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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum selektiven Ausblenden von Busschwingungen beim Datenempfang über ein Bussystem, um eine aus fachmännischer Sicht in der Fahrzeuganwendung zunehmend minderwertiger ausgeführte Termination und Topologie von Busleitungen zu kompensieren.
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Stand der Technik
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Das CAN-Bussystem kommt bei einer Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten, beispielsweise in Automobilen, zum Einsatz. Beim CAN-Bussystem werden Nachrichten mittels des CAN-Protokolls übertragen, wie es in der CAN-Spezifikation in der ISO11898 beschrieben ist.
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Bei dem CAN-Bussystem ist die Bitrate in allen Protokoll-Teilen gleich. Die maximale Bitrate beträgt 1MBit/s, d. h. die Bitzeit tbit ist 1µs. Bei einer Weiterentwicklung des CAN-Protokoll, nämlich CAN FD (CAN with flexible data rate), wird im Vergleich zum klassischen CAN-Protokoll am Ende der Arbitrationsphase die Datenrate oder Bitrate für die folgende Datenphase auf z.B. 2 MBit/s oder 5 MBit/s erhöht. Damit einher gehen entsprechend kürzere Bitzeiten tbit, z.B. tbit = 200ns bei einer Datenrate oder Bitrate von 5MBit/s. Dies ist genauer in dem aktuellen ISO-Standard 11898-1 (under development) oder der Spezifikation „CAN with Flexible Data-Rate, Specification Version 1.0 (released April 17th, 2012)“ als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD beschrieben.
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Laut CAN-Physical Layer Standard ISO11898-2/-5/-6 ist ein CAN-Bussystem so aufzubauen, dass mindestens zwei Teilnehmerstationen oder Knoten, wie Sensoren oder Steuergeräte, usw., jeweils mit einer Stichleitung mit einer Busleitung verbunden sind. Die Busleitung ist idealerweise mit je einem Abschlusswiderstand an den beiden Busleitungsenden abgeschlossen oder terminiert. Diese Topologie zeigt idealerweise keine Einschwingvorgänge beim Wechsel des Buszustands von dominant nach rezessiv oder umgekehrt. Laut CAN-Physical Layer Standard ISO11898-2/-5/-6 ist ausschließlich diese Topologie zu verwenden.
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Derzeit wird beobachtet, dass in der Realität hingegen immer häufiger sogenannte Stern-Topologien mit nur einem Abschlusswiderstand eingesetzt werden. Dies ist vor allem bei der Herstellung von Fahrzeugen von Vorteil, weil es den Herstellungsprozess und Zwischenkontrollen erleichtert. Allerdings hat diese Topologie und Terminierung die schlechte Eigenschaft, vor allem beim Übergang des Bussignals von dominant nach rezessiv, wenn die Transceiver-Endstufen abschalten, eine starke Dynamik in Form von Schwingungen auf den Busleitungen zu hinterlassen. Im schlimmsten Fall klingen die Schwingungen über die gesamte Bitzeit tbit eines Signalbits nicht ab und werden dann aufgrund der im folgenden beschriebenen Gegebenheiten unerwünschterweise am Anschluss für das Empfangssignal RX der empfangenden Teilnehmerstation als Schwingungen erkannt.
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Die nominale Bitzeit N ist in vier Phasen unterteilt, eine Sync_Seg(N)-Phase, eine Prop_Seg(N)-Phase, eine Phase-Seg1(N)-Phase und eine Phase-Seg2(N)-Phase. Hierbei umfasst die Sync_Seg(N)-Phase 1/N der nominalen Bitzeit N, die Sync_Seg(N)-Phase umfasst 5/N der nominalen Bitzeit N und die Phase-Seg1(N)-Phase und die Phase-Seg2(N)-Phase umfassen jeweils 4/N der nominalen Bitzeit N.
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Das Bit wird an der empfangenden Teilnehmerstation zu einem festlegbaren Zeitpunkt innerhalb der nominalen Bitzeit N abgetastet. Dieser festlegbare Zeitpunkt wird auch Abtastpunkt oder Sample Point genannt. Der Abtastpunkt ist in der Regel zwischen der Phase_Seg1 und Phase_Seg2 programmiert. Nur wenn zu der Zeit des Abtastpunkts der entsprechende neue Buszustand am empfangenden Knoten anliegt, wird er auch erkannt.
