TxD的随时间的变化过程；

图5A示出了在按照第一实施例的发送/接收装置的情况下总线信号CAN_H和CAN_L的随时间的变化过程以及图5B示出了在常规的发送/接收装置的情况下总线信号CAN_H和CAN_L的随时间的变化过程；

图6A示出了在按照第一实施例的发送/接收装置的情况下总线信号CAN_H和CAN_L的差分电压VDIFF的随时间的变化过程以及图6B示出了在常规的发送/接收装置的情况下总线信号CAN_H和CAN_L的差分电压VDIFF的随时间的变化过程；

图7A示出了在按照第一实施例的发送/接收装置的情况下接收信号RxD的随时间的变化过程以及图7B示出了在常规的发送/接收装置的情况下接收信号RxD的随时间的变化过程；

图8示出了按照第一实施例的修改方案的总线系统的发送/接收装置的电路图；

图9示出了按照第二实施例的总线系统的发送/接收装置的电路图；以及

图10示出了按照第三实施例的总线系统的发送/接收装置的电路图。

在这些附图中，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作为示例，该总线系统尤其基本上被设计用于CAN总线系统、CAN FD总线系统、CAN FE总线系统和/或它们的变型方案，如随后所描述的那样。总线系统1可以在车辆、尤其是机动车、飞机等等中或者在医院等等中得以应用。

在图1中，总线系统1具有多个用户站10、20、30，这些用户站分别连接到具有第一总线芯线41和第二总线芯线42的总线40上。总线芯线41、42也可以被称作CAN_H和CAN_L，并且用于在发送状态下针对信号耦合输入显性电平或生成隐性电平之后的电信号传输。通过总线40，消息45、46能以信号形式在各个用户站10、20、30之间串行传输。用户站10、20、30例如是机动车的控制设备、传感器、显示装置等等。

如在图1中所示，用户站10具有通信控制装置11、发送/接收装置12和减振单元15。而用户站20具有通信控制装置21和发送/接收装置22。用户站30具有通信控制装置31、发送/接收装置32和减振单元35。用户站10、20、30的发送/接收装置12、22、32分别直接连接到总线40上，即使这在图1中未阐明。

通信控制装置11、21、31分别用于控制相应的用户站10、20、30通过总线40与连接到该总线40上的用户站10、20、30中的其它用户站的通信。

通信控制装置11创建和读取第一消息45，所述第一消息例如是修改后的CAN消息45。在这种情况下，修改后的CAN消息45基于CAN FE格式来构造，该CAN FE格式关于图2更详细地予以描述。

通信控制装置21可以像常规的CAN控制器那样来实施。通信控制装置21创建和读取第二消息46、例如Classic CAN消息46。Classic CAN消息46按照Classic基本格式来构造，其中在消息46中可以包括数目多达8个数据字节。替选地，Classic CAN消息46被构造为CAN FD消息，其中可以包括数目多达64个数据字节，这些数据字节为此还以比在ClassicCAN消息46的情况下快得多的数据率来传输。在后者的情况下，通信控制装置21像常规的CAN FD控制器那样来实施。

通信控制装置31可以被实施为：根据需要，为发送/接收装置32提供CAN FE消息45或Classic CAN消息46或者从该发送/接收装置接收CAN FE消息或Classic CAN消息。即，通信控制装置31创建并且读取第一消息45或第二消息46，其中第一和第二消息44、46通过它们的数据传输标准、即在这种情况下是CAN FE或CAN来区别。替选地，Classic CAN消息46被构造为CAN FD消息。在后者的情况下，通信控制装置31像常规的CAN FD控制器那样来实施。

除了随后还更详细地描述的区别之外，发送/接收装置12可以被实施为CAN FE收发器。发送/接收装置22可以像常规的CAN收发器或CAN FD收发器那样来实施。发送/接收装置32可以被实施为：根据需要，为通信控制装置31提供按照CAN FE格式的消息45或按照目前的CAN基本格式的消息46或者从该通信控制装置接收按照CAN FE格式的消息或按照目前的CAN基本格式的消息。附加地或替选地，发送/接收装置12、32能像常规的CAN FD收发器那样来实施。

利用两个用户站10、30，能实现对具有CAN FE格式的消息45的形成和然后传输以及对这种消息45的接收。

图2针对消息45示出了由发送/接收装置22或发送/接收装置32所发送的CAN FE帧450。CAN FE帧450对于在总线40上的CAN通信来说被分成不同的字段，即起始字段451、仲裁字段452、控制字段453、数据字段454、校验和字段455和结束字段456。

