DE102022205336A1 - Transmitter/receiver device and method for receiving differential signals in a serial bus system - Google Patents
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Abstract
Es sind eine Sende-/Empfangseinrichtung (22; 220; 2200) und ein Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen (CAN_H, CAN_L) in einem seriellen Bussystem (1) bereitgestellt. Die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 220; 2200) hat ein Sendemodul (221) zum Senden eines digitalen Sendesignals (TxD) einer Kommunikationssteuereinrichtung (22) als analoges differentielles Signal (CAN_H, CAN_L) gemäß einer ersten Betriebsart (SIC) auf einen Bus (40) des Bussystems (1), um an mindestens eine andere Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) eine Nachricht (46) zu senden, ein Empfangsmodul (222; 2220) zum Empfang von Signalen (CAN_H, CAN_L) von dem Bus (40) und zum Erzeugen eines digitalen Empfangssignals (RxD) aus dem analogen differentiellen Signal (CAN_H, CAN_L) gemäß der ersten Betriebsart (SIC) unter Verwendung einer vorbestimmten ersten Empfangsschwelle (T1), und ein Empfangsmodus-Einstellmodul (25; 250; 2500) zum Einstellen der Betriebsart (SIC; FAST_RX) des Empfangsmoduls (222; 2220), so dass das Empfangsmodul (222; 2220) ein digitales Empfangssignal (RxD) aus dem analogen differentiellen Signal (CAN_H, CAN_L) gemäß der ersten Betriebsart (SIC) und/oder einem analogen differentiellen Signal (CAN_H, CAN_L) erzeugen kann, das gemäß einer zweiten Betriebsart (FAST_TX) erzeugt wurde, mit welcher mindestens eine andere Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) Signale (CAN_H, CAN_L) auf den Bus (40) sendet, wobei das Empfangsmodus-Einstellmodul (25; 250; 2500) zwischen das Empfangsmodul (222; 2220) und einen Anschluss (RXD) zur Ausgabe des digitalen Empfangssignals (RxD) an die Kommunikationssteuereinrichtung (22) geschaltet ist.A transmitter/receiver device (22; 220; 2200) and a method for receiving differential signals (CAN_H, CAN_L) in a serial bus system (1) are provided. The transmitting/receiving device (22; 220; 2200) has a transmitting module (221) for sending a digital transmission signal (TxD) of a communication control device (22) as an analog differential signal (CAN_H, CAN_L) according to a first operating mode (SIC) onto a bus (40) of the bus system (1) in order to send a message (46) to at least one other subscriber station (10; 20; 30) of the bus system (1), a reception module (222; 2220) for receiving signals (CAN_H, CAN_L ) from the bus (40) and for generating a digital reception signal (RxD) from the analog differential signal (CAN_H, CAN_L) according to the first operating mode (SIC) using a predetermined first reception threshold (T1), and a reception mode setting module (25 ; 250; 2500) for setting the operating mode (SIC; FAST_RX) of the reception module (222; 2220), so that the reception module (222; 2220) receives a digital reception signal (RxD) from the analog differential signal (CAN_H, CAN_L) according to the first Operating mode (SIC) and / or an analog differential signal (CAN_H, CAN_L), which was generated according to a second operating mode (FAST_TX), with which at least one other subscriber station (10; 20; 30) of the bus system (1) sends signals (CAN_H, CAN_L) to the bus (40), the reception mode setting module (25; 250; 2500) being connected between the reception module (222; 2220) and a connection (RXD) for outputting the digital received signal (RxD) is connected to the communication control device (22).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sende-/Empfangseinrichtung und ein Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem. In dem Bussystem werden Sende-/Empfangseinrichtungen (Transceiver) verwendet, die für unterschiedlich schnelles Senden und Empfangen von Daten in dem Bussystem ausgestaltet sind.The present invention relates to a transmitting/receiving device and a method for receiving differential signals in a serial bus system. The bus system uses transmitting/receiving devices (transceivers) which are designed to send and receive data at different speeds in the bus system.
Stand der TechnikState of the art
Serielle Bussysteme werden zur Nachrichten- oder Datenübertragung in technischen Anlagen eingesetzt. Beispielsweise kann ein serielles Bussystem eine Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten in einem Fahrzeug oder einer technischen Produktionsanlage, usw. ermöglichen. Für die Datenübertragung gibt es verschiedene Standards oder Datenübertragungsprotokolle. Bekannt sind insbesondere ein CAN Bussystem, ein LVDS Bussystem (LVDS = Low Voltage Differential Signaling), ein MSC Bussystem (MSC = Micro-Second-Channel), ein 10BASE-T1S-Ethernet.Serial bus systems are used for message or data transmission in technical systems. For example, a serial bus system can enable communication between sensors and control devices in a vehicle or a technical production system, etc. There are various standards or data transmission protocols for data transmission. In particular, a CAN bus system, an LVDS bus system (LVDS = Low Voltage Differential Signaling), an MSC bus system (MSC = Micro Second Channel), and a 10BASE-T1S Ethernet are known.
Bei einem CAN-Bussystem werden Nachrichten mittels des CAN- und/oder CAN FD Protokolls übertragen, wie es im Standard ISO-11898-1:2015 als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD beschrieben ist. Bei CAN FD wird bei der Übertragung auf dem Bus zwischen einer langsamen Betriebsart in einer ersten Kommunikationsphase (Arbitrationsphase) und einer schnellen Betriebsart in einer zweiten Kommunikationsphase (Datenphase) hin und her geschaltet. Bei einem CAN FD-Bussystem ist eine Datenübertragungsrate von mehr als 1 MBit pro Sekunde (1Mbps) in der zweiten Kommunikationsphase möglich. CAN FD wird von den meisten Herstellern beispielsweise mit 500kbit/s Arbitrationsbitrate und 2 Mbit/s Datenbitrate im Fahrzeug eingesetzt.In a CAN bus system, messages are transmitted using the CAN and/or CAN FD protocol, as described in the ISO-11898-1:2015 standard as the CAN protocol specification with CAN FD. With CAN FD, transmission on the bus switches back and forth between a slow operating mode in a first communication phase (arbitration phase) and a fast operating mode in a second communication phase (data phase). With a CAN FD bus system, a data transfer rate of more than 1 Mbit per second (1Mbps) is possible in the second communication phase. For example, CAN FD is used by most manufacturers with a 500kbit/s arbitration bit rate and 2 Mbit/s data bit rate in the vehicle.
Um noch größere Datenraten in der zweiten Kommunikationsphase zu ermöglichen, gibt es Nachfolgebussysteme für CAN FD, wie beispielsweise CAN-SIC und CAN XL. Bei CAN- SIC gemäß dem Standard CiA601-4 kann in der zweiten Kommunikationsphase eine Datenrate von etwa 5 bis 8 Mbit/s erreicht werden. Bei CAN XL ist eine Datenrate in der zweiten Kommunikationsphase von > 10 Mbit/s gefordert. Der Standard (CiA610-3) dafür ist bei der Organisation CAN in Automation (CiA) festgelegt. Dieser Standard wird zurzeit in die ISO11898-2 eingearbeitet. CAN XL soll neben dem reinen Datentransport über den CAN-Bus auch andere Funktionen unterstützen, wie funktionale Sicherheit (Safety), Datensicherheit (Security) und Dienstgüte (QoS = Quality of Service). Dies sind elementare Eigenschaften, die in einem autonom fahrenden Fahrzeug benötigt werden.In order to enable even higher data rates in the second communication phase, there are successor bus systems for CAN FD, such as CAN-SIC and CAN XL. With CAN-SIC according to the CiA601-4 standard, a data rate of around 5 to 8 Mbit/s can be achieved in the second communication phase. With CAN XL, a data rate of > 10 Mbit/s is required in the second communication phase. The standard (CiA610-3) for this is set by the CAN in Automation (CiA) organization. This standard is currently being incorporated into ISO11898-2. In addition to pure data transport via the CAN bus, CAN XL is also intended to support other functions such as functional safety, data security and quality of service (QoS). These are elementary properties that are needed in an autonomous vehicle.
