CN114731308A

CN114731308A - 用于串行总线系统的订户站和用于在串行总线系统中的通信的方法

Info

Publication number: CN114731308A
Application number: CN202080083437.XA
Authority: CN
Inventors: F·哈特维奇; C·森格尔; C·霍尔斯特; A·穆特尔
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2040-12-01
Also published as: CN114731308B; KR20220101741A; JP7462044B2; WO2021110675A1; TW202133597A; US11962410B2; DE102019218715A1; EP4070511B1; US20220407619A1; JP2023503377A; EP4070511A1

Abstract

提供了一种用于串行总线系统（1）的订户站（10；30）和一种用于在串行总线系统（1）中的通信的方法。该订户站（10；30）具有：通信控制装置（11；31），用于控制该订户站（10；30）与总线系统（1）的至少一个其它订户站（10；20；30）的通信；和发送/接收装置（12；32），该发送/接收装置被设计用于将由通信控制装置（11；31）产生的发送信号（TXD）串行发送到总线系统（1）的总线（40）上，并且该发送/接收装置被设计用于从总线系统（1）的总线（40）串行接收信号，其中该通信控制装置（11；31）被设计为：按照帧（450）来产生发送信号（TXD）并且在帧（450）中插入头部校验和（HCRC），只有位于针对帧（450）中的有效数据所设置的数据字段（455）之前的帧头的位被计入头部校验和，其中该通信控制装置（11；31）被设计为其中该通信控制装置（11；31）被设计为针对该头部校验和（HCRC）的计算使用预先确定的起始值（R_S）和预先确定的校验和多项式（CRC_P），在该起始值和该校验和多项式的情况下，该头部校验和（HCRC）的计算的针对帧头的在其中使用动态填充位的部分的中间结果不等于零向量。

Description

用于串行总线系统的订户站和用于在串行总线系统中的通信的方法

技术领域

本发明涉及一种用于串行总线系统的订户站和一种用于串行总线系统中的通信的方法，该串行总线系统以高数据率以及高灵活性和高容错能力来进行工作。

背景技术

例如在车辆中的用于在传感器与控制设备之间的通信的总线系统应该根据技术系统或车辆的功能数目来实现对大数据量的传输。在此，通常要求数据能比以前更快地从发送方被传输到接收方并且在需要时也能传输大数据包。

在车辆方面，目前总线系统处于引进阶段，在该引进阶段，数据在作为具有CAN FD的CAN协议规范的ISO11898-1:2015标准下作为消息被传输。这些消息在总线系统的订户站、如传感器、控制设备、发送器等等之间被传输。在车辆中，CAN FD由大多数制造商在第一步以2Mbit/s数据比特率和500kbit/s仲裁比特率来被使用。

为了能够实现还更高的数据率，目前正在开发一种用于CAN FD的后继总线系统，该后继总线系统随后称为CAN XL。除了经由CAN总线的纯数据传输之外，CAN XL也应该支持其它功能，如功能安全（Safety）、数据安全（Security）和服务质量（QoS = Quality ofService）。这是在自主驾驶车辆中所需的基本特性。

非常有利的是：CAN XL和CAN FD以及Classical CAN兼容。在这种情况下，借助于CAN FD帧中的res位来区分CAN FD与CAN XL帧。由于兼容性，即使在CAN XL的情况下，关于被用于CAN FD仲裁字段的动态填充位的规则也能被应用，直至该res位为止。

对于系统的功能安全来说，非常有利且重要的是：残差概率尽可能低。借助于校验和（CRC = Cyclic Redundancy Check（循环冗余校验））可以以足够的概率来识别第1类错误、即错误翻转采样位（位翻转（Bit Flips）），和/或第2类错误、即局部累积位错误（突发错误）。应注意：接收订户站也进行对帧的格式检查。这尤其也有助于识别突发错误（成组错误）。错误识别的质量可以通过残差概率来表示。残差概率说明了帧尽管有错误却在总线系统的不是该帧的发送方的接收订户站（接收节点）处被接受为正确的概率有多大。

在Classical CAN的情况下，CRC计算具有如下缺点。在Classical CAN的情况下，动态填充位不包含在CRC计算中。出于该原因，在Classical CAN的情况下，存在校验和（CRC）无法可靠识别的第3类错误。该错误（第3类）由于仅两个位的翻转而造成，这也称为位翻转（Bit Flip）。在这种情况下，其中一个位翻转产生动态填充条件，并且另一个位翻转取消动态填充条件。在此，这些位翻转在串行传输的位（位流）中的顺序无关紧要。因此，CRC计算概率高地无法识别此类错误，即使CRC计算实际上在Classical CAN的情况下可以可靠地识别出五个位翻转（第1类错误）。因此，第3类错误是特别成问题的情况或者是严重错误。

为了在CAN FD的情况下相对于第3类错误鲁棒，在CAN FD的情况下，将动态填充位包含在CRC计算中。然而，后来发现：这里存在未被CAN FD CRC识别出的第4类错误。该第4类错误是在动态填充条件下在接收订户站的数据流中的单个位丢失（Bit Drop）或者位插入（Bit Insertion）。也就是说，由于错误的重新同步，接收订户站看到比发送订户站（发送节点）实际传输的多一位或少一位。但是，这并不明显，因为动态填充位在CAN的情况下仅在具有相同值的5个相同位之后被插入。

在CAN FD的情况下将动态填充位包含在CRC计算中需要CRC字段中的“填充位计数器”。该“填充位计数器”降低了第4类错误未被发现的概率，但是并未完全解决该问题。这种“填充位计数器”还导致复杂性和数据开销（Overhead），这降低了可传输的有效数据率。

此外，在CAN FD的情况下，不存在头部校验和（Header CRC）。由此，无法识别在数据长度字段码（DLC = DataLengthCode）中的错误。

因此，在数据长度字段码中的位错误可能导致：总线系统的不是CAN FD帧的发送方的接收订户站（接收节点）在该CAN FD帧中解码出错误的帧长度。因而，接收订户站（接收节点）在错误的位置检查校验和（CRC）。

如果在CAN XL的情况下的CRC计算会像在CAN FD的情况下那样被执行，则CAN XL会具有与CAN FD相同的缺点。

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订户站和一种用于在串行总线系统中的通信的方法，该订户站和该方法解决了上述问题。尤其应该提供一种用于串行总线系统的订户站和一种用于在串行总线系统中的通信的方法，在该订户站和该方法中，与位流中的动态填充位相关的错误可靠性高地被识别，以便即使在高数据率且每帧的有效数据量增加的情况下也实现通信的高容错能力。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的用于串行总线系统的订户站来被解决。该订户站具有通信控制装置，用于控制该订户站与总线系统的至少一个其它订户站的通信；和发送/接收装置，该发送/接收装置被设计用于将由通信控制装置产生的发送信号串行发送到总线系统的总线上，并且该发送/接收装置被设计用于从总线系统的总线串行接收信号，其中通信控制装置被设计为：按照帧来产生该发送信号并且在该帧中插入头部校验和，只有位于针对该帧中的有效数据所设置的数据字段之前的帧头的位被计入该头部校验和，其中通信控制装置被设计为将动态填充位插入该帧头中，使得在连续5个相同位之后将相反的填充位插入该帧的位流，而且其中通信控制装置被设计为针对头部校验和的计算使用预先确定的起始值和预先确定的校验和多项式，在该起始值和该校验和多项式的情况下，头部校验和的计算的针对帧头的在其中使用动态填充位的部分的中间结果不等于零向量。