起始字段451例如具有一位，该位也被称作SOF位并且说明了帧的开始或Start ofFrame。在仲裁字段452中包含具有例如32位的识别码，用于标识消息的发送方。仲裁字段452可以附加地包含由一个或多个位组成的协议格式信息，该协议格式信息适合于使CANFE帧相对于CAN帧或CAN FD帧进行区别。

在控制字段453中包含例如13位长的数据长度码（Data-Length-Code），接着该数据长度码例如可以取步长为1的从1直至4096的值，或者替选地可以取从0至4095的值。数据长度码也可以包括更多或更少的位，而且值域和步长可以取其它值。控制字段453可以附加地包含由一个或多个位组成的协议格式信息，该协议格式信息适合于使CAN FE帧相对于CAN帧或CAN FD帧进行区别。

在数据字段454中包含CAN-EL帧或消息45的有效数据。根据数据长度码的值域，有效数据例如可具有多达4096个字节。在校验和字段455中包含关于在数据字段454中的包括填充位在内的数据的校验和，该校验和由消息45的发送方在每10个相同的位之后作为相反的位来嵌入。在结束字段456中包含至少一个确认位，而且还包含11个相同的位的序列，这11个相同的位说明了CAN FE帧450的结束。利用至少一个确认位可以报告：接收方是否已经在所接收到的CAN FE帧450或消息45中发现了错误。

在用于发送仲裁字段452和结束字段456的阶段，使用像在CAN和CAN-FD中那样的物理层（Physical Layer）。在这些阶段期间的重要的一点是：公知的CSMA/CR方法得以使用，该CSMA/CR方法允许用户站10、20、30对总线40的同时访问，而不破坏更高优先级的消息45、46。由此，可以相对简单地将其它总线用户站10、20、30添加给总线系统1，这是非常有利的。

CSMA/CR方法导致：在总线40上必须存在所谓的隐性状态，该隐性状态可以由其它用户站10、20、30利用在总线40上的显性状态来覆盖。在隐性状态下，在各个用户站10、20、30上高阻抗比占主导，这与总线接线的寄生相结合地导致更长的时间常数。这导致在真实的车辆使用中将如今的CAN-FD物理层的最大比特率限制到目前约每秒2兆比特（Megabit）。

当作为发送方的用户站20已经赢得了仲裁并且作为发送方的用户站20借此为了发送字段453至456而已经独占地访问了总线系统1的总线40时，控制字段453和数据字段454才被消息45的发送方发送到总线40上。在仲裁时，借助于在仲裁字段452中的识别码，在用户站10、20、30之间逐位地协商：哪个用户站10、20、30想要发送优先级最高的消息45、46而且因而在接下来的时间内为了发送字段453至455而获得对总线系统1的总线40的独占的访问。

只有当比特时间远超过在总线系统1的两个任意的用户站10、20、30之间的信号渡越时间的两倍长时，在帧450或消息45、46的开头处的仲裁和在帧450或消息45、46的结束处的结束字段456中的确认才可能。因而，在传输字段451、452、456时在仲裁阶段的比特率被选择得比在帧450的剩余的字段中更慢。尤其是，在仲裁阶段中的比特率被选择为500kbit/s，由此得出约为2μs的比特时间，而在一个或多个其它通信阶段中的比特率被选择为5至8 Mbit/s，由此得出约为0.2μs和更短的比特时间。因此，在仲裁阶段中的信号的比特时间是在一个或多个其它通信阶段中的信号的比特时间的至少10倍。

十分普遍地，与CAN或CAN FD相比，在具有CAN FE的总线系统中可以实现如下差异特性：

a) 采用并且必要时适配经过考验的特性、尤其是具有根据CSMA/CR方法的识别码和仲裁的帧结构，所述特性对CAN和CAN FD的鲁棒性和用户友好性负责；

b) 将净数据传输率提高到每秒约10兆比特；

c) 将每个帧的有效数据的大小提高到约4千字节；

d) 可选地：在识别出错误时完全或部分地省去对错误帧（Error Frames）的发送。然而，利用之前描述的减振单元15可能的是：可以继续使用错误帧（Error Frames），因为减振单元15在时间上只是非常短暂地影响在数据阶段中的总线状态转变。由此，错误帧（Error Frames）能够通过当前的总线通信来占主导（连续6x次占主导），如所需的那样。这一点从用户角度来说是优点。