Bei allen oben genannten CAN basierten Bussystemen wird für ein Sendesignal TxD separat ein Bussignal CAN_H und idealerweise gleichzeitig ein Bussignal CAN_L auf einen Bus getrieben. Hierbei wird zumindest in der ersten Kommunikationsphase in den Bussignalen CAN_H, CAN_L ein Buszustand aktiv getrieben. Der andere Buszustand wird nicht getrieben und stellt sich aufgrund eines Abschlusswiderstands für Busleitungen bzw. Busadern des Busses ein. Bei CAN XL, CAN FD und CAN SIC werden die Daten in der zweiten Kommunikationsphase mit einer höheren Datenrate auf den Bus gesendet als in der ersten Kommunikationsphase.In all of the CAN-based bus systems mentioned above, a CAN_H bus signal and, ideally, a CAN_L bus signal are driven separately onto a bus for a transmission signal TxD. Here, at least in the first communication phase, a bus state is actively driven in the bus signals CAN_H, CAN_L. The other bus state is not driven and occurs due to a terminating resistor for bus lines or bus wires of the bus. With CAN XL, CAN FD and CAN SIC, the data in the second communication phase is sent to the bus at a higher data rate than in the first communication phase.
Zum Senden und Empfangen der Bussignale werden in einem CAN-Bussystem für die einzelnen Kommunikationsteilnehmer üblicherweise Sende-/Empfangseinrichtungen eingesetzt, die auch als CAN-Transceiver oder CAN FD Transceiver usw. bezeichnet werden. Bei CAN XL müssen die Sende-/Empfangseinrichtungen in der Lage sein, die Bussignale CAN_H, CAN_L in der zweiten Kommunikationsphase mit einem anderen Physical Layer auf den Bus zu senden und mit einer anderen Empfangsschwelle zu empfangen als in der ersten Kommunikationsphase. Die Art der Kommunikation in der zweiten Kommunikationsphase nennt man FAST MODE. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell).To send and receive the bus signals, transmitter/receiver devices are usually used for the individual communication participants in a CAN bus system, which are also referred to as CAN transceivers or CAN FD transceivers, etc. With CAN XL, the transmitting/receiving devices must be able to send the bus signals CAN_H, CAN_L to the bus in the second communication phase with a different physical layer and to receive them with a different reception threshold than in the first communication phase. The type of communication in the second communication phase is called FAST MODE. The physical layer corresponds to the physical layer or
Damit können bei CAN XL die Daten in der zweiten Kommunikationsphase mit einer deutlich höheren Datenrate auf den Bus gesendet werden (FAST MODE) als bei CAN FD oder CAN SIC. Zudem können sich damit die Buspegel der Bussignale CAN_H, CAN_L für die erste Kommunikationsphase von den Buspegeln der zweiten Kommunikationsphase unterscheiden. Für eine geringe Fehlerrate ist es dabei wichtig, dass eine Teilnehmerstation, die in die Kommunikation am Bus neu hinzugeschaltet wird, erkennt, in welcher Kommunikationsphase derzeit am Bus kommuniziert wird.With CAN XL, the data in the second communication phase can be sent to the bus at a significantly higher data rate (FAST MODE) than with CAN FD or CAN SIC. In addition, the bus levels of the bus signals CAN_H, CAN_L for the first communication phase can differ from the bus levels of the second communication phase. To ensure a low error rate, it is important that a subscriber station that is newly connected to communication on the bus recognizes in which communication phase communication is currently taking place on the bus.
Werden in einem Bussystem sowohl Sende-/Empfangseinrichtungen (Transceiver) verwendet, die für CAN XL ausgestaltet sind, als auch Sende-/Empfangseinrichtungen (Transceiver) verwendet, die für CAN FD oder CAN SIC ausgestaltet sind, ist für alle Betriebsphasen der Kommunikation am Bus sicherzustellen, dass eine empfangende Teilnehmerstation des Bussystems die Pegel der Bussignale CAN_H, CAN_L richtig erkennen und auswerten kann. Nur so kann eine Störung der Kommunikation am Bus verhindert werden, die ansonsten wegen der unterschiedlichen Kommunikationsstandards auftreten könnte.If a bus system uses both transmitting/receiving devices (transceivers) that are designed for CAN XL and transmitting/receiving devices (transceivers) that are designed for CAN FD or CAN SIC, this applies to all operating phases of communication on the bus to ensure that a receiving subscriber station of the bus system can correctly recognize and evaluate the levels of the bus signals CAN_H, CAN_L. This is the only way to prevent communication disruptions on the bus, which could otherwise occur due to the different communication standards.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sende-/Empfangseinrichtung und ein Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen die Sende-/Empfangseinrichtung und das Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem eine zuverlässige und unaufwändige Erkennung und Behandlung von Bussignalen ermöglichen, auch wenn der Physical Layer zwischen zwei Kommunikationsphasen bei der Kommunikation am Bus umgeschaltet wird.It is therefore the object of the present invention to provide a transmitter/receiver device and a method for receiving differential signals in a serial bus system, which solve the aforementioned problems. In particular, the transmitting/receiving device and the method for receiving differential signals in a serial bus system should enable reliable and inexpensive detection and treatment of bus signals, even if the physical layer is switched between two communication phases during communication on the bus.
Die Aufgabe wird durch eine Sende-/Empfangseinrichtung zum Senden und/oder Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Sende-/Empfangseinrichtung hat ein Sendemodul zum Senden eines digitalen Sendesignals einer Kommunikationssteuereinrichtung als analoges differentielles Signal gemäß einer ersten Betriebsart auf einen Bus des Bussystems, um an mindestens eine andere Teilnehmerstation des Bussystems eine Nachricht zu senden, ein Empfangsmodul zum Empfang von Signalen von dem Bus und zum Erzeugen eines digitalen Empfangssignals aus dem analogen differentiellen Signal gemäß der ersten Betriebsart unter Verwendung einer vorbestimmten ersten Empfangsschwelle, und einem Empfangsmodus-Einstellmodul zum Einstellen der Betriebsart des Empfangsmoduls, so dass das Empfangsmodul ein digitales Empfangssignal aus dem analogen differentiellen Signal gemäß der ersten Betriebsart und/oder einem analogen differentiellen Signal erzeugen kann, das gemäß einer zweiten Betriebsart erzeugt wurde, mit welcher mindestens eine andere Teilnehmerstation des Bussystems Signale auf den Bus sendet, wobei das Empfangsmodus-Einstellmodul zwischen das Empfangsmodul und einen Anschluss zur Ausgabe des digitalen Empfangssignals an die Kommunikationssteuereinrichtung geschaltet ist.The object is achieved by a transmitting/receiving device for transmitting and/or receiving differential signals in a serial bus system with the features of
Die beschriebene Sende-/Empfangseinrichtung ist derart ausgestaltet, dass eine zuverlässige und unaufwändige Erkennung von Bussignalen im Betrieb des Bussystems erfolgt. Dies gilt insbesondere auch für eine derartige Kommunikation, bei der der Physical Layer zwischen zwei Kommunikationsphasen für die Kommunikation am Bus umgeschaltet wird, obwohl ein Sendemodul der Teilnehmerstation nicht zum Erzeugen solcher Bussignale ausgestaltet ist. Das Empfangsmodul der Teilnehmerstation kann dennoch die jeweiligen Buszustände der einzelnen Kommunikationsphasen und somit die einzelnen Kommunikationsphasen bei der Kommunikation am Bus sicher unterscheiden.The transmitter/receiver device described is designed in such a way that reliable and inexpensive detection of bus signals occurs during operation of the bus system. This applies in particular to such communication in which the physical layer is switched between two communication phases for communication on the bus, although a transmitter module of the subscriber station is not designed to generate such bus signals. The receiving module of the subscriber station can still reliably distinguish the respective bus states of the individual communication phases and thus the individual communication phases during communication on the bus.
