DE102011122843A1

DE102011122843A1 - Method for transferring serial data in bus system of motor vehicle, involves integrating information about error passive state of bus into frames by additional bit

Info

Publication number: DE102011122843A1
Application number: DE201110122843
Authority: DE
Inventors: Christian Horst; Florian Hartwich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-31

Abstract

The method involves exchanging messages through bus based on ISO 11898-1standard. The logical structure of message comprises start of frame Bit, arbitration, control, data, cyclic redundancy check, and acknowledgment fields, and final of frame. The control field has data length code containing information about data field length. The control field comprises more than six bits. Additional bit (ESI) is added to control field of message, if first marker (EDL) is present. The information about error passive state of bus is integrated into sent frames by additional bit. An independent claim is included for device for transferring serial data in bus system.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung, beispielsweise einen Kommunikationscontroller, zur seriellen Datenübertragung zwischen wenigstens zwei Teilnehmern in einem seriellen Bussystem.The invention relates to a method and a device, for example a communication controller, for serial data transmission between at least two subscribers in a serial bus system.

Beispielsweise aus den Normen der Familie ISO 11898-1 bis -5 ist das Controller Area Network (CAN) sowie eine als „Time Triggered CAN” (TTCAN) bezeichnete Erweiterung des CAN bekannt, im Folgenden auch als Norm CAN bezeichnet. Das beim CAN verwendete Medienzugriffssteuerverfahren beruht auf einer bitweisen Arbitrierung. Bei der bitweisen Arbitrierung können mehrere Teilnehmerstationen gleichzeitig Daten über den Kanal des Bussystems übertragen, ohne dass hierdurch die Datenübertragung gestört wird. Die Teilnehmerstationen können weiterhin beim Senden eines Bits über den Kanal den logischen Zustand (0 oder 1) des Kanals ermitteln. Entspricht ein Wert des gesendeten Bits nicht dem ermittelten logischen Zustand des Kanals, dann beendet die Teilnehmerstation den Zugriff auf den Kanal. Bei CAN wird die bitweise Arbitrierung üblicherweise anhand eines Identifiers innerhalb einer über den Kanal zu übertragenden Nachricht vorgenommen. Nachdem eine Teilnehmerstation den Identifier vollständig an den Kanal gesendet hat, weiß sie, dass sie exklusiven Zugriff auf den Kanal hat. Somit entspricht das Ende der Übertragung des Identifiers einem Beginn eines Freigabeintervalls, innerhalb dessen die Teilnehmerstation den Kanal exklusiv nutzen kann. Gemäß der Protokollspezifikation des CAN dürfen andere Teilnehmerstationen so lange nicht auf den Kanal zugreifen, das heißt Daten an den Kanal senden, bis die sendende Teilnehmerstation ein Prüfsummenfeld (CRC Field) der Nachricht übertragen hat. Somit entspricht ein Endzeitpunkt der Übertragung des CRC Fields einem Ende des Freigabeintervalls.For example, from the Standards of the family ISO 11898-1 to -5 is the Controller Area Network (CAN) and a known as "Time Triggered CAN" (TTCAN) extension of the CAN known, hereinafter also referred to as standard CAN. The media access control method used in the CAN is based on bitwise arbitration. In the bitwise arbitration several subscriber stations can simultaneously transmit data via the channel of the bus system, without this disrupting the data transfer. The subscriber stations can continue to determine the logical state (0 or 1) of the channel when sending a bit over the channel. If a value of the transmitted bit does not correspond to the determined logical state of the channel, then the subscriber station terminates the access to the channel. In CAN, the bitwise arbitration is usually done on the basis of an identifier within a message to be transmitted over the channel. After a subscriber station has completely sent the identifier to the channel, it knows that it has exclusive access to the channel. Thus, the end of transmission of the identifier corresponds to a beginning of a release interval within which the subscriber station can exclusively use the channel. According to the protocol specification of the CAN, other subscriber stations may not access the channel, that is, send data to the channel until the transmitting subscriber station has transmitted a check-sum field (CRC field) of the message. Thus, an end time of transmission of the CRC field corresponds to an end of the enable interval.

Durch die bitweise Arbitrierung wird also eine zerstörungsfreie Übertragung derjenigen Nachrichtüber den Kanal erreicht, die das Arbitrierungsverfahren gewonnen hat. Die Protokolle des CAN eignen sich besonders zum Übertragen kurzer Meldungen unter Echtzeitbedingungen, wobei durch geeignete Zuweisung der Identifier sichergestellt werden kann, dass besonders wichtige Nachrichten nahezu immer die Arbitrierung gewinnen und erfolgreich gesendet werden.The bitwise arbitration thus achieves non-destructive transmission of that message via the channel which has obtained the arbitration method. The protocols of the CAN are particularly suitable for transmitting short messages under real-time conditions, whereby it can be ensured by suitable assignment of the identifier that particularly important messages almost always win the arbitration and are sent successfully.

Mit der zunehmenden Vernetzung moderner Fahrzeuge und dem Einzug zusätzlicher Systeme zur Verbesserung beispielsweise der Fahrsicherheit oder des Fahrkomforts wachsen die Anforderungen an die zu übertragenden Datenmengen und die bei der Übertragung zulässigen Latenzzeiten. Beispiele sind Fahrdynamikregelsysteme wie z. B. das elektronische Stabilitätsprögramm ESP, Fahrerassistenzsysteme wie z. B. die automatische Abstandsregelung ACC, oder Fahrerinformationssysteme wie z. B. die Verkehrszeichenerkennung (vgl. beispielsweise Beschreibungen in „ Bosch Kraftfahrtechnisches Handbuch”, 27. Auflage, 2011, Vieweg + Teubner ).With the increasing networking of modern vehicles and the introduction of additional systems for improving, for example, driving safety or driving comfort, the demands on the data volumes to be transmitted and the latencies that are permissible during transmission are growing. Examples are vehicle dynamics control systems such. As the electronic stability program ESP, driver assistance systems such. B. the automatic distance control ACC, or driver information systems such. As the traffic sign recognition (see, for example, descriptions in " Bosch Automotive Manual ", 27th Edition, 2011, Vieweg + Teubner ).

DE 103 11 395 A1 beschreibt ein System, bei welchem asynchrone, serielle Kommunikation alternativ über ein asymmetrisches physikalisches oder über das symmetrische physikalische CAN-Protokoll erfolgen kann, und dadurch eine höhere Datenübertragungsrate oder -sicherheit für die asynchrone Kommunikation erzielbar ist. DE 103 11 395 A1 describes a system in which asynchronous serial communication can alternatively be via an asymmetric physical or via the symmetric physical CAN protocol, and thereby achieve a higher data transmission rate or security for the asynchronous communication.

DE 10 2007 051 657 A1 schlägt vor, in den exklusiven Zeitfenstern des TTCAN Protokolles eine asynchrone, schnelle, nicht CAN-konforme Datenübertragung anzuwenden, um die übertragene Datenmenge zu erhöhen. DE 10 2007 051 657 A1 Proposes to use asynchronous, fast, non-CAN compliant data transfer in the exclusive time slots of the TTCAN protocol to increase the amount of data transferred.

G. Cena und A. Valenzano behandeln in „Overclocking of controller area networks” (Electronics Letters, Vol. 35, No. 22(1999), S. 1924) die Auswirkungen einer Übertaktung der Busfrequenz in Teilbereichen der Nachrichten auf die effektiv erzielte Datenrate. G. Cena and A. Valenzano discuss in "Overclocking of controller area networks" (Electronics Letters, Vol. 35, No. 22 (1999), p. 1924). the effect of overclocking the bus frequency in subareas of the messages to the effective data rate achieved.

Es zeigt sich, dass der Stand der Technik nicht in jeder Hinsicht befriedigende Ergebnisse liefertIt turns out that the state of the art does not provide satisfactory results in every respect

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Im Folgenden wird die Erfindung mit ihren Vorteilen anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen beschrieben. Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die dargestellten und geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt.In the following the invention will be described with its advantages with reference to drawings and exemplary embodiments. The object of the invention is not limited to the illustrated and described embodiments.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur seriellen Datenübertragung in einem Bussystem mit mindestens zwei Busteilnehmern, die über den Bus Nachrichten austauschen, bereit, wobei die gesendeten Nachrichten einen logischen Aufbau gemäß der CAN-Norm ISO 11898-1 aufweisen. Das heisst, Daten übertragende Nachrichten sind aufgebaut aus einem einzelnen führenden „Start-Of-Frame”-Bit und einer Folge von Feldern (Field) aus mehreren Bits, nämlich Arbitration Field, Control Field, Data Field, CRC. Field, Acknowledge Field, und End-of-Frame Field.The present invention provides a method for serial data transmission in a bus system having at least two bus subscribers exchanging messages over the bus, the transmitted messages having a logical structure according to the CAN standard ISO 11898-1 exhibit. That is, data transmitting messages are constructed of a single leading "start-of-frame" bit and a sequence of fields of multiple bits, namely arbitration field, control field, data field, CRC. Field, Acknowledge Field, and End-of-Frame Field.

Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass bei Vorliegen einer ersten Kennzeichnung das Control Field der Nachrichten abweichend von der CAN-Norm ISO 11898-1 mehr als sechs Bit umfasst, wobei bei Vorliegen der ersten Kennzeichnung das Control Field der Nachricht um wenigstens ein weiteres Bit erweitert wird, wobei durch das weitere Bit oder eines der weiteren Bits eine Information über den Zustand ”Error Passive” des Busteilnehmers in versandte Botschaften integriert wird. Der Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens liegt darin, dass mit diesem Verfahren Busteilnehmer, die sich im Zustand ”Error Passive” befinden, von den anderen Busteilnehmern eindeutig identifiziert werden können.The method is characterized in that, in the presence of a first identification, the control field of the messages deviates from the CAN standard ISO 11898-1 comprises more than six bits, wherein in the presence of the first identifier, the control field of the message is extended by at least one further bit, wherein integrated by the further bit or one of the further bits information about the state "Error Passive" of the bus user in sent messages becomes. The advantage of the proposed method is that with this method bus subscribers who are in the "error passive" state can be clearly identified by the other bus subscribers.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann bei Vorliegen der ersten Kennzeichnung das Datenfeld der Nachrichten abweichend von der CAN-Norm ISO 11898-1 mehr als acht Bytes umfassen kann, wobei zur Feststellung der Größe des Datenfeldes die Werte der vier Bits des Data Length Codes zumindest teilweise abweichend von der CAN-Norm ISO 11898-1 interpretiert werden. In einer besonders bevorzugten nimmt bei Vorliegen einer zweiten Kennzeichnung die Bitlänge für wenigstens einen vorgegebenen oder vorgebbaren Bereich innerhalb der Nachricht einen gegenüber der vor dem Vorliegen der zweiten Kennzeichnung verwendeten Bitlänge verkürzten Wert an, wobei der Bereich frühestens mit der zweiten Kennzeichnung beginnt und spätestens mit dem CRC Delimiter endet, wobei die zweite Kennzeichnung nur bei Vorliegen der ersten Kennzeichnung auftritt und in dem abweichend von der CAN-Norm ISO 11898-1 mehr als sechs Bit umfassenden Control Field der Nachrichten erfolgt. Dies hat gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren den Vorteil, dass durch die zweistufige Umschaltung – einerseits der Größe des Datenfeldes und andererseits der Bitlänge in Teilen der Nachricht – mit jeweils separater Kennzeichnung die Vorteile der beiden Maßnahmen je nach Möglichkeit auch separat ausgenutzt werden können. Beispielsweise können auch dann, wenn aus Gründen der Bustopologie die Umschaltung auf kürzere Bitlänge nicht möglich ist, weiterhin Nachrichten mit einer höheren Datenmenge versendet werden. Auch kann bei Auftreten von Fehlern in Nachrichten mit verkürzter Bitlänge zunächst auf die normale Bitlänge ungeschaltet werden, ohne die Vorteile der Vergrößerung des Datenbereiches zu opfern.In a preferred embodiment, in the presence of the first identifier, the data field of the messages deviating from the CAN standard ISO 11898-1 may comprise more than eight bytes, wherein to determine the size of the data field, the values of the four bits of the data length code at least partially different from the CAN standard ISO 11898-1 be interpreted. In a particularly preferred case, in the presence of a second identifier, the bit length for at least one predetermined or predeterminable area within the message decreases to a shortened value compared to the bit length used prior to the presence of the second identifier, the range beginning at the earliest with the second identifier and not later than the second identifier CRC Delimiter terminates, the second marking occurring only in the presence of the first marking and in the deviating from the CAN standard ISO 11898-1 more than six bit control message field takes place. This has over the known from the prior art method has the advantage that the advantages of the two measures are also exploited separately by the two-step switching - on the one hand the size of the data field and on the other hand, the bit length in parts of the message - each with a separate label can. For example, even if, for reasons of bus topology, switching to shorter bit lengths is not possible, messages with a higher data volume can continue to be sent. Also, when errors occur in messages of shortened bit length, it is possible to first switch to the normal bit length without sacrificing the benefits of increasing the data area.