由于该订户站的设计方案，在CAN XL的情况下能够实现在计算头部校验和时的高错误识别概率。由此，在头部校验和HCRC中的与动态填充位相关的错误可以被减少到最低限度。结果，在总线系统中的通信时的错误可以快速且可靠地被发现。

总体而言，所描述的订户站由于其设计方案而可以非常好地避免CAN FD的与填充位相关的两个所提到的缺点。也就是说，该订户站可以足够可靠地识别在对数据长度码进行采样时的错误。此外，该订户站由于其设计方案而仍然可以可选地节省帧中的额外字段，以便提高可传输的有效数据率。因此，在上述订户站的情况下，例如像在CAN FD的情况下那样的“填充计数（Stuff Count）”不是绝对必需的。

因此，在该订户站的情况下，即使在每帧的有效数据量增加的情况下，也可以在关于总线系统运行时的当前事件的高灵活性的情况下并且错误率低地来确保在功能安全性高的情况下对帧的发送和接收。

在这种情况下，利用该订户站，在总线系统中尤其能够在第一通信阶段维持从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。

如果在总线系统中还存在根据CAN协议和/或CAN FD协议来发送消息的至少一个CAN订户站和/或至少一个CAN FD订户站，则也可以使用由该订户站执行的方法。

该订户站的其它有利的设计方案在从属权利要求中说明。

预先确定的起始值可以等于(1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)。

替代地，预先确定的起始值等于(0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0)。

可设想的是：通信控制装置被设计为：针对头部校验和的计算，使用电路的至少一个切换元件，该切换元件能被设定到预先确定的起始值，而且该切换元件或该电路实现预先确定的校验和多项式。

预先确定的校验和多项式（CRC_P）可能等于x¹³ + x¹² + x¹¹ + x⁸ + x⁷ + x⁶ + x⁵+ x² + x¹ + 1。

为了与CAN FD的可选的兼容性，通信控制装置被设计为：只将动态填充位插入帧头的第一部分。

按照一种选择，通信控制装置被设计为：将如下字段插入帧，在该字段中编码有动态填充位的数目，其中通信控制装置被设计为在数据字段之前插入至少一个字段，在该至少一个字段中插入有帧的有效数据。

可选地，发送/接收装置被设计用于将由通信控制装置产生的发送信号串行发送到总线系统的总线上，使得对于在总线系统的订户站之间被交换的消息来说，在第一通信阶段被发送到总线上的信号的位时间可不同于在第二通信阶段所发送的信号的位时间。

可能的是：针对消息所形成的帧与CAN FD兼容地构造，其中在第一通信阶段协商：总线系统的订户站中的哪个订户站在随后的第二通信阶段获得对总线的至少临时独占的、无冲突的访问。

所提到的任务还通过一种具有权利要求10的特征的用于串行总线系统的订户站来被解决。该订户站具有通信控制装置，用于控制该订户站与总线系统的至少一个其它订户站的通信；和发送/接收装置，该发送/接收装置被设计用于将由通信控制装置产生的发送信号串行发送到总线系统的总线上，并且该发送/接收装置被设计用于从总线系统的总线串行接收信号，其中通信控制装置被设计为：按照帧来产生该发送信号并且在该帧中插入头部校验和，只有位于针对该帧中的有效数据所设置的数据字段之前的帧头的位被计入该头部校验和，其中通信控制装置被设计为将动态填充位插入该帧头中，使得在连续5个相同位之后将相反的填充位插入该帧的位流，而且其中通信控制装置被设计为针对头部校验和的计算使用电路的至少一个切换元件，该切换元件能被设定到预先确定的起始值，而且该切换元件或该电路实现预先确定的校验和多项式，其中预先确定的校验和多项式等于x¹³+ x¹² + x¹¹ + x⁸ + x⁷ + x⁶ + x⁵ + x² + x¹ + 1。

预先确定的起始值与预先确定的校验和多项式的组合可能被设计为使得头部校验和的计算的针对帧头的在其中应被通信控制装置插入动态填充位的部分的中间结果不等于零向量。

上述订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订户站，所述至少两个订户站经由该总线来彼此连接，使得它们可以彼此进行串行通信。在这种情况下，所述至少两个订户站中的至少一个订户站是上述订户站。

上述任务还通过一种根据权利要求13所述的用于在串行总线系统中的通信的方法来被解决。该方法利用总线系统的订户站来被实施，该订户站具有通信控制装置和发送/接收装置，其中该方法具有如下步骤：利用通信控制装置，控制该订户站与总线系统的至少一个其它订户站的通信；而且利用发送/接收装置，将由通信控制装置产生的发送信号发送到总线系统的总线上，其中该发送/接收装置还被设计用于从总线系统的总线串行接收信号；利用通信控制装置，按照帧来产生该发送信号，其中通信控制装置在该帧中插入头部校验和，只有位于针对该帧中的有效数据所设置的数据字段之前的帧头的位被计入该头部校验和，其中通信控制装置将动态填充位插入该帧头中，使得在连续5个相同位之后将相反的填充位插入该帧的位流，而且其中通信控制装置针对头部校验和的计算使用预先确定的起始值和预先确定的校验和多项式，其中通信控制装置针对头部校验和的计算使用预先确定的起始值和预先确定的校验和多项式，在该起始值和该校验和多项式的情况下，头部校验和的计算的针对帧头的在其中使用动态填充位的部分的中间结果不等于零向量。

该方法提供了与之前关于该订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进方案或补充方案添加到本发明的相应的基本形式。

附图说明

随后，本发明参考随附的附图并且依据实施例更详细地予以描述。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订户站发送的消息的结构的图表；

图3示出了按照第一实施例的总线系统的订户站的简化示意性框图；

图4示出了在按照第一实施例的订户站的情况下总线信号CAN-XL_H和CAN-XL_L的随时间的变化过程；

图5示出了在按照第一实施例的订户站的情况下总线信号CAN-XL_H和CAN-XL_L的差分电压VDIFF的随时间的变化过程；

图6示出了按照第二实施例的用于计算头部校验和的电路的电路图；以及

图7示出了用于阐明可由按照第三实施例的总线系统的订户站发送的消息的结构的图表。

在这些附图中，只要不另作说明，相同或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 XL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具有多个订户站10、20、30，这些订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或者CAN-XL_H和CAN-XL_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或其它电平之后的电信号传输。经由总线40，消息45、46能以信号为形式在各个订户站10、20、30之间串行传输。如果在通信时在总线40上出现错误，如通过图1中的锯齿状黑色方块箭头所示，则可以可选地发送错误帧47（错误标志（Error Flag））。订户站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，订户站10具有通信控制装置11、发送/接收装置12和帧校验模块15。订户站20具有通信控制装置21和发送/接收装置22。订户站30具有通信控制装置31、发送/接收装置32和帧校验模块35。订户站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订户站10、20、30经由总线40与连接到该总线40上的订户站10、20、30中的至少一个其它订户站的通信。