Dabei ermöglicht die beschriebene Sende-/Empfangseinrichtung, dass eine Kommunikation gemäß insbesondere dem Standard CiA610-3 von CAN XL zwischen anderen Teilnehmerstationen des Bussystems möglich ist, auch wenn die Sende-/Empfangseinrichtung nicht zum Senden von CAN XL Nachrichten ausgestaltet ist.The described transmitting/receiving device enables communication in accordance with the CAN XL standard CiA610-3 in particular between other subscriber stations of the bus system, even if the transmitting/receiving device is not designed to send CAN XL messages.
Dabei ist die beschriebene Sende-/Empfangseinrichtung derart ausgestaltet, dass Signalpegel von Bussignalen in ein digitales Empfangssignal umgewandelt werden können, auch wenn das Sendemodul selbst nicht zum Senden solcher Signalpegel auf den Bus ausgestaltet ist. Dabei können in dem Empfangsmodul die beiden Empfangsschwellen, welche in den einzelnen Kommunikationsphasen (Arbitrationsphase, Datenphase) einer zwischen den Teilnehmerstationen ausgetauschten Nachricht verwendet werden, je nach Kommunikationsphase unterschiedlich sein.The transmitter/receiver device described is designed in such a way that signal levels of bus signals can be converted into a digital received signal, even if the transmitter module itself is not designed to send such signal levels to the bus. In the receiving module, the two reception thresholds that are used in the individual communication phases (arbitration phase, data phase) of a message exchanged between the subscriber stations can be different depending on the communication phase.
Dadurch kann die Sende-/Empfangseinrichtung auch mit dazu beitragen, dass eine Teilnehmerstation, die hinzugeschaltet wird und sich in die Kommunikation am Bus versucht zu integrieren, die Kommunikation am Bus nicht stört. Die Teilnehmerstation kann nämlich mit Hilfe der Sende-/Empfangseinrichtung sicher erkennen, ob der Bus frei von Datenverkehr ist. Da die Sende-/Empfangseinrichtung zuverlässig die aktuellen Buszustände zuordnet, wird ihre neu hinzugekommene Teilnehmerstation erst selbst Daten auf den Bus senden, wenn der Bus frei ist. Somit führt ein Hinzuschalten einer Teilnehmerstation, die beispielsweise initial gestartet wird oder versucht, sich nach einem Fehler in der Buskommunikation wieder in die Kommunikation am Bus zu integrieren, nicht zu einer Störung der Kommunikation am Bus.As a result, the transmitting/receiving device can also help ensure that a subscriber station that is added and tries to integrate into the communication on the bus does not disrupt the communication on the bus. The subscriber station can use the transmitting/receiving device to reliably detect whether the bus is free of data traffic. Since the transmitting/receiving device reliably assigns the current bus states, its newly added subscriber station will only send data to the bus itself when the bus is free. This means that adding a subscriber station, which is initially started, for example, or tries to reintegrate into the communication on the bus after an error in the bus communication, does not lead to a disruption in the communication on the bus.
Infolge dessen ermöglicht die Sende-/Empfangseinrichtung die Funktionalität, für Arbitration und Datenphase unterschiedliche Empfangsschwellen zu verwenden. Dadurch wird nicht nur die Kommunikation im Bussystem zwischen anderen Teilnehmerstationen mit höheren Bitraten realisiert, sondern auch die übertragbare Bitrate nicht durch Fehler in der Kommunikation herabgesetzt.As a result, the transmitting/receiving device enables the functionality of using different reception thresholds for arbitration and data phase. This not only ensures communication in the bus system between other subscriber stations with higher bit rates, but also ensures that the transferable bit rate is not reduced due to errors in communication.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Sende-/Empfangseinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Advantageous further refinements of the transmitting/receiving device are described in the dependent claims.
Das Sendemodul ist vorzugsweise nicht zum Senden eines digitalen Sendesignals gemäß der zweiten Betriebsart auf den Bus ausgestaltet. The transmission module is preferably not designed to send a digital transmission signal to the bus in accordance with the second operating mode.
Möglicherweise ist das Sendemodul ausgestaltet, die analogen differentiellen Signale gemäß der ersten Betriebsart für alle Kommunikationsphasen einer Nachricht mit demselben Physical Layer zu erzeugen, wobei die analogen differentiellen Signale gemäß der zweiten Betriebsart für zwei Kommunikationsphasen einer Nachricht mit unterschiedlichen Physical Layern erzeugt wurden.The transmission module may be designed to generate the analog differential signals according to the first operating mode for all communication phases of a message with the same physical layer, wherein the analog differential signals were generated according to the second operating mode for two communication phases of a message with different physical layers.
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung weist das Empfangsmodul einen Empfänger auf zur Auswertung der von dem Bus empfangenen differentiellen Signale mit einer ersten Empfangsschwelle oder mit einer zweiten Empfangsschwelle, die sich von der ersten Empfangsschwelle unterscheidet, wobei das Empfangsmodus-Einstellmodul ausgestaltet ist, den Empfänger zur Auswertung mit der ersten Empfangsschwelle einzustellen, wenn die von dem Bus empfangenen differentiellen Signale gemäß der ersten Betriebsart erzeugt wurden, und wobei das Empfangsmodus-Einstellmodul ausgestaltet ist, den Empfänger zur Auswertung mit der zweiten Empfangsschwelle einzustellen, wenn die von dem Bus empfangenen differentiellen Signale gemäß der zweiten Betriebsart erzeugt wurden.According to a special embodiment, the reception module has a receiver for evaluating the differential signals received from the bus with a first reception threshold or with a second reception threshold that differs from the first reception threshold, the reception mode setting module being designed to include the receiver for evaluation to set the first reception threshold when the differential signals received from the bus were generated according to the first operating mode, and wherein the reception mode setting module is designed to set the receiver for evaluation with the second reception threshold when the differential signals received from the bus according to the second operating mode were created.
Gemäß einer anderen speziellen Ausgestaltung weist das Empfangsmodul einen ersten Empfänger zur Erzeugung des digitalen Empfangssignals durch Auswertung der von dem Bus empfangenen differentiellen Signale mit einer ersten Empfangsschwelle, und einen zweiten Empfänger zur Erzeugung des digitalen Empfangssignals durch Auswertung der von dem Bus empfangenen differentiellen Signale mit einer zweiten Empfangsschwelle, die sich von der ersten Empfangsschwelle unterscheidet.According to another special embodiment, the receiving module has a first receiver for generating the digital received signal by evaluating the differential signals received from the bus with a first reception threshold, and a second receiver for generating the digital received signal by evaluating the differential signals received by the bus with a second reception threshold, which differs from the first reception threshold.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Empfangsmodus-Einstellmodul ausgestaltet, den ersten Empfänger zu aktivieren und den zweiten Empfänger zu deaktivieren, wenn die von dem Bus empfangenen differentiellen Signale gemäß der ersten Betriebsart erzeugt wurden, wobei das Empfangsmodus-Einstellmodul ausgestaltet ist, den zweiten Empfänger zu aktivieren und den ersten Empfänger zu deaktivieren, wenn die von dem Bus empfangenen differentiellen Signale gemäß der zweiten Betriebsart erzeugt wurden.According to one embodiment, the reception mode setting module is configured to activate the first receiver and deactivate the second receiver when the differential signals received from the bus were generated in accordance with the first operating mode, wherein the reception mode setting module is configured to activate the second receiver and deactivate the first receiver when the differential signals received from the bus have been generated in accordance with the second mode of operation.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel sind der erste Empfänger und der zweite Empfänger ausgestaltet und/oder angeordnet, die von dem Bus empfangenen differentiellen Signale simultan auszuwerten. Hierbei kann das Empfangsmodus-Einstellmodul mindestens einen Baustein zur logischen UND-Verknüpfung des aus dem ersten Empfänger ausgegebenen Signals und des aus dem zweiten Empfänger ausgegebenen Signals aufweisen, wobei der Ausgang des mindestens einen Bausteins an den Anschluss zur Ausgabe des digitalen Empfangssignals an die Kommunikationssteuereinrichtung angeschlossen ist.According to another exemplary embodiment, the first receiver and the second receiver are designed and/or arranged to simultaneously evaluate the differential signals received from the bus. Here, the reception mode setting module can have at least one module for the logical AND operation of the signal output from the first receiver and the signal output from the second receiver, the output of the at least one module being connected to the connection for outputting the digital reception signal to the communication control device is.
Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel hat das Empfangsmodus-Einstellmodul einen Protokoll-Controller, der ausgestaltet ist, das digitale Empfangssignal auszuwerten, ob das von dem Bus empfangene differentielle Signale gemäß der zweiten Betriebsart erzeugt wurde oder nicht, und eine Zustandsmaschine zum Auswerten, ob das Empfangsmodul zur Auswertung der von dem Bus empfangenen differentiellen Signale entsprechend dem Auswerteergebnis des Protokoll-Controllers eingestellt ist, wobei das Empfangsmodus-Einstellmodul ausgestaltet ist, das Empfangsmodul zur Auswertung der von dem Bus empfangenen differentiellen Signale entsprechend dem Auswerteergebnis des Protokoll-Controllers einzustellen, wenn das Empfangsmodul nicht zur Auswertung der von dem Bus empfangenen differentiellen Signale entsprechend dem Auswerteergebnis des Protokoll-Controllers eingestellt ist.According to yet another embodiment, the reception mode setting module has a protocol controller configured to evaluate the digital reception signal, whether or not the differential signal received from the bus was generated according to the second operating mode, and a state machine for evaluating whether the reception module for evaluating the differential signals received from the bus is set according to the evaluation result of the protocol controller, wherein the reception mode setting module is designed to set the receiving module for evaluating the differential signals received from the bus according to the evaluation result of the protocol controller when the receiving module is not set to evaluate the differential signals received from the bus according to the evaluation result of the protocol controller.
Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel hat das Empfangsmodus-Einstellmodul zudem ein Schnittstellenmodul, das zwischen das Sendemodul und einen Anschluss zur Ausgabe des digitalen Sendesignals der Kommunikationssteuereinrichtung an das Sendemodul geschaltet ist, und wobei das Schnittstellenmodul ausgestaltet ist zur Auswertung, ob die von dem Bus empfangenen differentiellen Signale gemäß der zweiten Betriebsart erzeugt wurden oder nicht, und zum Schalten des Sendemoduls derart, dass das Sendemodul nicht auf den Bus senden kann, wenn die Auswertung ergibt, dass die von dem Bus empfangene differentielle Signale gemäß der zweiten Betriebsart erzeugt wurde. Hierbei kann das Schnittstellenmodul zur Erzeugung eines digitalen Empfangssignals aus den von dem Bus empfangenen differentiellen Signalen ausgestaltet sein, die gemäß der zweiten Betriebsart erzeugt wurden.According to yet another exemplary embodiment, the reception mode setting module also has an interface module which is connected between the transmission module and a connection for outputting the digital transmission signal of the communication control device to the transmission module, and wherein the interface module is designed to evaluate whether the differential received from the bus Signals were generated according to the second operating mode or not, and for switching the transmitter module in such a way that the transmitter module cannot transmit on the bus if the evaluation shows that the received from the bus A differential signal was generated according to the second operating mode. Here, the interface module can be designed to generate a digital received signal from the differential signals received from the bus, which were generated according to the second operating mode.
Die zuvor beschriebene Sende-/Empfangseinrichtung kann Teil einer Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem sein. Die Teilnehmerstation kann zudem eine Kommunikationssteuereinrichtung zur Steuerung der Kommunikation in dem Bussystem und zur Erzeugung eines digitalen Sendesignals für das Sendemodul aufweisen.The transmitter/receiver device described above can be part of a subscriber station for a serial bus system. The subscriber station can also have a communication control device for controlling communication in the bus system and for generating a digital transmission signal for the transmission module.
Optional ist die Teilnehmerstation für die Kommunikation in einem Bussystem ausgestaltet, in dem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation auf den Bus des Bussystems gewährleistet ist.Optionally, the subscriber station is designed for communication in a bus system in which exclusive, collision-free access of a subscriber station to the bus of the bus system is guaranteed at least temporarily.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 14 gelöst. Das Verfahren wird mit einer Sende-/Empfangseinrichtung ausgeführt, die zum Senden und/oder Empfangen von Signalen in einem seriellen Bussystem ein Sendemodul, ein Empfangsmodul und ein Empfangsmodus-Einstellmodul aufweist, wobei das Sendemodul zum Senden eines digitalen Sendesignals einer Kommunikationssteuereinrichtung als analoges differentielles Signal gemäß einer ersten Betriebsart auf einen Bus des Bussystems ausgestaltet ist, um an mindestens eine andere Teilnehmerstation des Bussystems eine Nachricht zu senden, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist Empfangen, mit dem Empfangsmodul, von Signalen von dem Bus, Erzeugen, mit dem Empfangsmodul, eines digitalen Empfangssignals aus dem analogen differentiellen Signal gemäß der ersten Betriebsart unter Verwendung einer vorbestimmten ersten Empfangsschwelle, Einstellen, mit dem Empfangsmodus-Einstellmodul, der Betriebsart des Empfangsmoduls, so dass das Empfangsmodul ein digitales Empfangssignal aus dem analogen differentiellen Signal gemäß der ersten Betriebsart und/oder einem analogen differentiellen Signal erzeugen kann, das gemäß einer zweiten Betriebsart erzeugt wurde, mit welcher mindestens eine andere Teilnehmerstation des Bussystems Signale auf den Bus sendet, und Weiterleiten, mit dem Empfangsmodus-Einstellmodul, das zwischen das Empfangsmodul und einen Anschluss zur Ausgabe des digitalen Empfangssignals an die Kommunikationssteuereinrichtung geschaltet ist, des digitalen Empfangssignals an die Kommunikationssteuereinrichtung.The aforementioned object is also achieved by a method for receiving differential signals in a serial bus system with the features of claim 14. The method is carried out with a transmitting/receiving device which has a transmitting module, a receiving module and a receiving mode setting module for sending and/or receiving signals in a serial bus system, the transmitting module being used to send a digital transmission signal from a communication control device as an analog differential signal is designed according to a first operating mode on a bus of the bus system in order to send a message to at least one other subscriber station of the bus system, and wherein the method has the steps of receiving, with the reception module, signals from the bus, generating, with the reception module, a digital reception signal from the analog differential signal according to the first operating mode using a predetermined first reception threshold, setting, with the reception mode setting module, the operating mode of the reception module, so that the reception module produces a digital reception signal from the analog differential signal according to the first operating mode and / or an analog differential signal that was generated according to a second operating mode, with which at least one other subscriber station of the bus system sends signals onto the bus, and forwarding, with the reception mode setting module, which is between the reception module and a connection for outputting the digital Reception signal is connected to the communication control device, of the digital reception signal to the communication control device.
Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das Empfangsmodul genannt sind.The method offers the same advantages as previously mentioned with regard to the receiving module.
