CN113645110A - 通信控制装置和发送/接收装置及总线系统中的通信方法 - Google Patents

Abstract

提供了通信控制装置和发送/接收装置以及用于在总线系统中通信的方法。通信控制装置具有通信控制模块，用于产生控制用户站与至少一个其他用户站通信的发送信号，在总线系统中为了在用户站之间交换消息使用第一通信阶段和第二通信阶段；STB连接端，用于将运行类型信令信号发送到发送/接收装置，发送/接收装置被设计为将发送信号发送到总线系统的总线上；以及运行类型编码块，用于从向发送/接收装置发信号通知发送/接收装置应当切换到准备运行类型的信号中产生运行类型信令信号，其中运行类型信令信号向发送/接收装置发信号通知，发送/接收装置应当根据总线上的通信切换到何种运行类型下或者发送/接收装置是否应当切换到准备运行类型下。

Description

通信控制装置和发送/接收装置及总线系统中的通信方法

技术领域

本发明涉及用于串行总线系统的用户站的通信控制装置和发送/接收装置，以及用于在串行总线系统中通信的方法，所述串行总线系统以高数据速率和高抗错性工作。

背景技术

为了在传感器和控制设备（例如在车辆中）之间进行通信，通常使用总线系统，在所述总线系统中数据作为ISO11898-1：2015标准中的消息进行传输，所述标准是使用CANFD的CAN协议规范。这些消息在总线系统中的总线用户之间传输，所述总线用户例如是传感器、控制设备、发送器等。

为了能够以比CAN更高的比特率传输数据，在CANFD消息格式中存在用于在消息内切换到更高比特率的选项。在此通过在数据字段区域中使用更高的时钟速率将最大可能的数据速率提高到超过1Mbit/s的值。这样的消息在下文中也称为CAN FD帧或CAN FD消息。在CAN FD的情况下，有用数据长度从8个字节扩展到多达64个字节，并且数据传输速率明显高于CAN的情况。

为了比在CAN FD的情况下更快地将数据从发送总线用户传输到接收总线用户，目前正在开发CAN FD后继总线系统，将该后继总线系统称为CAN XL。在此，除了在数据阶段比CAN FD的情况下更高的数据速率之外，迄今为止利用CAN FD实现的有用数据长度也应当增加多达64个字节。但是，在CAN FD后继总线系统的情况下也应当保留基于CAN或CAN FD的通信网络的鲁棒性优点。

可以想到的是，通过附加地切换物理层来进一步提高数据阶段中更高的数据速率。但是在这种情况下，应当切换所述发送/接收装置的运行类型，所述发送/接收装置将信号驱动到总线上并从所述总线接收信号。为了进行鲁棒的数据传输，必须在各个发送运行类型与接收运行类型之间尽可能平滑地切换所述发送/接收装置的运行类型。

数据在总线上传输得越快，对用户站的协议控制器从总线接收的信号质量的要求就越高。例如，如果所接收信号的比特的边沿陡度太低，则可能导致强烈不对称的比特，并且因此可能无法对所接收信号进行正确的解码。

如果所接收信号的比特的边沿陡度增加，则得出过高的辐射。这导致其他地方的成本，例如在印刷电路板上和在用于用户站的微控制器中。

发明内容

因此，本发明的任务是提供解决上述问题的用于串行总线系统的用户站的通信控制装置和发送/接收装置以及用于在串行总线系统中通信的方法。特别地，应当提供用于串行总线系统的用户站的通信控制装置和发送/接收装置以及用于在串行总线系统中通信的方法，其中可以在高抗错性的同时实现高数据速率和每帧有用数据量的增加。

该任务通过具有权利要求1的特征的用于串行总线系统的用户站的通信控制装置来解决。所述通信控制装置具有通信控制模块，用于产生控制所述用户站与所述总线系统的至少一个其他用户站的通信的发送信号，在所述总线系统中为了在所述总线系统的用户站之间交换消息使用至少一个第一通信阶段和第二通信阶段；STB连接端，用于将运行类型信令信号发送到发送/接收装置，所述发送/接收装置被设计为将所述发送信号发送到所述总线系统的总线上；以及运行类型编码块，用于从向所述发送/接收装置发信号通知所述发送/接收装置应当切换到准备运行类型的信号中产生所述运行类型信令信号，其中所述运行类型信令信号向所述发送/接收装置发信号通知，所述发送/接收装置应当根据所述总线上的通信切换到何种运行类型下或者所述发送/接收装置是否应当切换到准备运行类型下。

利用所述通信控制装置，可以为CAN FD后继总线系统提供所需要的具有非常高的比特对称性的快速数据传输，而无需在所述通信控制装置与所述发送/接收装置之间设置额外的昂贵连接端。

在此，有利地将所述通信控制装置设计为，在接收信号RxD中保持比特对称性，所述接收信号由所述发送/接收装置根据从总线接收的信号产生并发送给所述通信控制装置。这既适用于发送CAN帧又适用于接收CAN帧，即也适用于发送信号TxD的情况。

另外，还可以在所述发送/接收装置（收发器）和所述通信控制装置（微控制器）之间差分传输所述接收信号RxD时保留NRZ编码（NRZ=Non-Return-To-Zero，不归零）。结果，现在可以将具有慢边沿的连接端（引脚）用于在所述发送/接收装置（收发器）和所述通信控制装置（微控制器）之间的数据传输。所接收信号和所发送信号的比特的所产生的较小的边沿陡度显著降低了系统的辐射。

因此，可以选择所接收信号和所发送信号的比特的边沿陡度，使得可以毫无问题地满足对辐射的要求。此外，所述通信控制装置不必使用复杂的线路编码方法（例如PWM编码，曼彻斯特编码）来保持信号的对称性。由此降低了发送信号TxD和接收信号RxD的数据传输和解码的复杂性。

此外，利用所述通信控制装置可以在通信阶段之一中保留从CAN已知的仲裁，并且传输速率与CAN或CAN FD相比仍然可以显著提高。这可以通过使用具有不同比特率的两个通信阶段并为所述发送/接收装置可靠地识别所述第二通信阶段的开始来实现，在所述第二通信阶段中以比所述仲裁中更高的比特率来传输有用数据。因此，所述发送/接收装置可以可靠地从所述第一通信阶段切换到所述第二通信阶段。

结果可以实现比特率的显著提高，并由此可以实现从发送方到接收方的传输速度的显著提高。然而，在此同时保证了高水平的抗错性。这有助于实现至少10Mbps的净数据速率。另外，有用数据的大小可以大于64个字节，特别是每帧多达2048个字节，或者根据需要具有任意长度。

如果在所述总线系统中还存在根据CAN协议和/或CAN FD协议发送消息的至少一个CAN用户站和/或至少一个CAN FD用户站，则也可以使用由所述通信控制装置执行的方法。

在从属权利要求中说明了所述通信控制装置的有利的其他设计。

所述运行类型编码块可以被设计为将所述运行类型编码为所述运行类型信令信号中的状态。在此，所述运行类型编码块可选地被设计为利用脉宽调制来对所述运行类型信令信号中的至少一个运行类型进行调制。根据另一选项，所述运行类型编码块被设计为将所述运行类型信令信号中的至少一个运行类型编码为比特模式（Bitmuster），在所述比特模式中0分量与1分量的比例说明了所述运行类型。

上述的通信控制装置还可以具有第一连接端，用于在所述第一通信阶段的运行类型下向所述发送/接收装置发送所述发送信号；第二连接端，用于在所述第一通信阶段的运行类型下从所述发送/接收装置接收数字接收信号；以及运行类型切换模块，用于将第一连接端和第二连接端在所述第二通信阶段中的传输方向切换为相同方向以用于经由第一连接端和第二连接端进行差分信号传输。