图3示出了具有减振单元15的发送/接收装置12的基本构造。发送/接收装置32以相同的方式来构造并且因而不单独被描述。

即使随后总是谈及发送/接收装置12，也替选地能够在发送器外部的单独的装置中设置接收器。该接收器可以像在常规的发送/接收装置12的情况下那样来构造。

发送/接收装置12连接到总线40上，更准确地说连接到该总线的用于CAN_H的第一总线芯线41和该总线的用于CAN_L的第二总线芯线42上。通过至少一个连接端43来实现用于第一和第二总线芯线41、42的电源、尤其是CAN-电源。通过连接端44来实现与接地或CAN_GND的连接。第一和第二总线芯线41、42以终端电阻49来结束。

在发送/接收装置12中，第一和第二总线芯线41、42与也被称作Transmitter的发送器121连接并且与也被称作Receiver的接收器122连接。用于将信号通过连接端111、112驱动到通信控制装置11上的连接单元125不仅与发送器121连接而且与接收器122连接。

为了驱动连接端111、112的信号，连接单元125具有用于发送信号TxD的发送信号驱动器1251，该发送信号也被称作TxD信号并且在连接端111上从通信控制装置11接收。连接单元125还具有用于接收信号RxD的接收信号驱动器1252，该接收信号也被称作RxD信号，该接收信号是借助于接收器122从总线芯线41、42接收到的并且通过连接端112被转交给通信控制装置11。驱动器1251、1252通过数字部件1253与发送器121和接收器122连接。数字部件1253可以执行对信号TxD、RxD的监控。

按照图3，减振单元15的组件被嵌入到发送器121中。减振单元15的其它组件被嵌入到接收器122中。在这种情况下，除了用于第一总线芯线41的具有驱动器电路和由晶体管和二极管构成的第一输出级的驱动器1211以及用于第二总线芯线42的具有驱动器电路和由晶体管和二极管构成的第二输出级的驱动器1212之外，发送器121还具有用于第一总线芯线41的驱动器副本1213和用于第二总线芯线42的驱动器副本1214。在当前实施例中，驱动器1211也可以被称作常规的发送器的CAN_H驱动器1211。在当前实施例中，同样利用在驱动器1211处示出的驱动器电路来操控的驱动器1212也可以被称作常规的发送器的CAN_L驱动器1212。因此，在当前实施例中，驱动器副本1213被设置用于CAN_H。因此，在当前实施例中，驱动器副本1214被设置用于CAN_L。驱动器副本1213、1214也是减振单元15的组件。驱动器副本1213、1214也是减振单元15的组件。

接收器122具有：接收比较器1221，该接收比较器的输入端接在电阻性的、尤其是对称的分压器1222、更准确地说该分压器的中间抽头处；和总线偏压单元1223。总线偏压单元1223在电阻性的分压器1222的一端以预先确定的总线偏压或预先确定的总线偏压电位来给该电阻性的分压器馈电。电阻性的分压器1222在其另一端连接到第一和第二总线芯线41、42上。接收比较器1221的输入端与减振单元15接线，如随后解释的那样。

减振单元15包括状态变换检测块151和通信阶段检测块152。块151、152的输入端分别与接收比较器1221的输入端并联。块151、152的输出端连接到RS时间控制块153上或与RS时间控制块153连接。块153用于控制在第一总线芯线41或CAN_H上的信号和/或在第二总线芯线42或CAN_L上的信号，如随后还更详细地描述的那样。块151、152、153是减振单元15和接收器122的组件。

就驱动器副本1213、1214而言，减振单元15包括第一RS驱动器155和第二RS驱动器156以及晶体管157、159和二极管158、160。第一RS驱动器155与晶体管157和二极管158共同形成用于信号CAN_H的驱动器副本1213。第二RS驱动器156与晶体管159和二极管160共同形成用于CAN_L的驱动器副本1214。晶体管157、159可以实施为高压开关。替选地，晶体管157、159可以分别实施为低压开关晶体管和高压共源共栅放大器的串联电路。共源共栅放大器总是具有固定的栅极电位并且不进行切换，这些共源共栅放大器只是将高压屏蔽。晶体管157例如包括高压NMOS共源共栅放大器。晶体管159例如包括高压PMOS共源共栅放大器。

按照图3，RS时间控制块153分别在其输出端处连接到CAN_H_RS驱动器155和CAN_L_RS驱动器156上或与该CAN_H_RS驱动器和该CAN_L_RS驱动器连接。第一RS驱动器155在其输出端处与晶体管157的栅极连接端连接。晶体管157的源极连接端通过连接端44连接到接地或CAN_GND上。晶体管157的漏极连接端与二极管158的阴极连接。二极管158的阳极与第一总线芯线41、即CAN_H连接。