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Demzufolge sind lang andauernde Schwingungen der Busspannung durch nicht fachgerechte Terminierung und Topologie der Bussysteme ein Faktor, welcher bei den zuvor beschriebenen derzeit realen Bedingungen einen fehlerfreien Datenempfang an der empfangenen Teilnehmerstation erschwert bzw. verhindert. Bei CAN FD ist ein weiterer Faktor, der einen fehlerfreien Datenempfang an der empfangenen Teilnehmerstation erschwert bzw. verhindert, eine Verkürzung der Bitzeit tbit durch eine steigende Bitrate.
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Offenbarung der Erfindung
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung und ein Verfahren zum selektiven Ausblenden von Busschwingungen beim Datenempfang über ein Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen eine Einrichtung und ein Verfahren zum selektiven Ausblenden von Busschwingungen beim Datenempfang über ein Bussystem bereitgestellt werden, mit welchen eine aus fachmännischer Sicht zunehmend minderwertiger ausgeführte Termination und Topologie der CAN-Busleitungen in der Fahrzeuganwendung kompensierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung zum selektiven Ausblenden von Busschwingungen beim Datenempfang über ein Bussystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Einrichtung umfasst ein Überwachungselement zur Überwachung einer Differenz des Bussignals auf einer Busleitung des Bussystems, und ein Maskierungselement zum Maskieren von Schwingungen des Bussignals für eine vorbestimmte Maskierungszeit, wenn das Überwachungsergebnis des Überwachungselements ergibt, dass Schwingungen des Bussignals nach einem Übergang des Bussignals von einem dominanten zu einem rezessiven Zustand mindestens einen vorbestimmten Schwellwert überschreiten.
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Mit der Einrichtung kann auch bei einer Bustopologie, die aus fachmännischer Sicht minderwertiger ausgeführt ist als in der CAN-Physical Layer Standard ISO11898-2/-5/-6 festgelegt, ein korrekter Datenempfang realisiert werden. Dadurch wird der Herstellungsprozess von Fahrzeugen und Zwischenkontrollen bei der Herstellung von Fahrzeugen erleichtert ohne die Übertragungseigenschaften des im Fahrzeug verwendeten Bussystems zu verschlechtern.
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Die Einrichtung ermöglicht für den Anwender des Bussystems zudem eine zeitlich längere Phase innerhalb der Bitzeit für ein Bit, die für eine dominantes Bit als tdom in den Zeichnungen gezeigt ist, zur Parametrisierung oder Programmierung des Abtastpunkts oder Sampling Points bei der Systemauslegung.
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Noch dazu hat die Einrichtung einen sehr geringen Bedarf an Siliziumfläche und damit sehr geringe Herstellkosten.
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Ein weiterer Vorteil der Einrichtung besteht darin, dass sich die Einrichtung während der Arbitrationsphase gemäß dem CAN-Protokoll oder CAN FD-Protokoll an unterschiedliche Applikatoren anpasst, wie Bustopologie und Terminierung.
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Die Einrichtung kann auch einfach bei einem existierenden Bussystem nachträglich hinzugefügt werden.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Einrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Es ist möglich, dass das Überwachungselement zur Überwachung eines Ausgangs eines Empfangskomparators angeordnet ist, in dessen mindestens zwei Eingänge die Differenz des Bussignals gespeist wird, und/oder dass das Maskierungselement ausgestaltet ist, einen Empfangssignaltreiber einer Teilnehmerstation für die vorbestimmte Maskierungszeit auf dem Zustand rezessiv zu halten.
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Gemäß einer Ausführungsvariante kann die Bemessung der Bitzeit für ein dominantes Bit und die Maskierungszeit abhängig davon variiert werden, ob die Teilnehmerstation als Empfänger oder als Sender des Bussignals agiert.