所述运行类型切换模块可以被设计为在所述第二通信阶段的第一运行类型下将第一和第二连接端切换为输出端，并且从所述发送信号中产生反数字发送信号，并且在所述第一连接端处输出所述发送信号，在所述第二连接端处输出与所述发送信号相反的数字发送信号。附加地或替代地，所述运行类型切换模块可以被设计为在所述第二通信阶段的第二运行类型下将第一和第二连接端切换为输入端，并且从在第一和第二连接端处接收的差分接收信号中产生非差分接收信号并输出到所述通信控制模块。

例如，所述通信控制模块被设计为在所述第一通信阶段中产生具有第一比特时间的比特的发送信号，所述第一比特时间是所述通信控制模块在所述第二通信阶段中在所述发送信号中产生的比特的第二比特时间的至少十倍。

上述任务还通过具有权利要求8的特征的用于串行总线系统的用户站的发送/接收装置来解决。所述发送/接收装置具有发送/接收模块，所述发送/接收模块用于将发送信号发送到所述总线系统的总线上，在所述总线系统中为了在所述总线系统的用户站之间交换消息使用至少一个第一通信阶段和第二通信阶段，以及用于根据从所述总线接收的信号产生数字接收信号；STB连接端，所述STB连接端用于从通信控制装置接收运行类型信令信号，所述通信控制装置被设计为产生用于发送到所述总线系统的总线上的发送信号；以及运行类型解码块，用于解码所述运行类型信令信号，其中所述运行类型信令信号发信号通知所述发送/接收装置，所述发送/接收装置应当根据所述总线上的通信切换到何种运行类型下或者所述发送/接收装置是否应当切换到准备运行类型下。

所述发送/接收装置提供与上述关于所述通信控制装置提到的相同的优点。在从属权利要求中说明了所述发送/接收装置的有利的其他设计。

所述运行类型解码块可以被设计为从所述运行类型信令信号的脉宽调制中解调出所述运行类型。附加地或替代地，所述运行类型解码块可以被设计为从比特模式中解码出至少一个运行类型，其方式是所述运行类型解码块评估0分量与1分量的比例。

上述发送/接收装置还可以具有用于在所述第一通信阶段的运行类型下从通信控制装置接收发送信号的第一连接端，用于在所述第一通信阶段的运行类型下将所述数字接收信号发送到所述通信控制装置的第二连接端，以及运行类型切换模块，所述运行类型切换模块用于将第一连接端和第二连接端在所述第二通信阶段中的传输方向切换为相同方向以用于经由第一连接端和第二连接端进行差分信号传输。

所述运行类型切换模块可以被设计为在所述第二通信阶段的第一运行类型下将第一和第二连接端切换为输入端，并且从在第一和第二连接端处接收的差分数字发送信号中产生非差分发送信号。附加地或替代地，所述运行类型切换模块可以被设计为在所述第二通信阶段的第二运行类型下将第一和第二连接端切换为输出端，并且从所述数字接收信号中产生反数字接收信号，并且在所述第二连接端处输出所述数字接收信号，在所述第一连接端处输出与所述数字接收信号相反的数字接收信号。

根据一个实施例，所述运行类型切换模块被设计为在所述第二通信阶段的第二运行类型下在两个连接端处在预定的持续时间内产生和输出两个具有相同电平的接收信号，以将附加信息发信号通知所述通信控制装置，所述附加信息附加于在所述总线系统中使用消息在所述总线系统的用户站之间交换的信号的信息。

可选地，所述发送/接收模块被设计为将所述发送信号作为差分信号发送到所述总线上。

可以将所述运行类型切换模块设计为根据所述发送/接收装置被切换到的运行类型来选择第一和第二连接端的传输方向。

上述装置还可能具有用于根据所述发送/接收装置的运行类型来控制第一和第二连接端的传输方向的方向控制块，用于对所述差分信号进行编码的编码块，用于将第一和第二连接端处的差分信号解码为非差分信号的解码块，以及用于在将所述发送/接收装置切换到所述第二通信阶段的运行类型时输出由所述解码块产生的非差分信号的多路复用器。

根据一个选项，在所述第一通信阶段中从所述总线接收的信号利用与在所述第二通信阶段中从所述总线接收的信号不同的物理层产生。

可以想到的是，在所述第一通信阶段中协商，所述总线系统的哪个用户站在随后的第二通信阶段中获得对所述总线的至少临时排他的、无冲突的访问。

上述的通信控制装置和上述的发送/接收装置可以是总线系统的用户站的一部分，所述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经由所述总线相互连接，使得这些用户站可以彼此串行通信。在此，所述至少两个用户站中的至少一个用户站具有上述的通信控制装置和上述的发送/接收装置。

上述任务也通过根据权利要求18的用于在串行总线系统中通信的方法来解决。所述方法在用于总线系统的用户站中执行，在所述总线系统中为了在所述总线系统的用户站之间交换消息使用至少一个第一通信阶段和第二通信阶段，其中所述用户站具有上述的通信控制装置和上述的发送/接收装置，以及其中所述方法包括以下步骤：利用运行类型编码块从向所述发送/接收装置发信号通知所述发送/接收装置应当切换到准备运行类型下的信号中产生运行类型信令信号，以及利用STB连接端将所述运行类型信令信号发送到所述发送/接收装置，所述发送/接收装置被设计为将所述发送信号发送到所述总线系统的总线上，其中所述运行类型信令信号发信号通知所述发送/接收装置，所述发送/接收装置应当根据所述总线上的通信切换到何种运行类型下或者所述发送/接收装置是否应当切换到准备运行类型下。

所述方法提供了与上述关于所述通信控制装置和/或所述发送/接收装置讲述的相同的优点。

本发明的其他可能的实现方式还包括上面或下面关于实施例描述的特征或实施方式的未明确提及的组合。在此，本领域技术人员还向本发明的相应基本形式添加各个方面作为改进或补充。

附图说明

下面参照附图并基于实施例更详细地描述本发明。

图1示出了根据第一实施例的总线系统的简化框图；

图2示出了说明可以由根据第一实施例的总线系统的用户站发送的消息的结构的图；

图3示出了根据第一实施例的总线系统的用于站的简化示意性框图；

图4至图7分别示出了当图3的用户站是经由总线系统的总线发送的消息的发送方时该用户站处的信号或状态的时间表示；

图8至11分别示出了当图3的用户站是经由总线系统的总线发送的消息的接收方时该用户站处的信号或状态的时间表示；以及

图12至15分别示出了当图3的用户站在数据阶段中是经由总线的总线发送的消息的发送方时，在帧的发送期间用户站处的信号的时间表示以及对准备运行类型的控制；

图16至19分别示出了当图3的用户站在数据阶段中是经由总线系统的总线发送的消息的接收方时，在帧的接收期间该用户站处的信号的时间表示以及对准备运行类型的控制；

图20至24分别示出了在第二实施例中当图3的用户站在数据阶段中是经由总线系统的总线发送的消息的发送方以及从数据阶段切换回仲裁阶段时该用户站处的信号或状态的时间表示。

在附图中，除非另有说明，否则相同或功能相同的元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

作为示例，图1示出了总线系统1，该总线系统1特别是基本上被设计用于CAN总线系统、CAN FD总线系统、CAN FD后继总线系统和/或它们的变型，如下面描述的。CAN FD后继总线系统在下面称为CAN XL。总线系统1可以用在车辆（特别是机动车辆）、飞机等中，或者用在医院等中。

在图1中，总线系统1具有大量用户站10、20、30，每个用户站利用第一总线芯线41和第二总线芯线42连接到总线40。总线芯线41、42也可以称为CAN_H和CAN_L，并且用于在耦合输入显性电平或为在发送状态下的信号产生隐性电平之后进行电信号传输。信号形式的消息45、46可以经由总线40在各个用户站10、20、30之间串行传输。用户站10、20、30例如是机动车辆的控制设备、传感器、显示设备等。

如图1中所示，用户站10具有通信控制装置11、发送/接收装置12、第一运行类型切换模块15和第二运行类型切换模块16。与此不同，用户站20具有通信控制装置31和发送/接收装置32。用户站30具有通信控制装置31、发送/接收装置32、第一运行类型切换模块35和第二运行类型切换模块36。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，即使这在图1中未示出。