此外，第二RS驱动器156在其输出端处与晶体管159的栅极连接端连接。晶体管159的漏极连接端与第二总线芯线42、即CAN_L连接。晶体管159的源极连接端与二极管160的阴极连接。二极管160的阳极通过连接端43连接到电源或CAN_电源上。

按照图3的发送/接收装置12的运行随后也依据图4A至图7B的信号变化过程来更详细地予以阐述。

图4A至图7A分别示出了在按照当前实施例的发送/接收装置12的情况下信号的随时间的变化过程。在这种情况下，作为在图4A中示出的发送信号TxD的结果，出现按照图5A至图7A的信号。

在图4A的发送信号TxD的情况下，随着时间t的推移，在三个连续的位中进行从第一总线状态401到第二总线状态402并且接着又回到第一总线状态401的状态变换。第一总线状态401也可以被称作隐性状态或高电平。第二总线状态402也可以被称作显性状态或低电平。作为图4A的发送信号TxD的结果，出现：按照图5A的信号CAN_H和CAN_L的电压V；按照图6A的差分电压VDIFF = CAN_H - CAN_L；和按照图7A的接收信号RxD。在第一总线状态401或隐性状态下，信号CAN_H和CAN_L的电压V对应于总线偏压单元1223的总线偏压电位的一半。

相比于此，在图4B至图7B中，分别阐明了在按照常规的发送/接收装置的发送/接收装置、诸如用户站20的发送/接收装置13的情况下信号的随时间的变化过程。

根据图5A和图5B的信号的比较，非常明显地得到：按照当前实施例的发送/接收装置12在相同的发送信号TxD的情况下引起信号CAN_H和CAN_L或据此计算出的差分电压VDIFF在从状态401到状态402或从显性向隐性的状态变换之后的快得多的振荡。如果接收器122的阈值电压被调节到常见的为0.7V的值，如在图6A和图6B中阐明的那样，则即使在从状态401到状态402或从显性向隐性的状态变换的情况下，接收器122也不识别所谓的从状态402到状态401或从隐性向显性的状态变换。因此，在目前常见的采样点AP对接收信号RxD的采样可以可靠地导致所希望的结果，如在图7A中示出的那样。这即使在状态401或显性位的比特时间tdom的长度相对于常规的发送/接收装置或用户站20的发送/接收装置13稍微延长时也适用，如从图7A和图7B的比较中可见的那样。

因此，按照当前实施例的发送/接收装置12具有比常规的发送/接收装置或发送/接收装置13更小的振荡趋势。

在图3的发送/接收装置12运行时，如果在TxD信号中至少在一个比特的时间开始隐性总线状态或总线状态401，则通过状态变换检测块151识别出总线状态401向402或从显性向隐性的变换，如在图4A中阐明的那样。如果按照通信阶段检测块152的输出存在相对应的通信阶段，则图3的RS时间控制块153操控CAN_H_RS驱动器155和/或CAN_L_RS驱动器156。

通信阶段检测块152可以识别仲裁阶段452、字段453至455或者特别是数据字段453以及结束字段456、尤其是结束位（EOF）。由此，减振单元15的功能性可以根据需要要么适用于消息45的所有通信阶段或字段451至456要么只在仲裁完成时适用，即适用于数据字段454以及必要时事先已经适用于控制字段453。后者当在其它情况下有太多用户站10、20、30可以在仲裁时同时激活发送/接收装置12的功能并借此过多地降低了有效总线电阻时是有意义的。

对CAN_H_RS驱动器155和/或CAN_L_RS驱动器156的操控的结果是，晶体管157和/或159进行切换。在从总线状态402到总线状态401或从显性向隐性的转变的情况下，对CAN_H_RS驱动器155的操控引起在第一总线芯线41或CAN_H线路上的电流的降低。在从总线状态402到总线状态401或从显性向隐性的转变的情况下，对CAN_L_RS驱动器156的操控引起在第二总线芯线42或CAN_L线路上的电流的提高或对电流的提供。因此，用于CAN_H的驱动器副本1213用作源。不同于此，用于CAN_L的驱动器副本1214用作宿（Senke）。

在图1的总线系统1的示例中，在从总线状态402转变到总线状态401或从显性向隐性转变之后，信号CAN_L会被拉到电压VDIFF - Vd或5V - 0.65V的电压值上，其中5V是差分电压VDIFF = CAN_H - CAN_L的值并且对于Vd来说假定0.65V的电压值作为二极管158、160的二极管导通电压。在该示例并且总线状态从显性向隐性转变的情况下，信号CAN_H会被拉到0.65V。这里有利的是：只有在总线芯线41、42上的信号CAN_H、CAN_L仍约为VDIFF/2的额定电压、即为2.5V的情况下，CAN_H_RS驱动器155和/或CAN_L_RS驱动器156才被操控。然而，如果差分总线电压VDIFF应该具有其它值，诸如电压VDIFF在隐性状态下允许具有例如为-4V的电压值，则对驱动器155、156的操控非时间关键。