通信控制装置11、31创建和读取第一消息45，这些第一消息例如是经修改的CAN消息45。在这种情况下，经修改的CAN消息45基于CAN XL格式来构造，该CAN FE格式参考图2更详细地予以描述，而且其中相应的帧校验模块15、35投入使用。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32提供或者从该发送/接收装置接收CAN XL消息45或CAN FD消息46。在这种情况下，相应的帧校验模块15、35也投入使用。即，通信控制装置11、31创建和读取第一消息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、即在这种情况下是CAN XL或CAN FD来被区分。

通信控制装置21可以像根据ISO 11898-1:2015的常规的CAN控制器那样来被实施，也就是说像容忍CAN FD的Classical CAN控制器或者CAN FD控制器那样。通信控制装置21创建和读取第二消息46、例如CAN FD消息46。在CAN FD消息46的情况下可包括数目为0到64个数据字节，所述数据字节为此还以比在Classical CAN消息的情况下明显更快的数据率来被传输。尤其是，通信控制装置21像常规的CAN FD控制器那样来被实施。

发送/接收装置22可以像根据ISO 11898-1:2015的常规的CAN收发器或者CAN FD收发器那样来被实施。发送/接收装置12、32可以被实施为：根据需要，为所属的通信控制装置11、31提供或者从该通信控制装置接收按照CAN XL格式的消息45或者按照目前的CAN FD格式的消息46。

利用两个订户站10、30，能实现对具有CAN XL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CAN XL帧450，该帧由通信控制装置11为发送/接收装置12提供，用于发送到总线40上。在这种情况下，通信控制装置11将在当前实施例中的帧450创建得与CAN FD兼容，如在图2中也阐明的那样。同样的情况类似地适用于订户站30的通信控制装置31和发送/接收装置32。

按照图2，CAN XL帧450对于在总线40上的CAN通信来说被划分成不同的通信阶段451、452，即仲裁阶段451和数据阶段452。帧450具有仲裁字段453、控制字段454、数据字段455、用于校验和FCRC和切换序列ADS的校验和字段456以及确认字段457。

在仲裁阶段451，借助于仲裁字段453中的标识符（ID），在订户站10、20、30之间逐位地协商：哪个订户站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在下一数据阶段452进行发送而获得对总线系统1的总线40的独占的访问。在仲裁阶段451，使用像在CAN和CAN-FD的情况下那样的物理层。物理层对应于比特传输层或公知的OSI模型（开放系统互连模型（Open Systems Interconnection Modell））的第1层。

在该阶段451期间的重点是：公知的CSMA/CR方法得以使用，该CSMA/CR方法允许订户站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订户站10、20、30添加给总线系统1，这是非常有利的。

该CSMA/CR方法引起：在总线40上必须存在所谓的隐性状态，这些隐性状态可以由其它订户站10、20、30利用在总线40上的显性状态来被覆盖。在隐性状态下，在各个订户站10、20、30处存在高阻抗条件，这与总线接线的寄生物相结合地引起更长的时间常数。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每秒约2兆比特（Megabit）。

在数据阶段452，除了控制字段454的一部分之外，CAN-XL帧或消息45的来自数据字段455的有效数据以及用于校验和FCRC和还有如下字段DAS的校验和字段456被发送，该字段用于从数据阶段452切换回到仲裁阶段451。

当作为发送方的订户站10赢得了仲裁并且作为发送方的订户站10借此为了进行发送而独占地访问总线系统1的总线40时，消息45的发送方才开始将数据阶段452的位发送到总线40上。

十分普遍地，与CAN或CAN FD相比，在具有CAN XL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的鲁棒性和使用者友好性负责；

b) 提高净数据传输率，尤其是提高到每秒约10兆比特；

c) 增加每个帧的有效数据的大小，尤其是增加到约4千字节（kbyte）或者任意其它值。

如图2中所示，订户站10在作为第一通信阶段的仲裁阶段451部分地、尤其是直至FDF位（包括在内）为止地使用从CAN/CAN-FD公知的按照ISO11898-1:2015的格式。另一方面，订户站10从FDF位起在第一通信阶段以及在第二通信阶段、即数据阶段452使用CAN XL格式，该格式随后被描述。

在当前实施例中，CAN XL和CAN FD是兼容的。在这种情况下，从CAN FD公知的res位被用于从CAN FD格式到CAN XL格式的切换，该res位随后称为XLF位。因而，直至res位，CAN FD和CAN XL的帧格式都是相同的。接收方只有在res位处才识别出帧以怎样的格式被发送。CAN XL订户站、即这里是订户站10、30，也支持CAN FD。

替代于在图2中示出的其中使用具有11位的标识符（Identifier）的帧450，可选地，能够实现CAN XL扩展帧格式，其中使用具有29位的标识符（Identifier）。直至FDF位为止，这都与公知的来自ISO11898-1:2015的CAN FD扩展帧格式相同。

按照图2，帧450从SOF位直至包括FDF位为止与按照ISO11898-1:2015的CAN FD基本帧格式相同。因而，这里并未进一步阐述公知的结构。在图2中在下方的线处用粗线条示出的位在帧450中作为显性或“0”被发送。在图2中在上方的线处用粗线条示出的位在帧450中作为隐性或“1”被发送。在CAN XL数据阶段452，使用对称的“1”和“0”电平，代替隐性和显性电平。

通常，在产生帧450时，应用两种不同的填充规则。直至控制字段454中的XLF位为止，适用CAN FD的动态位填充规则，使得在连续5个相同位之后应插入相反的填充位。此类填充位也称为动态填充位。在控制字段454中的resXL位之后，适用固定填充规则，使得在固定数目的位之后应插入固定填充位。替代地，代替仅仅一个填充位，可以插入2个或更多个位作为固定填充位，如稍后也还更详细地描述的那样。

在帧450中，紧跟在FDF位之后是XLF位，该XLF位从该位置开始对应于CAN FD基本帧格式中的“res位”，如上所述。如果XLF位作为1、即隐性地被发送，则该XLF位借此将帧450标识为CAN XL帧。对于CAN FD帧来说，通信控制装置11将XLF位设置为0、即显性。

在帧450中，在XLF位之后是resXL位，该resXL位是用于将来使用的显性位。对于帧450来说，resXL必须作为0、即显性地被发送。然而，如果订户站10接收到resXL位为1、即隐性，则接收订户站10例如进入协议异常状态（Protocoll Exception State），就像在CAN FD消息46的情况下针对res=1所解释的那样。替代地，resXL位可能会正好反过来被限定，即该resXL位必须作为1、即隐性地被发送。在这种情况下，接收订户站在显性resXL位的情况下进入协议异常状态。

在帧450中，在resXL位之后是ADS（仲裁数据切换（Arbitration Data Switch））序列，在该ADS序列中编码预先确定的位序列。该位序列允许从仲裁阶段451的比特率（仲裁比特率）到数据阶段452的比特率（数据比特率）的简单且可靠的切换。例如，ADS序列的位序列主要包括AL1位，该AL1位显性地、即作为0来被发送。AL1位是仲裁阶段451的最后一位。换言之，AL1位是在切换到具有短的位的数据阶段452之前的最后一位。在AL1位之内，切换发送/接收装置12、22、32中的物理层。AL1位也可能会具有值1，视哪个值（0或1）更适合于切换发送/接收装置12、32（收发器）中的物理层而定。接下来的两个位DH1和DL1已经以数据比特率来被发送。因此，在CAN XL的情况下，位DH1和DL1是数据阶段452的时间上短的位。