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.Further possible implementations of the invention also include combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
Zeichnungendrawings
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; -
2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Nachricht, die von Teilnehmerstationen des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden kann; -
3 ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf von Sendesignalen TxD einer ersten Teilnehmerstation beim Umschalten der Betriebsarten bzw. Betriebszustände der Sende-/Empfangseinrichtung der ersten Teilnehmerstation zwischen den verschiedenen Kommunikationsphasen einer Nachricht; -
4 ein Beispiel für den idealen zeitlichen Verlauf von Bussignalen CAN_H, CAN_L, die von der ersten Teilnehmerstation des Bussystems für die Nachricht von2 auf einen Bus des Bussystems gesendet werden; -
5 den zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF, die sich auf dem Bus des Bussystems infolge der Bussignale von4 ausbildet; -
6 ein Blockschaltbild einer Sende-/Empfangseinrichtung mit einem Empfangsmodul für eine zweite Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; -
7 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches von der zweiten Teilnehmerstation in einer Arbitrationsphase (SIC-Betriebsart) der Nachricht von2 in Bussignale CAN_H, CAN_L für den Bus desBussystems von 1 umgesetzt werden soll; -
8 den zeitlichen Verlauf der Bussignale CAN_H, CAN_L beim Wechsel zwischen einem rezessiven Buszustand zu einem dominanten Buszustand und zurück zu dem rezessiven Buszustand, die von der zweiten Teilnehmerstation in der Arbitrationsphase (SIC-Betriebsart) aufgrund des Sendesignals von7 auf den Bus gesendet werden; -
9 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches von der zweiten Teilnehmerstation in einer Datenphase der Nachricht von2 in Bussignale CAN_H, CAN_L für den Bus desBussystems von 1 umgesetzt werden soll; -
10 den zeitlichen Verlauf der Bussignale CAN_H, CAN_L, die von der zweiten Teilnehmerstation in der Datenphase aufgrund des Sendesignals von9 auf den Bus gesendet werden; -
11 ein Blockschaltbild einer Sende-/Empfangseinrichtung mit einem Empfangsmodul für eine zweite Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und -
12 ein Blockschaltbild einer Sende-/Empfangseinrichtung mit einem Empfangsmodul für eine zweite Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
-
1 a simplified block diagram of a bus system according to a first exemplary embodiment; -
2 a diagram illustrating the structure of a message that can be sent by subscriber stations of the bus system according to the first exemplary embodiment; -
3 an example of the time course of transmission signals TxD of a first subscriber station when switching the operating modes or operating states of the transmitting/receiving device of the first subscriber station between the different communication phases of a message; -
4 an example of the ideal timing of bus signals CAN_H, CAN_L, which are sent by the first subscriber station of the bus system for the message from2 be sent to a bus of the bus system; -
5 the time course of a differential voltage VDIFF, which is on the bus of the bus system as a result of the bus signals from4 trains; -
6 a block diagram of a transmitting/receiving device with a receiving module for a second subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment; -
7 an example of a time course of a digital transmission signal which is sent by the second subscriber station in an arbitration phase (SIC operating mode) of the message from2 in bus signals CAN_H, CAN_L for the bus of thebus system 1 should be implemented; -
8th the time course of the bus signals CAN_H, CAN_L when changing between a recessive bus state to a dominant bus state and back to the recessive bus state, which is sent by the second subscriber station in the arbitration phase (SIC operating mode) due to the transmission signal from7 be sent to the bus; -
9 an example of a time course of a digital transmission signal which comes from the second subscriber station in a data phase of the message from2 in bus signals CAN_H, CAN_L for the bus of thebus system 1 should be implemented; -
10 the time course of the bus signals CAN_H, CAN_L, which are sent by the second subscriber station in the data phase due to the transmission signal from9 be sent to the bus; -
11 a block diagram of a transmitting/receiving device with a receiving module for a second subscriber station of the bus system according to a second exemplary embodiment; and -
12 a block diagram of a transmitting/receiving device with a receiving module for a second subscriber station of the bus system according to a third exemplary embodiment.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals unless otherwise stated.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
In
Wie in
Die Teilnehmerstation 20 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 21 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 22. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 hat ein Sendemodul 221, ein Empfangsmodus-Einstellmodul 25 und ein Empfangsmodul 222.The
Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12 der Teilnehmerstationen 10, 30 und die Sende-/Empfangseinrichtung 22 der Teilnehmerstation 20 sind jeweils direkt an den Bus 40 angeschlossen, auch wenn dies in
Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21 dienen jeweils zur Steuerung einer Kommunikation der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 30 über den Bus 40 mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die an den Bus 40 angeschlossen sind.The
Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11 erstellen und lesen erste Nachrichten 45, 47, die beispielsweise modifizierte CAN Nachrichten 45, 47 sind. Hierbei sind die modifizierten CAN Nachrichten 45, 47 beispielsweise auf der Grundlage des CAN XL-Formats aufgebaut. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 dient zum Senden und Empfangen der Nachrichten 45, 47 von dem Bus 40. Das Sendemodul 121 empfängt ein von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 für eine der Nachrichten 45, 47 erstelltes digitales Sendesignal TxD und setzt dieses in Signale auf den Bus 40 um. Das digitale Sendesignal TxD kann ein puls-weiten-moduliertes Signal sein. Das Empfangsmodul 122 empfängt auf dem Bus 40 gesendete Signale entsprechend den Nachrichten 45 bis 47 und erzeugt daraus ein digitales Empfangssignal RxD. Das Empfangsmodul 122 sendet das Empfangssignal RxD an die Kommunikationssteuereinrichtung 11. Das Empfangsmodul 122 kann das digitale Empfangssignal RxD Zusätzlich können die Kommunikationssteuereinrichtungen 11 zum Erstellen und Lesen von zweiten Nachrichten 46 ausgestaltet sein, die beispielsweise CAN SIC Nachrichten 46 sind. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12 können entsprechend ausgestaltet sein.The
Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 kann wie ein herkömmlicher CAN-Controller nach ISO 11898-1:2015 ausgeführt sein, d.h. wie ein CAN FD toleranter Classical CAN-Controller oder ein CAN FD Controller oder ein CAN SIC Controller. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 46, beispielsweise CAN SIC-Nachrichten. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 dient zum Senden und Empfangen der Nachrichten 46 von dem Bus 40. Das Sendemodul 221 empfängt ein von der Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstelltes digitales Sendesignal TxD und setzt dieses in Signale für eine Nachricht 46 auf den Bus 40 um. Das Empfangsmodul 222 empfängt auf dem Bus 40 gesendete Signale entsprechend den Nachrichten 45 bis 47 und erzeugt daraus ein digitales Empfangssignal RxD. Das Empfangsmodus-Einstellmodul 25 ist nachfolgend genauer beschrieben. Ansonsten kann die Sende-/Empfangseinrichtung 22 wie ein herkömmlicher CAN-SIC-Transceiver ausgeführt sein.The