通过对驱动器副本1213的操控，能够实现：在CAN_H总线芯线41上从总线状态402转变到总线状态401或从显性向隐性转变时，也可以使电流降低。通过对驱动器副本1214的操控，能够实现：在CAN_L总线芯线42上从总线状态402转变到总线状态401或从显性向隐性转变时，也可以提供电流。

通过所描述的对RS时间控制块153、154的操控，消除存在于振荡电路中的能量。RS时间控制块153、154被设计为使得对宿和/或源的操控的时间能在比特时间的一小部分内优选地无级地进行调整。因此，对驱动器155、156或开关晶体管157、159的操控的时间也能在比特时间的一小部分内优选地无级地进行调整。该调整要么可以基于检测装置的检测在发送/接收装置12运行时进行，要么可以固定地或者尤其是由用户能配置地预先给定。

因此，利用发送/接收装置12来执行用于减少在不同的位状态之间转变时的振荡趋势的方法。根据需要，该方法只或可以只在CAN帧450的第二通信阶段被实施，视预调整而定，也在CAN帧450的第一通信阶段被实施。

在所描述的实施例中，只有用户站10、30具有发送/接收装置12的功能性。优选地，用户站10、30是振荡趋势高的用户站或节点。用户站10、30的高振荡趋势尤其可能由于它们在总线系统1中的位置、终端电阻49的位置、到用户站10、30的短截线长度或联络线长度等等而得到。

按照第一实施例的修改方案，按照一个经简化的方案也可能的是：只对用于信号CAN_H或CAN_L的两个驱动器副本1213、1214之一进行操作，以便缩短在从显性向隐性的状态变换之后的振荡时间。这同样带来相对于常规的发送/接收装置或者用户站20的发送/接收装置13而言的改善。在这种情况下，在图2的电路中，可以只存在用于应被操作的所属的信号CAN_H或CAN_L的驱动器副本1213、1214。

按照第一实施例的修改方案，只有当发送/接收装置12自己进行发送或充当发送器时，发送/接收装置12的之前描述的功能性才有效。

按照第一实施例的另一修改方案，用户站20的发送/接收装置22也像发送/接收装置12那样来实施。在这种情况下，发送/接收装置12的之前描述的功能性针对总线系统的所有用户站10、20、30有效，尤其是根据需要而有效。在这种情况下，对发送信号TxD的分析会是有利的，使得发送信号TxD从连接端111被输送给RS时间控制块153。

通过一个或多个发送/接收装置12、32的所描述的设计方案，在数据阶段中可以实现比就CAN或CAN-FD而言高得多的数据率。在数据字段454中的数据长度还可以被增加到多达4096个字节。由此，CAN关于仲裁方面的优点可以维持并且仍然可以在比以往更短的时间内有效传输数量更多的数据，也就是说不需要由于错误而对数据的重复，如随后所阐述的那样。

另一优点在于：在总线系统1中在传输消息45时不需要错误帧，然而可选地可以使用这些错误帧。如果没有使用错误帧，则消息45不再被破坏，这消除了需要对消息进行双重传输的原因。由此提高了净数据率。

图8示出了按照第一实施例的修改方案的发送/接收装置12A。不同于图3的电路，图8的发送/接收装置12A附加地具有两个电压源161、162。电压源161连接在晶体管157的源极连接端与连接端44之间的路径中。电压源162连接在二极管160的阳极与连接端43之间的路径中。

电压源161、162分别具有如下电压，该电压具有根据在连接端43处的电压减去二极管导通电压Vd而得到的值。即，在CAN总线系统或CAN-FD总线系统的示例中，会适用V_CAN_SUPPLY/2 - Vd。按照目前标准，如果二极管158、160的二极管导通电压Vd具有0.65V的电压值，则该值会为2.5V - 0.65V。因此，总线芯线41、42被拉到2.5V并且可以使晶体管157、159被接通更长时间。换言之，驱动器155、156可以与之前关于图3针对CAN的目前标准所描述的情况相比操控晶体管157、159更长时间。因此，在所提到的示例中，对驱动器155、156的操控对于CAN的目前标准来说比以往不那么时间关键。

图9针对第二实施例示出了发送/接收装置120的基本构造，该发送/接收装置具有减振单元150。除了随后描述的区别之外，总线系统1和发送/接收装置120以与之前按照上述实施例或其修改方案针对总线系统1和发送/接收装置12所描述的相同的方式来构造。

