DE60107689T2

DE60107689T2 - Masseversatzdetektion für can systeme

Info

Publication number: DE60107689T2
Application number: DE60107689T
Authority: DE
Inventors: W. Patrick HEUTS; J. Aloysius BOOMKAMP; Robert Mores
Original assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2021-07-07
Also published as: DE60107689D1; US6993082B2; EP1305922B1; EP1305922A2; WO2002008912A3; ATE284591T1; US20020054647A1; WO2002008912A2; JP2004505474A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer langsamen CAN-Kommunikationsleitung mit einem Flipflop-basierten Sende-Empfänger (Transceiver) während der Feststellung einer Massepotentialverschiebung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Hintergrund der Technik wird durch den ISO 11898 Spezifikations-Standard gegeben. Heutige Kommunikationsleitungssysteme benötigen eine zuverlässige Feststellung des tatsächlichen Massepotentials und, wenn es der Fall ist, einer Verschiebung in einem solchen Massepotential, um dabei den tatsächlichen binären Informationswert korrekt zu beurteilen und um den korrekten Betrieb eines Bus-Fehler-Managements zu sichern. Technisch ist es möglich, ein Leitungs-/Bus-Potential mit dem tatsächlichen Massepotential zu vergleichen und die so gesammelte Information dazu zu benutzen, die Kommunikation korrekt durchzuführen. Nun kann eine zu große oder zu kleine Differenz zwischen dem Ansteuerungssignal und der Masse eine besondere Masseverschiebung anzeigen. Eine solche Differenz kann während des Betriebs der Kommunikation wiederholt abgetastet werden. Es wurde festgestellt, dass ein einzelnes Abtasten der Masseverschiebung unzureichend zuverlässig sein kann, und dass außerdem das Wiederholen eines solchen Abtastens in vielen Situationen diese Situation nicht besser machen wird.
Ein weiteres Problem ist durch die Tatsache gegeben, dass die in Frage stehende Leitung an verschiedene Stationen, die entsprechend individueller, uneinheitlicher Synchronisationen arbeiten, angeschlossen sein könnte. Das kann in Störungen zwischen den verschiedenen Stationen resultieren, so dass eine sendende Station eine fehlerhafte, von den verschiedenen Laufzeitverzögerungen, die eine Rolle spielen können, verursachte Masseverschiebung feststellen kann. Speziell während der Buszuteilung können verschiedene Stationen zu untereinander unkontrollierten Augenblicken starten. Die Situation wird sich sogar verschlechtern, wenn ein Rückmeldebit einen korrekten Nachrichtenempfang an dem Empfänger signalisiert, weil verschiedene „Slaves" nicht synchronisiert werden.
Folglich ist es unter anderen Dingen eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur zuverlässigen und preiswerten Feststellung einer Masseverschiebung zu schaffen, wobei das Verfahren durch eine einfache Softwareroutine garantiert wer den kann. Es wurde gefunden, dass es oft die billigste Lösung ist, ein einzelnes Flipflop zu verwenden, um nur den neuesten abgetasteten Masseverschiebungswert zu speichern. Das Flipflop zur Feststellung der Masseverschiebung enthält nur am Ende einer von der zugehörigen Station gesendeten Nachricht gültige Information. Das ist in jedem Fall wahr, nachdem die Zuteilung beendet wurde, weil nachfolgend keine Verzögerungsprobleme mehr existieren. Eine erfolgreiche Nachrichtenübertragung kann bewirken, dass ein Transmit-Interrupt-Signal (Sende-Unterbrechungs-Signal) generiert wird.
Es ist bereits auf 1 verwiesen worden, das wird hiernach detaillierter besprochen. Nun kann ein Transmit-Interrupt-Signal von Block 26 stammen. Wenn das Bus-Fehler-Management in Block 28 keinen Bus-Fehler meldet, sollte die oben erwähnte Softwareroutine vor der Übertragung eines nächsten Bits des Grundwertes das Massever- schiebungs-Flipflop auslesen. Ein solches Grundbit kann übertragen werden zur Bestätigung, dass die Nachricht korrekt empfangen wurde oder zum Start einer neuen Nachricht.
Ein weiteres besonderes zu lösendes Problem ist Folgendes. Es kann passieren, dass, nachdem ein sendender CAN-Controller eine Sende-Unterbrechung an den Mikrocontroller signalisiert hat, ein anderer angeschlossener CAN-Controller eine Fehler/Übersteuerungs-Flag auf denselben CAN-Bus bringt. Das wird normalerweise üblich durch die Übertragung von sechs Grundbits bewirkt. In diesem Fall wird der CAN-Controller automatisch mit dem Übertragen einer Fehler/Übersteuerungs-Flag auf den CAN-Bus reagieren, auch durch sechs Grundbits dargestellt. Das wird nicht von dem Mikrocontroller an der empfangenden Seite berichtet, sondern wird komplett innerhalb des zugehörigen CAN-Controllers behandelt, wie es ein Teil der Standard-CAN-Prozedur ist. Nun wird, um ein Überschreiben eines Masseverschiebungsabtastwertes zu vermeiden, solch ein Abtastwert nicht auf den neuesten Stand gebracht, während der CAN-Sendeempfänger Grundbits empfängt, R×D=0. Auch die Behandlung der oben skizzierten Problemsituation ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Deshalb ist die Erfindung gemäß einer ihrer Aufgaben gemäß des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gekennzeichnet.