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Das Überwachungselement kann ausgestaltet sein, die Anzahl der Überschreitungen von einer Empfangsschwelle auf negative Werte eines aus dem Bussignal erzeugten Signals als Vorbedingung für ein Einschalten des Maskierungselements zu zählen, und/oder das Überwachungselement kann ausgestaltet sein, die Anzahl der Überschreitungen von zwei Empfangsschwellen oder von drei verschiedenen Empfangsschwellen zu zählen.
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Bevorzugt hat eine erste Empfangsschwelle einen geringeren Spannungswert als eine zweite Empfangsschwelle, und das Maskierungselement ist zum Maskieren von Schwingungen eines aus dem Bussignal erzeugten Signals für eine vorbestimmte Maskierungszeit ausgestaltet, wenn die zweite Empfangsschwelle weniger häufig überschritten wird als die erste Empfangsschwelle. Alternativ oder zusätzlich kann das Überwachungselement ausgestaltet sein, mittels einer dritten Empfangsschwelle die Anzahl der Überschreitungen auf negative Werte des Signals zu prüfen. Alternativ oder zusätzlich kann das Maskierungselement ausgestaltet sein, das digitale Empfangssignal nach einer Bitzeit nur dann für die Maskierungszeit zu maskieren, wenn ein Zustandswechsel von dominant nach rezessiv erfolgt und die dritte Empfangsschwelle unterschritten wurde.
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Die zuvor beschriebene Einrichtung kann Teil eines Sende-/Empfangsmoduls für eine Teilnehmerstation für ein Bussystem sein.
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Das zuvor beschriebene Sende-/Empfangsmoduls kann Teil einer Teilnehmerstation für ein Bussystem sein. Die Teilnehmerstation kann zudem einen CAN-Controller, und ein System-ASIC zur Aufnahme des Sende-/Empfangsmoduls aufweisen, wobei die zuvor beschriebene Einrichtung zwischen einen Ausgang eines Empfangskomparators des Sende-/Empfangsmoduls und einen Eingang eines Signaltreibers für ein Empfangssignal des CAN-Controllers geschaltet ist.
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Bevorzugt ist das Bussignal für die Teilnehmerstation gemäß dem CAN-Protokoll und/oder dem CAN FD Protokoll und/oder dem TTCAN Protokoll aufgebaut.
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Die zuvor beschriebene Einrichtung kann auch Teil eines Bussystems sein, das eine Busleitung und mindestens zwei Teilnehmerstationen aufweist, die mittels der Busleitung zur Kommunikation miteinander verbunden sind. Hierbei kann mindestens eine der Teilnehmerstationen die zuvor beschriebene Einrichtung aufweisen.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum selektiven Ausblenden von Busschwingungen beim Datenempfang über ein Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst. Das Verfahren umfasst die Schritte: Überwachen, mit einem Überwachungselement, einer Differenz des Bussignals auf einer Busleitung des Bussystems, und Maskieren, mit einem Maskierungselement, von Schwingungen des Bussignals für eine vorbestimmte Maskierungszeit, wenn das Überwachungsergebnis des Überwachungselements ergibt, dass Schwingungen des Bussignals nach einem Übergang des Bussignals von einem dominanten zu einem rezessiven Zustand mindestens einen vorbestimmten Schwellwert überschreiten.
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Das Verfahren erzielt dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die Einrichtung angegeben sind.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Zeichnungen
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Teilnehmerstation in dem Bussystem von 1;
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3 ein Beispiel für einen Teil eines Sendesignals TX einer Teilnehmerstation des Bussystems von 1;
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4 Bussignale CAN_H und CAN_L, die Folge des Sendesignals TX von 3 sind;
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5 ein analoges Signal der Differenzspannung VDIFF, das sich zwischen den beiden Busleitungen CAN_H und CAN_L aufgrund des Sendesignals TX von 3 einstellt;
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6 ein Empfängerausgangssignal REC_O, das sich an der Teilnehmerstation aufgrund des Sendesignals TX von 3 einstellt;
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7 eine überlagerte Darstellung aus dem Empfangssignal R×D1 einer Teilnehmerstation mit einer Einrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und dem Empfangssignal R×D2 einer konventionellen Teilnehmerstation bei dem Bussystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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8 ein Differenzsignal VDIFF, das aus dem Sendesignal TX von 3 resultiert, an dem zusätzliche Empfangsschwellen veranschaulicht sind; und
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9 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein Bussystem 1, das in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden kann.