减振单元150附加地具有相位检测块165。图10的相位检测块165检测并评估在这两条总线芯线41、42上的信号相对于彼此的时间位置。根据结果，相位检测块165通过RS时间控制块153来操控驱动器155、156或开关晶体管157、159。相位检测块165的输入端同样可以与接收比较器1221的输入端并联。相位检测块165的输出端作为另一输入被输送给RS时间控制块153。

因此，十分普遍地，利用RS时间控制块153可以对于总线芯线41、42、尤其是信号CAN_H和CAN_L来说单独地或彼此无关地执行该操控。因此，利用RS时间控制块153可以对于总线芯线41、42、尤其是信号CAN_H和CAN_L来说在时间上分开地执行该操控。由此，在两条总线芯线41、42上的信号的相位可发生变化。如果也仍一并使用相位检测块165的检测结果，则在这两条总线芯线41、42上的信号的相位完全可以有针对性地被改变。因此，在状态变换之后的振荡的衰减还进一步被加快。

图10示出了用户站100的基本构造，该用户站具有通信控制装置110和按照第三实施例的发送/接收装置1200。除了随后描述的区别之外，总线系统1和用户站100以与之前按照第一实施例或其修改方案针对总线系统1和用户站10所描述的相同的方式来构造。

除了随后描述的区别之外，通信控制装置110像第一实施例的通信控制装置11那样来构造。除了随后描述的区别之外，发送/接收装置1200像第一实施例的发送/接收装置12那样来构造。

除了用于信号TxD、RxD的连接端111、112之外，通信控制装置110还具有用于控制信号RS_Control_Out的附加的连接端115。

发送/接收装置1200具有连接端1221A，用于从通信控制装置110的连接端111接收发送信号TxD，如之前已经参考第一实施例更一般性地描述的那样。发送/接收装置1200还具有连接端1221B，用于将接收信号RxD发送给通信控制装置110的连接端112，如之前已经参考第一实施例更一般性地描述的那样。除此之外，发送/接收装置1200具有连接端1225，在该连接端处接收控制信号RS_Control_Out，作为控制信号RS_Control_In。

为了产生针对连接端115的控制信号RS_Control_Out，通信控制装置110具有控制块116。控制块116监控在总线芯线41、42上的总线通信，其方式是控制块116将存储为第一信息1161的发送信号TxD与在连接端112上接收到的并且在需要时暂存的接收信号RxD彼此进行比较。如果在隐性总线状态、即第一总线状态401下在两个信号TxD、RxD之间出现偏差、诸如在接收信号RxD中的状态变换，所述状态变换没有包含在发送信号TxD中，则可以据此得出关于网络或总线40和信号完整性的结论。

此外，在通信控制装置110的控制块116中存在第二信息1162，如比特率，两个切换过程、即从第一总线状态401到第二总线状态402的状态变换的传播延迟（Propagation-Delay）。替选地，信息1162可以维持在未示出的其它块、尤其是存储器中。

在此，替代数字信号，在连接端1221B上的RxD输出端可以是模拟-数字转换器的输出信号，该模拟-数字转换器呈现接收信号RxD的差分电压。

在考虑这些信息1161、1162的情况下，控制块116产生控制信号RS_Control_Out，该控制信号由连接端115输出，在发送/接收装置1200的连接端1225上被接收并且被转交给减振单元1500。与此相对应地，在减振单元1500的情况下可以省去上述实施例的减振单元15、150的块151、152、153。

以这种方式，对减少振荡趋势（Ringing Suppression（振铃抑制））的控制这里不是由发送/接收装置1200来控制，而是由通信控制装置110来控制。在这种情况下，通信控制装置110、更准确地说该通信控制装置的控制块116可以使减振单元1500与用户站100和网络或总线40的特殊的特性适配。换言之，通信控制装置110、更准确地说该通信控制装置的控制块116可以以节点和网络敏感的方式来调节减振单元1500。借此，控制块116提供了针对用户站100的学习功能。

借此，同样可以实现在从第二总线状态402到第一总线状态401的状态变换时振荡趋势的明显减少。此外，由此可以实现作为总系统的总线系统1的明显获益。

总线系统1的用户站10、20、30、100的发送/接收装置12、120、1200的减振单元15、150、1500以及在其中实施的方法的所有之前描述的设计方案都可以单独地或者以所有可能的组合来得以应用。尤其是，之前描述的实施例和/或其修改方案的所有特征都可以任意地组合。附加地或替选地，尤其可设想如下修改方案。