在帧450中，在ADS序列之后是PT字段，该PT字段表示数据字段455的内容。该内容说明了在数据字段455中包含何种类型的信息。例如，PT字段说明了在数据字段455中是否存在“网际协议（Internet Protocol）”（IP）帧，或者隧道以太网帧或其它。

在PT字段之后是DLC字段，在该DLC字段中插入数据长度码（DLC = Data LengthCode），该数据长度码说明了在帧450的数据字段455中的字节数目。数据长度码（DLC）可以取从0直至数据字段455的最大长度或数据字段长度为止的任何值。如果最大数据字段长度尤其是为2048位，则数据长度码（DLC）需要11位，假设DLC = 0表示具有1字节的数据字段长度并且DLC = 2047表示具有数据字段长度为2048字节的数据字段长度。替代地，长度为0的数据字段455可能会被允许，诸如在CAN的情况下。在这种情况下，DLC = 0例如会编码具有0字节的数据字段长度。最大可编码数据字段长度例如为11位，那么(2^11)-1 = 2047。

在图2的示例中，在帧450中，在DLC字段之后是SBC字段。缩写SBC代表“填充位计数（Stuff Bit Count）”。SBC字段编码帧450的头部（报头（Header））中的动态填充位的数目。原则上，SBC字段可以被放置在帧450的头部（报头）中的在ADS字段与帧450的头部（报头）的末尾之间的任何位置。有利的是将SBC字段放置到头部校验和HCRC之前，以便SBC字段可以受到头部校验和HCRC的保护。

在图2的帧450中，在SBC字段之后是头部校验和HCRC。头部校验和HCRC是用于保护帧450的头部（报头）、也就是说从帧450的以SOF位的开始直至头部校验和HCRC的开始为止的、包括直至头部校验和HCRC的开始为止的所有动态且可选地固定填充位在内的所有重要位的校验和。这些重要位仅包括帧头的具有可变值的位。换言之，这些重要位不包括在帧450中始终具有固定值的位。即，此类具有不可更改值的位不受保护，因为这些位具有固定值。头部校验和HCRC以及借此按照循环冗余校验（CRC）的校验和多项式的长度应根据所希望的汉明距离来被选择，该汉明距离是字符串的差异的量度。该量度或该汉明距离说明了在相同长度的两个字符串或两个位流中的不同位置的数目有多少。在数据长度码（DLC）为11位的情况下，头部校验和HCRC所要保护的数据字长于27位。因而，头部校验和HCRC的多项式必须至少为13位长，以便实现为6的汉明距离。参考图3还更详细地描述头部校验和HCRC的计算。

在帧450中，在头部校验和HCRC之后是数据字段455（Data Field）。数据字段455由1至n个数据字节组成，其中n例如是2048字节或4096字节或任意其它值。替代地，可设想的是数据字段长度为0。数据字段455的长度被编码在DLC字段中，如上所述。

在帧450中，在数据字段455之后是帧校验和FCRC。帧校验和FCRC由帧校验和FCRC的位组成。帧校验和FCRC以及借此CRC多项式的长度应根据所希望的汉明距离来被选择。帧校验和FCRC保护整个帧450。替代地，可选地只有数据字段455利用帧校验和FCRC来被保护。

在帧450中，在帧校验和FCRC之后是DAS（数据仲裁切换（Data ArbitrationSwitch））序列，在该DAS序列中编码预先确定的位序列。该位序列允许从数据阶段452的数据比特率到仲裁阶段451的仲裁比特率的简单且可靠的切换。例如，该位序列开始于作为1被发送的数据位DH2、DH3和作为0被发送的数据位DL2、DL3，如图2中所示。这些是数据阶段452的最后4位。因此，DL3位是最后一个短位，也就是说在切换到具有长位的仲裁阶段451之前的最后一位。这些位之后是仲裁阶段451的具有值1的AH1位。在AH1位之内，切换发送/接收装置12、32（收发器）中的物理层。替代地，AH1位可能会具有值0，视哪个值（0或1）更适合于切换发送/接收装置12、32（收发器）中的物理层而定。只是帧450的接收方、即不曾发送所接收到的帧450的RX订户站10、30将位序列DH2、DH3、DL2、DL3不仅用于同步而且用作格式检查模式（Format Check Pattern）。利用该位序列，RX订户站10、30可以识别出该RX订户站是否正在对从总线40接收到的位流进行偏移采样，例如偏移1位或2位，等等。按照另一示例，DAS字段具有三位，即DH2位、DL2位和AH1位。这些位中的第一和最后一位作为1来被发送，并且中间位作为0来被发送。

在上述示例中，可以在DH3位与DL2位或DH2位与DL2位之间的沿处切换比特率，在接收订户站中在从数据阶段452切换到仲裁阶段451之前执行最后的同步。

因此，在当前实施例中，在序列DAS中包含格式检查模式（FCP = Format CheckPattern），利用该格式检查模式，即使所属的订户站10、30不是帧450的发送方而是该帧的接收方，订户站10、30、尤其是这些订户站的帧检查模块15、35也能够在所接收到的帧450中检测位流的偏移。在这种情况下，FCP字段的位模式越长，可在接收订户站10、30中被检测到的移位就越大或越强烈。用于移位检测的最有利的位模式包含为偶数的M个位，其中前M/2位包含1并且随后的M/2位包含0。在图2的具有带4位的FCP字段的示例中，前两位作为隐性、即1来被发送。FCP字段的后两位作为显性、即0来被发送。因此，按照图2的具有四位的FCP字段由于附加的位DH3、DL3而不同于在FCP字段的开头处的常用的两位。然而，在图2的FCP字段中的从隐性到显性的沿可以实现与在不具有位DH3、DL3的DAS字段中相同的功能。

十分普遍地，可能的是：在FCP字段中，前M/2位包含0并且随后的M/2位包含1。利用FCP字段，可以识别为M-1的偏移。随后参考图3还更详细地描述这一点。

在帧450中，在DAS序列之后是确认字段457，该确认字段以RP字段开始。在RP字段中提供同步模式（Sync Pattern），该同步模式允许接收订户站10、30在数据阶段452之后识别仲裁阶段451的开始。该同步模式允许例如由于错误的头部校验和HCRC而不知道数据字段455的正确长度的接收订户站10、30进行同步。然后，这些订户站可以发送“否定确认（Negativ Acknowledge）”，以便报告不正确的接收。这一点尤其是当CAN XL在数据字段455中不允许错误帧47（Error Flags）时非常重要。

在确认字段（ACK字段）457中，在RP字段之后是多个位，用于确认或不确认帧450的正确接收。在图2的示例中，提供ACK位、ACK-dlm位、NACK位和NACK-dlm位。NACK位和NACK-dlm位是可选位。当接收订户站10、30已经正确接收到帧450时，这些接收订户站将ACK位作为显性来发送。发送订户站将ACK位作为隐性来发送。因而，最初在帧450中被发送到总线40上的位可以被接收订户站10、30覆盖。ACK-dlm位作为隐性位来被发送，该位用于与其它字段分开。NACK位和NACK-dlm位用于：接收订户站可以用信号通知对在总线40上的帧450的不正确的接收。这些位的功能就像ACK位和ACK-dlm位的功能那样。