在每个用户站10、20、30中，消息45、46以帧的形式编码地经由TXD线路和RXD线路逐比特地在相应的通信控制装置11、21、31和相关联的发送/接收装置12、22、32之间进行交换。这将在下面更详细地描述。

每个通信控制装置11、21、31用于控制相应用户站10、20、30经由总线40与连接到总线40的用户站10、20、30中的至少一个其他用户站的通信。

通信控制装置11、31创建并读取第一消息45，所述第一消息例如是经过修改的CAN消息45，其在下面也称为CAN XL消息45。在此，基于CAN FD后继格式来构建CAN XL消息45，所述CAN FD后继格式将参考图2更详细地描述。通信控制装置11、31还可以被实施为根据需要为发送/接收装置12、32提供CAN XL消息45或CAN FD消息46，或者从发送/接收装置12、32接收CAN XL消息45或CAN FD消息46。因此，通信控制装置11、31创建并读取第一消息45或第二消息46，其中第一和第二消息45、46通过它们的数据传输标准而彼此区分开，即在这种情况下为CAN XL或CAN FD。

可以将通信控制装置21实施为像根据ISO11898-1：2015的常规CAN控制器那样，特别是像可容忍CAN FD的经典CAN控制器或CAN FD控制器那样。通信控制装置21创建并读取第二消息46，例如经典CAN消息或CAN FD消息46。在CAN FD消息46的情况下，可以包括0到64个数据字节，这些字节还用比经典CAN消息的情况明显更快的数据速率传输。在后一种情况下，通信控制装置21被实施为像传统的CAN FD控制器那样。

除了下面更详细描述的区别之外，发送/接收装置12、32可以被实施为CAN XL收发器。发送/接收装置12、32可以附加地或替代地被实施为像常规CAN FD收发器那样。可以将发送/接收装置22实施为像常规CAN收发器或CAN FD收发器那样。

利用两个用户站10、30，可以形成并且然后传输具有CAN XL格式的消息45，并且接收这样的消息45。

图2针对消息45示出了CAN XL帧450，该帧由发送/接收装置12或发送/接收装置32发送。为了在总线40上进行CAN通信，将CAN XL帧450细分为不同的通信阶段451至455，即仲裁阶段451、第一切换阶段452、数据阶段453、第二切换阶段454和帧结束阶段455。

在仲裁阶段451中，例如在开始时发送一个比特，该比特也称为SOF比特并且指示帧的开始。此外在仲裁阶段451中，发送例如具有11比特的标识符以标识消息45的发送方。在仲裁的情况下，借助于所述标识符在用户站10、20、30之间逐比特地协商哪个用户站10、20、30想要发送具有最高优先级的消息45、46，并因此在下一个用于在切换阶段452和随后的数据阶段453中发送的时间内获得对总线系统1的总线40的排他性访问。

在本实施例中，在第一切换阶段452中准备从仲裁阶段451切换到数据阶段453。切换阶段452可以具有以下比特，该比特具有仲裁阶段451的比特的比特持续时间T_B1并且至少部分地用仲裁阶段451的物理层发送。第一切换阶段452在逻辑上属于仲裁阶段451。特别地，在该切换阶段452中向发送/接收装置12、32发信号通知装置12、32应当切换到另外的模式或运行类型，即切换到数据阶段453的物理层。

在数据阶段453中，用数据阶段453的物理层和比仲裁阶段451的比特的比特持续时间T_B1更短的比特持续时间T_B2发送帧450的比特。在数据阶段453中，尤其是发送CANXL帧450或消息45的有用数据。所述有用数据也可以称为消息45的数据字段。为此，可以在数据阶段453中，在标识数据字段中内容类型的数据字段标识符之后发送例如11比特长的数据长度代码（Data-Length-Code）。该代码可以例如采取从1到2048的值或具有步长为1的其他值。所述数据长度代码可以替代地包括更少或更多的比特，使得值范围和步长可以采用另外的值。随后是其他字段，例如报头校验和字段。然后发送CAN XL帧450或消息45的有用数据。在数据阶段453的结束，例如可以在校验和字段中包含数据阶段453的数据和仲裁阶段451的数据的校验和。消息45的发送方可以分别在预定数量的相同比特（特别是10个相同比特）之后将填充比特作为相反比特插入数据流中。特别地，所述校验和是帧校验和F_CRC，利用该帧校验和保护帧450的直到该校验和字段为止的所有相关比特。数据阶段453中的填充比特例如不被保护，因为这些比特保护帧450本身并且因此用于探测错误。

在本实施例中，在第二切换阶段454中准备从数据阶段453切换到帧结束阶段455。这意味着切换回根据仲裁阶段451的传输运行类型。切换阶段454可以具有以下比特，该比特具有仲裁阶段451的比特的比特持续时间T_B1并且用仲裁阶段451的物理层发送。但是，在此不需要区分CAN XL帧或CAN帧或CAN FD帧。第二切换阶段454在逻辑上属于帧结束阶段455，在该帧结束阶段455中使用与仲裁阶段451中相同的传输运行类型。特别地，在第二切换阶段454中向发送/接收装置12、32发信号通知装置12、32应当切换到另外的模式或运行类型，即切换到仲裁阶段451的物理层。

在帧结束阶段455中，在两个比特AL2，AH2之后可以在结束字段中包含至少一个确认比特ACK。此后可以是7个相同比特的序列，这些比特指示CAN XL帧450的结束。利用至少一个确认比特ACK，接收方可以告知其是否已正确接收CAN XL帧450或消息45。

至少在仲裁阶段451和帧结束阶段455中使用如在CAN和CAN-FD情况下的物理层。附加地，在切换阶段452、454中至少部分地，即在开始时的第一切换阶段452中以及在结束时的第二切换阶段454中，可以使用如在CAN和CAN-FD情况下的物理层。所述物理层对应于已知OSI模型（开放系统互连模型）的比特传输层或第1层。

在这些阶段451、455期间的重要一点是，使用了已知的CSMA/CR方法，该方法允许用户站10、20、30同时访问总线40，而不会破坏较高优先级的消息45、46。由此可以相对简单地将其他总线用户站10、20、30添加到总线系统1，这是非常有利的。

CSMA/CR方法的结果是，总线40上必须存在所谓的隐性状态，所述隐性状态可以由另外的用户站10、20、30用总线40上的显性状态覆盖。

仅当比特持续时间或比特时间显著大于总线系统1的任意两个用户站10、20、30之间的信号传播时间的两倍时，才可以在帧450或消息45、46的开始处进行仲裁，并在帧450或消息45、46的帧结束阶段455中进行确认。因此，在仲裁阶段451、帧结束阶段454中的比特率选择得比在帧450的数据阶段453中要慢。特别地，阶段451、455中的比特率选择为500kbit/s，从中导致比特持续时间或比特时间约为2µs，而数据阶段453中的比特率选择为5到10Mbit/s或更高，从中导致比特时间为约0.1µs及更短。因此，在另外的通信阶段451、452、454、455中信号的比特时间至少是数据阶段453中信号的比特时间的10倍。

在作为发送方的用户站10赢得了仲裁并且由此作为发送方的用户站10为了发送而获得对总线系统1的总线40的排他性访问时，消息45的发送方（例如用户站10）才开始将切换阶段452和随后的数据阶段453的比特发送到总线40上。在切换阶段452的一部分之后，所述发送方可以更换到更快的比特率和/或另外的物理层，或者随着后续数据阶段453的第一比特（即，随着开始）才更换到更快的比特率和/或另外的物理层。