Es ist besonders vorteilhaft, dass die erste Kennzeichnung (EDL) durch ein rezessives Bit im Control Field erfolgt, da dort Bits zur Verfügung stehen, welche in normgemäßen CAN Nachrichten stets dominant versendet werden. Außerdem kann die Flanke zwischen der rezessiven Kennzeichnung und einem nachfolgenden dominanten Bit für Synchonisierungszwecke genutzt werden, wenn, wie in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, auf das rezessive Bit der ersten Kennzeichnung (EDL) in allen Daten-Nachrichten wenigstens ein dominantes Bit folgt.It is particularly advantageous that the first identification (EDL) is carried out by a recessive bit in the control field, since there are available bits which are always sent dominant in standard CAN messages. In addition, the edge between the recessive tag and a subsequent dominant bit may be used for synchronization purposes if, as provided in an advantageous embodiment, the recessive bit of the first tag (EDL) is followed by at least one dominant bit in all data messages.

Es ist weiterhin vorteilhaft für die Kennzeichnungs- und Synchronisierungszwecke, wenn die zweite Kennzeichnung (BRS) ebenfalls durch ein rezessives Bit im Control Field erfolgt, welches zeitlich nach dem Bit der ersten Kennzeichnung (EDL) übertragen wird, insbesondere wenn dieses vom rezessiven Bit der ersten Kennzeichnung durch wenigstens ein dominantes Bit getrennt ist.It is furthermore advantageous for the identification and synchronization purposes if the second identifier (BRS) is likewise effected by a recessive bit in the control field, which is transmitted in time after the bit of the first identifier (EDL), in particular if this is the recessive bit of the first identifier Label is separated by at least one dominant bit.

Bei Vorliegen der ersten Kennzeichnung kann in vorteilhafter Weise die Flanke zwischen dem rezessiven Bit der ersten Kennzeichnung und dem wenigstens einen folgenden dominanten Bit zur Re-Synchronisierung oder Hard-Synchronisierung des Bit-Timings der Busteilnehmer genutzt werden, was die Zuverlässigkeit und Fehlersicherheit der Datenübertragung insbesondere bei nachfolgender Umschaltung der Bitlänge erhöht.In the presence of the first identifier, the edge between the recessive bit of the first identifier and the at least one following dominant bit can be advantageously used for re-synchronization or hard-synchronization of the bit timing of the bus users, which in particular increases the reliability and reliability of the data transmission increased with subsequent switching of the bit length.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn in Abhängigkeit vom Wert der ersten Umschaltbedingung jede der möglichen Wertekombinationen der vier Bits des Data Length Code einer der zulässigen Größen des Datenfeldes zugeordnet ist. Dadurch wird eine transparente und flexible Möglichkeit zur Verwendung zahlreicher unterschiedlicher Größen des Datenfeldes geschaffen.It is furthermore advantageous if, depending on the value of the first switchover condition, each of the possible value combinations of the four bits of the data length code is assigned to one of the permissible variables of the data field. This provides a transparent and flexible way to use many different sizes of the data field.

Die erste Kennzeichnung wird vorteilhafterweise in den Busteilnehmern ausgewertet und abhängig von der ersten Kennzeichnung wird der Empfangsprozess an die Größe des Control Field und/oder des Datenfeldes und/oder der nachfolgenden Bestandteile der Nachricht, insbesondere des CRC Feldes, angepasst. Auch die zweite Kennzeichnung wird in den Busteilnehmern bei Vorliegen der ersten Kennzeichnung ausgewertet und abhängig vom Wert der zweiten Kennzeichnung der Empfangsprozess an die unterschiedlichen Werte der Bitlänge innerhalb einer Nachricht angepasst wird. Dadurch bleibt die hohe Fehlererkennungswahrscheinlichkeit bei Übertragungsfehlern, die den CAN-Bus auszeichnet, erhalten, denn alle Busteilnehmer können abhängig von der Kennzeichnung die Einhaltung der Protokollvorgaben prüfen.The first identification is advantageously evaluated in the bus subscribers and, depending on the first identification, the reception process is adapted to the size of the control field and / or the data field and / or the subsequent components of the message, in particular the CRC field. The second identification is also evaluated in the bus subscribers in the presence of the first identification and, depending on the value of the second identification, the reception process is adapted to the different values of the bit length within a message. As a result, the high error detection probability for transmission errors that characterizes the CAN bus remains, because all bus users can check compliance with the protocol specifications, depending on the marking.

In vorteilhafter, weil den Implementierungsaufwand minimierender Weise werden die mindestens zweiunterschiedlichen Werte der zeitlichen Bitlänge innerhalb einer Nachricht durch Verwendung mindestens zweier unterschiedlicher Skalierungsfaktoren zur Einstellung der Bus-Zeiteinheit relativ zu einer kleinsten Zeiteinheit oder dem Oszillatortakt im laufenden Betrieb realisiert.In an advantageous manner, because the implementation effort is minimized, the at least two different values of the temporal bit length within a message are realized by using at least two different scaling factors for setting the bus time unit relative to a minimum time unit or the oscillator clock during operation.

Bei Vorliegen einer weiteren Kennzeichnung, welche mit der ersten Kennzeichnung (EDL) übereinstimmen kann, weist in einer vorteilhaften Ausprägung das CRC Field der Nachrichten eine von der CAN Norm ISO 11898-1 abweichende Anzahl von Bits aufweist und/oder es wird wenigstens ein von der CAN-Norm ISO 11898-1 abweichendes Generator-Polynom verwendet, so dass auch bei größeren übertragenen Datenfeldern die gewünschte Fehlererkennungswährscheinlichkeit erreicht wird. Auch der Wert weiteren Kennzeichnung wird in den Busteilnehmern ermittelt und abhängig davon und/oder vom Inhalt des Data Length Code der Empfangsprozess an die Größe des CRC Field angepasst wird.In the case of a further identification, which may coincide with the first identification (EDL), in an advantageous embodiment the CRC field of the messages has one of the CAN standard ISO 11898-1 different number of Has bits and / or at least one of the CAN standard ISO 11898-1 deviating generator polynomial used, so that even with larger transmitted data fields, the desired error detection probability is achieved. The value of further identification is also determined in the bus subscribers and, depending on this and / or the content of the data length code, the receiving process is adapted to the size of the CRC field.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zu Beginn einer erfindungsgemäßen Nachricht die Berechnung von wenigstens zwei CRC Checksummen mittels unterschiedlicher Generator-Polynome parallel gestartet wird und erst, wenn aufgrund der Kennzeichnung feststeht, welches CRC-Prüfungsverfahren für die Übertragung der Nachricht anzuwenden ist, entschieden wird, welches Ergebnis aus einer der parallel gestarteten CRC-Berechnungen verwendet wird.It is particularly advantageous if, at the beginning of a message according to the invention, the calculation of at least two CRC checksums is started in parallel by means of different generator polynomials and only if, based on the identification, it is decided which CRC examination method is to be used for the transmission of the message, which result from one of the parallel started CRC calculations is used.

Das Verfahren ist vorteilhaft einsetzbar im normalen Betrieb eines Kraftfahrzeuges zur Übertragung von Daten zwischen wenigstens zwei Steuergeräten des Kraftfahrzeuges, welche über einen geeigneten Datenbus Verbunden sind. Es ist aber gleichermaßen vorteilhaft einsetzbar während der Fertigung oder Wartung eines Kraftfahrzeuges zur Übertragung von Daten zwischen einer zum Zwecke der Programmierung mit einem geeigneten Datenbus verbundenen Programmierungseinheit und wenigstens einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges, welches mit dem Datenbus verbunden ist.The method can be used advantageously in the normal operation of a motor vehicle for the transmission of data between at least two control devices of the motor vehicle, which are connected via a suitable data bus. However, it can equally advantageously be used during the manufacture or maintenance of a motor vehicle for the transmission of data between a programming unit connected to a suitable data bus for the purpose of programming and at least one control unit of the motor vehicle which is connected to the data bus.

Ein weiterer Vorteil ist, dass ein Norm-CAN Controller nur minimal geändert werden muss, um erfindungsgemäß arbeiten zu können. Ein erfindungsgemäßer Kommunikationscontroller, der auch als Norm-CAN Controller arbeiten kann, ist nur unwesentlich größer als ein herkömmlicher Norm-CAN Controller. Das zugehörige Anwendungs-Programm muss nicht geändert werden, und schon dann werden Vorteile in der Geschwindigkeit der Datenübertragung erzielt.A further advantage is that a standard CAN controller only has to be changed minimally in order to be able to work according to the invention. An inventive communication controller, which can also work as a standard CAN controller, is only slightly larger than a conventional standard CAN controller. The associated application program does not need to be changed, and even then advantages in the speed of data transmission are achieved.

Es können in vorteilhafter Weise erhebliche Teile des CAN-Conformance-Tests ( ISO 16845 ) übernommen werden. In einer vorteilhaften Ausprägung kann das erfindungsgemäße Übertragungsverfahren mit den Ergänzungen des TTCAN ( ISO 11898-4 ) kombiniert werden.Advantageously, considerable parts of the CAN conformance test ( ISO 16845 ). In an advantageous embodiment, the transmission method according to the invention with the additions of the TTCAN ( ISO 11898-4 ) be combined.

Zeichnungendrawings

Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

1a zeigt die zwei Alternativen für den Aufbau von Daten-Nachrichten gemäß der CAN-Norm ISO 11898-1 , das CAN Standard Format und das CAN Extended Format. 1a shows the two alternatives for the construction of data messages according to the CAN standard ISO 11898-1 , the CAN standard format and the CAN extended format.