在帧450中，在确认字段（ACK字段）457之后是结束字段（EOF = End of Frame）。结束字段（EOF）的位序列用于表明帧450的结束。结束字段（EOF）引起：在帧450结束时发送8个隐性位。这是不可能在帧450内出现的位串。由此，订户站10、20、30可以可靠地识别帧450的结束。

结束字段（EOF）具有不同的长度，取决于在NACK位中是看到了显性位还是看到了隐性位。如果发送订户站接收到了作为显性的NACK位，则结束字段（EOF）具有7个隐性位。否则，结束字段（EOF）的长度只有5个隐性位。

在帧450中，在结束字段（EOF）之后是在图2中未示出的帧间间隔（IFS – InterFrame Space）。该帧间间隔（IFS）像在CAN FD中那样根据ISO11898-1:2015来被设计。

图3示出了订户站10的基本结构，该订户站具有通信控制装置11、发送/接收装置12和帧校验模块15，该帧校验模块是通信控制装置11的一部分。订户站30以与图3中示出的情况相似的方式来构造，然而，按照图1的帧校验模块35独立于通信控制装置31和发送/接收装置32地布置。因而，不单独描述订户站30。

按照图3，除了通信控制装置11和发送/接收装置12之外，订户站10还具有：微控制器13，将通信控制装置11分配给该微控制器；和系统ASIC 16（ASIC = 专用集成电路），该系统ASIC替代地可以是系统基础芯片（SBC），在该系统基础芯片上组合有多个对于订户站10的电子组件来说所需的功能。在系统ASIC 16中，除了发送/接收装置12之外还安装有能量供应装置17，该能量供应装置给发送/接收装置12供应电能。能量供应装置17通常提供为5V的电压CAN_Supply。然而，根据需要，能量供应装置17可以提供具有不同值的不同电压。附加地或替代地，能量供应装置17可以设计成电流源。

帧校验模块15具有插入块151和评估块152。评估块152使用预先确定的电路1521来实现预先确定的CRC多项式CRC_P，以计算头部校验和HCRC。评估块152在每个帧450中以起始值R_S来对头部校验和HCRC的计算进行初始化。因此，帧校验模块15、尤其是该帧校验模块的评估块152用于形成和检查头部校验和和帧校验和，以及用于检查动态填充位的数目。随后，还更详细地描述帧校验模块15。

发送/接收装置12还具有发送模块121和接收模块122。即使随后总是谈及发送/接收装置12，也替代地能够在发送模块121外部的单独的装置中设置接收模块122。发送模块121和接收模块122可以像在常规的发送/接收装置22的情况下那样来构造。发送模块121尤其可具有至少一个运算放大器和/或晶体管。接收模块122尤其可具有至少一个运算放大器和/或晶体管。

发送/接收装置12连接到总线40上，更确切地说连接到该总线的用于CAN_H或CAN-XL_H的第一总线芯线41和该总线的用于CAN_L或CAN-XL_L的第二总线芯线42上。经由至少一个连接端43来实现能量供应装置17的电压供应，用来给第一和第二总线芯线41、42供应电能、尤其是供应电压CAN-Supply。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不仅与也被称作发送器（Transmitter）的发送模块121连接而且与也被称作接收器（Receiver）的接收模块122连接，尽管在图3中为了简化而并未示出该连接。

在总线系统1运行时，发送模块121将通信控制装置11的发送信号TXD或TxD转化成针对总线芯线41、42的相对应的信号CAN-XL_H和CAN-XL_L并且将这些信号CAN-XL_H和CAN-XL_L在用于CAN_H和CAN_L的连接端上发送到总线40上。

接收模块122根据按照图4的从总线40接收到的信号CAN-XL_H和CAN-XL_L来形成接收信号RXD或RxD，并且将该接收信号转交给通信控制装置11，如图3中所示。除了空闲或待机状态（Idle或Standby）之外，发送/接收装置12利用接收模块122在正常运行时总是监听在总线40上对数据或消息45、46的传输，更确切地说与发送/接收装置12是不是消息45的发送方无关。

按照图4的示例，信号CAN-XL_H和CAN-XL_L至少在仲裁阶段451具有显性和隐性总线电平401、402，如从CAN公知的那样。在总线40上形成在图5中示出的差分信号VDIFF =CAN-XL_H - CAN-XL_L。信号VDIFF的具有位时间t_bt的各个位可以利用为0.7 V的接收阈来被识别。在数据阶段452，信号CAN-XL_H和CAN-XL_L的位比在仲裁阶段451被发送得更快、即具有更短的位时间t_bt。因此，信号CAN-XL_H和CAN-XL_L在数据阶段452与常规的信号CAN_H和CAN_L的不同之处至少在于其更快的比特率。

图4中的信号CAN-XL_H、CAN-XL_L的状态401、402的序列和由此得到的图5的电压VDIFF的变化过程只是用于阐明订户站10的功能。针对总线状态401、402的数据状态的序列能根据需要来被选择。

换言之，发送模块121在按照图4的第一运行模式中产生：第一数据状态，作为具有对于总线线路的两条总线芯线41、42来说不同的总线电平的总线状态402；和第二数据状态，作为具有对于总线40的总线线路的两条总线芯线41、42来说相同的总线电平的总线状态401。

此外，发送模块121针对在包括数据阶段452的第二运行模式中的信号CAN-XL_H、CAN-XL_L的随时间的变化过程来将位以更高的比特率发送到总线40上。在数据阶段452，CAN-XL_H和CAN-XL_L信号还可以利用与在CAN FD的情况下不同的物理层来被产生。由此，在数据阶段452的比特率还可以与在CAN FD的情况下相比被进一步提高。

当订户站10充当帧450的发送方时，图3的帧校验模块15、尤其是该帧校验模块的插入块151用于将SBC字段和FCP字段插入帧450中。此外，当订户站10充当帧450的发送方或接收方时，图3的帧校验模块15、尤其是该帧校验模块的评估块152被设计为：针对头部校验和HCRC的计算使用预先确定的起始值R_S。预先确定的起始值R_S也称为初始化值（Init值）。评估块152被设计为：基于该起始值R_S来计算头部校验和HCRC并且在此使用预先确定的CRC多项式CRC_P，如上所述。

在当前实施例中，图3的帧校验模块15被设计为使得SBC字段具有三位，即Bit0、Bit1和Bit2。由此，SBC字段尽可能少地产生数据开销（数据Overhead）。在SBC字段中，帧校验模块15将动态填充位的数目记入位Bit0和Bit1中，并且将前两位的奇偶校验记入Bit2中。

在当前实施例中，插入块151在帧450中的头部校验和HCRC之前插入SBC字段。帧校验模块15、尤其是评估块152在形成头部校验和HCRC时也使用SBC字段以及使用帧头的所有动态填充位。结果，能检测第3类和第4类错误。