一般而言，与CAN或CAN FD相比，在使用CAN XL的总线系统中特别是可以实现以下不同的属性：

a）采用并在必要时适配导致CAN和CAN FD的鲁棒性和用户友好性的经过验证的属性，特别是根据CSMA/CR方法具有标识符和仲裁的帧结构，

b）将净数据传输速率提高到每秒约10兆比特，

c）将每帧有用数据的大小增加到约2KB或任意值。

图3示出了具有通信控制装置11、发送/接收装置12和运行类型切换模块15、16的用户站10的基本结构。通信控制装置11的运行类型切换模块15与发送/接收装置12的运行类型切换模块16对称地构建。运行类型切换模块15也可以称为第一运行类型切换模块。运行类型切换模块16也可以称为第二运行类型切换模块。

除了块35没有集成到通信控制装置31中，而是与通信控制装置31和发送/接收装置32分开设置之外，用户站30以类似于图3所示的方式构建。因此将不分开描述用户站30和块35。下面描述的运行类型切换模块15的功能对于运行类型切换模块35是相同存在的。下面描述的运行类型切换模块16的功能对于运行类型切换模块36是相同存在的。

替代地或附加地，可能的是，块16不集成到发送/接收装置12中，而是与通信控制装置11和发送/接收装置12分开地设置。

发送/接收装置12连接至总线40，更确切地说连接至总线40的用于CAN_H的第一总线芯线41和总线40的用于CAN_L的第二总线芯线42。在总线系统1的运行期间，发送/接收装置12将通信控制装置11的发送信号TxD转换为用于总线芯线41、42的对应信号CAN_H和CAN_L，并将这些信号CAN_H和CAN_L发送到总线40上。即使在这里针对发送/接收装置12称为信号CAN_H和CAN_L，就消息45来说也将它们理解为信号CAN-XL_H和CAN-XL_L，这些信号在数据阶段453中在至少一个特征方面不同于常规信号CAN_H和CAN_L，特别是在为信号TxD的各种数据状态形成总线状态方面和/或在电压或物理层和/或比特率方面。

在总线40上形成差分信号VDIFF=CAN_H-CAN_L。除了空转或准备状态（空闲或待机）外，发送/接收装置12与其接收方在正常运行下总是侦听数据或消息45、46在总线40上的传输，而且不管用户站10是否为消息45的发送方。发送/接收装置12根据从总线40接收的信号CAN_H和CAN_L形成接收信号RxD，并将该接收信号转发到通信控制装置11，如下面更详细描述的。

下面描述的用户站10的结构提供了发信号通知发送/接收装置12的运行类型从通信控制装置11转换为发送/接收装置12的鲁棒且简单的可能性。此外，可选地提供以下鲁棒和简单的可能性，即，借助于信号在通信控制装置11与发送/接收装置12之间对称地传输比特，也就是说，比特的持续时间不变。这在帧450的数据阶段453期间传输数据时是特别有利的。

根据图3，除了运行类型切换模块15之外，通信控制装置11还具有STB连接端110、用于数字发送信号TxD的第一双向连接端111、用于数字接收信号RxD的第二双向连接端112以及通信控制模块113。发送/接收装置12除了运行类型切换模块16之外还具有STB连接端120、用于数字发送信号TxD的第一双向连接端121、用于数字接收信号RxD的第二双向连接端122和发送/接收模块123。

STB连接端110是通信控制装置11的输出连接端。STB连接120是发送/接收装置12的输入连接端。通信控制装置11经由STB连接端110向发送/接收装置12发信号通知切换到准备运行类型457_B，该准备运行类型也可以称为待机模式。附加地，通信控制装置11经由STB连接端110向发送/接收装置12发信号通知切换到发送/接收装置12的其他运行类型，例如在仲裁阶段451的运行类型451_B（也可以称为ArbitrationPhaseMode（仲裁阶段模式））和运行类型453_RX或运行类型453_TX之间进行切换。运行类型453_RX也可以称为RX-DataPhaseMode（RX数据阶段模式）。运行类型453_TX也可以称为TX-DataPhaseMode（TX数据阶段模式）。这将在下面更详细地描述。

如下面描述的，连接端111、112、121、122可以借助于模块15、16和对应的信号双向地运行，即可以切换为输出端或输入端。

通信控制装置11被设计为微控制器或具有微控制器。通信控制装置11处理任意应用的信号，例如用于发动机的控制设备、用于机器或车辆的安全系统或其他应用的信号。然而，未示出的是系统ASIC（ASIC＝专用集成电路），其可以替代地是系统基础芯片（SBC），在其上组合了用户站10的电子模块所需的多个功能。在系统ASIC中尤其可以安装发送/接收装置12和向发送/接收装置12供应电能的能量供应装置（未示出）。所述能量供应装置通常提供5V的电压CAN_Supply。但是，根据需要，所述能量供应装置可以提供具有另外的值的另外的电压和/或被设计为电流源。

通信控制模块113是协议控制器，其实现CAN协议，特别是用于CAN XL或CAN FD的协议。通信控制模块113被设计为输出以下输出信号或接收以下输入信号。

信号TxD_PRT是与发送信号TxD相对应的输出信号。信号RxD_PRT是与接收信号RxD相对应的输入信号。

除了这些信号之外，通信控制模块113还被设计为产生并输出以下控制信号TX_DM，RX_DM。

控制信号TX_DM是输出信号，并且说明发送/接收装置12是否应当在运行类型453_TX或TX-DataPhaseMode（TX数据阶段模式）下工作。运行类型453_TX也称为FAST_TX模式或第一运行类型。在。运行类型453_TX或 TX-DataPhaseMode下，用户站10在仲裁阶段451中赢得了仲裁，并且在随后的数据阶段453中是帧450的发送方。在这种情况下，用户站10也可以称为发送节点。在TX-DataPhaseMode运行类型下，发送/接收装置12应当将物理层用于数据阶段453，并且在此过程中驱动总线芯线CAN_H和CAN_L。

控制信号RX_DM是输出信号，并且说明发送/接收装置12是否应当在运行类型453_RX或RX-DataPhaseMode（RX数据阶段模式）下工作。该运行类型也称为FAST_RX模式或第二运行类型。在运行类型453_RX或RX-DataPhaseMode下，用户站10在仲裁阶段451中失去了仲裁，并且在随后的数据阶段453中仅是帧450的接收方，即不是发送方。在这种情况下，用户站10也可以称为接收节点。在运行类型453_RX或RX-DataPhaseMode下，发送/接收装置12应当将物理层用于数据阶段453，但是不驱动总线芯线CAN_H和CAN_L。

如果所述发送/接收装置既不在TX-DataPhaseMode下也不在RX-DataPhaseMode下，则所述发送/接收装置处于所谓的ArbitrationPhaseMode（仲裁阶段模式），即在仲裁阶段451和帧结束阶段455中使用的模式或运行类型。在这种模式下将使用物理层，利用该物理层可以发送显性和隐性的总线状态。

用于向发送/接收装置12发信号通知要接通的运行类型的电路可以替代地经由TxD连接端111和/或RxD连接端112进行。为此所需的电路在这里未示出。

运行类型切换模块15具有运行类型编码块150、方向控制块151、编码块152、解码块153和多路复用器154。第一运行类型切换模块15接收由通信控制模块113输出的上述信号。

运行类型编码块150接收通信控制模块113的信号S_STB和控制信号TX_DM，RX_DM。用于运行类型“待机”的信号S_STB由通信控制装置11中的组件，特别是微控制器产生。

运行类型编码块150根据这些信号S_STB，TX_DM，RX_DM产生运行类型信令信号TC_MD，以便能够至少发信号通知各种运行类型451_B，453_RX，453_TX，457_B之间的所述状态转换。为此，通信控制装置12，特别是运行类型编码模块150，被设计为使用信号S_STB并利用信号TX_DM，RX_DM的信息将信号S_STB调制为信号TC_MD，以便能够发信号通知多个状态转换。例如，不同的比特模式发信号通知发送/接收装置12的运行类型之间的各种转换（收发器模式）。运行类型编码块150经由连接端110将运行类型信令信号TC_MD输出到发送/接收装置12，更确切地说是其连接端120。发送/接收装置12根据信号TC_MD中相应发信号通知的运行类型来切换其运行类型。