1b zeigt zwei Beispiele für das Format von demgegenüber erfindungsgemäß modifizierten „CAN FD Long” Nachrichten mit geändertem Control Field und flexibler Größe von Datenfeld und CRC Field. Dargestellt sind sowohl eine Modifikation einer Standard CAN Nachricht, als auch eine Modifikation einer Extended CAN Nachricht. 1b shows two examples of the format of contrast to the invention modified "CAN FD Long" messages with a modified control field and flexible size of data field and CRC field. Shown are both a modification of a standard CAN message, as well as a modification of an extended CAN message.

2 stellt verschiedene Möglichkeiten dar, wie der Inhalt des Data Length Code erfindungsgemäß abweichend von der CAN-Norm ISO 11898-1 interpretiert werden kann. 2 presents various possibilities, such as the content of the data length code deviating from the invention CAN standard ISO 11898-1 can be interpreted.

3 stellt schematisch ein Ausführungsbeispiel für den Empfangsprozess auf einer Teilnehmerstation vom Typ „CAN FD Long” des Bussystems dar. 3 schematically illustrates an embodiment of the receiving process on a subscriber station of the type "CAN FD Long" of the bus system.

4 zeigt zwei weitere Beispiele für erfindungsgemäß modifizierte Nachrichten vom Typ „CAN FD Fast”, bei welchen gegenüber 1b zusätzlich Bereiche innerhalb der Nachricht festgelegt sind, in welchen erfindungsgemäß eine unterschiedliche Bitlänge verwendet wird. 4 shows two further examples of inventively modified messages of the type "CAN FD Fast", in which 1b In addition, areas are defined within the message, in which according to the invention a different bit length is used.

5 stellt schematisch ein Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Empfangsprozess auf einer Teilnehmerstation vom Typ „CAN FD Fast” des Bussystems dar. 5 schematically illustrates an embodiment of the receiving process according to the invention on a subscriber station of the type "CAN FD Fast" of the bus system.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In 1a ist der Aufbau von Nachrichten, wie sie auf einem CAN Bus zur Datenübertragung verwendet werden, dargestellt. Die beiden unterschiedlichen Formate „Standard” und „Extended” sind dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in geeigneten Ausführungsformen auf beide Formate anwendbar.In 1a is the construction of messages, as they are used on a CAN bus for data transmission represented. The two different formats "Standard" and "Extended" are shown. The method according to the invention can be applied to both formats in suitable embodiments.

Die Nachricht beginnt mit einem „Start of Frame”(SOF)-Bit, das den Beginn der Nachricht signalisiert. Es schließt sich ein Abschnitt an, der in erster Linie zur Identifizierung der Nachricht dient, und anhand dessen die Teilnehmer des Bussystems entscheiden, ob sie die Nachricht empfangen oder nicht. Dieser Abschnitt wird mit „Arbitration Field” bezeichnet und enthält den Identifier. Es folgt ein „Control Field”, das unter anderem den Data Length Code enthält. Der Data Length Code enthält Informationen über die Größe des Datenfeldes der Nachricht. Hieran schließt sich das eigentliche Datenfeld „Data Field” an, das die zwischen den Teilnehmern des Bussystems auszutauschenden Daten enthält. Es folgt das „CRC Field” mit der 15 Bit umfassenden Checksumme und einem Delimiter, und anschließend zwei „Acknowledge”(ACK)-Bits, die dazu dienen, den erfolgreichen Empfang einer Nachricht an den Sender zu signalisieren. Abgeschlossen wird die Nachricht durch eine „End of Frame”(EOF)-Sequenz.The message begins with a "Start of Frame" (SOF) bit signaling the beginning of the message. This is followed by a section which serves primarily to identify the message, and on the basis of which the users of the bus system decide whether they receive the message or not. This section is called "Arbitration Field" and contains the identifier. This is followed by a "Control Field" which, among other things, contains the Data Length Code. The data length code contains information about the size of the data field of the message. This is followed by the actual data field "Data Field", which contains the data to be exchanged between the subscribers of the bus system. This is followed by the "CRC Field" with the 15-bit check sum and a delimiter, followed by two "Acknowledge" (ACK) bits, which serve to signal the successful receipt of a message to the sender. The message is completed by an "End of Frame" (EOF) sequence.

Bei dem CAN Übertragungsverfahren nach der Norm darf das Datenfeld maximal 8 Byte, also 64 Bit an Daten enthalten. Der Data Length Code umfasst gemäß der Norm vier Bits, kann also 16 verschiedene Werte annehmen. Benutzt werden aus diesem Wertebereich in heutigen Bussystemen lediglich acht verschiedene Werte für die unterschiedlichen Größen des Datenfeldes von 1 Byte bis zu 8 Byte. Ein Datenfeld von 0 Byte ist im Norm CAN nicht empfohlen, Größen oberhalb von 8 Byte sind nicht zulässig. Die Zuordnung der Werte des Data Length Code zu den Größen des Datenfeldes ist in 2 in der Spalte CAN Norm dargestellt. In the case of the CAN transmission method according to the standard, the data field may contain a maximum of 8 bytes, that is to say 64 bits of data. The data length code comprises four bits according to the standard, so it can take 16 different values. From this range of values in today's bus systems, only eight different values are used for the different sizes of the data field from 1 byte to 8 bytes. A data field of 0 bytes is not recommended in the CAN standard, sizes above 8 bytes are not permitted. The assignment of the values of the Data Length Code to the sizes of the data field is in 2 shown in the column CAN norm.

In 1b sind in analoger Darstellung die erfindungsgemäß zu übertragenden, modifizierten Nachrichten, jeweils abgeleitet von den beiden Norm-Formaten, gegenübergestellt. Sie unterscheiden sich von den normgemäßen Nachrichten aus 1a durch die Ergänzung einiger zusätzlicher Bits im Control Field, die mit EDL, BRS, ESI bezeichnet sind und deren Zweck im Folgenden noch erläutert wird. Weiterhin unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Nachrichten durch die variable Größe von Data Field und CRC Field. Die Nachrichten tragen daher die Bezeichnung „CAN FD Long”.In 1b are compared in an analogous representation according to the invention to be transmitted, modified messages, each derived from the two standard formats compared. They differ from the standard messages 1a by supplementing some additional bits in the control field, which are denoted by EDL, BRS, ESI and the purpose of which will be explained below. Furthermore, the messages according to the invention differ by the variable size of Data Field and CRC Field. The messages are therefore called "CAN FD Long".

Bei dem erfindungsgemäß modifizierten Übertragungsverfahren darf das Datenfeld auch mehr als 8 Byte enthalten, nämlich in der dargestellten Ausprägung bis zu K Byte. Anders als im Norm CAN werden weitere Werte, die der Data Length Code einnehmen kann, ausgenutzt, um größere Datenfelder zu kennzeichnen. Beispielsweise können die vier Bits des Data Length Code benutzt werden, um die Werte von null bis 15 Byte darzustellen. Es können aber auch andere Zuordnungen getroffen werden, beispielsweise ist es eine Möglichkeit, den in heutigen CAN-Nachrichten üblicherweise nicht genutzten Wert des Data Length Code DLC = 0b0000 für eine weitere mögliche Größe des Datenfeldes zu benutzen, beispielsweise für die Größe 16 Byte.In the case of the transmission method modified according to the invention, the data field may also contain more than 8 bytes, namely up to K bytes in the illustrated embodiment. Unlike the CAN standard, other values that the Data Length Code can take are used to identify larger data fields. For example, the four bits of the data length code can be used to represent the values from zero to 15 bytes. However, other assignments can also be made, for example, it is a possibility to use the value of the data length code DLC = 0b0000, which is usually not used in today's CAN messages, for a further possible size of the data field, for example for the size 16 bytes.

Diese beiden Möglichkeiten sind in 2 in Tabellenform als DLC1 und DLC2 dargestellt. Die Maximalgröße des Datenfeldes K hat in diesen Fällen den Wert 15 bzw. 16. Eine weitere Möglichkeit ist es, dass für die Werte des Data Length Code größer 0b1000 und bis 0b1111 die zugehörigen Größen des Datenfeldes um ein größeres Inkrement anwachsen. Ein Beispiel für diesen Fall ist in der Tabelle als DLC3 dargestellt. Die Maximalgröße des Datenfeldes K erreicht in dieser Variante den Wert 64 Byte. Eine andere Wahl ist selbstverständlich möglich, beispielsweise ein Inkrement von jeweils 4 Byte.These two possibilities are in 2 represented in tabular form as DLC1 and DLC2. The maximum size of the data field K has the values 15 and 16 in these cases. Another possibility is that for the values of the data length code greater than 0b1000 and up to 0b1111, the associated sizes of the data field increase by a larger increment. An example of this case is shown in the table as DLC3. The maximum size of the data field K in this variant reaches the value 64 bytes. Of course, another choice is possible, for example an increment of 4 bytes each.

Um zu gewährleisten, dass ein erfindungsgemäßer Kommunikationscontroller feststellen kann, in welcher Art er die Inhalte des Data Length Code zu interpretieren hat, ist es vorteilhaft, dass er selbständig erkennt, ob die Kommunikation des Bussystems nach Norm CAN oder dem erfindungsgemäßen Verfahren abläuft. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, ein Bit innerhalb des Arbitration Field oder des Control Field, welches im Norm-CAN immer mit einem festen Wert übertragen wird, zur Kennzeichnung heranzuziehen, so dass aus dieser ersten Kennzeichnung der Kommunikationscontroller eine erste Umschaltbedingung ableiten kann, abhängig von der er das anzuwendende Übertragungsverfahren auswählt.In order to ensure that a communication controller according to the invention can determine the type in which it has to interpret the contents of the data length code, it is advantageous for it to independently recognize whether the communication of the bus system takes place according to standard CAN or the method according to the invention. One possibility for this is to use a bit within the arbitration field or the control field, which is always transmitted with a fixed value in the standard CAN, for identification, so that the communication controller can derive a first switching condition from this first identification, depending on he selects the transmission method to be used.