在接收订户站中的评估块152可以将帧头中的所接收到的动态填充位的数目与SBC字段中的值进行比较并且因此识别与帧头中的实际数目相比的偏差、即错误。

另一方面，评估块152在形成帧校验和FCRC时省略动态填充位。然而，评估块152将帧头的其它位、如ID位、RRS位等等一并计入帧校验和FCRC。即，这些位被双重保护。由此，利用帧校验模块15、尤其是利用该帧校验模块的评估块152，能以非常高的概率来检测与动态填充位相关地出现的第3类和第4类错误。

为了计算头部校验和HCRC，评估块152从预先确定的起始值R_S开始。预先确定的起始值R_S为R_S = (1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)。评估块152尤其具有与CRC多项式CRC_P的特性（系数）相对应的反馈移位寄存器，作为电路1521的电路元件。移位寄存器中的值在下文称为向量R。利用该反馈移位寄存器，可以执行对头部校验和的逐位计算。评估块152在每个帧的开始以起始值R_S来对移位寄存器R进行初始化。向量R_S中的单个“1”位于最低有效位，该最低有效位也称为LSB位置。

预先确定的起始值R_S防止有错误的情况B。在有错误的情况B下，在动态填充条件下在接收订户站（接收节点）的数据流中出现位丢失（Bit Drop）或位插入（BitInsertion），其中同时头部校验和HCRC的CRC计算的临时值是零向量R = "0...0"。有错误的情况B可能由于错误的重新同步而出现，其中接收节点看到比发送节点所实际传输的多一位或少一位。

位丢失（Bit Drop）的示例是： 100000i变成100001

位插入（Bit Insertion）的示例是： 100001变成100000i

在这些示例中，i代表具有值1的动态填充位。

如果在计算头部校验和HCRC时，其中动态填充位被一并包含在该计算中，在所提到的示例中中间结果得出向量R = "0...0"，则只要只有0位被馈入评估块152中的用于CRC计算的反馈移位寄存器中，就保持向量R = "0...0"。换言之，当多一个0或少一个0被馈入CRC计算中时，头部校验和HCRC的计算的结果保持相同。因此，评估块152的CRC计算在没有预先确定的起始值R_S的情况下无视这种情况、即有错误的情况B，该情况与动态填充位有关。这种类型的单独的错误就已经导致：CRC校验无法检测到错误。

预先确定的起始值R_S = (1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)在考虑有错误的情况B只可能在串行发送的帧450的前17位中出现的情况下被选择。其原因在于：只在帧450的头部的该部分中使用动态填充位。帧450的头部的该第一部分由14位（SOF、ID、RRS、IDE）加上最多3个动态填充位、也就是说总计最多17位组成。因此，帧450的头部的该部分非常短。

由于评估块152针对头部校验和HCRC的计算使用预先确定的起始值R_S = (1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)，所以不会出现有错误的情况B。该预先确定的起始值R_S引起：向量R在前14至17位无法取值R = "0...0"。在这种情况下，如果没有出现动态填充位，则适用14位限制。如果出现动态填充位，则适用17位限制。针对向量R的值的该结果针对CAN帧450的每个有效位串被实现，也就是说例如与帧450中的所发送的标识符（ID）的值无关。在这种情况下使用：帧头的被评估块152考虑的部分理论上可具有2的17次方的可能的位串，然而这些理论上可能的位串中的一些位串不可能出现，原因在于动态填充位被插入。

如果帧450的头部的后续位、即标识符（ID）的位、RRS位以及动态填充位包含在头部校验和HCRC的计算中，则所提到的预先确定的起始位R_S达到所希望的效果，即防止有错误的情况B。

替代地，具有恒定值的两个位（SOF、IDE）也可以包含在头部校验和HCRC的计算中。在这种情况下，也保持了防止有错误的情况B的效果。这是所有位，包括动态填充位在内，开始于SOF位并且直至在IDE位之后的动态填充位为止。

由此，预先确定的起始值R_S防止：作为头部校验和HCRC的计算的结果的向量R可以在该头部的前17位期间取值"0...0"。

在计算头部校验和HCRC时，评估块152附加地使用预先确定的CRC多项式CRC_P，该CRC多项式具有高的错误识别概率。随后说明CRC长度为13的头部校验和HCRC的CRC多项式。所得到的头部校验和HCRC的长度为13位。

CRC生成多项式CRC_P可以按照各种约定以十六进制表示法来被呈现。例如，多项式CRC_P能按如下地被呈现：

1. 作为多项式

x¹³ + x¹² + x¹¹ + x⁸ + x⁷ + x⁶ + x⁵ + x² + x¹ + 1

= (x + 1) • (x¹² + x¹⁰ + x⁹ + x⁸ + x⁶ + x⁴ + x³ + x² + 1)

2. 使用所有系数（十六进制）： 0x39E7

（从最高有效的x¹³直至最低有效的x⁰）

3. 标准表示（十六进制）： 0x19E7

（最高有效系数x¹³被省略）

4. Koopman表示（十六进制）： 0x1CF3

（最低有效系数x⁰被省略）

上述预先确定的CRC多项式CRC_P具有特别好的特性，即：

a) 汉明距离：HD 6

b) 可受保护的有效位的最大数目：52

c) 与具有HD6的其它CRC多项式相比的特别小的可实现的残差概率。

因此，接收订户站（接收节点）10、尤其是该接收订户站的帧校验模块15并且更确切地说该接收订户站的评估块152可以概率高地识别第1至4类错误以及有错误的情况B。这些错误可以通过所选择的CRC多项式及其起始值R_S以特别高的概率来被识别，如上所述。

评估块152向通信控制装置11输出相对应的报告。借此，在有错误的情况下可以丢弃所接收到的帧450。因此，通信控制装置11可以将错误帧47发送到总线40。

然而，如果使用“填充计数（Stuff Count）”字段，如SBC字段，则进一步降低残差概率。因此，有错误的帧450被接受为有效的概率变得低得多。

因此，可选的是使用SBC字段“填充计数”字段，该字段对在所发送的帧中的动态填充位的数目进行编码。

如果不需要与CAN FD的兼容性，则在帧中例如代替动态填充位而可以使用所谓的固定填充位（始终存在的填充位）。在没有动态填充位的情况下，不会出现第3类和第4类错误。此外，如SBC字段那样的“填充计数”字段可以被省略。这引起所要传输的位数减少并且甚至引起复杂性降低。

按照第一实施例的第一修改方案，帧校验模块15、尤其是评估块152被设计为：在形成头部校验和HCRC时省略动态填充位。另一方面，帧校验模块15、尤其是评估块152在形成帧校验和FCRC时使用动态填充位。在这种情况下，帧校验模块15、尤其是评估块152将帧头的其它位、如ID位、RRS位等等重新一并计入帧校验和FCRC。以这种方式，也能足够可靠地检测特殊的第3类和第4类错误。在使用错误帧47时，该检测可以利用错误帧47来被报告。

按照第一实施例的第二修改方案，帧校验模块15、尤其是评估块152被设计为不将动态填充位一并计入校验和HCRC、FCRC中的任何一个。以这种方式，也能足够可靠地检测第3类和第4类错误。其原因在于：动态填充位只能从SOF位直至FDF位之前出现。在这个小范围内，最多可包含三个动态填充位。因此，突发错误（成组错误）在长度方面受到限制，该突发错误是位流的逐块的干扰，并且第3类错误可产生该突发错误。因此，报头CRC可检测到该突发错误的概率高。在使用错误帧47时，该检测可以利用错误帧47来被报告。