方向控制块151从通信控制模块113的控制信号TX_DM，RX_DM产生切换信号DIR_TxD和DIR_RxD。切换信号DIR_TxD控制通信控制装置11的可双向切换的第一连接端111的方向DIR，确切地说传输方向。换句话说，切换信号DIR_TxD控制装置11的TRxD连接端111的方向。切换信号DIR_RxD控制通信控制装置11的可双向切换的第二连接端112的方向DIR，确切地说是传输方向。换句话说，切换信号DIR_RxD控制装置11的RxD连接端112的方向。

在此，如果设置了信号TX_DM，特别是如果其信号值等于1，则方向控制块151产生切换信号DIR_TxD，使得将TRxD连接端111的方向和RxD连接端112的方向切换为输出。结果，通信控制模块113可以将要发送到总线40上的帧450作为差分信号经由连接端111、112发送，如下面更详细描述的。特别地，如果通信控制模块113发送帧450并且在此过程中设置了信号TX_DM，则将TRxD连接端111的方向和RxD连接端112的方向切换为输出。

如果设置了信号RX_DM，特别是如果其信号值等于1，则方向控制块151产生切换信号DIR_RxD，使得将TRxD连接端111的方向和RxD连接端112的方向切换为输入。结果，通信控制模块113可以经由连接端111、112接收经由总线40发送的帧450作为差分信号，如下面更详细描述的。特别地，如果通信控制模块113接收到帧450并且在此过程中设置了信号RX_DM，则将TRxD连接端110的方向和RxD连接端112的方向切换为输入。

编码块152从信号TxD_PRT（即发送信号TxD）中产生信号TxD2。信号TxD2是与信号TxD_PRT相反的信号。编码块152将信号TxD2输出到连接端112。如果如上所述将连接端111，112切换为输出端，则通信控制装置11可以经由连接端111、112将信号TxD_PRT，TxD2作为差分输出信号输出至发送/接收装置12。在最简单的情况下，编码块152是将信号TxD_PRT反相的反相器。

解码块153在其输入端处与连接端111、112连接。如上所述，如果连接端111，112被切换为输入端，则解码块153从连接端111、112接收差分输入信号，该差分输入信号由信号RxD1和信号RxD2组成。解码块153将信号RxD1，RxD2解码为非差分信号RxD_PRT。解码块153将信号RxD_PRT输出到多路复用器154。

通信控制模块113利用控制信号RX_DM控制多路复用器154。根据控制信号RX_DM的信号值，选择是否向通信控制模块113提供由解码块153解码的信号或来自连接端112的信号RxD1作为信号RxD_PRT。

如上所述，在发送/接收装置12的情况下，发送/接收模块123被设计为发送和/或接收根据CAN协议的消息45、46，特别是根据针对CAN XL或CAN FD的协议的消息。发送/接收模块123连接到物理介质，即连接到具有总线芯线41、42的总线40。发送/接收模块123驱动和解码用于总线芯线41、42或总线40的信号CAN_H和CAN_L。发射/接收模块123还被设计为输出以下输出信号或接收以下输入信号。

信号RxD_TC是与发送/接收模块123从来自总线40的差分信号CAN_H，CAN_L中产生的数字接收信号相对应的输出信号。信号TxD_TC是与发送信号TxD相对应的输入信号，所述发送信号也就是由通信控制模块113产生的以发送到总线40上的信号。

附加于这些信号，发送/接收模块123还被设计为产生并输出以下控制信号TX_DM_TC，RX_DM_TC。

如上所述，控制信号TX_DM_TC是输入信号，并且说明发送/接收装置12是否在运行类型453_TX或TX-DataPhaseMode下工作或应当被切换到该运行类型以便在数据阶段453中用作帧450的发送方。这是一种运行类型，在该运行类型下发送/接收模块123在数据阶段453中在总线40上发送比特，也就是驱动总线40。

如上所述，控制信号RX_DM_TC是输入信号，并且说明发送/接收装置12是否在运行类型453_RX或RX-DataPhaseMode下工作或应当切换到该运行类型以便在数据阶段453中仅充当帧450的接收方，即不充当发送方。这是一种运行类型，在该运行类型下发送/接收模块123在数据阶段453中仅从总线40接收比特，也就是不驱动总线40。

第二运行类型切换模块16具有运行类型解码块160、方向控制块161、编码块162、解码块163和多路复用器164。第二运行类型切换模块16接收发送/接收模块123输出的上述信号。

运行类型解码块160在其输入端处接收运行类型信令信号TC_MD，并从中形成用于发送/接收模块123的控制信号TX_DM_TC，RX_DM_TC和S_STB。运行类型解码块160还将用于运行类型“待机”的信号S_STB3输出到发送/接收模块123。特别地，运行类型解码块160对运行类型信令信号TC_MD进行解调，以产生用于发送/接收模块123的信号TX_DM_TC，RX_DM_TC，S_STB。由此，如上所述，发送/接收模块123可以与信号TX_DM_TC，RX_DM_TC，S_STB相对应地切换其运行类型451_B，453_RX，453_TX，457_B。

方向控制块161从发送/接收模块123的控制信号TX_DM_TC，RX_DM_TC产生切换信号DIR_TxD_TC和DIR_RxD_TC。切换信号DIR_TxD_TC控制发送/接收装置12的可双向切换的第一连接端121的方向DIR，确切地说是传输方向。换句话说，切换信号DIR_TxD_TC控制装置12的TxD连接端121的方向。切换信号DIR_RxD_TC控制发送/接收装置12的可双向切换的第二连接端122的方向DIR，确切地说是传输方向，换句话说，切换信号DIR_RxD_TC控制装置12的RxD连接端122的方向。

在此，如果设置了信号RX_DM_TC，特别是如果其信号值等于1，则方向控制块161产生切换信号DIR_RxD_TC，使得将TxD连接端121的方向和RxD连接端122的方向切换为输出。结果，发送/接收模块123可以将从另外的用户站经由总线40发送的帧450作为差分信号经由连接端121、122发送到通信控制装置11，如下面更详细描述的。特别地，如果发送/接收模块123接收到帧450并且在此过程中设置了信号RX_DM_TC，则将TxD连接端121的方向和RxD连接端122的方向切换为输出。

如果设置了信号TX_DM_TC，特别是如果其信号值等于1，则方向控制块161产生切换信号DIR_RxD_TC，使得将TxD连接端121的方向和RxD连接端122的方向切换为输入。结果，发送/接收模块123可以经由其连接端121、122从通信控制装置11接收要作为差分信号发送到总线40上的帧450。特别地，如果发送/接收模块123将帧450发送到总线40上并且在此过程中设置了信号TX_DM_TC，则将TxD连接端121的方向和RxD连接端122的方向切换为输入。

编码块162从信号RxD_TC（即接收信号RxD）中产生信号RxD2_TC。信号RxD2_TC是与信号RxD_TC相反的信号。编码块162将信号RxD2_TC输出到连接端121。如上所述，如果将连接端121，122切换为输出端，则发送/接收装置12可以经由连接端121、122将信号RxD2_TC，RxD_TC作为差分输出信号输出到通信控制装置11。在最简单的情况下，编码块162是将信号RxD_TC反相的反相器。

解码块163在其输入端处与连接端121、122连接。如上所述，如果将连接端121，122切换为输入端，则解码块163从连接端121、122接收差分输入信号，该差分输入信号由信号TxD1_TC和信号TxD2_TC组成。解码块163将信号TxD1_TC，TxD2_TC解码为非差分信号TxD_TC。解码块163将信号TxD_TC输出到多路复用器154。

发送/接收模块123利用控制信号TX_DM_TC操控多路复用器164。根据控制信号TX_DM_TC的信号值，选择是将由解码块163解码的信号还是来自连接端121的信号TxD1_TC作为信号TxD_TC提供给发送/接收模块123。