之前描述的按照这些实施例的总线系统1依据基于CAN协议的总线系统来描述。然而，按照这些实施例的总线系统1也可以是其它类型的通信网络，其中数据能用两个不同的比特率来串行传输。有利的、然而不是强制性的前提的是，在总线系统1中至少在确定的时间区间内确保用户站10、20、30对共同的信道的独占的、无冲突的访问。

这些实施例的总线系统1中的用户站10、20、30的数目和布局是任意的。尤其可以取消总线系统1中的用户站10。可能的是：在总线系统1中存在用户站20或30中的一个或多个用户站。

Claims (14)

1.一种用于串行总线系统（1）的发送/接收装置（12；120；1200），所述发送/接收装置具有：

第一驱动器（123、124、125），用于为所述总线系统（1）的总线（40）的第一总线芯线（41）驱动第一信号（CAN_H），在所述总线系统（1）的情况下至少有时确保了用户站（10、20、30）对所述总线系统（1）的总线（40）的独占的、无冲突的访问；

第二驱动器（123、124、127），用于为所述总线（40）的第二总线芯线（42）驱动第二信号（CAN_L）；

通信阶段检测块（152），用于检测在所述总线（40）上的不同的通信阶段；和

减振单元（15；150），用于减少在所述总线芯线（41、42）上的振荡，所述振荡在所述总线芯线（41、42）中的至少一条总线芯线上所传输的信号（CAN_H、CAN_L）从显性总线状态（402）到隐性总线状态（401）的状态变换之后出现，

其中所述减振单元（15；150；1500）被设计为根据在所述总线（40）上的被所述通信阶段检测块（152）所检测到的通信阶段来影响由所述第一驱动器（123、124、125）和/或所述第二驱动器（123、124、127）针对所述信号（CAN_H、CAN_L）所驱动的电流。

2.根据权利要求1所述的发送/接收装置（12；120；1200），其中所述减振单元（15；150）被设计为：在至少一条总线芯线（41；42）上，在通信的仲裁阶段（452）结束之后影响由所述第一驱动器（123、124、125）和/或所述第二驱动器（123、124、127）针对所述信号（CAN_H、CAN_L）所驱动的电流。

3.根据权利要求1或2所述的发送/接收装置（12；120），其中在所述总线（40）上的通信阶段通过以下方式进行区分：在其中协商所述总线系统（1）的用户站（10、20、30）中的哪个用户站随后至少有时获得对所述总线（40）的独占的、无冲突的访问的阶段，信号的比特所具有的比特时间是在其中所述用户站（10、20、30）具有对所述总线（40）的独占的、无冲突的访问的通信阶段中被驱动的比特的比特时间的至少10倍。

4.根据权利要求1或2所述的发送/接收装置（12；120；1200），其中所述减振单元（15；150）被设计为使得只有当所述第一驱动器（123、124、125）和/或所述第二驱动器（123、124、125）将信号驱动到所述总线（40）上时才激活所述减振单元（15；150）。

5.根据权利要求1或2所述的发送/接收装置（12；120；1200），所述发送/接收装置还具有：

第一驱动器副本（1213），用于为所述第一总线芯线（41）驱动信号，以便针对所述第一总线芯线（41）降低由所述第一驱动器（1211）提供的电流；和/或

第二驱动器副本（1214），用于为所述第二总线芯线（42）驱动信号，以便除了用于所述第二总线芯线（41）的第二驱动器（1212）之外提供电流，

其中所述减振单元（15；150；1500）具有晶体管（151），所述晶体管被接线为使得所述晶体管（151）在导通状态下操控这些驱动器副本（1213、1214）中的至少一个驱动器副本来为所述第一和/或第二总线芯线（41、42）驱动信号，而且

其中所述减振单元（15；150；1500）被设计为：如果检测到所接收的信号从显性总线状态（402）到隐性总线状态（401）的状态变换则将所述晶体管（151）切换成导通。

6.根据权利要求5所述的发送/接收装置（12；120；1200），

其中所述第一驱动器副本（1213）具有驱动器（155）、晶体管（157）和二极管（158），所述二极管的阴极与所述晶体管（157）的漏极连接端连接而且所述二极管的阳极与所述第一总线芯线（41）连接，

其中所述驱动器（155）被接线用于操控所述晶体管（157），而且

其中所述晶体管（157）的源极连接端与接地连接。

7.根据权利要求5所述的发送/接收装置（12；120；1200），

其中所述第二驱动器副本（1214）具有驱动器（156）、晶体管（159）和二极管（160），所述二极管的阴极与所述晶体管（157）的源极连接端连接而且所述二极管的阳极与所述第一和第二总线芯线（41、42）的电源连接，