Kennzeichnung bei Standard Adressierung:Labeling with standard addressing:

Das zweite Bit des Control Field von Norm-CAN Daten-Nachrichten wird im Standard Format, wie in 1a im oberen Teil dargestellt, stets dominant gesendet und mit r0 bezeichnet. In dem in 1b im oberen Teil dargestellten Beispiel einer erfindungsgemäßen Nachricht mit Standard Adressierung (d. h. mit einem Arbitration Field gemäß Standard CAN Format) wird dieses zweite Bit des Control Field zur Kennzeichnung verwendet, indem es rezessiv gesendet wird. Ein rezessiver Wert des zweiten Bits des Control Fields in einer solchen Nachricht zeigt also an, dass im Folgenden das von der Norm abweichende Nachrichtenformat übertragen wird. Dieses rezessiv übertragene zweite Bit des Control Field einer Nachricht mit Standard Arbitration Field wird mit EDL (Extended Data Length) bezeichnet. Das im Norm-CAN stets dominant übertragene Bit r0 wird in den erfindungsgemäßen Nachrichten durch das rezessive EDL-Bit ersetzt, oder es rückt in den erfindungsgemäßen Nachrichten eine Position nach hinten auf den Platz zwischen dem rezessiven Bit EDL und dem bei Umschaltung der Bitlänge ebenfalls rezessiven Bit BRS. Weiterhin können im Control Field noch weitere Bits eingefügt werden. Dargestellt ist in 1b zum Beispiel ein ESI genanntes Bit, auf das später noch eingegangen wird. Es könnten an dieser Stelle auch zwei oder mehr Bits eingefügt werden, ohne das erfindungsgemäße Verfahren zu beeinflussen. Insgesamt wird also die Bitfolge im Control Field von Standard Norm-CAN Nachrichten
{IDE, r0, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0}
in erfindungsgemäßen Nachrichten ersetzt durch
{IDE, EDL, N weitere Bits, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0}.The second bit of the control field of standard CAN data messages is in standard format, as in 1a shown in the upper part, always sent dominant and denoted by r0. In the in 1b in the upper part illustrated example of a message according to the invention with standard addressing (ie with an arbitration field according to standard CAN format) this second bit of the control field is used for labeling by being sent recessively. A recessive value of the second bit of the control field in such a message thus indicates that in the following the non-standard message format is transmitted. This recessively transmitted second bit of the control field of a message with Standard Arbitration Field is called EDL (Extended Data Length). In the messages according to the invention, the bit r0, which is always dominantly transmitted in the standard CAN, is replaced by the recessive EDL bit or, in the messages according to the invention, moves backwards to the position between the recessive bit EDL and the recessive bit when the bit length is switched over Bit BRS. Furthermore, additional bits can be added in the Control Field. Is shown in 1b for example, an ESI bit, which will be discussed later. It could be inserted at this point, two or more bits without affecting the inventive method. Overall, therefore, the bit sequence in the control field of standard standard CAN messages
{IDE, r0, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0}
replaced in messages according to the invention by
{IDE, EDL, N additional bits, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0}.

In dem in 1b dargestellten Beispiel gilt N = 3 mit den eingefügten Bits r0, BRS, ESI. N könnte aber auch beliebige andere Werte größer Null annehmen. Das Bit BRS sollte gegebenenfalls – aus Gründen, die später erläutert werden – nach einem stets dominant übertragenen Bit, beispielsweise in Kombination mit und direkt nach dem Bit r0, eingefügt werden. In the in 1b N = 3 with the inserted bits r0, BRS, ESI. However, N could also assume any other values greater than zero. The bit BRS should optionally be inserted after a dominant dominant bit, for example in combination with and immediately after the bit r0, for reasons which will be explained later.

Kennzeichnung bei Extended Adressierung: Labeling for Extended Addressing:

Die ersten beiden Bits des Control Field von Norm-CAN Daten-Nachrichten werden im Extended Format, wie in 1a im unteren Teil dargestellt, stets dominant gesendet und mit r1 und r0 bezeichnet. In dem in 1b im unteren Teil dargestellten Beispiel einer erfindungsgemäßen Nachricht mit Extended Adressierung (d. h. mit einem Arbitration Field gemäß Extended CAN Format) wird das erste Bit r1 des Control Field zur Kennzeichnung verwendet, indem es rezessiv gesendet wird. Ein rezessiver Wert des ersten Bits des Control Fields in einer solchen Nachricht zeigt in diesem Fall an, dass im Folgenden das von der Norm abweichende Nachrichtenformat übertragen wird. Auch hier wird dieses rezessiv übertragene Bit des Control Field mit EDL (Extended Data Length) bezeichnet. Es ersetzt das reservierte, dominante Bit r1 der Norm-CAN Nachrichten mit Extended Format. Alternativ könnte das dominante Bit r1 auch erhalten bleiben und einen Platz nach hinten rücken, so dass das EDL-Bit als zusätzliches Bit zwischen RTR und r1 eingefügt wäre. Ebenfalls möglich wäre es, das EDL-Bit (rezessiv) als zusätzliches Bit zwischen r1 (dominant) und r0 (dominant) einzufügen. Anschließend können auch in diesem Fall im Control Field noch weitere Bits eingefügt werden. Dargestellt ist in 1b zum Beispiel wieder das ESI genannte Bit, auf das noch eingegangen wird. Es könnten auch zwei oder mehr Bits eingefügt werden, ohne das erfindungsgemäße Verfahren zu beeinflussen. Insgesamt wird also die Bitfolge im Control Field von Extended Norm-CAN Nachrichten
{r1, r0, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0}
in erfindungsgemäßen Nachrichten ersetzt durch
{EDL, N weitere Bits, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0} oder
{r1, EDL, M weitere Bits, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0}.The first two bits of the control field of standard CAN data messages are in extended format, as in 1a shown in the lower part, always sent dominant and denoted by r1 and r0. In the in 1b In the lower part shown example of a message according to the invention with extended addressing (ie with an arbitration field according to extended CAN format), the first bit r1 of the control field is used for labeling by being sent recessively. A recessive value of the first bit of the control field in such a message indicates in this case that in the following the non-standard message format is transmitted. Again, this recessively transmitted bit of the Control Field is referred to as EDL (Extended Data Length). It replaces the reserved, dominant bit r1 of the standard CAN messages with extended format. Alternatively, the dominant bit r1 could also be preserved and moved back one place, so that the EDL bit would be inserted as an additional bit between RTR and r1. It would also be possible to insert the EDL bit (recessive) as an additional bit between r1 (dominant) and r0 (dominant). Subsequently, even in this case further bits can be inserted in the Control Field. Is shown in 1b For example, again the ESI bit, which will be discussed. Two or more bits could also be inserted without affecting the method according to the invention. Overall, therefore, the bit sequence in the control field of extended standard CAN messages
{r1, r0, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0}
replaced in messages according to the invention by
{EDL, N more bits, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0} or
{r1, EDL, M more bits, DLC3, DLC2, DLC1, DLC0}.

Das in 1b dargestellte Beispiel zeigt die erstgenannte Variante mit N = 3, nämlich mit den eingefügten Bits r0, BRS, ESI. N beziehungsweise M könnten aber auch auch beliebige andere Werte größer Null annehmen. Das Bit BRS sollte auch hier gegebenenfalls – aus Gründen, die später erläutert werden – nach einem stets dominant übertragenen Bit, beispielsweise in Kombination mit und direkt nach dem Bit r0, eingefügt werden.This in 1b Example shown shows the former variant with N = 3, namely with the inserted bits r0, BRS, ESI. However, N or M could also assume any other values greater than zero. The BRS bit should also be inserted here optionally - for reasons which will be explained later - after an always dominant transmitted bit, for example in combination with and immediately after the bit r0.

Es ist alternativ auch möglich, das Verfahren in geeigneten Kommunikationscontrollern zur Anwendung zu bringen, die nicht auch zur normgemäßen CAN Kommunikation ausgelegt sind. In diesem Fall kann auch die Festregung der genannten ersten Umschaltbedingung, beispielsweise abhängig von einer geeigneten Kennzeichnung der Nachrichten, entfallen. Die Kommunikationscontroller arbeiten in diesem Fall vielmehr ausschließlich gemäß einem der beschriebenen Verfahren und sind dementsprechend nur in Bussystemen einsetzbar, in welchen ausschließlich solche erfindungsgemäßen Kommunikationscontroller im Einsatz sind.Alternatively, it is also possible to use the method in suitable communication controllers that are not also designed for standard CAN communication. In this case, the fixed excitation of said first switching condition, for example, depending on a suitable labeling of the messages omitted. Rather, the communication controllers operate in this case exclusively according to one of the methods described and accordingly can only be used in bus systems in which only such communication controllers according to the invention are used.

Wird, wie in der Erfindung vorgesehen, das Datenfeld von Nachrichten vergrößert, so kann es sinnvoll sein, auch das verwendete Verfahren zum Cyclic Redundancy Check (CRC) anzupassen, um eine ausreichende Fehlersicherheit zu erhalten. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, ein anderes CRC-Polynom, beispielsweise mit höherer Ordnung, zu verwenden und entsprechend eine CRC Field abweichender Größe in den erfindungsgemäß modifizierten Nachrichten vorzusehen. Dies ist in 1b dadurch dargestellt, dass das CRC Field der erfindungsgemäßen Nachrichten im dargestellten Beispiel eine Länge von L Bit aufweist, wobei L abweichend vom Norm CAN ungleich, insbesondere größer als 15 sein kann.If, as provided for in the invention, the data field of messages is increased, then it may be useful to also adapt the method used for the Cyclic Redundancy Check (CRC) in order to obtain sufficient error security. In particular, it may be advantageous to use another CRC polynomial, for example of higher order, and accordingly to provide a CRC field of differing size in the messages modified according to the invention. This is in 1b represented by the fact that the CRC field of the messages according to the invention in the example shown has a length of L bits, wherein L may be unlike the standard CAN unequal, in particular greater than 15.

Die Verwendung eines modifizierten Verfahrens zur Berechnung der CRC Checksumme kann durch eine weitere Kennzeichnung, welche eine weitere Umschaltbedingung darstellt, den Busteilnehmern signalisiert werden. Diese weitere Kennzeichnung kann in einer bevorzugten Ausführungsform mit der ersten Kennzeichnung und/oder Umschaltbedingung übereinstimmen.The use of a modified method for calculating the CRC checksum can be signaled to the bus subscribers by a further identification, which represents a further switching condition. In a preferred embodiment, this further identification may correspond to the first identification and / or switching condition.

In den Norm CAN-Controllern wird der CRC-Code von zu sendenden CAN-Nachrichten mittels eines rückgekoppelten Schieberegisters erzeugt, in dessen Eingang die seriell gesendeten Bits der Nachricht sequenziell eingespeist werden. Die Breite des Schieberegisters entspricht der Ordnung des CRC-Polynoms. Die CRC-Codierung erfolgt durch eine Verknüpfung des Register-Inhalts mit dem CRC-Polynom während der Shift-Operationen. Wenn CAN-Nachrichten empfangen werden, werden entsprechend die seriell empfangenen Bits der Nachricht in das CRC-Schieberegister geschoben. Der CRC-Test ist erfolgreich, wenn am Ende des CRC-Feldes alle Bits des Schieberegisters auf Null stehen. Die CRC-Code-Generierung im Sendefall und der CRC-Test im Empfangsfall erfolgen beide in Hardware, ohne dass ein Eingriff der Software notwendig ist. Eine Modifikation der CRC-Codierung hat also keine Auswirkung auf die Anwendungs-Software.In the standard CAN controllers, the CRC code of CAN messages to be transmitted is generated by means of a feedback shift register, in whose input the serially transmitted bits of the message are sequentially fed. The width of the shift register corresponds to the order of the CRC polynomial. The CRC encoding is done by concatenating the register contents with the CRC polynomial during the shift operations. When CAN messages are received, the serially received bits of the message are correspondingly shifted into the CRC shift register. The CRC test succeeds if all the bits of the shift register are zero at the end of the CRC field. The CRC code generation in the send case and the CRC test in the receive case are both done in hardware, without any intervention of the software is necessary. A modification of the CRC coding thus has no effect on the application software.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der Kommunikationscontroller so ausgelegt, dass er Kompatibilität zum Norm CAN aufweist, also in einem Norm CAN Bussystem normgemäß arbeitet, während er in einem erfindungsgemäß modifizierten Bussystem einerseits größere Datenfelder in den Nachrichten zulässt und andererseits auch die angepasste Berechnung und Prüfung des CRC-Code durchführt.In a particularly advantageous embodiment of the communication controller is designed so that it has compatibility with the standard CAN, ie in a standard CAN bus system operates according to standards, while allowing in a modified bus system according to the invention, on the one hand larger data fields in the news and on the other hand, the adapted calculation and testing of the CRC code.