因此，如上所述，通信控制装置11在运行类型453_TX或TX-DataPhaseMode下将串行发送信号TxD的比特流作为差分信号经由TxD和RxD连接端111、112发送。发送/接收装置12在其TxD和RxD连接端121、122处接收该差分信号，并将该差分信号解码为非差分信号TxD_TC。

图4至图7示出了当用户站10是消息45的发送方并且因此发送/接收装置12在数据阶段453中被切换到运行类型453_TX或TX-DataPhaseMode时，在通信控制装置11中的上述信号的信号变化过程的示例。在此在图6和图7中，名称“P1”代表输入端，而名称“P2”代表输出端。

根据图4至图7，通信控制装置11和发送/接收装置12照常将用户站10的连接端111、112、121、122用于在仲裁阶段451期间传输数据。通信控制装置11借助于TxD连接端111发送，并且同时借助于RxD连接端112从总线40接收数据。

如图4至7所示，在发送/接收装置12的更快速的运行类型453_TX中，用户站10仅仅作为发送节点发送，也就是不从总线40接收信号。

此外，如图8至11所示，用户站10作为接收节点在发送/接收装置12的更快速的运行类型453_RX中仅仅接收。图8至11示出了当用户站10不是消息的发送方并且因此发送/接收装置12切换到运行类型453_RX或RX-DataPhaseMode时，在通信控制装置11中的上述信号的信号变化过程的示例。在此，在图10和图11中名称“P1”也代表输入端，而名称“P2”也代表输出端。因此，如上所述，发送/接收装置12在运行类型453_RX或RX-DataPhaseMode下经由TxD和RxD连接端121、122发送串行接收信号RxD的比特流作为差分信号。通信控制装置11在其TxD和RxD连接端111、112处接收该差分信号，并将该差分信号解码为非差分信号RxD_PRT。此外，如上面针对图4至图7所述，在仲裁阶段451和帧结束阶段455期间经由连接端111、112、121、122传输数据。

因此，与帧450的阶段451、455不同并且与CAN FD不同，对于用户站10、30而言在数据阶段453中不再需要在CAN总线40上以发送/接收装置12的运行类型453_RX，453_TX或RX-DataPhaseMode，TX-DataPhaseMode来同时发送和接收。在此，在发送/接收装置12处于数据阶段453的运行类型下的时间内，通信控制装置11和发送/接收装置12将用于相同方向上的信号RxD，TxD的两个连接端111、112、121、122用于传输差分发送信号TxD（数据阶段453的第一运行类型）或差分接收信号RxD（数据阶段453的第二运行类型）。

图12至15示出了当用户站10是消息的发送方并且因此发送/接收装置12从仲裁阶段451的运行类型451_B切换到运行类型453_TX或TX-DataPhaseMode，然后又切换回仲裁阶段451的运行类型451_B时，在通信控制装置11中的上述信号TC_MD，TX_DM，RX_DM和信号S_STB的信号变化过程的示例。

图12的运行类型信令信号TC_MD示出了用于发送/接收装置12（特别是其发送/接收模块123）的各种运行类型的编码的示例。因此，运行类型编码块150被设计为：不使用事件，而是作为运行类型信令信号TC_MD中的状态来对运行类型451_B，453_TX，453_RX，457_B编码。

如果控制信号TX_DM，RX_DM和S_STB都为0，如图13、14和15或图17、18和19所示，则发送/接收装置12（特别是其发送/接收模块123）应当工作在仲裁阶段451的运行类型451_B（ArbitrationsPhaseMode，仲裁阶段模式）下。在这种情况下，如图12或图16所示，在长于预定持续时间T1的持续时间内，TC_MD＝0。

如果控制信号TX_DM=1且控制信号RX_DM=0，如图13和图14所示，则发送/接收装置12（特别是其发送/接收模块123）应当工作在运行类型453_TX或TX-DataPhaseMode下。在这种情况下，如图12所示，TC_MD=PWM（脉宽调制）信号或存在0分量多于1分量的比特模式。0脉冲的最大持续时间短于或等于预定持续时间T1。

如果控制信号TX_DM=0且控制信号RX_DM=1，如图17和图18所示，则发送/接收装置12（特别是其发送/接收模块123）应当工作在运行类型453_RX或RX-DataPhaseMode下。在这种情况下，如图16所示，TC_MD=PWM信号或存在1分量多于0分量的比特模式。1脉冲的最大持续时间短于或等于预定持续时间T1。

如果发送/接收装置12（特别是其发送/接收模块123）应当进入准备运行类型457_B（待机模式）或保持在该运行类型457_B，则在比预定持续时间T1长的持续时间内TC_MD=1。在准备运行类型457_B（待机模式）下，用户站不会在总线40上传输帧450。

预定持续时间T1例如可以是200ns长。对于成本有利的实现来说，这足够长，并且也短到足以能够在仲裁比特（至少1000ns长）内发信号通知切换。

一般而言，在信号TC_MD中0分量与1分量的比例可以说明发送/接收装置12（特别是其发送/接收模块123）应当切换到的各种运行类型（451_B；453_TX；453_RX；457_B）。另外，块150可以被设计为使用上述选项的任意组合来对信号TC_MD中的运行类型进行编码。

连接端110可以代替目前常用装置11、12上的STB引脚。

根据模块15、16的上述设计的第一修改可能的是，模块15、16中的至少一个仅使得能够切换到运行类型453_TX或TX-DataPhaseMode。这种变型例如在总线系统1的用户站10、20情况下可能是有利的，该用户站本身只需要发送信号，但不必从总线40接收信号即可执行其功能。这种用户站的设计的示例是纯控制元件，其控制虽然是经由总线40传输的，但是独立于总线上的通信接收或产生用于所述控制的事件。

根据模块15、16的上述设计的第二修改可能的是，模块15、16中的至少一个仅使得能够切换到运行类型453_RX或RX-DataPhaseMode。这种变型例如在总线系统1的用户站10、20的情况下可能是有利的，该用户站本身不必发送信号，而仅需从总线40接收信号即可执行其功能。这种用户站的设计的示例是发送器（Geber）（特别是旋转发送器）、调整装置等。

当然，装置11、12的上述功能也可以用于CAN FD和/或CAN的另外的修改，至少用于发送有用数据。

由于用户站10的设计，不需要分别通过在通信控制装置11和与该通信控制装置连接的发送/接收装置12上的附加连接端的电流连接，由此通信控制装置11可以向发送/接收装置12发信号通知将要切换到发送/接收装置12的另外的运行类型下。附加地或替代地，也不需要在通信控制装置装置11和与该通信控制装置连接的发送/接收装置12上的附加连接端，由此可以保证装置11、12之间数据传输的对称性。这意味着，有利地不需要在装置11、12的标准壳体上不可用的附加连接端。因此，不必为了提供附加的连接端而改变为另外的、更大的和更昂贵的壳体。

通过（一个或多个）装置11、12、32、35的所描述的设计，在数据阶段453中可以广泛地实现比利用CAN或CAN-FD更高的数据速率。此外，如上所述，可以任意选择数据阶段453的数据字段中的数据长度。由此可以保留CAN在仲裁方面的优点，并且仍然可以非常安全并且因此有效地在比以前更短的时间内传输更大量的数据。

图20至24示出了第二实施例中的用户站10中的信号变化过程。在此示出了当用户站10是帧450的发送方时数据阶段453与帧结束阶段455之间的转换。在帧结束阶段455中，传输运行类型对应于仲裁阶段451。根据图23，通信控制装置11借助于TxD连接端111发送帧结束阶段455，从而将连接端111设置为输出端（名称P2），并且同时借助于RxD连接端112从总线40接收数据，从而将连接端111设置为输入端（名称P1），如图24所示。

然而，在数据阶段453中的运行类型453_TX或TX-DataPhaseMode期间，通信控制装置11将其两个连接端111、112用作输出端（在图23和24中的名称P2），并且发送/接收装置12将其两个连接端121、122用作输入端（名称P1）。由此在数据阶段453中，差分信号TxD_PRT，TxD2从连接端111、112传输到连接端121、122，在图21和22中将连接端121、122称为TxD，RxD。在连接端111处的根据图21的信号TxD具有比特持续时间为T_B2的比特。在连接端112处的根据图22的信号RxD同样具有比特持续时间为T_B2的比特，因为该信号对应于相反的TxD信号。