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In 1 hat das Bussystem 1 eine erste Teilnehmerstation 10, eine zweite Teilnehmerstation 20, eine dritte Teilnehmerstation 30, eine vierte Teilnehmerstation 40, eine fünfte Teilnehmerstation 50, eine Busleitung 60 und einen Abschlusswiderstand 70.
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Das Bussystem 1 kann beispielsweise ein CAN-Bussystem oder ein CAN-FD-Bussystem usw., sein. Ganz allgemein ist das Bussystem 1 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel für eine Kommunikation ausgestaltet, bei welcher zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer der Teilnehmerstationen 10 bis 50 auf die Busleitung 60 gewährleistet ist.
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Die erste Teilnehmerstation 10 kann beispielsweise ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs sein. Die zweite, vierte und fünfte Teilnehmerstation 20, 40, 50 kann beispielsweise jeweils ein Sensor des Kraftfahrzeugs sein. Die dritte Teilnehmerstation 30 kann beispielsweise eine Anzeigeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs sein.
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2 zeigt den Aufbau der Teilnehmerstation 10 in Bezug auf deren CAN-Modul genauer. Die CAN-Module der anderen Teilnehmerstationen 20 bis 50 sind jeweils auf die gleiche Weise wie das CAN-Modul der Teilnehmerstation 10 aufgebaut.
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Die Teilnehmerstation 10 ist in weiten Teilen auf dieselbe Weise aufgebaut wie eine herkömmliche Teilnehmerstation mit CAN-Modul. Daher werden im Folgenden nur die Teile der Teilnehmerstation 10 beschrieben, welche sich von der herkömmlichen Teilnehmerstation mit CAN-Modul unterscheiden oder welche für die Beschreibung der Erfindung zu nennen sind.
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Das CAN-Modul der Teilnehmerstation 10 hat eine System ASIC 10A und ein integriertes Sende-/Empfangsmodul 10B, das über die System ASIC 10A mit einem CAN-Controller 10C verbunden ist. An dem System ASIC 10A sind digitale Anschlüsse T×D und R×D für ein Sendesignal T×D von dem CAN-Controller 10C und ein Empfangssignal R×D für den CAN-Controller 10C vorgesehen.
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An dem Sende-/Empfangsmodul 10B sind zum Anschluss an die Busleitung 60 Anschlüsse CAN_H, CAN_L vorgesehen, die über Widerstände RL/2 außerhalb des CAN-Moduls miteinander verbunden sind. Die Verbindung der beiden Widerstände RL/2 kann zum einen über einen Kondensator C mit Masse und zum anderen mit einem Anschluss VSPLIT verbunden. An einem Anschluss CAN_GND ist das Sende-/Empfangsmodul 10B mit Masse verbunden. Zudem hat das Sende-/Empfangsmodul 10B einen Anschluss CAN_SUPPLY, über welche eine Versorgungsspannung für das Sende-/Empfangsmodul 10B mit dem Wert von 5V über ein Filter 80 eingespeist wird.
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Außerdem weist das Sende-/Empfangsmodul 10B der Teilnehmerstation 10 eine ESD-Schutzeinheit 11, eine optional verwendbare oder vorhandene VSPLIT-Einheit 12, eine Sendeeinheit 13, eine Empfangseinheit 14, eine Aufweckeinheit 15, die auch als Wake-up-Logik bezeichnet werden kann, eine Digitaleinheit 16 und eine Ein-/Ausgabe-Einheit 17 auf. Die Sendeeinheit 13 hat neben einer nicht weiter bezeichneten Schaltung aus MOS-FETs und Dioden einen T×D-Treiber oder Sendesignaltreiber 131. Die Empfangseinheit 14 hat neben einer nicht weiter bezeichneten Schaltung aus Widerständen eine Busvorspannungseinrichtung 141, einen Aufweckpulsempfänger 142 zum Empfang von Aufweckpulsen, einen Empfangskomparator 143 und eine Einrichtung 144. Die Ein-/Ausgabe-Einheit 17 hat einen TX-Treiber 171 und einen R×D-Treiber oder Empfangssignaltreiber 172.