Da am Anfang des Empfanges einer Nachricht noch nicht feststeht, ob eine Norm-konforme CAN-Nachricht oder eine erfindungsgemäß modifizierte Nachricht empfangen wird, werden in einem erfindungsgemäßen Kommunikationscontroller zwei CRC-Schieberegister implementiert, die parallel arbeiten. Nach dem Empfang des CRC Delimiter, wenn der CRC-Code im Empfänger ausgewertet wird, steht aufgrund der erfindungsgemäßen weiteren Kennzeichnung fest, welches Übertragungsverfahren angewendet wurde, und es wird dann das diesem Übertragungsverfahren zugeordnete Schieberegister ausgewertet. Die weitere Kennzeichnung kann, wie früher bereits dargestellt, mit der ersten Kennzeichnung, die die Größe des Datenfeldes und die Interpretation des Data Length Code betrifft, übereinstimmen.Since at the beginning of the reception of a message is not yet certain whether a standard-compliant CAN message or a message modified according to the invention is received, in a communication controller according to the invention, two CRC shift registers are implemented, which operate in parallel. After receiving the CRC delimiter, when the CRC code is evaluated in the receiver, the further identification according to the invention determines which transmission method has been used, and then the shift register assigned to this transmission method is evaluated. The further marking can, as previously shown, coincide with the first marking concerning the size of the data field and the interpretation of the data length code.

Am Anfang des Sendens einer Nachricht steht zwar für den Sender bereits fest, nach welchem Übertragungsverfahren gesendet werden soll. Da es jedoch vorkommen kann, dass die Arbitration um den Buszugriff verloren wird und die begonnene Nachricht nicht gesendet, sondern stattdessen eine andere Nachricht empfangen wird, werden auch hier beide CRC-Schieberegister parallel angesteuert.At the beginning of the transmission of a message, it is already clear to the sender which transmission method should be used. Since, however, it may happen that the arbitration is lost around the bus access and the message started is not sent, but instead another message is received, here both CRC shift registers are driven in parallel.

Die beschriebene Implementation zweier parallel arbeitender CRC-Schieberegister ermöglicht auch eine weitere Verbesserung:
Das CRC-Polynom des Norm CAN-Protokolls (x15 + x14 + x10 + x8 + x7 + x4 + x3 + 1) ist für eine Nachrichten-Länge von weniger als 127 Bits ausgelegt. Wenn erfindungsgemäß übertragene Nachrichten auch längere Datenfelder verwenden, ist es sinnvoll, zur Aufrechterhaltung der Übertragungssicherheit ein anderes, insbesondere längeres CRC-Polynom zu verwenden. Die erfindungsgemäß übermittelten Nachrichten erhalten dementsprechend ein geändertes, insbesondere längeres CRC Field. Im laufenden Betrieb wechseln die Kommunikationscontroller dynamisch zwischen den beiden CRC-Schieberegistern, also dem Norm CAN-gemäßen und dem erfindungsgemäßen Schieberegister, um das jeweils passende Polynom zu verwenden.The described implementation of two CRC shift registers working in parallel also allows a further improvement:
The CRC polynomial of the standard CAN protocol (x15 + x14 + x10 + x8 + x7 + x4 + x3 + 1) is designed for a message length of less than 127 bits. If messages transmitted according to the invention also use longer data fields, it makes sense to use another, in particular longer, CRC polynomial to maintain the transmission reliability. The messages transmitted according to the invention accordingly receive a modified, in particular longer CRC field. During operation, the communication controllers dynamically change between the two CRC shift registers, that is to say the CAN-compliant standard and the shift register according to the invention, in order to use the respectively appropriate polynomial.

Natürlich können auch mehr als zwei Schieberegister und dementsprechend mehr als zwei CRC-Polynome abgestuft in Abhängigkeit von der Länge des Datenfeldes oder der gewünschten Übertragungssicherheit zum Einsatz kommen. In diesem Fall muss, sofern eine Kompatibilität zum Norm CAN erhalten bleiben soll, die entsprechende Kennzeichnung und die damit verbundene Umschaltbedingung angepasst werden. Beispielsweise könnte das zweite Bit des Control Field eine erste Kennzeichnung darstellen, welche ein Umschalten auf längere Datenfelder, beispielsweise gemäß DLC1 auf 2, und ein zugehöriges zweites CRC-Polynom kennzeichnet. Für Nachrichten, die längere Datenfelder enthalten und durch die erste Kennzeichnung gekennzeichnet sind, könnte beispielsweise ein zusätzliches Bit im Control Field eingefügt werden, welches die Umschaltung auf einen weiteren Satz von Datenfeldgrößen, beispielsweise DLC3 aus 2, und ein drittes CRC-Polynom kennzeichnet. Das Einfügen von zusätzlichen Bits in das Control Field von Nachrichten, die die erste Kennzeichnung aufweisen, ist möglich, da hier ohnehin ein geänderter Sende- und Empfangsprozess im Kommunikationscontroller zur Anwendung kommt, und somit derartige Änderungen berücksichtigt werden können. Die Kompatibilität mit Norm-CAN ist dadurch gegeben, dass bei Nicht-Vorliegen der ersten Kennzeichnung, im gezeigten Beispiel also bei dominantem zweitem Bit des Control Field, der Aufbau der Nachrichten exakt den Vorgaben der ISO-Norm 11898-1 folgt.Of course, more than two shift registers and correspondingly more than two CRC polynomials can be used in a stepped manner depending on the length of the data field or the desired transmission reliability. In this case, if compatibility with the CAN standard is to be maintained, the corresponding marking and the associated switching condition must be adapted. By way of example, the second bit of the control field could represent a first identifier which switches over to longer data fields, for example according to DLC1 2 , and an associated second CRC polynomial. For messages which contain longer data fields and are identified by the first identifier, for example, an additional bit could be inserted in the control field which switches to a further set of data field variables, for example DLC3 2 , and a third CRC polynomial. The insertion of additional bits into the control field of messages having the first identifier is possible since a modified transmission and reception process is used in the communication controller anyway, and thus such changes can be taken into account. The compatibility with standard CAN is given by the fact that in the absence of the first mark, in the example shown so in dominant second bit of the control field, the structure of the messages exactly the specifications of ISO standard 11898-1 follows.

3 zeigt in vereinfachter Darstellung einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Empfangsprozesses, wie er auf einer Teilnehmerstation des Bussystems abläuft. Dargestellt ist hier der Fall, bei welchem eine Kompatibilität zum Norm CAN erreicht wird, indem abhängig von der ersten Umschaltbedingung das Verhalten des Kommunikationscontrollers angepasst wird. Obwohl in 3 eine für die Beschreibung von Programmabläufen in Software übliche Darstellung gewählt wurde, ist das Verfahren vollständig zur Implementierung in Hardware geeignet. 3 shows a simplified representation of a section of the receiving process according to the invention, as it runs on a subscriber station of the bus system. Shown here is the case in which a compatibility with the standard CAN is achieved by the behavior of the communication controller is adjusted depending on the first switching condition. Although in 3 has been chosen for the description of program flows in software usual representation, the method is completely suitable for implementation in hardware.

Die Teilnehmerstation befindet sich zunächst in einem den Bus abtastenden Zustand, so lange auf dem Bus kein Kommunikationsverkehr herrscht. Die Abfrage 302 wartet also auf ein dominantes Bit auf dem Bus. Dieses Bit kennzeichnet den Beginn einer neuen Nachricht (Start-of-Frame).The subscriber station is initially in a bus scanning state, as long as there is no communication traffic on the bus. The query 302 So wait for a dominant bit on the bus. This bit indicates the beginning of a new message (start-of-frame).

Sobald der Beginn einer neuen Nachricht festgestellt wurde beginnt im Block 304 die Berechnung der wenigstens zwei parallel zu berechnenden Checksummen. Die erste Checksumme entspricht der CRC Berechnung des Norm CAN, während die zweite Checksumme nach dem neuen Verfahren berechnet wird.Once the beginning of a new message has been detected begins in the block 304 the calculation of the at least two checksums to be calculated in parallel. The first checksum corresponds to the CRC calculation of the standard CAN, while the second checksum is calculated according to the new procedure.

Es werden anschließend ab dem Schritt 306 die weiteren, auf das SOF-Bit folgenden Bits der Nachricht, beginnend mit dem Arbitration Field, empfangen. Falls mehrere Busteilnehmer eine Nachricht versenden wollen, wird hierbei nach dem aus dem Norm CAN üblichen Verfahren unter den Busteilnehmern ausgehandelt, welcher Busteilnehmer den Zugriff auf den Bus erhält. Der dargestellte Block 306 kennzeichnet den Empfang aller Bits, bis die erste Kennzeichnung empfangen wurde beziehungsweise die erste Umschaltbedingung feststeht. Im dargestellten Beispiel wird die erste Umschaltbedingung aus dem Control Field, beispielsweise aus dem zweiten Bit desselben, ermittelt (vgl. 1). Anschließend können in Block 308 noch weitere Bits der Nachricht empfangen werden, bis ab einem bestimmten Bit der Nachricht abhängig von der ermittelten ersten Umschaltbedingung unterschiedlich verfahren Wird. Diese Aufspaltung in unterschiedliche Verfahrensweisen wird durch eine entsprechende Abfrage oder Verzweigung 310 gewährleistet, wie im Folgenden beispielhaft dargestellt.It will then be from the step 306 receive the further bits of the message following the SOF bit, starting with the Arbitration Field. If several bus subscribers want to send a message, this is negotiated according to the usual from the standard CAN method among the bus participants, which bus station receives access to the bus. The block shown 306 indicates receipt of all bits until the first tag has been received or the first switch condition is established. In the example shown, the first switching condition is determined from the control field, for example from the second bit thereof (cf. 1 ). Subsequently, in block 308 even more bits of the message are received, up from a certain bit of the message depending on the first determined Switching condition is moved differently. This splitting into different procedures is done by an appropriate query or branch 310 guaranteed, as exemplified below.