如果应当从数据阶段453中的运行类型453_TX或TX-DataPhaseMode切换到仲裁阶段451的运行类型ArbitrationPhaseMode，在该运行类型下发送具有比特持续时间T_B1的信号TxD，RxD（图21），则运行类型切换模块15被设计为经由其两个连接端111、112发送非差分信号以发信号通知该切换，如图21和22所示。例如，运行类型切换模块15为此在仲裁阶段451中在预定的第二持续时间T2内经由其两个连接端111、112发送信号TxD＝RxD＝1作为信令S，如图21和22所示。预定的第二持续时间T2至少为例如T＝100ns。由此，发送/接收装置12可以识别出发送/接收装置12现在应当将其运行类型切换到仲裁阶段451的运行类型。

在上述示例中，在CAN总线40处于电平“数据1”或“隐性”时进行用于切换的信令S。因此，当收发器12开始驱动发送/接收装置12与通信控制装置11之间的RxD线路时，在RxD连接端112、122处没有冲突或短路。如果用于切换发送/接收装置12的运行类型的信令S应当在CAN总线40上存在相反的电平时进行，则通信控制装置11被设计为通过发送电平TxD=RxD=0来执行用于切换的信令S。

与切换到帧结束阶段455不同，在本实施例中，运行类型从仲裁阶段451改变为数据阶段453（即改变为发送/接收装置12的运行类型RX-DataPhaseMode，TX-DataPhaseMode之一）的信令经由RxD连接端112进行。为此，与发送/接收装置12驱动其RxD连接端122相比，通信控制装置11在短时间内更强地驱动RxD连接端112以用于发信号通知运行类型改变。由此避免了以下情况：当通信控制装置11驱动其RxD连接端112并且发送/接收装置12驱动其RxD连接端122以及导致两个信号源在连接端112、122处叠加时，RxD线路的值可能是不确定的。因此在两个信号源在连接端112、122处发生这种叠加的情况下，总是通信控制装置11说了算。由此RxD线路的值始终是确定的。

由此第二实施例还具有以下优点：对于装置11、12来说不需要其他连接端或引脚或端口，因此该解决方案是非常成本有利的。

否则，在用户站10、30中和总线系统1中的通信可以像关于第一实施例所描述的那样进行。

根据第三实施例，发送/接收装置12和/或发送/接收装置32，特别是运行类型切换模块16可以被设计为，在运行类型453_RX或RX-DataPhaseMode下接收时向通信控制装置11，特别是向通信控制模块113发信号通知。为此，发送/接收装置12、32在数据阶段453的附加运行类型中经由TxD和RxD连接端121、122发送非差分信号，如关于第二实施例针对连接端111、112描述的。例如，发送/接收装置12、32可以在连接端120、122处发送以下电平作为信令S：TRxD=RxD=1。

发送/接收装置12、32的信令S可以包含附加信息或者是附加信息，所述附加信息是附加于在总线系统1中利用消息45、46在总线系统1的用户站10、30之间交换的信号的信息的。所述附加信息使得能够在装置11、12或装置31、32之间进行内部通信。

否则，在用户站10、30中和总线系统1中的通信可以像关于第一或第二实施例所描述的那样进行。

总线系统1的装置11、12、31、32，模块15、16、35、36，用户站10、20、30及其中执行的方法的所有上述设计可以单独使用，或在所有可能的组合中使用。特别地，上述实施例的所有特征和/或它们的修改可以任意组合。附加地或替代地，特别是可以想到以下修改。

即使以上以CAN总线系统为例描述了本发明，本发明也可以在使用两个不同通信阶段的任何通信网络和/或通信方法中使用，在所述两个不同通信阶段中针对不同通信阶段产生的总线状态是不同的。特别地，本发明的上述原理可以用于针对不同通信阶段需要来自协议控制器或模块113的切换信号和/或在此需要装置11、12之间的数据交换的接口。

借助于基于CAN协议的总线系统描述了根据实施例的上述总线系统1。然而，根据实施例的总线系统1也可以是不同类型的通信网络，其中可以以两种不同的比特率串行地传输数据。有利但不是强制性要求的是，在总线系统1的情况下至少在特定的时间段内保证一个用户站10、20、30对公共信道的排他的、无冲突的访问。

这些实施例的总线系统1中用户站10、20、30的数量和布置是任意的。特别地，可以省略总线系统1中的用户站20。总线系统1中可能存在用户站10或30中的一个或多个。可以想到的是，总线系统1中的所有用户站都被设计为相同，也就是仅存在用户站10或仅存在用户站30。

Claims (18)

1.一种用于串行总线系统（1）的用户站（10）的通信控制装置（11），所述通信控制装置具有

通信控制模块（113），用于产生控制所述用户站（10）与所述总线系统（1）的至少一个其他用户站（10；20；30）的通信的发送信号（TxD_PRT），在所述总线系统（1）中为了在所述总线系统（1）的用户站（10、20、30）之间交换消息（45；46）使用至少一个第一通信阶段（451、452、454、455）和第二通信阶段（453），

STB连接端（110），用于将运行类型信令信号（TC_MD）发送到发送/接收装置（12；32），所述发送/接收装置被设计为将所述发送信号（TxD）发送到所述总线系统（1）的总线（40）上，以及

运行类型编码块（150），用于从向所述发送/接收装置（12；32）发信号通知所述发送/接收装置（12；32）应当切换到准备运行类型（457_B）下的信号（S_STB）中产生所述运行类型信令信号（TC_MD），

其中所述运行类型信令信号（TC_MD）向所述发送/接收装置（12；32）发信号通知，所述发送/接收装置（12;32）应当根据所述总线（40）上的通信切换到何种运行类型（451_B；453_TX；453_RX；457_B）下或者所述发送/接收装置（12；32）是否应当切换到准备运行类型（457_B）下。

2.根据权利要求1所述的通信控制装置（11），其中，所述运行类型编码块（150）被设计为将所述运行类型（451_B；453_TX；453_RX；457_B）编码为所述运行类型信令信号（TC_MD）中的状态。

3.根据权利要求2所述的通信控制装置（11），其中，所述运行类型编码块（150）被设计为利用脉宽调制来对所述运行类型信令信号（TC_MD）中的至少一个运行类型（451_B；453_TX；453_RX；457_B）进行调制。

4.根据权利要求2或3所述的通信控制装置（11），其中，所述运行类型编码块（150）被设计为将所述运行类型信令信号（TC_MD）中的至少一个运行类型（451_B；453_TX；453_RX；457_B）编码为比特模式，在所述比特模式中0分量与1分量的比例说明了所述运行类型（451_B；453_TX；453_RX；457_B）。

5.根据权利要求1或2所述的通信控制装置（11），还具有

第一连接端（111），用于在所述第一通信阶段（451、452、454、455）的运行类型（451_B）下向所述发送/接收装置（12；32）发送所述发送信号（TxD_PRT），

第二连接端（122），用于在所述第一通信阶段（451、452、454、455）的运行类型（451_B）下从所述发送/接收装置（12；32）接收数字接收信号（RxD），以及

运行类型切换模块（15），用于将第一和第二连接端（111、112）在所述第二通信阶段（453）中的传输方向切换为相同方向以用于经由第一和第二连接端（111、112）进行差分信号传输。

6.根据权利要求1所述的通信控制装置（11），

其中，所述运行类型切换模块（15）被设计为在所述第二通信阶段（453）的第一运行类型（453_TX）下将第一和第二连接端（111、112）切换为输出端，并且从所述发送信号（TxD_PRT）中产生反数字发送信号（TxD2），并且在所述第一连接端（111）处输出所述发送信号（TxD_PRT），在所述第二连接端（112）处输出与所述发送信号相反的数字发送信号（TxD2），和/或