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Die Einrichtung 144 hat ein Überwachungselement 1441 und ein Maskierungselement 1442. Optional kann die Einrichtung 144 auch ein Filter 1443 aufweisen. Das Überwachungselement 1441 kann als Logik mit drei Empfangsschwellen RTH1, RTH2 und RTH3 ausgeführt sein, wie in Bezug auf 8 gezeigt und erläutert.
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3 zeigt ein digitales Sendesignal T×D, das von dem CAN-Controller 10C an die Sendeeinheit 13 am Anschluss T×D eingegeben wird, damit das Sendesignal T×D mittels der Sendeeinheit 13 an den Anschlüssen CAN_H und CAN_L auf die Busleitung 60 gesendet wird.
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4 zeigt die aus dem digitalen Sendesignal T×D resultierenden Signale CAN_H und CAN_L auf der Busleitung 60.
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Das Signal des Anschlusses CAN_H liegt zudem an einem ersten Eingang des Empfangskomparators 143 an. Das Signal des Anschlusses CAN_L liegt zudem an einem zweiten Eingang des Empfangskomparators 143 an. Demzufolge liegen an der Eingangsseite des Empfangskomparators 143 die von der CAN-Busleitung 60 eingehenden Signale bezüglich ihrer Amplitude heruntergeteilt an. Zwischen den Eingängen des Empfangskomparator 143 liegt eine in 5 gezeigte Differenzspannung VDIFF in heruntergeteilter Form an. Am Ausgang des Empfängers 143 wird das Empfängerausgangssignal REC_O gemäß 6 ausgegeben, das über bis zu drei Eingänge in die Einrichtung 144 eingegeben wird. Der Empfangssignaltreiber 172 bildet aus der Ausgabe der Einrichtung 144 das digitale Empfangssignale R×D1 gemäß 7.
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Wie in Zusammenschau mit 3 bis 7 ersichtlich, übersetzt bei der Teilnehmerstation 10 die Sendeeinheit 13 die am T×D-Anschluss ankommenden Pegel 91, 92 gemäß 3 in Dominant- und Rezessiv-Zustände auf der CAN-Busleitung 60, wie in 4 gezeigt. Die Empfangseinheit 14 erfasst die Buszustände dominant und rezessiv unter Zuhilfenahme eines Empfangsschwellwerts THRX an der Differenzspannung VDIFF gemäß 5 als Empfängerausgangssignal REC_O gemäß 6. Die erfassten Buszustände werden am R×D-Anschluss als Pegel 97, 98 ausgegeben, wie in 7 gezeigt. Hierbei steht der dominanten Pegel 98 für die Zeit tdom an. Der auf den dominanten Pegel 98 folgende rezessive Pegel 97 wird für die Zeit tmask gehalten, wie nachfolgend genauer beschrieben.
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VDIFF ist die analoge Differenzspannung zwischen den beiden Busleitungen CAN_H und CAN_L. Hierbei gilt VDIFF = CAN_H – CAN_L. Die Differenzspannung VDIFF beträgt für ein rezessives Bit 0V und für ein dominantes Bit typischerweise 2V.
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Im Betrieb der Teilnehmerstation 10 liegen am Eingang des Empfangskomparators 143 (2) die durch die Widerstände RL/2 heruntergeteilten Busspannungen an. Der Empfangskomparator 143 wandelt die Differenz dieser heruntergeteilten Spannungen in ein Empfängerausgangssignal REC_O, das über die Einrichtung 144 und mittels Empfangssignaltreiber 172 (2) zum R×D-Anschluss für den CAN-Controller 10C der Teilnehmerstation 10 getrieben wird, wie in 2 gezeigt.
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Herkömmlicherweise ist bei einem CAN-Transceiver nur eine Schaltschwelle oder Empfangsschwellen RTH1 zur Unterscheidung von dominanten und rezessiven Buszuständen umgesetzt. Hierfür ist ein Ausgang des Empfangskomparators 143 ausreichend, um das Ergebnis der beiden Schwellbetrachtungen anzuzeigen. Hierbei vergleicht der Empfangskomparator 143 die heruntergeteilte Differenzspannung VDIFF mit der Empfangsschwelle RTH1.