Eine Anordnung zur Feststellung von Übertragungsfehlern in symmetrischen Zwei-Draht-Busleitungen and Zwei-Bus-Interfaces ist aus dem US Patent US 5,483,639 bekannt. Die gezeigte Anordnung ist ausgebildet, die Leitungspotentiale miteinander und mit einer festen Referenzspannung zu vergleichen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Station und ein Controller Area Network, das eine solche Station umfasst. Weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen aufgezählt.
Diese und weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden detaillierter im Folgenden mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen und speziell mit Bezug auf die Zeichnung besprochen. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Stations-/Knoten-Anordnung;
2 die funktionelle Prinzipelektronikschaltung zur Implementierung der Erfindung;
3 ein beispielhaftes Rahmenformat eines CAN-Busses zur Implementierung der Erfindung; und
4 eine von eines langsamen CAN-Transceivers gemäß der Erfindung erzeugte CAN-Bus-Signalablaufanordnung.
1 zeigt als nichteinschränkendes Beispiel ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung speziell für die Verwendung mit dem Controller Area Network oder CAN, das auf zwei parallelen Busleitungen CANLH(igh) 20 und CANLL(ow) 22 basiert. Beide Busleitungen sind an die einzelne Station, die als Beispiel gezeigt ist, die aber verschiedene parallele Stationen repräsentieren kann, angeschlossen. Die Station hat drei hierarchisch organisierte Subsysteme 24, 26 ,28. Die höchste Ebene ist der Mikrocontroller 24, der Benutzer- und/oder Systemsoftware ausführen kann und mit der nächstniedrigeren Ebene durch geeignete Signalisierungsmuster kommuniziert. Zu beachten ist, dass der Transmit-Interrupt aus Block 26 die Softwareroutine für das Lesen der Masseverschiebungs-Flag in Block 28 auslöst.
Die zweite Ebene ist der CAN-Controller 26, der ausgebildet ist, System- und Benutzerdaten zur Verwendung auf dem Netz oder Bus zu formatieren und zu kommunizieren und ein geeignetes Bus-Protokoll auszuführen, inklusive der Entscheidung über die Richtung solcher Kommunikation, und der zugehörigen Adressierung, Packung und möglicherweise Fehlerschutz-Merkmale. Das Vehikel für die Kommunikation ist wie angedeutet das TX0/RX0-Signalpaar, das am Transceiver durch das T×D und R×D Signalpaar entsprechend repräsentiert ist.
Die dritte Ebene ist CAN-Transceiver 28, der ausgebildet ist, die Kommunikationsaspekte der niedrigsten Ebene inklusive der Generation der CAN-Bus-Signale CAN_H und CAN_L wie gezeigt auszuführen.
2 zeigt die elektrischen Schaltkreise zur Implementierung der Erfindung. Eine der zwei Busleitungen, hier CANLH 30, und die Gesamtmasse werden wie gezeigt in einen genauen Komparator 34 gespeist. Dieser Komparator gibt eine logische „1" aus, wenn (CAN_H-GND) < –1,2 Volt. Allgemein sind die Toleranzen für diesen Schwellenwert im Bereich von 320 %. Andererseits gibt dieser Komparator eine logische „0" aus, wenn (CAN_H-GND) > –1,2 Volt. Zu beachten ist, dass entsprechende Werte gelten, wenn auf dem anderen Signalisierungsniveau gearbeitet wird. Das Ausgangssignal wird in den „1"-Eingang des Multiplexers 40 gespeist, der durch eine Darstellung des R×D-Signals, das im Transceiver-Modul 28 in 1 empfangen wird, gesteuert wird. Der Ausgang des Multiplexers 36 speist den Daten- oder „D"-Eingang eines Flipflops 40, das unter der Kontrolle einer ansteigenden Flanke des Signals aus Inverter 46 lädt. Der Inverter invertiert ein Signal TXD, das am Eingang 44 empfangen wird. Ausgang 42 trägt deshalb ein Masseverschiebungsabtastbit, das an den 0-Eingang von Multiplexer 36 zurückgekoppelt wird, so dass das gespeicherte Bit im Fall eines Overload-Rahmens ständig gehalten wird.
3 zeigt ein beispielhaftes Datenrahmenformat eines CAN-Busse als nichtlimitierendes Vehikel zur Implementierung der Erfindung. Auf einen Zwischenrahmenbereich folgen ein Kontrollfeld, ein Datenfeld, ein CRC-Prüfsummenfeld, ein ACKnowledge Bestätigungsfeld und eine Rahmenende-Signalisierung. Der nächste Zwischenrahmenbereich erlaubt, wenn nötig, einen Übersteuerungs-Rahmen.
4 zeigt CAN-Bus-Signalabläufe, wie sie in der Ausführungsform generiert werden. Bezug wird auf die Subsystemanordnung von 1 genommen. Der oberste Ablauf ist der Ausgang vom Controller 26, der Übergänge auf der komplementären Busleitungen (28) treibt, von 5 bis 1,4 bzw. von 0 bis 3,6 Volt. Der nächste Ablauf ist das Differential, das von –5 Volt bis +2,2 Volt geht, und von dem ein Schwellenwert von –3,2 den Pegel von V_RXD, das den Multiplexer 36 in 2 treibt, ändert. Speziell gezeigt ist die Verzögerung zwischen den Flanken von V_TXD und dem seinen neuen Wert erreichenden V_RXD.
Inschrift der Zeichnung
1: Microcontroller – Mikrocontroller
CAN Controller – CAN-Controller
CAN Transceiver – CAN-Transceiver (CAN-Sende-Empfänger)
CAN Bus Lines – CAN-Busleitungen
3: Interframe Space – Platz zwischen den Rahmen
or Overload Frame – oder Übersteuerungsrahmen
Data Frame – Datenrahmen
Start of Frame – Rahmenanfang
Arbitration Field – Zuteilungsfeld
Control Field – Kontrollfeld
Data Field – Datenfeld
CRC Field – CRC-Feld
ACK Field – ACK-Feld (Bestätigungsfeld)
End of Frame – Rahmenende