其中，所述运行类型切换模块（15）被设计为在所述第二通信阶段（453）的第二运行类型（453_RX）下将第一和第二连接端（111、112）切换为输入端，并且从在第一和第二连接端（111、112）处接收的差分接收信号（RxD1，RxD2）中产生非差分接收信号（RxD_PRT）并输出到所述通信控制模块（113）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的通信控制装置（11），其中，所述通信控制模块（113）被设计为在所述第一通信阶段（451、452、454、455）中产生具有第一比特时间（T_B1）的比特的所述发送信号（TxD_PRT），所述第一比特时间是所述通信控制模块（113）在所述第二通信阶段（453）中在所述发送信号（TxD_PRT）中产生的比特的第二比特时间（T_B2）的至少十倍。

8.一种用于串行总线系统（1）的用户站（10；30）的发送/接收装置（12；32），所述发送/接收装置具有

发送/接收模块（123），用于将发送信号（TxD_TC）发送到所述总线系统（1）的总线（40）上，在所述总线系统（1）中为了在所述总线系统（1）的用户站（10、20、30）之间交换消息（45；46）使用至少一个第一通信阶段（451、452、454、455）和第二通信阶段（453），以及用于根据从所述总线（40）接收的信号产生数字接收信号（RxD_TC），

STB连接端（120），用于从通信控制装置（11；31）接收运行类型信令信号（TC_MD），所述通信控制装置被设计为产生用于发送到所述总线系统（1）的总线（40）上的发送信号（TxD），以及

运行类型解码块（160），用于解码所述运行类型信令信号（TC_MD），

其中所述运行类型信令信号（TC_MD）发信号通知所述发送/接收装置（12；32），所述发送/接收装置（12；32）应当根据所述总线（40）上的通信切换到何种运行类型（451_B；453_TX；453_RX；457_B）下或者所述发送/接收装置（12；32）是否应当切换到准备运行类型（457_B）下。

9.根据权利要求8所述的发送/接收装置（12；32），

其中，所述运行类型解码块（160）被设计为从所述运行类型信令信号（TC_MD）的脉宽调制中解调出所述运行类型（451_B；453_TX；453_RX；457_B），和/或

其中，所述运行类型解码块（160）被设计为从比特模式中解码出至少一个运行类型（451_B；453_TX；453_RX；457_B），其方式是所述运行类型解码块（160）评估0分量与1分量的比例。

10.根据权利要求8或9所述的发送/接收装置（12；32），具有

第一连接端（121），用于在所述第一通信阶段（451、452、454、455）的运行类型（451_B）下从通信控制装置（11；31）接收发送信号（TxD），

第二连接端（122），用于在所述第一通信阶段（451、452、454、455）的运行类型（451_B）下将所述数字接收信号（RxD_TC）发送到所述通信控制装置（11；31），以及

运行类型切换模块（15），用于将第一和第二连接端（121、122）在所述第二通信阶段（453）中的传输方向切换为相同方向以用于经由第一和第二连接端（121、122）进行差分信号传输。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的发送/接收装置（12；32），

其中，所述运行类型切换模块（16；36）被设计为在所述第二通信阶段（453）的第一运行类型（453_TX）下将第一和第二连接端（121、122）切换为输入端，并且从在第一和第二连接端（121、122）处接收的差分数字发送信号（TxD1_TC，TxD2_TC）中产生非差分发送信号（TxD_TC），和/或

其中，所述运行类型切换模块（16；36）被设计为在所述第二通信阶段（453）的第二运行类型（453_RX）下将第一和第二连接端（121、122）切换为输出端，并且从所述数字接收信号（RxD_TC）中产生反数字接收信号（RxD2_TC），并且在所述第二连接端（122）处输出所述数字接收信号（RxD_TC），在所述第一连接端（121）处输出与所述数字接收信号相反的数字接收信号（RxD2_TC）。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的发送/接收装置（12；32），其中，所述运行类型切换模块（16；36）被设计为在所述第二通信阶段（453）的第二运行类型（453_RX）下在两个连接端（121、122）处在预定的持续时间（T2）内产生和输出两个具有相同电平的接收信号（RxD_TC，RxD2_TC），以向所述通信控制装置（12）发信号通知附加信息，所述附加信息附加于在所述总线系统（1）中使用所述消息（45；46）在所述总线系统（1）的用户站（10；30）之间交换的信号的信息。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的发送/接收装置（12；32），其中，所述发送/接收模块（123）被设计为将所述发送信号（TxD_TC）作为差分信号（CAN_H，CAN_L）发送到所述总线（40）上。

14.根据前述权利要求中任一项所述的装置（11；12；32），其中，所述运行类型切换模块（15；16；36）被设计为根据所述发送/接收装置（12；32）被切换到的运行类型（453_TX；453_RX）来选择第一和第二连接端（111，112；121，122）的传输方向。

15.根据前述权利要求中任一项所述的装置（11；12；32），其中，所述运行类型切换模块（15；16；35；36）具有

方向控制块（151；161），用于根据所述发送/接收装置（12；32）的运行类型（453_B；453_TX；453_RX）来控制第一和第二连接端（111，112；121，122）的传输方向，

编码块（152；162），用于对所述差分信号（TxD2；RxD2_TC）进行编码，

解码块（153；163），用于将第一和第二连接端（111，112；121，122）处的所述差分信号（TxD2；RxD2_TC）解码为非差分信号（TxD_TC；RxD_PRT），以及

多路复用器（154；164），用于在将所述发送/接收装置（12；32）切换到所述第二通信阶段（453）的运行类型（453_TX；453_RX）时输出由所述解码块（153；163）产生的非差分信号（TxD_TC；RxD_PRT）。

16.根据前述权利要求中任一项所述的装置（11；12；32），

其中，在所述第一通信阶段（451、452、454、455）中从所述总线（40）接收的信号利用与在所述第二通信阶段（453）中从所述总线（40）接收的信号不同的物理层产生，以及

其中，在所述第一通信阶段（451）中协商，所述总线系统（1）的哪个用户站（10、20、30）在随后的第二通信阶段（453）中获得对所述总线（40）的至少临时排他的、无冲突的访问。

17.一种总线系统（1），具有

总线（40），和

至少两个用户站（10；20；30），所述至少两个用户站经由所述总线（40）相互连接，使得所述至少两个用户站能够彼此串行通信，并且所述至少两个用户站中的至少一个用户站（10；30）具有根据权利要求1至7和14至16中任一项所述的通信控制装置（11；31）和根据权利要求8至16中任一项所述的发送/接收装置（12；32）。

18.一种用于在串行总线系统（1）中通信的方法，其中所述方法利用总线系统（1）的用户站（10；30）执行，在所述总线系统中为了在所述总线系统（1）的用户站（10、20、30）之间交换消息（45；46）使用至少一个第一通信阶段（451、452、454、455）和第二通信阶段（453），其中所述用户站（10；30）具有根据1至7和14至16中任一项所述的通信控制装置（11；31）和根据权利要求8至16中任一项所述的发送/接收装置（12；32），以及其中所述方法具有以下步骤：

利用运行类型编码块（150）从向所述发送/接收装置（12；32）发信号通知所述发送/接收装置（12；32）应当切换到准备运行类型（457_B）下的信号（S_STB）中产生运行类型信令信号（TC_MD），以及

利用STB连接端（110）将所述运行类型信令信号（TC_MD）发送到所述发送/接收装置（12；32），所述发送/接收装置（12；32）被设计为将所述发送信号（TxD）发送到所述总线系统（1）的总线（40）上，

其中所述运行类型信令信号（TC_MD）发信号通知所述发送/接收装置（12；32），所述发送/接收装置（12；32）应当根据所述总线（40）上的通信切换到何种运行类型（451_B；453_TX；453_RX；457_B）下或者所述发送/接收装置（12；32）是否应当切换到准备运行类型（457_B）下。

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