按照第一实施例的第三修改方案，插入块151被设计为：使用值R_S = (0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0)作为预先确定的起始值R_S，用于计算头部校验和HCRC。评估块152在每个帧450的开始以起始值R_S来对电路1521、尤其是移位寄存器R等等进行初始化。在这种情况下，在预先确定的起始值R_S的左侧的“0”例如位于LSB位置，也就是说位于在借助于反馈移位寄存器来计算头部校验和HCRC时的最低有效位。

如果帧450的头部的后续位、即标识符（ID）的位、RRS位以及动态填充位包含在头部校验和HCRC的计算中，则当前修改方案的所提到的预先确定的起始位R_S达到所希望的效果，即防止有错误的情况B。

预先确定的起始值R_S = (0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0)的优点在于：即使对于跟在最后的可能的动态填充位之后的包含在头部校验和HCRC的计算中的两个位来说，也保证了头部校验和HCRC的向量R无法取值R = "0...0"。这两个后续位例如是有效载荷类型（Payload Type）的第7位和第6位。

按照第一实施例的第四修改方案，CRC生成多项式CRC_P只在上述预先确定的起始值R_S之一的情况下被使用并不是强制性的。替代地，能使用另一起始值R_S，其中头部校验和HCRC的向量R取值R = "0...0"作为中间结果。在此类修改方案的情况下，可能以比在第一实施例中稍低的概率来防止有错误的情况B。在这种情况下，能够通过SBC字段来识别有错误的情况B。

按照第二实施例，图6示出了图3的电路1521的设计方案的另一示例。在其它方面，对于这两个实施例来说，订户站10构造得相同。

图6的电路1521被构造为具有门U1、U2、XOR门X⁰至X¹²和触发器F0至F12的逻辑电路，这些触发器具有输出Q和反相输出Q̅。图6中的触发器F0至F12全部都构造得相同，即使图6中的触发器F0至F6与图6中的触发器F7至F12相比具有镜像的输出，以便简化和门U2的接线的表示。图6中的上方的触发器F示出了图6中的触发器F0至F6的输入D和时钟输入以及输出Q、Q̅的接线。图6中的下方的触发器F示出了图6中的触发器F7至F12的输入D和时钟输入以及输出Q、Q̅的接线。

在电路1521中，首先利用信号CRC_INIT来对各个触发器F0至F12进行置位或复位，使得由触发器F0至F12组成的移位寄存器包含起始值R_S。将串行数据流作为信号CRC_I馈入电路1521。此外，将时钟信号S_CLK和计算信号S_CC馈入电路1521。计算信号S_CC说明了该电路是否应该执行计算步骤。当电路1521被作为帧450的发送方的订户站10使用时，在输出端处输出信号CRC_A，该信号被记入用于头部校验和HCRC的字段HCRC中。如果当针对由订户站10所接收到的帧450使用电路1521时在头部校验和HCRC的计算中出现错误，则输出信号S_E，如之前关于第一实施例所描述的那样。

为了计算头部校验和HCRC，触发器F0至F12借助于信号CRC_INIT达到其起始位置，更确切地说被设置到起始值R_S。例如，在起始值R_S = (1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)的情况下，只有用于最低有效位（LSB）的触发器F0被设置到“1”。另一方面，所有其它触发器F1至F12都被设置到值“0”。

电路1521的工作步骤通过时钟信号S_CLK与信号S_CC的“与”逻辑运算来被触发。“与”逻辑运算利用“与”门U1来被实施。对于不应包含在CRC计算中的位来说，不实施工作步骤。在头部校验和HCRC的情况下，这些是具有固定值的位，如之前关于第一实施例所描述的那样。

如果订户站10是帧450的发送方，则从头部校验和字段HCRC的开始起，发送-接收装置12将信号CRC_A发送到总线40上。如果订户站10只是帧450的接收方，即不是该帧的发送方，则不发送信号CRC_A，而是使用信号S_E，以便查明在帧450的字段HCRC中的校验和中是否存在错误。

在图6的电路中，信号CRC_E由13重“与非（NAND）”门U2生成，该13重“与非”门对反相触发器输出（Q̅）进行逻辑运算。在接收订户站10中，在完全接收到HCRC之后对信号CRC_E进行评估。

如果没有错误，则在头部校验和字段HCRC的末尾，CRC-FF的所有Q输出都处在值“0”上。在这种情况下，输出或信号CRC_E具有值“0”。

如果反相输出Q̅具有值“0”，则信号CRC_E表明值“1”，以便向通信控制装置11通知错误。

图7示出了按照第三实施例的帧4500，其中CAN XL与CAN FD不兼容。在该实施例中，帧4500以及借此CAN XL帧格式不同于图2的帧450的帧格式，如下所述。在这种情况下，仅描述与图2的帧450的区别。在其它方面，这两个实施例的帧450、4500相同。

通常，在产生按照当前实施例的帧4500时，只使用固定填充规则，使得在固定数目的位之后应插入一个固定填充位。替代地，代替仅仅一个填充位，也可以插入两个或更多个位作为固定填充位。在数据长度码（DLC）的值已知的情况下，这引起恒定的帧长度或帧4500的恒定长度。这防止了由于动态填充位所引起的各种问题。因此，在帧4500的头部也不需要SBC字段。

在按照当前实施例的帧4500中，标识符（ID）不再像在CAN FD的情况下那样局限于11位或29位。标识符（ID）的位的数目k可以被自由选择。然而，替代地，数目k能被规定到固定值。对于高的净数据率来说，具有k = 8位的ID是合理的。该数目足以给予总线系统1的每个订户站10、20、30足够多的总线访问优先级。当然，然而能为k选择其它值，视总线系统1中的各种优先级的需求和数目而定。

图2的帧450的位RRS、IDE、FDF、XLF在帧4500的情况下不再需要并且被省略。这节省了4位，使得帧开销减少。由此，提高了总线系统1中的净数据率。

当NACK位为显性时，结束字段（EOF）在帧4500中仅还具有五位。另一方面，如果NACK位为隐性，则结束字段（EOF）具有三位。这引起：在帧4500结束时发送六个隐性位。如果在仲裁阶段451在五个相同位之后插入固定填充位，则该数目的隐性位在有效的帧4500中不可能出现在任何其它位置。替代地，可能会多于六位。尤其是，EOF位的数目必须与在其之后插入固定填充位的位的数目适配。

在帧4500中，帧间间隔（IFS）不需要最小长度。帧间间隔（IFS）尤其可具有长度0。在这种情况下，两个帧4500相继被无缝发送。然而，具有数目为例如1位的帧间间隔（IFS）也是合理的，以便与上述情况相比提高总线系统1的鲁棒性。由于现在在两个帧4500之间的七个隐性位，在总线40上的新订户站可以更可靠地同步。

总线系统1的订户站10、20、30和在其中实施的方法的所有上述设计方案可以单独地或者以所有可能的组合来应用。尤其是，上述实施例的所有特征和/或它们的修改方案都可以任意地组合。附加地或替代地，尤其可设想如下修改方案。