其中所述驱动器（156）被接线用于操控所述晶体管（159），而且

其中所述晶体管（157）的漏极连接端与所述第二总线芯线（42）连接。

8.根据权利要求1或2所述的发送/接收装置（12；120），其中所述减振单元（15；150）具有：

检测块（151），所述检测块被设计为检测所接收的信号从所述显性总线状态（402）到所述隐性总线状态（401）的状态变换，而且所述检测块的输入端与所述发送/接收装置（12；120）的接收比较器的输入端并联；和

RS时间控制块（153），所述RS时间控制块被设计用于根据所述检测块（165）的检测结果和在所述总线（40）上所检测到的通信阶段来控制在至少一条总线芯线（41；42）上的信号。

9.根据权利要求8所述的发送/接收装置（12；120），其中所述减振单元（15；150）还具有：

相位检测块（165），用于检测在所述总线（40）的总线芯线（41、42）上的信号相对于彼此的时间位置，

其中所述RS时间控制块（153）还被设计用于根据所述相位检测块（165）的检测结果来控制在至少一条总线芯线（41；42）上的信号，以便调整在所述总线芯线（41；42）上的信号的相位。

10.一种用于总线系统（1）的用户站（10；30；100），所述用户站具有：

通信控制装置（11；110），用于控制所述用户站（10；30；100）与所述总线系统（1）的至少一个其它的用户站（10；20；30；100）的通信；和

根据上述权利要求中任一项所述的发送/接收装置（12；120；1200），用于将消息（45）发送到所述总线系统（1）的总线（40）上并且用于从所述总线（40）接收消息（45）。

11.根据权利要求10所述的用户站（10；30；100），

其中通信控制装置（110）或者发送/接收装置（12；120）具有如下块（116；152），所述块被设计为：检测从总线（40）接收的信号从显性总线状态（402）到隐性总线状态（401）的状态变换，

其中所述减振单元（15；150；1500）被设计为根据所述块（116；141）的检测结果来操控根据权利要求5至7之一所述的发送/接收装置（12；120；1200）中的所述晶体管（151）。

12.根据权利要求10或11所述的用户站（100），其中所述通信控制装置（110）被设计为：将信号（TxD）发送给所述发送/接收装置（1200），所述发送/接收装置（1200）将所述信号用作用于所述总线芯线（41、42）的信号（CAN_H、CAN_L）的基础；并且将所述信号（TxD）与由所述发送/接收装置（1200）从所述总线（40）接收到的信号（RxD）进行比较以产生控制信号，而且其中所述通信控制装置（110）被设计为将所述控制信号输出给所述发送/接收装置（1200）以控制所述减振单元（1500）。

13.一种总线系统（1），所述总线系统具有：

总线（40）；和

至少两个用户站（10；30；100），所述至少两个用户站通过所述总线（40）彼此连接，使得所述至少两个用户站能够彼此进行串行通信，而且所述至少两个用户站中的至少一个用户站（10；30；100）是根据权利要求10至12中任一项所述的用户站（10；30；100）。

14.一种用于在串行总线系统（1）中发送消息（45）的方法，其中所述方法利用用于总线系统（1）的发送/接收装置（12；120；1200）来实施，在所述总线系统的情况下，至少有时确保了用户站（10、20、30）对所述总线系统（1）的总线（40）的独占的、无冲突的访问，其中所述发送/接收装置（12；120；1200）具有第一驱动器（123、124、125）、第二驱动器（1212）和减振单元（15；150；1500），其中所述方法具有如下步骤：

利用所述第一驱动器（123、124、125）来为所述总线（40）的第一总线芯线（41）驱动第一信号（CAN_H），并且利用所述第二驱动器（1212）来为所述总线（40）的第二总线芯线（42）驱动第二信号（CAN_L）；而且

利用通信阶段检测块（152）来检测在所述总线（40）上的不同的通信阶段；而且

利用减振单元（15；150；1500）来减少在总线芯线（41、42）上的振荡，所述振荡在所述总线芯线（41、42）中的至少一条总线芯线上所传输的信号（CAN_H、CAN_L）从显性总线状态（402）到隐性总线状态（401）的状态变换之后出现，其中所述减振单元（15；150；1500）根据在所述总线（40）上的被所述通信阶段检测块（152）所检测到的通信阶段来影响由所述第一驱动器（123、124、125）和/或所述第二驱动器（123、124、127）针对所述信号（CAN_H、CAN_L）所驱动的电流。

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