Liegt bei der Verzweigung 310, beispielsweise nach Empfang des zweiten Bits des Control Field als dominantem Bit r0, die Information vor, dass gemäß der ersten Kennzeichnung die Kommunikation nach Norm CAN erfolgt (der mit „1” bezeichnete Pfad der 3), so werden im Schritt 312 die weiteren Bits des Control Field eingelesen. Aus diesen Bits wird gemäß Norm CAN der Data Length Code ausgewertet und es wird anschließend in Schritt 316 die zugehörige Menge an Daten, maximal 8 Byte, entsprechend dem Datenfeld, empfangen. Im Schritt 320 wird dann das 15 Bit umfassende CRC Feld empfangen. Liegt bei der Verzweigung 324 die Information vor, dass die die vom Sender übermittelte und die vom Empfänger selbst ermittelte CRC Checksumme übereinstimmen, wird in Block 328 ein dominantes Acknowledge-Bit gesendet. Es ist zu beachten, dass in diesem Fall die normgemäße CRC Checksumme verglichen wird, da die Kommunikation nach Norm CAN erfolgt. Wird keine Übereinstimmung festgestellt, wird (Block 330) das Acknowledge-Bit rezessiv gesendet. Anschließend folgen in Schritt 332 beziehungsweise 334 der ACK Delimiter und die EOF Bits. Damit ist ein Empfangsprozess für eine Nachricht beendet.Located at the junction 310 For example, after receiving the second bit of the control field as the dominant bit r0, the information that the communication according to the standard CAN is made according to the first tag (the path designated by "1") 3 ), so in the step 312 the other bits of the control field are read. From these bits, the data length code is evaluated according to the standard CAN and it is then in step 316 the corresponding amount of data, maximum 8 bytes, according to the data field received. In step 320 then the 15-bit CRC field is received. Located at the junction 324 the information that the transmitted by the transmitter and the receiver itself determined CRC checksum match, is in block 328 sent a dominant acknowledge bit. It should be noted that in this case the standard CRC checksum is compared, since the communication takes place according to the CAN standard. If no match is found, (Block 330 ) sent the acknowledge bit recessively. Then follow in step 332 respectively 334 the ACK Delimiter and the EOF bits. This completes a receiving process for a message.

Liegt hingegen bei der Verzweigung 310, beispielsweise nach Empfang des zweiten Bits des Control Field als rezessivem Bit EDL, die Information vor, dass das erfindungsgemäß modifizierte Kommunikationsverfahren anzuwenden ist (der mit „2” bezeichnete Pfad der 3), so werden im Block 314 die weiteren Bits des Control Field eingelesen. Hier können beispielsweise auch zusätzliche, im Control Field ergänzte Bits eingelesen werden, die beispielsweise zur Umschaltung auf ein weiteres abweichendes CRC-Polynom dienen können, oder auch zur Umschaltung der Bitlänge, zur Synchronisierung oder zu weiteren Zwecken. Auf dieses Aspekt wird noch detaillierter eingegangen. Aus dem Ergebnis wird der Data Length Code nach der neuen Interpretation, für die einige Beispiele tabellenartig in 2 aufgeführt sind, ermittelt. Im Block 318 wird die entsprechende Menge an Daten, also für das Beispiel DLC1 aus der Tabelle in 2 bis zu 15 Byte, für das Beispiel DLC2 bis zu 16 Byte, für das Beispiel DLC3 bis zu 64 Byte Daten empfangen. Im Block 322 wird das erfindungsgemäß abweichende, insbesondere längere CRC Feld empfangen. Liegt bei der Verzweigung 324 die Information vor, dass die vom Sender übermittelte und die vom Empfänger selbst ermittelte CRC Checksumme übereinstimmen, wobei in diesem Fall der Vergleich auf der erfindungsgemäß abweichenden CRC Checksumme basiert, wird in Block 328 ein dominantes Acknowledge-Bit gesendet. Andernfalls wird (Block 330) das Acknowledge-Bit rezessiv gesendet.Is on the other hand at the junction 310 For example, after receiving the second bit of the control field as a recessive bit EDL, the information that the inventively modified communication method is to be applied (the path designated by "2") 3 ), so be in the block 314 the other bits of the control field are read. Here, for example, additional, supplemented in the Control Field bits can be read, which can be used for example to switch to another deviating CRC polynomial, or for switching the bit length, for synchronization or for other purposes. This aspect will be discussed in more detail. The result is the data length code according to the new interpretation, for which some examples are tabulated in 2 listed. In the block 318 is the corresponding amount of data, so for the example DLC1 from the table in 2 up to 15 bytes, for the example DLC2 up to 16 bytes, for the example DLC3 up to 64 bytes received data. In the block 322 is received according to the invention deviating, in particular longer CRC field. Located at the junction 324 the information that the transmitted by the transmitter and determined by the receiver itself CRC checksum match, in which case the comparison is based on the present invention deviating CRC checksum, is in block 328 sent a dominant acknowledge bit. Otherwise, (block 330 ) sent the acknowledge bit recessively.

Anschließend folgen in Schritt 332 beziehungsweise 334 der ACK Delimiter und die EOF Bits. Damit ist ein Empfangsprozess für eine Nachricht beendet.Then follow in step 332 respectively 334 the ACK Delimiter and the EOF bits. This completes a receiving process for a message.

In 3 wurde der Fall dargestellt, in welchem die weitere Kennzeichnung, welche die zu verwendende CRC bestimmt, mit der ersten Kennzeichnung, die die Größe des Datenfeldes und die Interpretation des Data Length Code betrifft, übereinstimmt. Es wurde also vor dem Empfang 320 beziehungsweise 322 der CRC Checksummen nicht nochmals abgefragt, welche CRC gemäß der weiteren Kennzeichnung zu empfangen und für die Verzweigung 324 auszuwerten ist. Durch eine einfache Modifikation des Ablaufdiagrammes aus 3 ist diese zusätzliche Abfrage gegebenenfalls in den Ablauf aufnehmbar.In 3 the case has been illustrated in which the further identification, which determines the CRC to be used, matches the first identification, which concerns the size of the data field and the interpretation of the data length code. So it was before the reception 320 respectively 322 the CRC checksums are not queried again to receive which CRC according to the further tag and for the branch 324 is to be evaluated. By a simple modification of the flowchart 3 If necessary, this additional query can be included in the process.

4 zeigt zwei weitere Beispiele für erfindungsgemäß modifizierte Nachrichten, bei welchen gegenüber 1b zusätzlich Bereiche innerhalb der Nachrichtfestgelegt sind, in welchen erfindungsgemäß eine unterschiedliche Bitlänge verwendet Wird und somit die einzelnen Bits schneller über den Bus übertragen werden. Die Nachrichten tragen daher die Bezeichnung „CAN FD Fast”. Für die zwei möglichen Adressierungsvarianten von Nachrichten, das Standard Format und das Extended Format, sind in 4 Bereiche eingezeichnet, in denen zwischen zwei Zuständen, bezeichnet mit Fast-CAN-Arbitration und Fast-CAN-Data umgeschaltet wird. Diese Umschaltung zwischen den beiden Zuständen bewirkt, dass für den entsprechenden Teil der Nachricht die Bitlängen verkürzt und somit die einzelnen Bits schneller über den Bus übertragen werden. Dadurch kann die Übertragungszeit für eine Nachricht gegenüber dem normgemäßen Verfahren verkürzt werden. Der zugehörige Wechsel der zeitlichen Bitlänge kann beispielsweise durch Verwendung mindestens zweier unterschiedlicher Skalierungsfaktoren zur Einstellung der Bus-Zeiteinheit relativ zu einer kleinsten Zeiteinheit oder dem Oszillatortakt im laufenden Betrieb realisiert werden. Die Umschaltung der Bitlänge, sowie die entsprechende Veränderung des Skalierungsfaktors sind in 4 ebenfalls beispielhaft dargestellt. 4 shows two further examples of messages modified according to the invention, in which 1b In addition, areas are set within the message, in which according to the invention a different bit length is used and thus the individual bits are transmitted faster over the bus. The messages are therefore called "CAN FD Fast". For the two possible addressing variants of messages, the standard format and the extended format, are in 4 Plotted areas in which switching between two states, designated Fast-CAN-Arbitration and Fast-CAN-Data. This switching between the two states causes the bit lengths to be shortened for the corresponding part of the message and thus the individual bits to be transmitted more quickly over the bus. As a result, the transmission time for a message can be shortened compared to the standard method. The associated change of the temporal bit length can be realized, for example, by using at least two different scaling factors for setting the bus time unit relative to a smallest time unit or the oscillator clock during operation. The changeover of the bit length as well as the corresponding change of the scaling factor are in 4 also exemplified.

Der Übergang zwischen den Zuständen Fast-CAN-Arbitration und Fast-CAN-Data erfolgt in Nachrichten, welche die erste Kennzeichnung EDL aufweisen, abhängig von einer zweiten Kennzeichnung, die den Teilnehmern der Datenübertragung signalisiert, dass die verkürzte Bitlänge angewendet wird. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Position dieser Kennzeichnung ein zusätzliches Bit im Control Field, das mit BRS (Bit Rate Switch) bezeichnet ist. Es wird im gezeigten Beispiel als viertes Bit des Control Field übertragen.The transition between the states Fast-CAN-Arbitration and Fast-CAN-Data takes place in messages which have the first identifier EDL, depending on a second identifier which signals the participants of the data transmission that the shortened bit length is being applied. In the embodiment illustrated here, the position of this tag is an additional bit in the Control Field, which is called BRS (Bit Rate Switch). In the example shown, it is transmitted as the fourth bit of the control field.

In dem dargestellten Fall, in dem also auf die erste Kennzeichnung EDL die zweite Kennzeichnung BRS folgt, werden im erfindungsgemäßen Übertragungsverfahren Nachrichten übertragen, deren Bitlänge deutlich verkürzt, deren Datenfeldgröße auf Werte oberhalb 8 Byte ausdehnbar, und deren CRC an das größere Datenfeld angepasst ist. Erhebliche Steigerung der Übertragungskapazität über das Bussystem bei gleichzeitig verbesserter Übertragungssicherheit werden so erreicht.In the case shown, in which the first identifier EDL is followed by the second identifier BRS, in the transmission method according to the invention, messages are transmitted whose bit length is significantly shortened, whose data field size can be expanded to values above 8 bytes, and whose CRC is adapted to the larger data field. Substantial increase of the transmission capacity over the bus system with at the same time improved transmission security are achieved in this way.

Die schnellere Übertragung beginnt im dargestellten Beispiel unmittelbar nach Versendender zugehörigen Kennzeichnung und wird unmittelbar nach Erreichen des für die Rückumschaltung festgelegten Bits beendet oder dann, wenn ein Grund zum Start eines Error-Frames erkannt wurde.The faster transfer begins in the illustrated example immediately after sending the associated tag and is terminated immediately after reaching the set for the return switch bit or when a reason for the start of an error frame has been detected.