Zum Senden der Nachrichten 45, 46, 47 mit CAN SIC oder CAN XL werden bewährte Eigenschaften übernommen, die für die Robustheit und Anwenderfreundlichkeit von CAN und CAN FD verantwortlich sind, insbesondere Rahmenstruktur mit Identifier und Arbitrierung nach dem bekannten CSMA/CR-Verfahren. Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 mit dominanten Pegeln oder dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können.To send
Mit den beiden Teilnehmerstationen 10, 30 ist eine Bildung und dann Übertragung von Nachrichten 45, 47 mit verschiedenen CAN-Formaten, insbesondere dem CAN FD Format oder dem CAN SIC Format oder dem CAN XL Format, sowie der Empfang solcher Nachrichten 45, 47 realisierbar. Dies ist nachfolgend für eine Nachricht 45 genauer beschrieben.With the two
Gemäß
In der Arbitrationsphase 451 wird mit Hilfe eines Identifizierers (ID) mit beispielsweise Bits ID28 bis ID18 in dem Arbitrationsfeld 453 bitweise zwischen den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgehandelt, welche Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Nachricht 45, 46 mit der höchsten Priorität senden möchte und daher für die nächste Zeit zum Senden in der anschließenden Datenphase 452 einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 bekommt. In der Arbitrationsphase 451 wird ein Physical Layer wie bei CAN und CAN-FD verwendet. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell).In the
Ein wichtiger Punkt während der Phase 451 ist, dass das bekannte CSMA/CR-Verfahren Verwendung findet, welches gleichzeitigen Zugriff der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 auf den Bus 40 erlaubt, ohne dass die höher priorisierte Nachricht 45, 46 zerstört wird. Dadurch können dem Bussystem 1 relativ einfach weitere Bus-Teilnehmerstationen 10, 20, 30 hinzugefügt werden, was sehr vorteilhaft ist.An important point during
Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 mit dominanten Pegeln oder dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können. Im rezessiven Zustand herrschen an der einzelnen Teilnehmerstation 10, 20, 30 hochohmige Verhältnisse, was in Kombination mit den Parasiten der Busbeschaltung längere Zeitkonstanten zur Folge hat. Dies führt zu einer Begrenzung der maximalen Bitrate des heutigen CAN-FD-Physical-Layer auf derzeit etwa 2 Megabit pro Sekunde im realen Fahrzeug-Einsatz.The CSMA/CR method means that there must be so-called recessive states on the
In der Datenphase 452 werden neben einem Teil des Steuerfelds 454 die Nutzdaten des CAN-XL-Rahmens 450 bzw. der Nachricht 45 aus dem Datenfeld 455 sowie das Prüfsummenfeld 456 gesendet. In dem Prüfsummenfeld 456 kann eine Prüfsumme über die Daten der Datenphase 452 einschließlich der Stuffbits enthalten sein, die vom Sender der Nachricht 45 nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl von gleichen Bits, insbesondere 10 gleichen Bits, als inverses Bit eingefügt werden. Am Ende der Datenphase 452 wird wieder in die Arbitrationsphase 451 zurückgeschaltet.In the
In einem Endefeld in dem Rahmenabschlussfeld 457 kann mindestens ein Acknowledge-Bit enthalten sein. Außerdem kann eine Folge von 11 gleichen Bits vorhanden sein, welche das Ende des CAN XL-Rahmens 450 anzeigen. Mit dem mindestens einen Acknowledge-Bit kann mitgeteilt werden, ob ein Empfänger in dem empfangenen CAN XL-Rahmen 450 bzw. der Nachricht 45 einen Fehler entdeckt hat oder nicht.At least one acknowledge bit may be contained in an end field in the
Ein Sender der Nachricht 45 beginnt ein Senden von Bits der Datenphase 452 auf den Bus 40 erst, wenn die Teilnehmerstation 10 als der Sender die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 10 als Sender damit zum Senden einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 hat.A sender of the
Somit verwenden die Teilnehmerstationen 10, 30 in der Arbitrationsphase 451 als erster Kommunikationsphase teilweise, insbesondere bis zum FDF-Bit (inklusive), ein von CAN/CAN-FD bekanntes Format gemäß der ISO11898-1:2015. Jedoch ist im Vergleich zu CAN oder CAN FD in der Datenphase 452 als zweiter Kommunikationsphase eine Steigerung der Netto-Datenübertragungsrate, insbesondere auf über 10 Megabit pro Sekunde möglich. Außerdem ist ein Anheben der Größe der Nutzdaten pro Rahmen, insbesondere auf etwa 2kbyte oder einen beliebigen anderen Wert möglich.Thus, in the
Wie in
In dem Sendesignal TxD von
Nach Empfang der entsprechenden Signale, die gemäß
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 erkennt aufgrund der Hl-Pegel des FDF-Bits und des XLF-Bits bei dem Beispiel des Empfangssignals RxD von
Nach Empfang der Bits DH2, DL2, AH des Empfangssignals RxD von
Angenommen, die erste Teilnehmerstation 10 hat die Arbitration gewonnen. Dann schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 10 ihren Physical Layer 451_P am Ende der Arbitrationsphase 451 von einer ersten Betriebsart (SLOW), die auch als SIC-Betriebsart ausgeführt sein kann, in eine zweite Betriebsart (FAST_TX) um, da die Teilnehmerstation 10 in der Datenphase 452 Sender der Nachricht 45 ist. Wie in
Gemäß
Das Empfangsmodul 122 kann die Zustände 401, 402 jeweils mit zwei der Empfangsschwellen T1, T2, T3 unterscheiden, die in den Bereichen TH_T1, TH_T2, TH_T3 liegen. Hierfür tastet das Empfangsmodul 122 die Signale von
Die Empfangsschwelle T2 dient zum Erkennen, ob der Bus 40 frei ist, wenn die Teilnehmerstation 12 neu in die Kommunikation am Bus 40 hinzugeschaltet wird und versucht, sich in die Kommunikation am Bus 40 zu integrieren. Die Empfangsschwelle T2 wird im Standard für CAN kurz OOB (= Out-of-Boundary = außerhalb des Grenzwerts) genannt. Die Bedingungen für einen verkehrsfreien Bus, auf gemäß dem CAN-XL-Standard kommuniziert werden kann, sind, dass kein dominanter Zustand 401 auftritt, welcher typischerweise die Differenzspannung VDIFF = 2V hat. Somit darf die Empfangsschwelle T1 von beispielsweise 0,7 V nicht überschritten werden. Außerdem dürfen keine Pegel gemäß dem Zustand L1 auftreten, welcher typischerweise die Differenzspannung VDIFF = 2V hat -1V hat. Somit darf die Empfangsschwelle T2 von beispielsweise -0,35 V nicht unterschritten werden.The reception threshold T2 is used to detect whether the
Jede Teilnehmerstation 10, 30 schaltet die Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart der Arbitrationsphase 451, wenn die Teilnehmerstation 12 neu in die Kommunikation am Bus 40 hinzugeschaltet wird.Each
Das Hinzuschalten der Teilnehmerstation 10 kann zum einen erforderlich werden, wenn die Teilnehmerstation 10 initial gestartet wird und in die Kommunikation am Bus 40 integriert werden soll. Zum anderen kann das Hinzuschalten der Teilnehmerstation 10 erforderlich werden, wenn die Teilnehmerstation 10 versucht, sich nach einem Fehler in der Buskommunikation wieder in die Kommunikation am Bus 40 zu integrieren. Erst wenn erkannt wird, dass der Bus frei ist, darf die Teilnehmerstation 10 in den genannten Fällen selbst Daten, insbesondere Nachrichten 45, 47, auf den Bus 40 senden.The connection of the
Die folgende Tabelle 1 zeigt die Werte, die für die einzelnen Empfangsschwellen am Bus 40 einstellbar sind. Dabei gibt VDIFF_min für die einzelnen Bereiche TH_T1, TH_T2, TH_T3 die untere Grenze an, welche minimal für die entsprechende Empfangsschwelle T1, T2, T3 in V eingestellt werden darf. VDIFF_typ gibt den Wert an, der typischerweise oder üblicherweise für die entsprechenden Empfangsschwelle T1, T2, T3 in V eingestellt wird. VDIFF_max gibt für die einzelnen Bereiche TH_T1, TH_T2, TH_T3 die obere Grenze an, welche maximal für die entsprechende Empfangsschwelle T1, T2, T3 in V eingestellt werden darf. Tabelle 1: Toleranzbereiche der Empfangsschwellen T1, T2, T3
In
Gemäß