即使本发明之前以CAN总线系统为例来被描述，本发明也可以被用于任何通信网络和/或通信方法，在所述通信网络和/或通信方法的情况下使用两个不同的通信阶段，在所述两个不同的通信阶段中，针对这些不同的通信阶段所产生的总线状态有所不同。尤其是，本发明能用于开发其它串行总线网络，如以太网和/或100 Base-T1以太网、现场总线系统等等。

按照这些实施例的总线系统1尤其可以是其中数据能以两种不同的比特率来被串行传输的通信网络。有利、然而不是强制性的前提是，在总线系统1中至少在特定时间区间内确保订户站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中的订户站10、20、30的数目和布局是任意的。尤其可以取消总线系统1中的订户站20。可能的是：在总线系统1中存在订户站10或30中的一个或多个订户站。可设想的是：总线系统1中的所有订户站都设计得相同，即只存在订户站10或者只存在订户站30。

Claims

1.一种用于串行总线系统（1）的订户站（10；30），所述订户站具有：

通信控制装置（11；31），用于控制所述订户站（10；30）与所述总线系统（1）的至少一个其它订户站（10；20；30）的通信；和

发送/接收装置（12；32），所述发送/接收装置被设计用于将由所述通信控制装置（11；31）产生的发送信号（TXD）串行发送到所述总线系统（1）的总线（40）上，并且所述发送/接收装置被设计用于从所述总线系统（1）的总线（40）串行接收信号，

其中所述通信控制装置（11；31）被设计为：按照帧（450）来产生所述发送信号（TXD）并且在所述帧（450）中插入头部校验和（HCRC），只有位于针对所述帧（450）中的有效数据所设置的数据字段（455）之前的帧头的位被计入所述头部校验和，

其中所述通信控制装置（11；31）被设计为将动态填充位插入所述帧头中，使得在连续5个相同位之后将相反的填充位插入所述帧（450）的位流，而且

其中所述通信控制装置（11；31）被设计为针对所述头部校验和（HCRC）的计算使用预先确定的起始值（R_S）和预先确定的校验和多项式（CRC_P），在所述起始值和所述校验和多项式的情况下，所述头部校验和（HCRC）的计算的针对所述帧头的在其中使用动态填充位的部分的中间结果不等于零向量。

2.根据权利要求1所述的订户站（10；30），其中所述预先确定的起始值（R_S）等于(1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)。

3.根据权利要求1所述的订户站（10；30），其中所述预先确定的起始值（R_S）等于(0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的订户站（10；30），其中所述通信控制装置（11；31）被设计为：针对所述头部校验和（HCRC）的计算，使用电路（1521）的至少一个切换元件（F0至F12），所述切换元件能被设定到所述预先确定的起始值（R_S），而且所述切换元件或所述电路实现预先确定的校验和多项式（CRC_P）。

5.根据上述权利要求中任一项所述的订户站（10；30），其中所述预先确定的校验和多项式（CRC_P）等于x¹³ + x¹² + x¹¹ + x⁸ + x⁷ + x⁶ + x⁵ + x² + x¹ + 1。

6.根据上述权利要求中任一项所述的订户站（10；30），其中所述通信控制装置（11；31）被设计为：只将动态填充位插入所述帧头的第一部分。

7.根据上述权利要求中任一项所述的订户站（10；30），

其中所述通信控制装置（11；31）被设计为将如下字段（SBC）插入所述帧（450），在所述字段中编码有所述动态填充位的数目，而且

其中所述通信控制装置（11；31）被设计为在所述数据字段（455）之前插入至少一个字段（SBC），在所述至少一个字段中插入有所述帧（450）的有效数据。

8.根据上述权利要求中任一项所述的订户站（10；30），其中所述发送/接收装置（12；32）被设计用于将由所述通信控制装置（11；31）产生的发送信号（TXD）串行发送到所述总线系统（1）的总线（40）上，使得对于在所述总线系统（1）的订户站（10、20、30）之间被交换的消息（45）来说，在第一通信阶段（451）被发送到所述总线（40）上的信号的位时间（t_bt）能够不同于在第二通信阶段（452）所发送的信号的位时间（t_bt）。

9.根据上述权利要求中任一项所述的订户站（10；30），

其中针对消息（45）所形成的帧（450）与CAN FD兼容地构造，而且

其中在第一通信阶段（451）协商：所述总线系统（1）的订户站（10、20、30）中的哪个订户站在随后的第二通信阶段（452）获得对所述总线（40）的至少临时独占的、无冲突的访问。

10.一种用于串行总线系统（1）的订户站（10；30），所述订户站具有：

其中所述通信控制装置（11；31）被设计为：针对所述头部校验和（HCRC）的计算，使用电路（1521）的至少一个切换元件（F0至F12），所述切换元件能被设定到预先确定的起始值（R_S），而且所述切换元件或所述电路实现预先确定的校验和多项式（CRC_P），

其中所述预先确定的校验和多项式（CRC_P）等于x¹³ + x¹² + x¹¹ + x⁸ + x⁷ + x⁶ + x⁵+ x² + x¹ + 1。

11.根据权利要求10所述的订户站（10；30），其中所述预先确定的起始值（R_S）与所述预先确定的校验和多项式（CRC_P）的组合被设计为使得所述头部校验和（HCRC）的计算的针对所述帧头的在其中应被所述通信控制装置（11；31）插入动态填充位的部分的中间结果不等于零向量。

12.一种总线系统（1），所述总线系统具有：

总线（40）；和

至少两个订户站（10；20；30），所述至少两个订户站经由所述总线（40）来彼此连接，使得所述至少两个订户站能够彼此进行串行通信，而且所述至少两个订户站中的至少一个订户站（10；30）是根据上述权利要求中任一项所述的订户站（10；30）。

13.一种用于在串行总线系统（1）中的通信的方法，其中所述方法利用所述总线系统（1）的订户站（10；30）来被实施，所述订户站具有通信控制装置（11；31）和发送/接收装置（12；32），其中所述方法具有如下步骤：

利用所述通信控制装置（11；31），控制所述订户站（10；30）与所述总线系统（1）的至少一个其它订户站（10；20；30）的通信；而且

利用所述发送/接收装置（12；32），将由所述通信控制装置（11；31）产生的发送信号（TXD）发送到所述总线系统（1）的总线（40）上，其中所述发送/接收装置（12；32）还被设计用于从所述总线系统（1）的总线（40）串行接收信号；

利用所述通信控制装置（11；31），按照帧（450）来产生所述发送信号（TXD），

其中所述通信控制装置（11；31）在所述帧（450）中插入头部校验和（HCRC），只有位于针对所述帧（450）中的有效数据所设置的数据字段（455）之前的帧头的位被计入所述头部校验和，

其中所述通信控制装置（11；31）将动态填充位插入所述帧头中，使得在连续5个相同位之后将相反的填充位插入所述帧（450）的位流，而且

其中所述通信控制装置（11；31）针对所述头部校验和（HCRC）的计算使用预先确定的起始值（R_S）和预先确定的校验和多项式（CRC_P），在所述起始值和所述校验和多项式的情况下，所述头部校验和（HCRC）的计算的针对所述帧头的在其中使用动态填充位的部分的中间结果不等于零向量。