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Da zur Umsetzung der Erfindung nun zwei weitere Empfangsschwellen RTH2 und RTH3 verwendet werden, um die Amplitude von Schwingungen der Differenzspannung VDIFF zu erkennen, hat der Empfangskomparator 143 drei Ausgänge, um das Ergebnis der Schwellbetrachtungen anzuzeigen.
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Die bis zu drei Ausgänge des Empfangskomparators 143 werden als Eingänge der Einrichtung 144 zur Verfügung gestellt.
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Die Einrichtung 144 überwacht mit ihrem Überwachungselement 1441 (8) während des Normalbetriebs der Teilnehmerstation 10 die bis zu drei Ausgänge 143A (2) des Empfangskomparators 143. Wird über die Überwachung nach einem rezessiven Zustand 95 (6) für mindestens eine Zeit eines dominanten Zustands oder Bitzeit tdom (7) ein dominanter Buszustand 96 (6) festgestellt, wie in 6 und 7 gezeigt, so kann mit dem nächsten Zustandswechsel auf der Busleitung 60, also von dominant nach rezessiv, der Empfangssignaltreiber 172 für eine Zeit tmask, die in 7 veranschaulicht ist, auf rezessiv gehalten werden. Dadurch wird erreicht, dass die für hohe Bitraten und schlechte Terminierung typischen Schwingungen der Differenzspannung VDIFF (5) nicht die Erkennung des rezessiven Zustands zur Zeit eines in 7 dargestellten Abtastpunkts AP des Bits beeinflussen. Die Zeiten tdom und tmask gemäß 7 stehen in Relation zur Bitrate des gesendeten und übertragenen Signals und zur Bustopologie.
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Um gegen sehr kurze Störimpulse immun zu sein, kann die Erfassung der auslösenden Flanke, also des Übergangs vom dominanten Zustand 96 zum rezessiven Zustand 95 in 6 mit dem Filter 1443 von 2 befiltert sein.
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Die Robustheit der Schwingungserkennung wird erlangt durch eine Vorkehrung, die anhand von 8 näher erläutert ist.
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Wie in 8 gezeigt, ist bei der Einrichtung 144 zusätzlich zur typischen Empfangsschwelle RTH1 eine weitere Empfangsschwelle RTH2 eingeführt. Außerdem ist noch eine weitere Empfangsschwelle RTH3 vorgesehen, welche auf negative Werte von VDIFF prüft.
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Das vom Ausgang des Empfangskomparators 143 gespeiste Überwachungselement 1441 zählt die Anzahl der Überschreitungen der drei Empfangsschwellen RTH1, RTH2 und RTH3. Bei typischen Schwingungen durch schlechte Terminierung liefert die Empfangsschwelle RTH2 weniger Überschreitungen als die Empfangsschwelle RTH1.
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Die weitere Empfangsschwelle RTH3, welche auf negative Werte von VDIFF prüft, kann zusätzlich oder alleinig als Vorbedingung zur Aktivierung des Maskierungselements 1442 eingesetzt werden. Demzufolge wird gemäß 7 das digitale Empfangssignal R×D nach einer Bitzeit tdom nur dann für die Zeit tmask maskiert, wenn ein Zustandswechsel erfolgt (Flanke) und die Empfangsschwelle RTH3 unterschritten wurde.
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Aufgrund der Tatsache, dass diese Art von Schwingungserkennung während des bereits anstehenden Bits erfolgt, können diese Mechanismen in der mit niedriger Bitrate durchgeführten Arbitration aktiviert werden. Schlagen die Mechanismen an, wird für die anstehende Datenphase der Empfangssignaltreiber 172 von 2 wie oben beschrieben für die Zeit tmask maskiert.
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Abhängig davon, ob die Teilnehmerstation 10 Sender oder Empfänger ist, kann die Bemessung der Zeiten tdom und tmask variiert werden. Hierbei ist die Bemessung der Bitzeit tdom für ein dominantes Bit und die Maskierungszeit tmask vorteilhaft abhängig davon variiert, ob die Teilnehmerstation 10 als Empfänger oder als Sender des Bussignals CAN_H, CAN_L agiert Dies hat den Vorteil, dass abhängig von der Bustopologie einzelne Knoten oder Teilnehmerstationen 10, 20, 30, bei welchen stärkere Schwingungen zu erwarten sind, bezüglich der Maskiereigenschaften unterschiedlich parametrisiert werden können.