Der erste Empfänger 2221 und der zweite Empfänger 2222 sind ausgestaltet und/oder angeordnet, die von dem Bus 40 empfangenen differentiellen Signale CAN_H, CAN_L simultan auszuwerten.The
Das Empfangsmodus-Einstellmodul 25 hat einen Protokoll-Controller 251 und eine Zustandsmaschine 252. Das Empfangsmodus-Einstellmodul 25 ist ausgestaltet, den Empfänger 2221 mit einem Schaltsignal S_1 oder den Empfangskomparator 2222 mit einem Schaltsignal S_2 zu aktivieren oder zu deaktivieren. Dies ist später noch genauer beschrieben.The reception
Das Empfangssignal RxD ist im Idealfall identisch zu dem Sendesignal TxD. In einem solchen Idealfall gibt es keine Sendeverzögerung /Laufzeit, insbesondere über den Bus 40, und keinen etwaigen Empfangsfehler.The received signal RxD is ideally identical to the transmitted signal TxD. In such an ideal case, there is no transmission delay/runtime, particularly over
Wie in
Für die Teilnehmerstationen 10, 30 ist das Durchlaufen des kurzen sic-Zustands 403_0 gemäß dem Standard CiA610-3 für CAN XL nicht gefordert und der Zustand ist abhängig von der Art der Implementierung. Die zeitliche Dauer des „langen“ Zustands 403_1 (sic) ist für CAN-SIC als auch für die SIC-Betriebsart bei CAN-XL spezifiziert als t_sic < 530ns, beginnend mit der steigenden Flanke an dem Sendesignal TxD von
Das Sendemodul 221 oder das Sendemodul 121 soll im „langen“ Zustand 403_1 (sic) die Impedanz zwischen den Busadern 41 (CANH) und 42 (CANL) möglichst gut an den charakteristischen Wellenwiderstand Zw der verwendeten Busleitung anpassen. Hierbei gilt Zw=100Ohm oder 120Ohm. Diese Anpassung verhindert Reflexionen und lässt somit den Betrieb bei höheren Bitraten zu. Zur Vereinfachung wird nachfolgend immer von dem Zustand 403 (sic) oder sic-Zustand 403 gesprochen.In the “long” state 403_1 (sic), the
Wie in
Für die zwei Buszustände 401, 402 gemäß
Das Empfangsmodul 222 kann sowohl die Signale gemäß
Im Betrieb des Bussystems 1 überprüft das Empfangsmodus-Einstellmodul 25 in dem von dem ersten Empfänger 2221 erzeugten RxD-Signal, ob das resXL-Bit den Wert H, insbesondere 1, hat oder den Wert L, insbesondere 0, hat. Hat das resXL-Bit den Wert H, insbesondere 1, wird derzeit eine CAN XL Nachricht 45, 47 über den Bus 40 gesendet. Hat das resXL-Bit den Wert L, insbesondere 0, wird derzeit eine CAN XL Nachricht 46 über den Bus 40 gesendet. Zudem überprüft das Empfangsmodus-Einstellmodul 25, insbesondere sein Protokoll-Controller 251, in dem von dem ersten Empfänger 2221 erzeugten RxD-Signal, ob die ADS-Sequenz anzeigt, dass die CAN XL Nachricht 45, 47 mit dem zweiten Physical Layer 452_P über den Bus 40 gesendet wird.During operation of the
Erkennt das Empfangsmodus-Einstellmodul 25, insbesondere sein Protokoll-Controller 251, dass derzeit eine CAN XL Nachricht 45, 47 über den Bus 40 gesendet wird und/oder bei der Nachricht 45, 47 vom Bus 40 der zweite Physical Layer 452_P verwendet wird, deaktiviert das Empfangsmodus-Einstellmodul 25 den ersten Empfänger 2221 durch ein entsprechendes Signal S_1. Demzufolge sind analoge Komponenten deaktiviert, welche eine Differenzspannung VDIFF von minimal +1,5 V und maximal +3,00 V erfassen. Außerdem aktiviert das Empfangsmodus-Einstellmodul 25 den zweiten Empfänger 2222 durch ein entsprechendes Signal S_2. Demzufolge sind analoge Komponenten aktiviert, welche eine Differenzspannung VDIFF von minimal -0,1 V und maximal +0,1 V erfassen.Recognizes the reception
Das Empfangsmodus-Einstellmodul 25 kann die Signale S_1, S_2 nacheinander senden. Alternativ kann das Empfangsmodus-Einstellmodul 25 die Signale S_1, S_2 zumindest teilweise gleichzeitig senden.The reception
Ist der zweite Empfänger 2222 aktiviert, verwendet der zweite Empfänger 2222 in der Betriebsart FAST_RX mindestens eine Empfangsschwelle, um Pegel L1 für CAN_H mit Spannungen VCAN_H1 +1,5V bis +2,46V zu detektieren. Zudem verwendet der zweite Empfänger 2222 in der Betriebsart FAST_RX mindestens eine Empfangsschwelle, um Pegel L1 für CAN_L mit Spannungen VCAN_H1 +2,25V bis +3,51V zu detektieren. Insbesondere wird als Empfangsschwelle die Empfangsschwelle T3 von
Das Empfangsmodus-Einstellmodul 25, insbesondere sein Protokoll-Controller 251, kann außerdem ausgestaltet sein, in dem von dem ersten Empfänger 2221 erzeugten RxD-Signal zu prüfen, ob die DAS-Sequenz am Ende der Datenphase 452 anzeigt, dass die Datenphase 452 der CAN XL Nachricht 45, 47 beendet ist und der zweite Physical Layer 452_P wieder zum ersten Physical Layer 451_P zu schalten ist.The reception
Erkennt das Empfangsmodus-Einstellmodul 25, insbesondere seine Zustandsmaschine 252, dass die Umschaltung von der Betriebsart FAST_RX auf die Betriebsart SIC für die Arbitrationsphase 451 stattgefunden hat, wie zuvor beschrieben, deaktiviert das Empfangsmodus-Einstellmodul 25 den zweiten Empfänger 2222 durch ein entsprechendes Signal S_2. Hat die Umschaltung von der Betriebsart FAST_RX auf die Betriebsart SIC für die Arbitrationsphase 451 stattgefunden, erfasst die Zustandsmaschine 252 keinen Pegel L1, L0 einer CN XL Nachricht 45, 47 in der Datenphase 452 mehr. Außerdem aktiviert das Empfangsmodus-Einstellmodul 15 den ersten Empfänger 2222 durch ein entsprechendes Signal S_1. Demzufolge sind analoge Komponenten aktiviert, welche eine Differenzspannung VDIFF von minimal +1,5 V und maximal +3,00 V erfassen. Insbesondere wird als Empfangsschwelle die Empfangsschwelle T1 von
Das Empfangsmodus-Einstellmodul 25 kann die Signale S_2, S_1 nacheinander senden. Alternativ kann das Empfangsmodus-Einstellmodul 25 die Signale S_2, S_1 zumindest teilweise gleichzeitig senden.The reception
Danach kann die Teilnehmerstation 20 wieder an der Arbitration für das Senden der nächsten Nachricht 45, 46, 47 über den Bus 40 teilnehmen. Gewinnt die Teilnehmerstation 20 diesmal die Arbitration, kann die Teilnehmerstation 20 eine Nachricht 46 senden. Andernfalls sendet wieder eine der Teilnehmerstationen 10, 30 eine Nachricht 45, 46, 47, wobei die Teilnehmerstation 20 wieder vorgeht, wie zuvor beschrieben.The
Gemäß einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels wird nur beispielsweise der Empfänger 2221 verwendet, dessen Empfangsschwelle T1 auf die Empfangsschwelle T3 umschaltbar ist, und bei dem die Empfangsschwelle T3 auf die Empfangsschwelle T1 umschaltbar ist.According to a modification of the first exemplary embodiment, only, for example, the
Das Empfangsmodus-Einstellmodul 25 stellt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und seiner Modifikation somit die Empfangsschwellen T1, T3 gemäß der derzeit geforderten Betriebsart (SIC, FAST_RX) der Sende-/Empfangseinrichtung 22 ein. Dennoch ist die Sende-/Empfangseinrichtung 22 kostengünstiger als eine Sende-/Empfangseinrichtung 12, da die Sende-/Empfangseinrichtung 220 nicht die volle Funktionalität einer CAN-SIC XL-Sende-/Empfangseinrichtung 12 hat.According to the present exemplary embodiment and its modification, the reception
Im Unterschied zu der Sende-/Empfangseinrichtung 22 des vorangehenden Ausführungsbeispiels hat die Sende-/Empfangseinrichtung 220 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Empfangsmodul 2220 und ein Empfangsmodus-Einstellmodul 250. Das Empfangsmodus-Einstellmodul 250 weist mindestens einen Logikbaustein 253 auf. Der mindestens eine Logikbaustein 253 ist insbesondere ein UND-Verknüpfungsbaustein.In contrast to the
Das Empfangsmodul 2220 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat anstelle des zweiten Empfängers 2222 einen dritten Empfänger 2223. Der erste Empfänger 2221 und der dritte Empfänger 2222 sind ausgestaltet und/oder angeordnet, die von dem Bus 40 empfangenen differentiellen Signale CAN_H, CAN_L simultan auszuwerten.The
Nachfolgend sind nur die Unterschiede zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel beschrieben.Only the differences from the previous exemplary embodiment are described below.