Claims

Verfahren zur Feststellung einer Massepotentialverschiebung auf einer CAN-Kommunikationsleitung (CANLH, CANLL) durch Speichern eines auf eine solche Massepotentialverschiebung hinweisenden Datenelementes, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Vergleichen einer Momentanleitungsspannung (CAN_L, CAN_H) der CAN-Kommunikationsleitung (CANLH, CANLL) mit einem Schwellenwert; – Speichern des Ergebnisses des Vergleichs in einem Speicherelement (40), um in Abhängigkeit von einem lokalen Übertragungssignal (T×D) ein Beispielbit für Massepotentialverschiebung aus dem Speicherelement (40) auszugeben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des ständigen Speicherns des Ergebnisses des Vergleichs in dem Speicherelement (40) in Abhängigkeit von einem lokalen Empfangssignal (R×D) umfasst.
Station zur Verwendung mit einer CAN-Kommunikationsleitung, wobei die Station ausgebildet ist, eine Massepotentialverschiebung auf der CAN-Kommunikationsleitung (CANLH, CANLL) festzustellen und ein auf eine solche Massepotentialverschiebung hinweisendes Datenelement zu speichern, dadurch gekennzeichnet, dass die Station Mittel (34) zum Vergleich einer Momentleitungsspannung (CAN_L, CAN_H) der CAN-Kommunikationsleitung (CANLH, CANLL) mit einem Schwellenwert umfasst, wobei die Station weiter ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem lokalen Übertragungssignal (T×D) die Ergebnisse des Vergleichs in einem Speicherelement (40) zu speichern, um ein Masseverschiebungsabtastbit aus dem Speicherelement (40) auszugeben.
Station nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Station ausgebildet ist, ständig das Masseverschiebungsabtastbit in dem Speicherelement (40) in Abhängigkeit von einem lokalen Empfangssignal (R×D) zu speichern.
Station nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Station ausgebildet ist, ständig das Masseverschiebungsabtastbit in dem Speicherelement (40) durch Kopplung eines Ausgangs (Q) des Speicherelements (40) an einen Eingang (D) des Speicherelements (40) zu speichern.
Station nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Station weiter einen Multiplexer umfasst, der durch das lokale Empfangssignal betriebsbereit ist und einen ersten und einen zweiten Eingang zur Kopplung entweder des Ausgangs (Q) des Speicherelements (40) oder des Ergebnisses des Vergleichs zwischen der Momentleitungsspannung (CAN_L, CAN_H) und dem Schwellenwert an den Eingang (D) des Speicherelements (40) umfasst.
Controller Area Network mit einer Station nach einem der Ansprüche 3–6.