5 zeigt einen gegenüber 3 modifizierten Empfangsprozess, bei welchem zusätzlich abhängig von der zweiten Kennzeichnung BRS zwischen den Zuständen Fast-CAN-Arbitration und Fast-CAN-Data umgeschaltet wird. Liegt bei der Verzweigung 310, beispielsweise nach Empfang des zweiten Bits des Control Field als rezessivem Bit EDL, die Information vor, dass das erfindungsgemäß modifizierte Kommunikationsverfahren anzuwenden ist, so werden im Block 408 die nächsten Bits des Control Field eingelesen. Wird das zur zweiten Kennzeichnung dienende Bit, beispielsweise das vierte Bit BRS des erfindungsgemäß erweiterten Control Field, mit dem vorgesehenen Wert, beispielsweise rezessiv, empfangen, so wird beispielsweise am Sample Point dieses Bits der Zustand Fast-CAN-Data eingenommen, also auf die verkürzte Bitlänge umgeschalten (Pfad „C”). Weist das betreffende Bit den umgekehrten Wert auf, also in diesem Beispiel dominant, so erfolgt keine Verkürzung der Bitlänge (Pfad „B”). In den Blöcken 412 beziehungsweise 414 erfolgt der Empfang der verbleibenden Bits des Control Field inklusive des Data Length Code und der Empfang des Datenfeldes gemäß der Größeninformation aus dem Data Length Code. Im Block 412 wird mit normaler Bitlänge empfangen, im Block 414 mit der verkürzten Bitlänge. In den Blöcken 416 beziehungsweise 418 wird das erfindungsgemäß abweichende, insbesondere längere CRC Field eingelesen. Am letzten Bit des CRC Field, dem CRC Delimiter wird im Block 418 wieder in den Zustand Fast-CAN-Arbitration mit gewöhnlicher Bitrate umgeschalten. Anschließend wird bei der Verzweigung 324 analog zu 3 geprüft, ob die vom Sender übermittelte und die vom Empfänger selbst ermittelte CRC Checksumme übereinstimmen und es wird abhängig davon weiter verfahren, wie schon in 3. 5 shows one opposite 3 modified receiving process in which additionally switched depending on the second identifier BRS between the states Fast-CAN-Arbitration and Fast-CAN-Data. Located at the junction 310 , For example, after receiving the second bit of the control field as a recessive bit EDL, the information that the inventively modified communication method is to be applied, so in block 408 the next bits of the control field are read. If the bit serving for the second identification, for example the fourth bit BRS of the control field extended according to the invention, is received with the intended value, for example recessive, then the state Fast-CAN-Data is assumed at the sample point of this bit, that is to say the abbreviated one Bit length switched (path "C"). If the relevant bit has the inverse value, ie dominant in this example, the bit length is not shortened (path "B"). In the blocks 412 respectively 414 the reception of the remaining bits of the control field including the data length code and the reception of the data field according to the size information from the data length code takes place. In the block 412 is received with normal bit length, in block 414 with the shortened bit length. In the blocks 416 respectively 418 the invention deviating, especially longer CRC field is read. At the last bit of the CRC Field, the CRC Delimiter is in the block 418 switched back to the state Fast-CAN-Arbitration with ordinary bit rate. Subsequently, at the junction 324 analogous to 3 checked whether the transmitted by the transmitter and the receiver itself determined CRC checksum match and it will continue depending on how, as in 3 ,

Das auf das rezessive Bit der ersten Kennzeichnung EDL in den erfindungsgemäßen Nachrichten folgende, stets dominante Bit r0 (beziehungsweise bei Extended Adressierung eventuell r1) führt, wie beispielsweise in den 1b und 4 abzulesen ist, zu einer rezessiv-dominant-Flanke in allen erfindungsgemäßen Daten-Nachrichten. Diese Flanke kann zur Verbesserung der Synchronisierung zwischen den Busteilnehmern herangezogen werden, was insbesondere bei der vorgesehenen Umschaltung auf die kürzeren Bitlängen von Vorteil ist.The always dominant bit r0 following the recessive bit of the first identifier EDL in the messages according to the invention (or possibly r1 in the case of extended addressing), for example in the 1b and 4 can be read, to a recessive dominant edge in all data messages according to the invention. This edge can be used to improve the synchronization between the bus participants, which is particularly advantageous for the intended switching to the shorter bit lengths.

Wenn alle Busteilnehmer im Netzwerk auf den sendenden Teilnehmer synchronisiert sind, kann problemlos auf die kürzere Bitlänge umgeschaltet werden. Es kann aber auch vorkommen, dass an dem für die Umschaltung vorgesehenen Bit nicht alle Busteilnehmer auf den sendenden Teilnehmer synchronisiert sind, beispielsweise, wenn ein erster sendender Teilnehmer am Ende des Arbitration-Fields die Bitfolge „dominant-dominant” sendet und ein zweiter sendender Teilnehmer, der noch im Rahmen der Arbitrierung den Zugriff auf den Bus erlangen möchte, die Bitfolge „dominant-rezessiv” sendet. Der zweite sendende Teilnehmer verliert die Arbitration an dem rezessiven Bit und wird zum Empfänger. Bis zu dem rezessiven Bit hatten die beiden Sender dieselbe Bitfolge gesendet. Da beide Transmitter aufgrund der Laufzeiten über den CAN-Bus und die Transceiver die jeweils selbst gesendeten Flanken von rezessiv nach dominant früher sehen, als die vom jeweils anderen Sender gesendeten, hat sich keiner auf den anderen synchronisiert. Wenn nun die Bitlänge umgeschaltet wird, bevor der neu zum Empfänger gewordene Busteilnehmer sich auf den verbleibenden Sender synchronisiert hat, erfolgt die Synchronisierung nach der Umschaltung, im Bereich der kürzeren Bitlänge. Die Phasenverschiebung durch die Synchronisation ist dann relativ zur Bitlänge größer. Je nach Signal-Laufzeit zwischen den beiden Busteilnehmern kann die Phasenverschiebung so groß werden, dass es zur Fehl-Synchronisation kommt und ein Bit falsch abgetastet wird. Der Empfänger wird dann die empfangene Nachricht nicht als gültig anerkennen und mit einem Error-Frame zerstören.If all bus users in the network are synchronized to the sending participant, it is easy to switch to the shorter bit length. However, it can also happen that not all bus subscribers to the transmitting subscriber are synchronized at the bit provided for the switchover, for example, when a first transmitting subscriber transmits the bit sequence "dominant-dominant" at the end of the arbitration field and a second transmitting subscriber who still wants to gain access to the bus in the context of arbitration, sends the bit sequence "dominant-recessive". The second sending party loses arbitration on the recessive bit and becomes the recipient. Up to the recessive bit, the two transmitters had sent the same bit string. Since both transmitters, due to the transit times via the CAN bus and the transceivers, see the respective self-sent edges from recessive to dominant earlier than those sent by the other transmitter, none has synchronized to the other. If now the bit length is switched before the new receiver has become synchronized to the remaining transmitter, the synchronization takes place after the switchover, in the range of the shorter bit length. The phase shift by the synchronization is then greater relative to the bit length. Depending on the signal transit time between the two bus users, the phase shift can become so great that incorrect synchronization occurs and one bit is sampled incorrectly. The receiver will then not recognize the received message as valid and destroy it with an error frame.

In der Norm-CAN-Kommunikation tritt dieses Problem nicht auf, da dort das Propagation-Segment des CAN Bit-Timings die durch Signal-Laufzeiten bewirkten Phasenverschiebungen zwischen den Busteilnehmern ausgleicht. In der Konfiguration für eine kürzere Bitlänge kann das Propagation-Segment jedoch minimiert oder ganz weggelassen werden, um die Bitlänge zu verkürzen.In standard CAN communication, this problem does not occur, since there the propagation segment of the CAN bit timing compensates for the signal delays caused by phase shifts between the bus participants. However, in the configuration for a shorter bit length, the propagation segment may be minimized or omitted altogether to shorten the bit length.

Um die Fehl-Synchronisation nach der Umschaltung der Bitlänge zu vermeiden, muss eine Synchronisierung vor der Umschaltung der Bitlänge durch geeignete Maßnahmen garantiert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass an der Flanke von EDL (rezessiv) zu r0 beziehungsweise r1 (dominant) eine Synchronisierung durchgeführt wird. Insbesondere kann eine Hard-Synchronisierung anstelle der sonst innerhalb eines Frames üblichen Re-Synchronisierung durchgeführt werden. Diese wird beispielsweise auch am Start-of-Frame-Bit durchgeführt und gleicht mögliche Phasenverschiebungen sicher vollständig aus. Bei der sonst innerhalb eines Frames üblichen Re-Synchronisierung kann ein Rest-Fehler verbleiben, wenn der Phasen-Fehler größer als die konfigurierte Re-Synchronisations-Sprungweite (SJW) ist.In order to avoid the mis-synchronization after switching the bit length, a synchronization must be guaranteed by the appropriate measures before the bit length is switched over. This can be achieved by the fact that at the Edge of EDL (recessive) to r0 or r1 (dominant) a synchronization is performed. In particular, a hard synchronization can be performed instead of the usual within a frame usual re-synchronization. This is also carried out, for example, at the start-of-frame bit and certainly compensates possible phase shifts completely. In the otherwise within a frame usual re-synchronization a residual error may remain if the phase error is greater than the configured re-synchronization jump distance (SJW).

Als eine Variante des dargestellten Verfahrens kann die Umschaltung auf verkürzte Bitlängen abhängig vom Wert der zweiten Kennzeichnung BRS zusätzlich mit dem dominanten Wert des vorher übertragenen r0-Bit gekoppelt werden, so dass nur auf die kürzere Bitlänge umgeschaltet wird, wenn r0 dominant übertragen wurde. Diese Ergänzung des Verfahrens erlaubt es, eine Bitfolge, bei welcher auf das rezessive EDL-Bit ein rezessives Bit an Stelle des dominanten r0-Bits folgt, für zukünftige, weitere Nachrichtenformate zu verwenden, wie zum Beispiel für eine von der Norm abweichende Bit-Codierung in Teilbereichen der Nachricht.As a variant of the illustrated method, the switching to shortened bit lengths depending on the value of the second identifier BRS can additionally be coupled to the dominant value of the previously transmitted r0 bit, so that switching to the shorter bit length only occurs when r0 has been transmitted dominant. This addition to the method makes it possible to use a bit sequence in which the recessive EDL bit is followed by a recessive bit instead of the dominant r0 bit for future further message formats, such as non-normative bit encoding in subareas of the message.

Die Möglichkeit, zusätzliche Bits im Control Field der erfindungsgemäßen Nachrichten einzufügen, kann weiterhin genutzt werden, um die Erkennung von Busteilnehmern, welche sich im „Error Passive” Zustand befinden, zu erleichtern. Ein Busteilnehmer mit Kommunikationscontroller aus dem Stand der Technik nimmt den Zustand ”Error Passive” ein, wenn der Transmit oder Receive Error Count 128 oder höher ist. Befindet sich der Busteilnehmer im Zustand ”Error Passive”, so darf er keine ”Active Error Flags” (sechs aufeinanderfolgende dominante Bits) senden. Detektiert der Busteilnehmer einen Fehler, sendet er ein ”Passive Error Flag” (sechs aufeinanderfolgende rezessive Bits). Ein ”Passive Error Flag” ist auf dem CAN Bus jedoch nicht vom Ruhe-Pegel zu unterscheiden. Andere Busteilnehmer können unter Umständen also nur indirekt erkennen, dass ein Busteilnehmer sich im Zustand ”Error Passive” befindet.The possibility of inserting additional bits in the control field of the messages according to the invention can furthermore be used to facilitate the detection of bus subscribers which are in the "error passive" state. A bus subscriber with a communication controller of the prior art assumes the state "Error Passive" if the transmit or receive error count is 128 or higher. If the bus device is in the "Error Passive" state, it must not send "Active Error Flags" (six consecutive dominant bits). If the bus user detects an error, he sends a "Passive Error Flag" (six consecutive recessive bits). However, a "Passive Error Flag" can not be distinguished from the idle level on the CAN bus. Under certain circumstances, other bus users can only indirectly recognize that a bus participant is in the "Error Passive" state.