Im Unterschied zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel sind die Empfänger 2221, 2223 im Betrieb der Sende-/Empfangseinrichtung 220 beide aktiv. Demzufolge sind die Empfänger 2221, 2223 beide in der Arbitrationsphase 451 und in der Datenphase 452 aktiv.In contrast to the previous exemplary embodiment, the
Der erste Empfänger 2221 verwendet die Empfangsschwelle T1, wie für eine SIC-Teilnehmerstation üblich und wie zuvor beschrieben. Dadurch gibt der erste Empfänger 2221 für alle Spannungswerte der Differenzspannung VDIFF, die unter beispielsweise 0, 7 V liegen, einen Wert HI (Hoch = High) in seinem digitalen Empfangssignal aus.The
Der dritte Empfänger 2223 ist jedoch ausgestaltet, die Empfangsschwelle T2 zu verwenden. Die Empfangsschwelle T2 dient zum Erkennen, ob derzeit auf dem Bus 40 eine Nachricht 45, 47 übertragen wird. Dadurch kann der dritte Empfänger 2223 prüfen, ob die Differenzspannung VDIFF Spannungswerte aufweist, die unter -0,43 V bzw. unter -0,23 V liegen, wie zuvor beschrieben. Der dritte Empfänger 2223 gibt nur einen Wert HI (Hoch = High) in seinem digitalen Empfangssignal aus, wenn die Differenzspannung VDIFF über der Empfangsschwelle T2 liegt. Somit gibt der dritte Empfänger 2223 für einen Pegel L1 der Differenzspannung VDIFF von
Aufgrund der UND-Verknüpfung der Signale der Empfänger 2221, 2223 durch den mindestens einen Logikbaustein 253 werden somit alle Buszustände mit Pegel L1 der Differenzspannung VDIFF von
(Bitte prüfen, welche Informationen zu OOB Comparator noch von Seite 4 und Seite 5 der Erfindungsmeldung hier zusätzlich aufzunehmen sind, insbesondere für die SIC-Betriebsart)(Please check what additional information about OOB Comparator needs to be included here from page 4 and page 5 of the invention disclosure, especially for the SIC operating mode)
Auf diese Weise kann das Empfangsmodul 2220 mit dem dritten Empfänger 2223 verhindern, dass die Sende-/Empfangseinrichtung 220 die Kommunikation am Bus 40 mit einer Fehlernachricht stört oder in den Protokollausnahmezustand geht.In this way, the
Das Empfangsmodul 2220 ist somit ausgestaltet, die Empfangsschwellen T1, T2 zu verwenden, um die Betriebsart (SIC) bzw. die entsprechenden Signale von
Im Unterschied zu der Sende-/Empfangseinrichtung 220 des vorangehenden Ausführungsbeispiels hat die Sende-/Empfangseinrichtung 2200 ein Empfangsmodus-Einstellmodul 2500, das zusätzlich zu dem Logikmodul 253 des vorangehenden Ausführungsbeispiels ein Schnittstellenmodul 254 aufweist. Das Schnittstellenmodul 254 ermöglicht, dass die Sende-/Empfangseinrichtung 2200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels nicht nur Nachrichten 46 empfangen kann, sondern auch Nachrichten 45, 47 korrekt empfangen kann.In contrast to the transmitting/
Das Schnittstellenmodul 253 ist dazu ausgestaltet, eine Nachricht 45, 47 vom Bus 40 zu empfangen, für die Kommunikationssteuereinrichtung 21 passend aufzubereiten und die Nachricht 45, 47 als RxD-Signal an die Kommunikationssteuereinrichtung 21 weiterzuleiten. Das Schnittstellenmodul 254 hat also die Funktionalität eines Empfangsmoduls 122 einer Sende-/Empfangseinrichtung 12. Jedoch hat das Schnittstellenmodul 254 nicht die Funktionalität eines Sendemoduls 121 einer Sende-/Empfangseinrichtung 12.The
Im Betrieb der Sende-/Empfangseinrichtung 2200 prüft das Schnittstellenmodul 254, ob eine Nachricht 45, 47 empfangen wird. Ist dies der Fall, gibt das Schnittstellenmodul 254 an das Sendemodul 221 ein Signal S_3 aus, um das Sendemodul 221 zu deaktivieren-. Dadurch kann das Sendemodul 221 nicht auf den Bus 40 senden. Genauer gesagt, kann das Sendemodul 221 dadurch nicht das Sendesignal TxD auf den Bus 40 senden. (- Nach dem Ende der Nachricht 45, 47 gibt das Schnittstellenmodul 254 an das Sendemodul 221 ein Signal S_3 aus, um das Sendemodul 221 wieder in den Normalzustand zu setzen. Dadurch kann das Sendemodul 221 auf den Bus 40 senden.During operation of the transmitting/
Somit erfolgt die Einstellung, insbesondere Umschaltung, der Betriebsarten der Sende-/Empfangseinrichtung 2200 durch das Empfangsmodus-Einstellmodul 2500, so dass keine Betriebsart FAST_TX möglich ist, sondern nur die Betriebsart FAST_RX. Erfolgt die Umschaltung auf die Betriebsart FAST_TX, setzt das Empfangsmodus-Einstellmodul 2500, genauer gesagt sein Schnittstellenmodul 254, das Sendemodul 221 wird deaktiviert, wie zuvor beschrieben.The setting, in particular switching, of the operating modes of the transmitting/
Die Ausgestaltung der Sende-/Empfangseinrichtung 2200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine Firmware-Aktualisierung (Firmware-Update) ausgeführt werden soll. Die Daten für die Firmware-Aktualisierung (Firmware-Update) können somit mit bis zu beispielsweise 20 Mbit/sec empfangen werden. Dadurch kann die Firmware-Aktualisierung (Firmware-Update) deutlich schneller erfolgen als in dem Fall, bei dem nur Nachrichten 46 empfangen werden können.The design of the transmitting/
Das Empfangsmodus-Einstellmodul 2500 ist somit ausgestaltet, die Empfangsschwellen T1, T2 einzustellen, um die Betriebsarten (SIC, FAST_RX) bzw. die entsprechenden Signale von
Dennoch ist die Sende-/Empfangseinrichtung 2200 kostengünstiger als eine Sende-/Empfangseinrichtung 12, da die Sende-/Empfangseinrichtung 2200 nicht die volle Funktionalität einer CAN-XL-Sende-/Empfangseinrichtung 12 hat.Nevertheless, the transmitting/
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Empfangsmoduls 222, 2220, der Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 220, 2200, der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, des Bussystems 1 und des darin ausgeführten Verfahrens gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.All previously described configurations of the
Das zuvor beschriebene Bussystem 1 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1 gemäß dem ersten und/oder zweiten Ausführungsbeispiel kann jedoch alternativ eine andere Art von Kommunikationsnetz sein, bei dem die Signale als differentielle Signale übertragen werden. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation 10, 20, 30 auf den Bus 40 gewährleistet ist.The previously described
Das Bussystem 1 gemäß dem ersten und/oder zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen ist insbesondere ein Bussystem bei dem zwischen mindestens zwei der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 gemäß zwei verschiedenen CAN-Standards kommuniziert werden kann, wie beispielsweise CAN-HS oder CAN FD oder CAN SIC oder CAN XL. Das Bussystem 1 kann jedoch ein anderes Kommunikationsnetzwerk sein, bei dem die Signale als differentielle Signale und seriell über den Bus 40 übertragen werden. Somit ist die Funktionalität der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beispielsweise bei Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22 einsetzbar, die in einem derartigen Bussystem zu betreiben sind.The
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem Bussystem 1 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen ist beliebig wählbar.The number and arrangement of the
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