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Wie zuvor beschrieben, beobachtet die Einrichtung 144 (2 und 8) also den Ausgang des Empfangskomparators 143 (2). Steht an dem Ausgang für eine Bitzeit ein dominanter Pegel des Empfangssignals R×D (7) an, so wird jeder nächste Zustandswechsel hin zu rezessiv verwendet, um den nachgeschaltenen Empfangssignaltreiber 172 (2) für die vorbestimmte Zeit tmask (7) auf rezessiv zu halten.
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Damit können aufgrund von Busschwingungen auftretende Zustandsänderungen mittels der Einrichtung 144 unterdrückt werden.
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9 zeigt ein Bussystem 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Bussystem 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist in weiten Teilen auf die gleiche Weise aufgebaut, wie in Bezug auf das Bussystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Im Unterschied zum Bussystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat das Bussystem 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel jedoch zwei Abschlusswiderstände 70, die jeweils an den Enden der Busleitung 60 vorgesehen sind. Dadurch bildet das Bussystem 2 eine Bustopologie gemäß der CAN-Spezifikation, wie in der ISO11898 beschrieben. Eine derartige Bustopologie kann auch als ISO-Bustopologie bezeichnet werden.
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Die Teilnehmerstationen 10 bis 50 sind auch bei dem Bussystem 2 auf die gleiche Weise aufgebaut, wie in Bezug auf das vorangehende Ausführungsbeispiel beschrieben und in 2 dargestellt.
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Aufgrund der ISO Bus Topologie des Bussystems 2 erkennen die Teilnehmerstationen 10 bis 50 bei der Arbitrationsphase, dass bei einem Zustandswechsel des Sendesignals TX von dominant zu rezessiv keine Schwingungen auftreten, wie in 4 in Bezug auf das vorangehende Ausführungsbeispiel beschrieben. Daher kann die Einrichtung 144 die Maskierzeit tmask, um den Empfangssignaltreiber 172 für eine bestimmte Zeit auf dem Zustand rezessiv zu halten, auf bis zu einen Wert von Null reduziert werden. Das bedeutet, es müssen keine aufgrund von Busschwingungen auftretende Zustandsänderungen unterdrückt werden. Somit passt sich die Einrichtung 144 während der Arbitrationsphase an unterschiedliche Applikatoren, wie Bustopologie und Terminierung durch Abschlusswiderstände 70, an.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Bussysteme 1, 2, der Teilnehmerstationen 10 bis 50, der Busleitung 60 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert oder auch weggelassen werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
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Das Bussystem 1, 2, mit der Busleitung 60 gemäß den Ausführungsbeispielen ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem gemäß den Ausführungsbeispielen kann jedoch auch eine andere Art von Kommunikationsnetz sein. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Kommunikationssystem 1 bei dem ersten Bussystem zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation 10 bis 50 auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist.
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Die Anzahl der Teilnehmerstationen 10 bis 50 ist beliebig wählbar. Es können auch nur zwei Teilnehmerstationen der Teilnehmerstationen 10 bis 50 vorhanden sein. Es können auch nur Teilnehmerstationen 10 oder Teilnehmerstationen 20 oder Teilnehmerstationen 30, usw. im Bussystem 1, 2 vorhanden sein.
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Die Einrichtung 144 muss nicht Teil des CAN-Moduls einer der Teilnehmerstationen 10 bis 50 sein. Die Einrichtung 144 kann auch als separate Einrichtung extern von dem CAN-Modul einer der Teilnehmerstationen 10 bis 50 bereitgestellt sein. Dies ist insbesondere zur Nachrüstung für ein bestehendes CAN-Bussystem 1, 2 von Vorteil.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO11898 [0002]
- ISO-Standard 11898-1 [0003]
- Standard ISO11898-2/-5/-6 [0004]
- Standard ISO11898-2/-5/-6 [0004]
- Standard ISO11898-2/-5/-6 [0011]
- ISO11898 [0069]