Der Vorteil des hier vorgeschlagenen Verfahrens liegt demgegenüber darin, dass mit diesem Verfahren Busteilnehmer, die sich im Zustand ”Error Passive” befinden, von den anderen Busteilnehmern eindeutig identifiziert werden können. Dies ist bisher über den Empfang eines ”Passive Error Flags” nicht möglich. Den Zustand ”Error Passive” kann in Busteilnehmern aus dem Stand der Technik nur der lokal am CAN-Controller angeschlossene Mikroprozessor erkennen und z. B. durch eine entsprechende Status-Nachricht den anderen Busteilnehmern mitteilen. Durch das neue Verfahren ist es für den Mikroprozessor nicht notwendig, eine Status-Nachricht zu versenden. Außerdem ist in diesem Fall die Information über den ”Error Passive” Zustand zum Sende-Zeitpunkt aktuell, während der Zustand sich bei Versenden einer Status-Nachricht zwischen dem Erstellen der Status-Nachricht durch den Mikroprozessor und dem Sende-Zeitpunkt geändert haben kann.The advantage of the method proposed here is, on the other hand, that with this method bus subscribers which are in the "error passive" state can be unambiguously identified by the other bus subscribers. This is so far not possible via the receipt of a "Passive Error Flags". The status "Error Passive" can be detected in bus subscribers from the prior art only the locally connected to the CAN controller microprocessor and z. B. by a corresponding status message tell the other bus participants. The new method does not require the microprocessor to send a status message. In addition, in this case, the information about the "Error Passive" state at the time of transmission is current, while the state may have changed when a status message is sent between the creation of the status message by the microprocessor and the transmission time.

In dem hier beschriebenen Verfahren wird die Information über den Zustand ”Error Passive” eines Kommunikationscontrollers in die von dem Busteilnehmer ohnehin versandten Botschaften integriert. Hierzu wird das Control Field der Nachricht um ein weiteres Bit (ESI) erweitert. Dieses Bit wird, wie in 1b dargestellt, nach der ersten Kennzeichnung (EDL) und vor dem DLC eingefügt, beispielsweise direkt vor oder direkt nach dem BRS-Bit. Ein Busteilnehmer, der sich im Zustand ”Error Passive” befindet, sendet dieses Bit beispielsweise dominant, während andernfalls das Bit rezessiv gesendet wird. Eine umgekehrte Logik ist ebenfalls möglich.In the method described here, the information about the state "Error Passive" of a communication controller is integrated into the messages sent by the bus user anyway. For this purpose, the control field of the message is extended by one more bit (ESI). This bit will, as in 1b shown inserted after the first tag (EDL) and before the DLC, for example directly before or immediately after the BRS bit. For example, a bus user in the "Error Passive" state sends this bit dominant, while otherwise the bit is sent recessively. A reverse logic is also possible.

Das vorgestellte Übertragungsverfahren eignet sich im normalen Betrieb eines Kraftfahrzeuges zur Übertragung von Daten zwischen wenigstens zwei Steuergeräten des Kraftfahrzeuges, welche über einen geeigneten Datenbus verbunden sind. Es ist aber gleichermaßen vorteilhaft einsetzbar während der Fertigung oder Wartung eines Kraftfahrzeuges zur Übertragung von Daten zwischen einer zum Zwecke der Programmierung mit einem geeigneten Datenbus verbundenen Programmierungseinheit und wenigstens einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges, welches mit dem Datenbus verbunden ist.The presented transmission method is suitable in the normal operation of a motor vehicle for the transmission of data between at least two control devices of the motor vehicle, which are connected via a suitable data bus. However, it can equally advantageously be used during the manufacture or maintenance of a motor vehicle for the transmission of data between a programming unit connected to a suitable data bus for the purpose of programming and at least one control unit of the motor vehicle which is connected to the data bus.

Insgesamt stellt das Verfahren ein Übertragungsverfahren dar, welches sich dadurch auszeichnet, dass ein Norm-CAN Controller nur minimal geändert werden muss, um erfindungsgemäß arbeiten zu können. Ein erfindungsgemäßer Kommunikationscontroller, der auch als Norm-CAN Controller arbeiten kann, ist nur unwesentlich größer als ein herkömmlicher Norm-CAN Controller. Das zugehörige Anwendungs-Program muss nicht geändert werden, und schon dann werden Vorteile in der Geschwindigkeit der Datenübertragung erzielt. Durch Verwendung der erweiterten Größe des Datenfeldes und der zugehörigen DLC und CRC kann die Geschwindigkeit der Datenübertragung weiter gesteigert werden, die Anpassungen in der Anwendungs-Software sind minimal. Es können weite Teile des CAN-Conformance-Tests ( ISO 16845 ) übernommen werden. Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Übertragungsverfahren mit den Ergänzungen des TTCAN ( ISO 11898-4 ) zu kombinieren.Overall, the method is a transmission method, which is characterized in that a standard CAN controller must be changed only minimally in order to work according to the invention. An inventive communication controller, which can also work as a standard CAN controller, is only slightly larger than a conventional standard CAN controller. The associated application program does not have to be changed, and even then advantages in the speed of data transmission are achieved. By using the expanded size of the data field and the associated DLC and CRC, the speed of data transmission can be further increased, the adjustments in the application software are minimal. Many parts of the CAN conformance test ( ISO 16845 ). It is also possible to use the transfer method according to the invention with the additions of the TTCAN ( ISO 11898-4 ) to combine.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10311395 A1 [0005]
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Standards of family ISO 11898-1 to -5 [0002]
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G. Cena and A. Valenzano discuss in "Overclocking of controller area networks" (Electronics Letters, Vol. 35, No. 22 (1999), p. 1924). [0007]
CAN standard ISO 11898-1 [0010]
CAN standard ISO 11898-1 [0011]
CAN standard ISO 11898-1 [0012]
CAN standard ISO 11898-1 [0012]
CAN standard ISO 11898-1 [0012]
CAN standard ISO 11898-1 [0019]
CAN standard ISO 11898-1 [0019]
ISO 16845 [0023]
ISO 11898-4 [0023]
CAN standard ISO 11898-1 [0025]
CAN standard ISO 11898-1 [0027]
ISO standard 11898-1 [0050]
ISO 16845 [0073]
ISO 11898-4 [0073]

Claims

Method for serial data transmission in a bus system with at least two bus subscribers exchanging messages via the bus, the transmitted messages having a logical structure according to the CAN standard ISO 11898-1, the logical structure being a start-of-frame bit, an arbitration field, a control field, a data field, a CRC field, an acknowledge field and an end-of-frame sequence, the control field comprising a data length code containing information about the length of the data field, characterized in that in the presence of a first identifier (EDL), the control field of the messages deviating from the CAN standard ISO 11898-1 more than six bits, wherein in the presence of the first identifier (EDL) the control field of the message by at least one Another bit (ESI) is extended, wherein the further bit (ESI) or one of the further bits information about the state "Error Passive" of the bus station in v sent messages is integrated.

Method according to claim 1, characterized in that, in the presence of the first identifier (EDL), the data field of the messages may deviate from the CAN standard ISO 11898-1 comprise more than eight bytes, wherein, to determine the size of the data field, the values of the four bits of the data length code are at least partially interpreted differently from the CAN standard ISO 11898-1.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that in the presence of a second identifier (BRS) the bit length for at least one predetermined or predefinable area within the message assumes a value shorter than the bit length used prior to the presence of the second identifier, the range begins at the earliest with the second identifier and ends at the latest with the CRC delimiter, wherein the second identifier (BRS) occurs only in the presence of the first identifier (EDL) and in which deviates from the CAN standard ISO 11898-1 more than six bit control field of messages takes place.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first identification (EDL) is carried out by a recessive bit in the control field.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the further bit (ESI) is inserted after the first identification (EDL) and before the data length code.

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that, when the first identifier is present, the recessive bit of the first identifier (EDL) is followed by at least one dominant bit in all data messages.

Method according to one of claims 2 to 6, characterized in that the second identifier (BRS) is carried out by a recessive bit in the control field, which is transmitted in time to the bit of the first identifier (EDL).

A method according to claim 7, characterized in that in the presence of the second identifier, the recessive bit of the second identifier (BRS) is separated from the recessive bit of the first identifier (EDL) by at least one dominant bit.

Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that in the presence of the first identifier, the edge between the recessive bit of the first identifier (EDL) and the at least one subsequent dominant bit for re-synchronization or hard-synchronization of the bit timing of Bus subscriber is used.

Method according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the first identifier (EDL) is evaluated in the bus users and, depending on the first identifier, the reception process is adapted to the size of the control field and / or the data field and / or subsequent message components ,

Method according to one of claims 3 to 10, characterized in that the second identifier (BRS) is evaluated in the bus subscribers in the presence of the first identifier and, depending on the value of the second identifier, the receiving process is adapted to the different values of the bit length within a message.

Method according to one of claims 3 to 11, characterized in that the at least two different values of the temporal bit length are implemented within a message by using at least two different scaling factors for setting the bus time unit relative to a minimum time unit or the oscillator clock during operation.

Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that in the presence of a further identification, the CRC field of the messages has a different from the CAN standard ISO 11898-1 number of bits and / or at least one deviating from the CAN standard ISO 11898-1 generator polynomial is used, the further identification with the first identifier (EDL) can match.

A method according to claim 13, characterized in that the value of the further identification is determined in the bus subscribers and, depending on the value of the further identification and / or the content of the data length code, the reception process is adapted to the size of the CRC field.

Method according to one of claims 13 to 14, characterized in that at the beginning of a message, the calculation of at least two CRC checksums by means of different generator polynomials is started in parallel and is decided depending on the value of the further identification, which result from one of the parallel started CRC Calculations is used.

Device for serial data transmission in a bus system with at least two bus subscribers, which exchange messages via the bus, the transmitted messages having a logical structure according to the CAN standard ISO 11898-1, wherein the logical structure comprises a start-of-frame bit, an arbitration field, a control field, a data field, a CRC field, an acknowledge field and an end-of-frame sequence, wherein the control field comprises a data length code containing information about the length of the data field, characterized in that, in the presence of a first identifier (EDL), the control field of the messages, unlike the CAN standard ISO 11898-1, comprises more than six bits, wherein, in the presence of the first identifier (EDL), the message's control field is extended by at least one further bit (ESI), wherein the further bit (ESI) or one of the further bits, information about the state "Error Passive" of the bus station is integrated into sent messages.

Apparatus according to claim 16, characterized in that in the presence of the first identifier (EDL), the data field of the messages may differ from the CAN standard ISO 11898-1 comprise more than eight bytes, wherein for determining the size of the data field, the values of the four bits of the data length code are at least partially deviated from the CAN standard ISO 11898-1.

Device according to claim 16 or 17, characterized in that in the presence of a second identifier (BRS) the bit length for at least one predetermined or predefinable area within the message assumes a value shorter than the bit length used prior to the presence of the second identifier, the range begins at the earliest with the second identifier and ends at the latest with the CRC delimiter, wherein the second identifier (BRS) occurs only in the presence of the first identifier (EDL) and in which deviates from the CAN standard ISO 11898-1 more than six bit control field of messages takes place.

Device according to one of claims 16 to 18, characterized in that the device is adapted by suitable means for carrying out at least one of the data transmission methods according to claims 4 to 15.

Use of the method according to one of claims 1 to 15 in the normal operation of a motor vehicle for the transmission of data between at least two control devices of the motor vehicle, which are connected via a suitable data bus.

Use of the method according to one of claims 1 to 15 during the manufacture or maintenance of a motor vehicle for the transmission of data between a programming unit connected to a suitable data bus for the purpose of programming and at least one control unit of the motor vehicle which is connected to the data bus.