DE602005000282T2

DE602005000282T2 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Erkennung der Bitrate von CAN-Bus-Netzwerk

Info

Publication number: DE602005000282T2
Application number: DE602005000282T
Authority: DE
Inventors: Laurentiu Birsan; Marc Laurent; Thierry Delalande; Jean-Sebastien Berthy
Original assignee: Atmel Nantes SA
Current assignee: Microchip Technology Nantes
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2025-01-14
Also published as: FR2865333A1; DE602005000282D1; US7411913B2; EP1560372A1; US20050180442A1; ES2277326T3; EP1560372B1; FR2865333B1

Description

Die Erfindung betrifft Kommunikationsnetzwerke.
Genauer betrifft die Erfindung ein Verfahren zum automatischen Erfassen des Durchsatzes eines Netzwerkes mittels einer mit dem Netzwerk verbundenen Vorrichtung und zum automatischen Konfigurieren der Vorrichtung mit dem erfassten Durchsatz. Die Erfindung betrifft ebenfalls die Vorrichtung, bei der dieses Verfahren zum Einsatz kommt.
Die Erfindung betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, den Fall, in dem das Netz einen Bus des Typs CAN darstellt.
Zur Veranschaulichung und der Einfachheit halber soll jetzt die Technik des bisherigen Standes der Technik sowie deren Nachteile für den bereits erwähnten Fall vorgestellt werden, in dem das Netz einen Bus des Typs CAN darstellt.
Es wird daran erinnert, dass ein Bus des Typs CAN („Controlled Area Network") ein serieller Bus ist, der das Verbinden einer Vielzahl von Vorrichtungen ermöglicht, die „Kontrolleinheiten" genannt werden und jeweils einen CAN-Mikrokontroller aufweisen. Diese Art von Bus wird heute hauptsächlich in dem Bereich der Industrie und des Kraftfahrzeugbaus verwendet.
Typischerweise werden in einem PKW zwei Busse vom Typ CAN verwendet. Der eine, der Hochgeschwindigkeitsbus vom Typ CAN (bis zu 1 Mb/s) genannt wird, ermöglicht das Verbinden von Kontrolleinheiten untereinander, die mit den folgenden Funktionselementen zusammenhängen: Armaturenbrett, Motor, Bremssystem (ABS), aktive Federung, Kraftübertragung usw. Der andere, Niedergeschwindigkeitsbus vom Typ CAN (bis zu 125 kb/s) genannt, ermöglicht das Verbinden von Kontrolleinheiten untereinander, die mit den folgenden Funktionselementen zusammenhängen: Armaturenbrett, Beleuchtung, Klimaanlage, Airbags, Türverriegelung, elektrische Fensterheber usw.
Jeder Bus des Typs CAN setzt ein gleichnamiges Protokoll (Protokoll des Typs CAN) ein, bei dem es sich um ein serielles Kommunikationsprotokoll handelt, das Realzeitsysteme mit hoher Zuverlässigkeit in einer eingegrenzten Umgebung mit strengen Zwängen, wie eine Fabrik, eine Werkstatt, ein Fahrzeug usw. unterstützt. Das Protokoll vom Typ CAN deckt zwei der sieben Schichten des Verbindungsmodells der offenen OSI Systeme des ISO ab, nämlich die physische Schicht (Schicht 1) und die Datenverbindungsschicht (Schicht 2). Mehr Information zum Bus des Typs CAN findet man in der Norm ISO 11898, die hier als Referenz eingefügt wird.
Die Art der Datenverbindungsschicht des Protokolls des Typs CAN erlaubt jeder Kontrolleinheit das Senden und Empfangen von Daten. Die Daten werden in Form von asynchronen Paketen (die auch Rahmen oder Meldungen genannt werden) mit definiertem Format aber variabler und begrenzter Länge über den Bus befördert. Sobald der Bus frei ist, kann jede beliebige, an den Bus angeschlossene Kontrolleinheit ein neues Paket senden. Es sind ein Unterbrechungsmechanismus für die Pakete höherer Priorität sowie ein Mechanismus zum Schlichten von Konflikten vorgesehen, die aus dem gleichzeitigen Senden mehrerer Pakete über den Bus, wenn dieser frei ist, entstehen können.
In traditioneller Weise wird, wenn man eine neue Kontrolleinheit (d.h. eine neue Vorrichtung mit einem CAN-Mikrokontroller, der eine Anwendung (Schicht 7 des Modells OSI) durchführt) an einen Bus des Typs CAN anschließen möchte, folgendermaßen vorgegangen. Der Entwickler der von dem CAN-Mikrokontroller ausgeführten Anwendung muss die Taktfrequenz des CAN-Mikrokontrollers (z. B. 12 MHz) kennen. Er setzt andererseits voraus, dass der Durchsatz des Netzwerkes einen Wert aus einer begrenzten Zahl von Werten annimmt (drei Werte im Allgemeinen). Beispielsweise setzt er voraus, dass der Durchsatz des Netzwerkes 100, 250 oder 500 kb/s beträgt. Für jeden der drei angenommenen Werte des Netzwerkdurchsatzes bestimmt er im Voraus, ausgehend von der Kenntnis der Taktfrequenz des CAN-Mikrokontrollers, eine Durchsatzkonfiguration für den CAN-Mikrokontroller. Er entwickelt danach die Anwendung so, dass diese beim Betrieb eine erste, mit einem ersten angenommenen Durchsatzwert des Netzes zusammenhängende Durchsatzkonfiguration lädt. Wenn die Anwendung Fehler meldungen erhält, so lädt sie eine zweite, mit einem zweiten angenommenen Durchsatzwert des Netzes zusammenhängende Durchsatzkonfiguration und so weiter, so dass (gegebenenfalls) die verschiedenen im Voraus bestimmten Durchsatzkonfigurationen geprüft werden.
Das Dokument US 6438462 B1 gibt eine Methode nach der Präambel von Anspruch 1 bekannt.
Ein Nachteil dieser oben erwähnten bekannten Technik besteht darin, dass sie nicht in Situationen einsetzbar ist, bei denen die Taktfrequenz des CAN-Mikrokontrollers unbekannt ist.
Ein weiterer Nachteil der oben erwähnten bekannten Technik ist, dass sie nicht funktioniert, wenn keine der Annahmen bezüglich des Netzdurchsatzes richtig ist.
Noch ein Nachteil dieser oben erwähnten bekannten Technik besteht darin, dass, wenn mehrere mögliche Durchsatzkonfigurationen nacheinander geprüft werden, der CAN-Mikrokontroller den Bus des Typs CAN tatsächlich stört. Dies kann sogar zu einem Auswerfen des CAN-Mikrokontrollers aus dem Bus des Typs CAN führen.
Die Erfindung soll insbesondere diese verschiedenen Nachteile des derzeitigen Standes der Technik beseitigen.
Genauer gesagt besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung im Bereitstellen eines automatischen Verfahrens und einer automatischen Vorrichtung zum Erfassen des Durchsatzes eines Netzwerkes und zum Konfigurieren des erfassten Durchsatzes, wobei weder die Kenntnis der Taktfrequenz der Vorrichtung noch die Durchsatzannahmen des Netzes benötigt werden.
Die Erfindung hat auch das Bereitstellen eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die keine Netzstörungen verursachen, zum Ziel.
Noch ein Ziel der Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens und einer Vorrichtung, deren Einsatz einfach und preiswert sein soll.
Diese verschiedenen Ziele sowie andere, die im Nachhinein ersichtlich werden, erreicht man nach der Erfindung mit Hilfe eines Verfahrens zum automatischen Erfassen des Durchsatzes eines Netzwerkes und zum automatischen Konfigurieren mit dem erfassten Durchsatz mittels einer mit dem Netzwerk verbundenen Vorrichtung, wobei das Netzwerk ein Signal sendet, über das Meldungen befördert werden, welche Bits der Länge L_BIT und der dominierenden oder rezessiven Art aufweisen. Dieses Verfahren umfasst die aufeinander folgenden Schritte:

(a) die Vorrichtung geht in einen Hörmodus über, in dem sie die Meldungen aus dem Netz empfangen, jedoch selbst keine Meldungen über das Netz senden kann;
(b) die Vorrichtung erzielt ein Triplett aufeinander folgender Übergänge in dem über das Netz gesendeten Signal, wobei dieses Triplett eine erste und eine zweite Ebene des Signals abgrenzt, wobei die eine dominant und die andere rezessiv ist;
(c) die Vorrichtung erfasst die Zeitdauer einer jeden der ersten und zweiten Ebenen, ausgedrückt als Periodenzahl T_H einer Taktgeberuhr der Vorrichtung;
(d) als Funktion der gemessenen Zeitdauern der Ebenen des Signals erzielt die Vorrichtung eine neue Durchsatzkonfiguration durch Bestimmung der Werte für alle Parameter, welche die Bitlänge L_BIT definieren;
(e) die Vorrichtung validiert die neue Durchsatzkonfiguration;
(g) wenn die Vorrichtung das tatsächliche Eintreffen mindestens einer Anpassungsbedingung feststellt, geht sie in einen Normalmodus über; ansonsten erzielt sie einen nachfolgenden Übergang des Signals, der mit dem letzten vorhergehenden Übergang eine neue Ebene des Signals abgrenzt, sie misst die Dauer der neuen Ebene, ausgedrückt in Zahl der Perioden T_H der Taktgeberuhr der Vorrichtung und wiederholt die Schritte (d) bis (g), wobei die neue Signalebene berücksichtigt wird.

Das allgemeine Prinzip der Erfindung besteht somit darin, in einen Hörmodus überzugehen, der es erlaubt, das Netz nicht zu stören, um die Bitlänge L_bit (in der nachfolgenden Beschreibung gelegentlich auch „TimeBit" genannt) auf der Grundlage einer Analyse der Übergänge zu berechnen, die das über das Netz übertragene Signal aufweist. Die Erfindung benötigt demnach weder die Kenntnis der Taktfrequenz der Vorrichtung noch Annahmen bezüglich des Netzdurchsatzes.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung stellt das Netzwerk einen Bus des Typs CAN dar und die Vorrichtung umfasst einen CAN-Mikrocontroller, der im Verhältnis zu einem klassischen CAN-Mikrocontroller vervollständigt ist, so dass das Verfahren der automatischen Erfassung des Netzdurchsatzes und der automatischen Konfiguration beim erfassten Durchsatz zum Einsatz kommt.
Es wird beispielsweise angenommen, dass die Bitlänge L_BIT definiert wird durch:

– einen derartigen Skalar BRP, dass TQ = BRP·T_H, wobei TQ eine Zeiteinheit und T_H die Periode der Taktgeberuhr der Vorrichtung darstellt;
– in Zahl von Zeiteinheiten TQ ausgedrückte Längen: Länge L_SYNC eines Synchronisationssegmentes, Länge L_PRS eines Ausbreitungssegmentes, welches das Ausgleichen einer physischen Verzögerung auf dem CAN-Bus anstrebt, Längen L_PHS1 und L_PHS2 des ersten und zweiten Phasensegmentes, welches das Positionieren eines Abtastungspunktes ermöglicht.

Vorteilhafterweise weist der Schritt (d) selbst die folgenden Schritte auf:

(d0) die Vorrichtung aktualisiert zwei Historienregister in solcher Weise, dass: – nach der ersten Wiederholung des Schrittes (d), die Register jeweils das Minimum P und das Maximum G der Zeitdauern der ersten und zweiten Ebenen enthalten; – nach jeder nachfolgenden Wiederholung des Schrittes (d) werden die Register nach der folgenden Beziehung aktualisiert: wenn G < X, dann nimmt G den Wert X an, ansonsten nimmt P den Wert X an, wobei X die Zeitdauer der besagten neuen Signalebene ist;
(d1) als Funktion des Inhaltes P und G der besagten Historienregister, erzielt die Vorrichtung eine Zahl m, die das Ausdrücken der Bitlänge L_BIT als Funktion der Periode T_H der Taktgeberuhr der Vorrichtung ermöglicht: L_BIT = m·T_H;
(d2) als Funktion der vorher erzielten Zahl m erzielt die Vorrichtung einen Maximalwert BRP_MAX des Skalars BRP, wobei folgendes gilt: (i) L_BIT = m·T_H = n·BRP·T_H, woraus folgt: m = n·BRP (ii) n = L_BIT/TQ (iii) n ≤ n_MAX, wobei n_MAX eine vorgegebene Maximalzahl der Zeiteinheit TQ darstellt, welche die Bitlänge L_BIT umfassen kann;
(d3) als Funktion der vorher erzielten Zahl m und des Maximalwertes BRP_MAX erzielt die Vorrichtung einen Wert der Zahl n derart, dass n = m/BRP_MAX;
(d4) als Funktion der vorher erzielten Zahl n erzielt die Vorrichtung Werte für die Länge L_SYNC des Synchronisationssegmentes, die Länge L_PRS des Fortpflanzungssegmentes und der Längen L_PHS1 und L_PHS2 der ersten und zweiten Phasensegmente.

Vorteilhafterweise ist im Schritt (d1) der Wert der Zahl m durch die nachfolgenden Beziehungen gegeben:

– m = min (2P – G, G – P), wenn P < G < 2P,
– m = min (G – 2P, P), wenn 2P < G < 6P,
– m = P/2, wenn G = 2P,
– m wird in den anderen Fällen nicht berechnet.

Nach einer bevorzugten Variante werden im Schritt (d1) die Bedingungen für die Anwendung der Beziehungen, welche den Wert der Zahl m ergeben, folgendermaßen geändert:

– m = min (2P – G, G – P), wenn P + P/k < G ≤ 2(P – P/k),
– m = min (G – 2P, P), wenn 2(P + P/k) < G < 6(P – P/k),
– m = P/2, wenn 2(P – P/k) < G ≤ 2(P + P/k),
– m wird in den anderen Fällen nicht berechnet,

Vorteilhafterweise wendet man beim Schritt (d4) eine vorgegebene Entsprechungstabelle an, welche jedem Wert der Zahl n einen Satz von Werten für die Länge L_SYNC des Synchronisationssegmentes, für die Länge L_PRS des Ausbreitungssegmentes und für die Längen L_PHS1 und L_PHS2 der ersten und zweiten Phasensegmente zuordnet.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die besagte mindestens eine Bedingung zur Anpassung des Durchsatzes im Schritt (g) der korrekte Empfang (Rx OK) einer aus dem Netz kommenden Meldung.
Bevorzugterweise kommt der folgende Schritt vor dem Schritt (g):

(f) wenn die Vorrichtung den guten Empfang des nützlichen Teils einer aus dem Netz kommenden Meldung erfasst, so geht sie vorübergehend in den Normalmodus über, um ein Bestätigungsfeld (ACK) über das Netz zu senden, und kehrt dann in den Hörmodus zurück; ansonsten erzielt sie einen nachfolgenden Übergang des Signals, der mit dem letzten vorhergehenden Übergang eine neue Signalebene abgrenzt, sie misst die Länge der neuen Ebene, die in der Periodenzahl T_H der Taktgeberuhr der Vorrichtung ausgedrückt wird und wiederholt dann die Schritte (d) bis (g), wobei die neue Signalebene berücksichtigt wird.

Das Senden des Bestätigungsfeldes (ACK) ermöglicht es der anderen Vorrichtung, welche die Meldung gesendet hat, darüber informiert zu sein, dass ihre Meldung tatsächlich ordnungsgemäß über das Netz gesendet wurde, so dass keine Fehlermeldung gesendet werden muss. Diese Eigenschaft der Erfindung ist besonders interessant für den Fall, dass nur die Vorrichtung der Erfindung in der Lage ist, der anderen Vorrichtung ein Bestätigungsfeld (ACK) zu senden.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung, die Mittel aufweist, welche den Einsatz einer beliebigen Ausführung des bereits erwähnten Verfahrens ermöglicht. So betrifft die Erfindung eine Folgendes umfassende Vorrichtung:

– Mittel zum Wechseln aus einem Normalmodus in einen Hörmodus, in dem Mittel zum Blockieren von Meldungen aktiviert werden, welche von der Vorrichtung zum Netz gesendet werden, wobei die Vorrichtung weiterhin vom Netz kommende Meldungen empfängt;
– Mittel zum Erzielen eines Tripletts aufeinander folgender Übergänge in dem über das Netz gesendeten Signal, wobei dieses Triplett eine erste und eine zweite Signalebene abgrenzt, wobei die eine dominant und die andere rezessiv ist;
– Mittel zum Messen der Zeitdauer einer jeden der ersten und zweiten Signalebenen, ausgedrückt nach der Periodenzahl T_H einer Taktgeberuhr der Vorrichtung;
– Mittel zum Erzielen einer neuen Durchsatzkonfiguration durch Bestimmung der Werte von Parametern, welche die Bitlänge L_BIT als Funktion der gemessenen Zeitdauern der Signalebenen definieren;
– Mittel zum Validieren der neuen Durchsatzkonfiguration;
– Mittel zum Erfassen der Tatsache, dass mindestens eine Bedingung der Durchsatzanpassung erfüllt ist;
– Mittel zum Wechseln aus dem Hörmodus in den Normalmodus, die im Falle der positiven Erfassung durch die Erfassungsmittel aktiviert werden;
– Mittel zum Erzielen eines nachfolgenden Signalübergangs, wobei dieser Übergang zusammen mit dem letzten vorhergehenden Übergang eine neue Signalebene abgrenzt sowie Mittel zum Messen der Zeitdauer der neuen Ebene, ausgedrückt nach der Periodenzahl T_H der Taktgeberuhr der Vorrichtung, wobei diese Mittel mit den Mitteln zum Erzielen der Validierung einer neuen Durchsatzkonfiguration und den Mitteln zum Erfassen der Tatsache, dass mindestens eine Bedingung der Durchsatzanpassung erfüllt ist, im Falle der negativen Erfassung durch die Erfassungsmittel aktiviert werden, damit die neue Signalebene berücksichtigt wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung stellt das Netz einen CAN-Bus dar und die Vorrichtung weist einen CAN-Mikrokontroller auf, der im Verhältnis zu einem klassischen CAN-Mikrocontroller vervollständigt ist und selbst die Mittel zur automatischen Erfassung des Durchsatzes des Netzwerkes und zur automatischen Konfiguration beim erfassten Durchsatz aufweist.
Vorteilhafterweise umfassen die Mittel zum Wechseln von dem Normalmodus in den Hörmodus Mittel zum Erzeugen eines Signals zur Modusauswahl (Autobaud), welches den Wert „0" oder „1" annimmt, je nachdem ob die Vorrichtung im Normalmodus bzw. im Abhörmodus arbeiten soll. Ferner weist der vervollständigte CAN-Mikrocontroller einen klassischen CAN-Mikrocontroller auf, der so geändert ist, dass er selbst die Mittel zur automatischen Erfassung des Netzdurchsatzes und zur automatischen Konfiguration beim erfassten Durchsatz aufweist, mit Ausnahme der besagten Mittel zum Blockieren von gesendeten Meldungen. Zuletzt weisen die Mittel zum Blockieren der gesendeten Meldungen Mittel zum Realisieren der logischen „ODER" Funktion zwischen dem Signal zur Modusauswahl und dem Sendesignal (TxDC') des klassischen geänderten CAN-Mikrocontrollers auf, wobei das Ausgangssignal der Mittel zum Realisieren der logischen „ODER" Funktion das Sendesignal (TxDC) des vervollständigten CAN-Mikrocontrollers bildet.
Vorteilhafterweise weist der vervollständigte CAN-Mikrocontroller ferner Mittel zum Rückkoppeln des Ausgangs an den Eingang des klassischen geänderten CAN-Mikrocontrollers auf, die Folgendes umfassen:

– Mittel zum Realisieren der logischen „UND" Funktion zwischen dem Sendesignal (TxDC') des klassischen geänderten CAN-Mikrocontrollers und dem Empfangssignal (RxDC) des vervollständigten CAN-Mikrocontrollers;
– Mittel zum Multiplexen, die an einen ersten Eingang das Ausgangssignal der Mittel zum Realisieren der logischen „UND"-Funktion und an einen zweiten Eingang das Empfangssignal (RxDC) des vervollständigten CAN-Mirkocontrollers empfangen, wobei das Ausgangssignal der Mittel zum Multiplexen das Empfangssignal (RxDC') des klassischen geänderten CAN-Mikrocontrollers darstellt, wobei die Mittel zum Multiplexen so vom Modusauswahlsignal gesteuert werden, dass der erste oder der zweite Eingang gewählt wird, je nachdem ob das Modusauswahlsignal den Wert „1" bzw. „0" annimmt.

Nach einer vorteilhaften Eigenschaft weist der vervollständigte CAN-Mikrokontroller darüber hinaus Mittel zum vorübergehenden Wechseln vom Hörmodus in den Normalmodus auf, um ein Bestätigungsfeld (ACK) über das Netz zu senden.
Vorteilhafterweise weisen die Mittel zum vorübergehenden Wechseln vom Hörmodus in den Normalmodus Mittel zum Erzeugen eines Signals (EnAckB) zur vorübergehenden Deaktivierung des Signals zur Modusauswahl (Autobaud) auf, die den Wert „0" oder „1" annehmen, je nachdem ob das Signal zur Modusauswahl (Autobaud) vorübergehend deaktiviert werden muss oder nicht.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung einer als Beispiel ohne einschränkende Wirkung vorgestellten bevorzugten Ausführung der Erfindung sowie beim Betrachten der beigefügten Zeichnungen deutlich, wobei:
1 eine Übersicht eines bekannten Systems zum Verbinden einer Vielzahl von Vorrichtungen über einen CAN-Bus untereinander darstellt, wobei das Verfahren der Erfindung zum Erfassen und zum automatischen Konfigurieren des Durchsatzes zum Einsatz kommen kann;
2 die bekannte Struktur eines jeden Bits darstellt, der in einer über einen CAN-Bus beförderten Meldung enthalten ist;
3 ein Funktionsblockschema eines Ausführungsbeispiels einer in 1 vorkommenden Vorrichtung zeigt, die den Einsatz des Verfahrens der Erfindung ermöglicht;
4 eine besondere Ausführung des in 3 vorkommenden elektronischen Anpassungsblocks zeigt;
5 ein Organigramm einer besonderen Ausführung des Verfahrens der Erfindung zeigt;
6 das Erzielen des Überganges im Signal sowie das Messen der Zeitdauer der von diesen Übergängen begrenzten Ebenen zeigt, wobei diese Operationen in bestimmten, im Organigramm der 5 vorkommenden Schritten ((b), (c) und (f3/g3)) zum Einsatz kommen;
7 einen Algorithmus für den Einsatz des Schrittes (d0) zur Aktualisierung von zwei Historienregistern zeigt, welche die Zahlen P und G enthalten, die im Schritt (d1) zum Erzielen der im Organigramm der 5 vorkommenden Zahl m verwendet werden;
8 ein Beispiel eines über das Netz gesendeten Signals darstellt, mit seinen Übergängen und den mit Hilfe des Algorithmus der 7 erhaltenen Werten der Zahlen P und G;
9 einen Algorithmus für den Einsatz des Schrittes (d1) zum Erzielen der im Organigramm der 5 vorkommenden Zahl m zeigt;
10 ein Blockschema eines Schaltkreisbeispiels zeigt, in dem der Schritt (d2) zum Erzielen des Maximalwertes BRP_MAX des im Organigramm der 5 vorkommenden Skalars BRP zum Einsatz kommt;
11 ein Blockschema eines Schaltkreisbeispiels zeigt, in dem der Schritt (d3) zum Erzielen einer im Organigramm der 5 vorkommenden Zahl n zum Einsatz kommt;
12 ein Beispiel einer im Verlauf des Schrittes (d4) verwendeten und im Organigramm der 5 vorkommenden Korrespondenztabelle zum Erzielen der Werte für die Länge L_SYNC des Synchronisationssegmentes, der Länge L_PRS des Ausbreitungssegmentes sowie die Längen L_PHS1 und L_PHS2 der ersten und zweiten Phasensegmente zeigt;
13 ein Blockschema einer besonderen Ausführung des nach der Erfindung geänderten, klassischen CAN-Mikrokontrollers darstellt, der in 3 vorkommt;
14 ein Ausführungsbeispiel für die Änderung des Registerwertes des Signals zur Modusauswahl („Autobaud") wie in 13 vorkommend zeigt;
15 eine Variante der Ausführung der Änderung des Registerwertes des Signals zur Modusauswahl („Autobaud") zeigt;
16 eine dynamische Ansicht zeigt, welche die Funktionsweise des Verfahrens nach der Erfindung darstellt.
Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Erfassen des Durchsatzes eines Netzwerkes und zur Konfiguration des erfassten Durchsatzes.
Im nachfolgenden Teil der Beschreibung wird nur der Fall betrachtet, bei dem das Netz ein CAN-Bus ist. Es ist dennoch klar, dass die Erfindung ebenfalls auf andere Netztypen anwendbar ist.
Wie bereits oben angegeben und in der Übersicht von 1 dargestellt, ist ein Bus CAN 1 ein serieller Bus, der das Verbinden einer Vielzahl von „Kontrolleinheiten" genannten Vorrichtungen 2₁ , 2₂ , ..., 2_n , die jeweils einen CAN-Mikrokontroller aufweisen, ermöglicht.
Es werden nun kurz einige wesentliche Eigenschaften des CAN-Protokolls in Erinnerung gebracht, das ein von einem CAN-Bus eingesetztes serielles Kom munikationsprotokoll ist. Mehr Informationen zu diesem CAN-Protokoll sowie zum CAN-Bus findet man in der Norm ISO 11898, die als Referenz eingefügt ist.
Das CAN-Protokoll unterscheidet vier Typen von CAN-Meldungen:

– Datenmeldungen (Data Frame) mit Standardformat (11-Bits Identifizierung) oder mit ausgedehntem Format (29-Bits Identifizierung);
– Datenanforderungsmeldungen (Remote Frame);
– Fehlermeldungen (Error Frame);
– Netzverzögerungsmeldungen (Overload Frame).

Eine Standard CAN-Meldung umfasst:

– ein Rahmenanfangsfeld;
– ein Arbitrierungsfeld, bestehend aus einem Identifizierer und einem Bit „Datenanforderung", das dazu dient, eine Datenmeldung (Data Frame) von einer Anforderungsmeldung (Remote Frame) zu unterscheiden;
– ein Kontrollfeld, das ein Bit „ausgedehnter Identifizierer„ (IDE) und eine Datenzahl (DLC) enthält, welche die im Datenfeld nachfolgende Zahl von Datenbytes angibt. In einer Anforderungsmeldung ist die Zahl DLC die Zahl der angeforderten Datenbytes;
– ein Datenfeld, das bis zu acht Datenbytes enthalten kann;
– ein Prüffeld (CRC), das die Integrität der Meldung garantiert;
– ein Quittierungsfeld (ACK), bestehend aus einem Fenster und einem Quittierungsbegrenzer. Das Bit in dem Quittierungsfenster wird auf einer rezessiven Ebene gesendet und auf einer dominanten Ebene von den Empfangsvorrichtungen überschrieben, die in diesem Augenblick die Daten ordnungsgemäß empfangen haben;
– ein Feld für das Ende der Meldung (EOF);
– ein Zwischenmeldungs-Feld (IFS), das eine minimale Zahl von Bits ist, die zwei aufeinanderfolgende Meldungen voneinander trennen.

Das CAN-Protokoll unterscheidet fünf Typen von Fehlern, die sich nicht gegenseitig ausschließen:

– ein Bitfehler („bit error"), wenn das Bit selbst mit einem Fehler behaftet ist;
– ein Stopffehler („stuff bit error");
– ein Quittierungsfehler („ACK error");
– ein Prüffehler („CRC error");
– ein Strukturfehler.

Die Aufgabe einer mit dem CAN-Bus verbundenen Vorrichtung, die eine Fehlerbedingung erfasst, ist das Melden dieses Fehlers durch Senden einer Fehlermeldung. Diese Eigenarten führen dazu, dass eine Vorrichtung, die sich auf einen CAN-Bus einstellt, eine korrekte Durchsatzkonfiguration aufweisen muss, auf die Gefahr hin, dass der vorhandene CAN-Bus gefährdet wird oder dass die Vorrichtung aus diesem CAN-Bus ausgeschlossen wird.
Es wird nun im Zusammenhang mit 2 die bekannte und im CAN-Protokoll definierte Struktur („CAN Bit Timing") eines jeden Bits vorgestellt, das in einer über einen CAN-Bus beförderten Meldung enthalten ist.
Jedes Bit weist eine (auch „Nominalzeit t_BIT" genannte) Länge L_BIT auf und wird durch eine aus vier verschiedenen Segmenten 21 bis 24 zusammengesetzte Struktur definiert.
Jedes dieser vier Segmente besteht aus einer ganzen Zahl von Zeiteinheiten (oder TQ für „Time Quanta" in Englisch). Die Länge dieser Zeiteinheit TQ wird ausgehend von der Frequenz f_H oder von der Periode T_H der Taktgeberuhr der Vorrichtung und eines der Vorrichtung eigenen Skalars BRP: TQ = BRP/f_H = BRP·T_H definiert.
Ganz allgemein kann die Länge L_BIT eines Bits entweder als Zahl der Zeiteinheiten TQ oder als Zahl der Perioden T_H der Taktgeberuhr der Vorrichtung ausgedrückt werden: LBIT = n·TQ = n·(BRP·TH) = m·TH wobei für die Zahl n folgendes gilt: 8 ≤ n ≤ 25.
Das erste Segment ist ein Synchronisierungssegment 21 („synchronization segment"), dessen Länge L_SYNC auf eine Zeiteinheit TQ festgelegt ist.
Das zweite Segment 22 ist ein Ausbreitungssegment („propagation segment"). Seine Rolle besteht darin, die von dem CAN-Bus verursachte physische Verzögerung auszugleichen. Seine Länge L_PRS lässt sich zwischen einer und acht Zeiteinheiten programmieren.
Das dritte und das vierte Segment 23, 24 („phase segment 1" und „phase segment 2") sind Phasensegmente, die zum Positionieren eines Abtastpunktes benutzt werden. Ihre Längen L_PHS1 und L_PHS2 sind ebenfalls programmierbar.
Es wird nun im Zusammenhang mit 3 ein Ausführungsbeispiel einer in 1 auftretenden Vorrichtung (beispielsweise die mit 2₁ gekennzeichnete) vorgestellt, die den Einsatz des Verfahrens der Erfindung ermöglicht.
Üblicherweise weist die Vorrichtung 2₁ einen klassischen CAN-Mikrokontroller 31 sowie einen CAN Empfang-/Sendekreislauf 33 („CAN transceiver") auf. Letztere Einheit 33 ist spezifisch für die physische Schicht des CAN-Protokolls und so konzipiert, dass sie die Schnittstelle zwischen dem klassischen CAN-Mikrokontroller 31 (der auf der logischen Ebene arbeitet) und dem CAN-Bus 1 (der auf der physischen Ebene arbeitet) sicherstellt. Der klassische CAN-Mikrokontroller 31 sendet ein Signal 35 (nachfolgend Sendesignal TxDC' genannt) und empfängt ein anderes Signal 36 (nachfolgend Empfangssignal RxDC' genannt).
Nach der vorliegenden Erfindung wird der klassische CAN-Mikrokontroller 31 dadurch geändert, dass:

– er einen automatischen Durchsatzerfassungs- und -konfigurationsalgorithmus durchführt (Verfahren nach der Erfindung, weiter unten detailliert im Zusammenhang mit den 5 bis 16 beschrieben);
– er zwei Steuersignale erzeugt: ein Signal (Autobaud) 37 zur Modusauswahl und ein Signal 38 (EnAckB) zum vorübergehenden Deaktivieren des Modusauswahlsignals.

Andererseits ist die Vorrichtung 2₁ dadurch geändert, dass sie darüber hinaus einen elektronischen Anpassungsblock 32 aufweist, der sich als Schnittstelle zwischen dem geänderten klassischen CAN-Mikrokontroller 31 und dem CAN Sende-/Empfangsschaltkreis 33 einfügt.
Der geänderte klassische CAN-Mikrokontroller 31 und der elektronische Anpassungsblock 32 bilden zusammen einen vervollständigten CAN-Mikrokontroller 34, welcher der vorliegenden Erfindung eigen ist.
So empfängt einerseits der elektronische Anpassungsblock 32 ein Sendesignal TxDC' und die zwei Steuersignale 37 (Autobaud) und 38 (EnAckB) und sendet das vom geänderten klassischen CAN-Mikrokontroller 3 empfangene Empfangssignal RxDC'. Andererseits sendet der elektronische Anpassungsblock 32 das Sendesignal TxDC des vervollständigten CAN-Mikrokontrollers 4 und empfängt das Empfangssignal RxDC' des vervollständigten klassischen CAN-Mikrokontrollers 4.
Der elektronische Anpassungsblock 32 wird vom Modusauswahlsignal 37 (Autobaud) so gesteuert, dass die Vorrichtung 2₁ im Verlauf der Ausführung des oben erwähnten Algorithmus von einen zum anderen der nachfolgenden Modi wechselt:

– ein Normalmodus, bei dem der geänderte klassische CAN-Mikrokontroller 31 Meldungen über oder von dem CAN-Bus senden oder empfangen kann;
– ein Hörmodus, bei dem der geänderte klassische CAN-Mikrokontroller 31 Meldungen empfangen kann, die vom CAN-Bus kommen, jedoch keine Meldungen über diesen CAN-Bus senden kann, und bei dem der geänderte klassische CAN-Mikrokontroller 31 die möglichen Meldungen, die er zum CAN-Bus sendet (und die, wie bereits erläutert, blockiert werden, ehe sie diesen Bus erreichen) empfangen kann.

Der elektronische Anpassungsblock 32 wird ebenfalls vom Signal 38 (EnAckB) zur vorübergehenden Deaktivierung des Modusauswahlsignals gesteuert. Obwohl das Modusauswahlsignal einen Betrieb im Hörmodus impliziert (Autobaud = 1), wird durch das Spielen mit dem Wert dieses Modusauswahlsignals ein Übergang in den Normalmodus während der Zeit zum Senden eines Quittierungsfeldes (ACK) einer empfangenen Meldung und dann die Rückkehr in den Hörmodus zugelassen.
Es wird nun im Zusammenhang mit 4 eine besondere Ausführung des in 3 auftretenden elektronischen Anpassungsblocks 32 vorgestellt.
Diese Ausführungsart umfasst Mittel zum Blockieren von Meldungen, die vom geänderten klassischen CAN-Mikrokontroller 31 gesendet werden, sowie Mittel zum Rückkoppeln des Ausgangs an den Eingang des geänderten klassischen CAN-Mikrokontrollers 31.
Das Modusauswahlsignal 37 (Autobaud) nimmt den Wert „0" an, wenn die Vorrichtung 2₁ im Normalmodus arbeiten soll oder den Wert „1" im Falle des Arbeitens im Hörmodus an.
Ein erstes Gatter ET 44 realisiert die logische Funktion „UND" zwischen dem Modusauswahlsignal 37 (Autobaud) und dem Signal zur vorübergehenden Deaktivierung 38 (EnAckB). Letzteres ist beim Zustand „0" aktiv. Wenn demnach das Signal für die vorübergehende Deaktivierung 38 (EnAckB) gleich „1" ist, so gleicht der Ausgang des ersten Gatters ET 44 dem Modusauswahlsignal 37 (Autobaud). Ist dagegen das Signal für die vorübergehende Deaktivierung 38 (EnAckB) gleich „0", so wird der Ausgang des ersten Gatters ET 44 auf „0" gezwungen, was einer Deaktivierung des Modusauswahlsignals 37 (Autobaud) entspricht.
Die Mittel zum Blockieren gesendeter Meldungen umfassen ein ODER Gatter 41, das die logische „ODER" Funktion zwischen dem Ausgangssignal des ersten Gatters ET 44 (d.h., dem Modusauswahlsignal (Autobaud), außer im Falle seiner Deaktivierung) und dem Sendesignal (TxDC') des geänderten klassischen CAN-Mikrokontrollers 31 realisiert. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 41 bildet das Sendesignal (TxDC) des vervollständigten CAN-Mikrokontrollers 34.
Nimmt demnach das Modusauswahlsignal 37 (Autobaud) den Wert „0" (Normalmodus) an, so wird das Sendesignal (TxDC') des geänderten klassischen CAN-Mikrokontrollers 31 mit dem Sendesignal (TxDC) des vervollständigten klassischen CAN-Mikrokontrollers 34 zusammengeführt und die Vorrichtung 2₁ kann somit Meldungen über den CAN-Bus senden.
Nimmt dagegen das Modusauswahlsignal 37 (Autobaud) den Wert „1" (Hörmodus) an und wird es nicht vom Signal zur vorübergehenden Deaktivierung 38 (EnAckB) deaktiviert, so hat das Sendesignal (TxDC) des vervollständigten CAN-Mikrokontrollers 34 immer noch den Wert „1", was einem Ruhezustand der Vorrichtung entspricht (da „1" der rezessive Zustand des CAN-Buses ist), so dass keine Meldung von der Vorrichtung 2₁ über den CAN-Bus gesendet wird.
Die Rückkopplungsmittel des Ausgangs über den Eingang des geänderten klassischen CAN-Mikrokontrollers 31 umfassen:

– ein zweites UND-Gatter 42, das die logische „UND" Funktion zwischen dem Sendesignal (TxDC') des geänderten klassischen CAN-Mikrokontrollers 31 und dem Empfangssignal (RxDC) des vervollständigten CAN-Mikrokontrollers 34 realisiert;
– einen Multiplexer 43, der an einem ersten Eingang das Ausgangssignal des zweiten UND-Gatters 42 und an einem zweiten Eingang das Empfangssignal (RxDC) des vervollständigten CAN-Mikrokontrollers 34 empfängt. Das Ausgangssignal des Multiplexers bildet das Empfangssignal (RxDC') des geänderten klassischen CAN-Mikrokontrollers 31. Der Multiplexer wird vom Ausgangssignal des ersten UND-Gatters 44 (d.h., das Modussauswahlsignal 37 (Autobaud), ausgenommen, wenn es deaktiviert ist) gesteuert, so dass der erste oder zweite Eingang gewählt wird, je nachdem ob das Modusauswahlsignal den Wert „1" bzw. „0" annimmt.

Nimmt demnach das Modusauswahlsignal 37 (Autobaud) den Wert „0" (Normalmodus) an, so wird das Empfangssignal (RxDC') des geänderten klassischen CAN-Mikrokontrollers 31 mit dem Empfangssignal (RxDC) des vervollständigten CAN-Mikrokontrollers 34 zusammengeführt und die Vorrichtung 2₁ empfängt nur noch vom CAN-Bus kommende Meldungen.
Nimmt dagegen das Modusauswahlsignal 37 (Autobaud) den Wert „1" (Hörmodus) an und ist es nicht vom Signal zum vorübergehenden Deaktivieren 38 (EnAckB) deaktiviert, so ist das Empfangssignal (RxDC') des geänderten klassischen CAN-Mikrokontrollers 31 eine Kombination (Funktion des zweiten UND-Gatters 42) des Empfangssignals (TxDC') des geänderten klassischen CAN-Mikrokontrollers 31 und des Empfangssignals (RxDC) des vervollständigten CAN-Mikrokontrollers 34. Aufgrund der Tatsache, dass „1" der rezessive Zustand des CAN-Buses ist, ermöglicht dies sowohl den Empfang von Meldungen, die vom CAN-Bus kommen, als auch von Meldungen, die vom geänderten klassischen CAN-Mikrokontroller 31 gesendet werden.
Es wird nun im Zusammenhang mit dem Organigramm aus 5 eine besondere Ausführung des Verfahrens der Erfindung zum automatischen Erfassen und Konfigurieren des Durchsatzes vorgestellt.
Sie umfasst die folgenden Schritte:

(a) die Vorrichtung geht in den Hörmodus über (s. obige Beschreibung);
(b) die Vorrichtung erzielt ein Triplett aufeinander folgender Übergänge in dem über das Netz gesendeten Signal, d.h., das Empfangssignal RxDC des vervollständigten CAN-Mikrokontrollers 34 (4). Dieses Übergangstriplett grenzt eine erste und eine zweite Ebene des Signals ab, wobei die eine dominant (Signal auf „0") und die andere rezessiv (Signal auf „1") ist;
(c) die Vorrichtung erfasst die Zeitdauer einer jeden der ersten und zweiten Signalebenen, ausgedrückt als Periodenzahl T_H einer Taktgeberuhr der Vorrichtung;
(d0) die Vorrichtung aktualisiert zwei Historienregister in solcher Weise, dass (s. nachfolgende Beschreibung der 7): – nach der ersten Wiederholung des Schrittes (d0) enthalten die Register jeweils das Minimum P und das Maximum G der Zeitdauern der ersten und zweiten Ebenen; – nach jeder nachfolgenden Wiederholung des Schrittes (d0) werden die Register nach der folgenden Beziehung aktualisiert: wenn G < X, dann nimmt G den Wert X an, ansonsten nimmt P den Wert X an, wobei X die Zeitdauer der besagten neuen Signalebene ist (s. nachfolgend beschriebener Schritt (f3/g3));
(d1) als Funktion des Inhaltes P und G der zwei besagten Historienregister erzielt die Vorrichtung die Zahl m der Taktgeberuhrperioden T_H, die in der Bitlänge L_BIT enthalten sind: L_BIT = m·T_H;
(d2) als Funktion der beim Schritt (d1) erzielten Zahl m erzielt die Vorrichtung einen Maximalwert BRP_MAX des Skalars BRP (s. Beschreibung weiter oben), wobei Folgendes gilt: (i) L_BIT = m·T_H = n·BRP·T_H, woraus folgt: m = n·BRP (ii) n = L_BIT/TQ (iii) n ≤ n_MAX, wobei n_MAX (gleich 25) eine vorgegebene Maximalzahl der Zeiteinheit TQ darstellt, welche die Bitlänge L_BIT umfassen kann;
(d3) als Funktion der Zahl m und des beim Schritt (d2) erzielten Maximalwertes BRP_max erzielt die Vorrichtung einen Wert der Zahl n von Zeiteinheiten TQ, die in der Bitlänge L_BIT enthalten sind, wobei n = m/BRP_MAX;
(d4) als Funktion der im Schritt (d3) erzielten Zahl n erzielt die Vorrichtung die Werte für die Länge L_SYNC des Synchronisierungssegmentes, die Länge L_PRS des Ausbreitungssegmentes und die Längen L_PHS1 und L_PHS2 des ersten und zweiten Phasensegmentes;
(e) die Vorrichtung validiert die neue Durchsatzkonfiguration;
(f) wenn die Vorrichtung den richtigen Empfang des nützlichen Teils einer aus dem Netz kommenden Meldung (positive Antwort beim Schritt f1) erfasst (beispielsweise durch Vergleich eines empfangenen Feldes CRC und eines auf der Grundlage der empfangenen Bits neuberechneten Feldes CRC), so geht sie vorübergehend in den Normalmodus über, um ein Quittierungsfeld (ACK) über das Netz zu senden und geht dann wieder in den Hörmodus über (Schritt f2); ansonsten (negative Antwort beim Schritt f1) erzielt sie einen nachfolgenden Übergang des Signals, der mit dem letzten vorausgehenden Übergang eine neue Signalebene abgrenzt und misst die Dauer der neuen Ebene, ausgedrückt in Zahl der Perioden T_H der Taktgeberuhr der Vorrichtung (Schritt (f3/g3)) und wiederholt die Schritte (d0) bis (g), unter Berücksichtigung der neuen Signalebene;
(g) erfasst die Vorrichtung ordnungsgemäß den Empfang (Rx OK) einer aus dem Netz kommenden Meldung (positive Antwort des Schrittes g1), geht sie in den Normalmodus über (Schritt g2), ansonsten (negative Antwort beim Schritt g1) führt sie den oben im Detail beschriebenen, mit (f3/g3) gekennzeichneten Schritt durch und wiederholt die Schritte (d0) bis (g) unter Berücksichtigung der neuen Signalebene.

Wie weiter unten detailliert beschrieben, basiert die Erfindung auf einer Berechnung der Bitlänge L_BIT (oder „TimeBit"), die eine bestimmte Zahl von Besonderheiten des CAN-Protokolls stark ausnutzt, nämlich:

– in einer Fehlermeldung(Error Frame) oder in einer Verzögerungsmeldung des Netzes (Overload Frame) sind mindestens 6 dominante und mindestens 6 rezessive Bits enthalten;
– in einer Datenmeldung (Data Frames) oder in einer Meldung zur Datenanforderung (Remote Frame) darf man keine dominante bzw. rezessive Ebene finden, deren Zeitdauer länger als 5·L_BIT ist;
– in einer Datenmeldung (Data Frames) oder in einer Meldung zur Datenanforderung (Remote Frame) dürfen nicht nur Ebenen gleicher Zeitdauer (1·L_BIT, 2·L_BIT, 3·L_BIT, 4·L_BIT oder 5·L_BIT) enthalten sein;
– in einer Datenmeldung (Data Frames) oder in einer Meldung zur Datenanforderung (Remote Frame) dürfen nicht nur Ebenen der Zeitdauer 1·L_BIT und 2·L_BIT enthalten sein.

Es werden nun im Zusammenhang mit 6 das Erzielen von Übergängen im Signal und die Messung der Zeitdauer der von diesen Übergängen abgegrenzten Ebenen beschrieben, wobei diese Operationen in bestimmten im Organigramm der 5 vorkommenden Schritten ((b), (c) und (f3/g3)) zum Einsatz kommen. Ein erster und ein zweiter Übergang 61, 62 des Empfangssignals RxDC begrenzen eine erste Ebene 66 (die im vorgestellten Beispiel dominant ist). Der zweite Übergang 62 und ein dritter Übergang 63 des Empfangssignals RxDC begrenzen ein zweite Ebene 67 (die im vorgestellten Beispiel rezessiv ist). Der dritte Übergang 63 und ein vierter Übergang 64 des Empfangssignals RxDC begrenzen eine dritte Ebene 68 (die im vorgestellten Beispiel dominant ist). Und so weiter, wobei sich dominante und rezessive Ebenen abwechseln.
Das Empfangssignal RxDC wird von der Taktgeberuhr der Vorrichtung, deren Periode T_H ist, abgetastet. Die Bewertung der Zeitdauer einer jeden der dominanten und rezessiven Ebenen erfolgt mit Hilfe von zwei Zählern. Die Zahl der in jeder dominanten Ebene enthaltenen dominanten Abtastwerte wird durch einen ersten, dominanten Zähler C1 genannten Zähler, gespeichert. Die Zahl der in jeder rezessiven Ebene enthaltenen rezessiven Abtastwerte wird durch einen zweiten, rezessiven Zähler C2 genannten Zähler, gespeichert. Der Befehl für das Anlaufen/Anhalten der Zähler C1 und C2 wird immer durch die Übergänge erteilt. So startet ein absteigender Übergang („falling edge" in Englisch) (Fall der ersten und dritten Übergänge mit den Kennzeichnungen 61 bzw. 63) den dominanten Zähler C1 und hält den rezessiven Zähler C2 an. Ein aufsteigender Übergang („rising edge" in Englisch) (Fall der zweiten und vierten Übergänge mit den Kennzeichnungen 62 und 64) startet den rezessiven Zähler C2 und hält den dominanten Zähler C1 an. Ein angehaltener Zähler C1 oder C2 wird eine Taktgeberuhrperiode nach seinem Anhalten auf Null zurückgesetzt.
Es ist andererseits bekannt, dass jede der dominanten oder rezessiven Ebenen eine ganze Zahl von Bits enthält.
Daraus lassen sich die folgenden Gleichungen ableiten (C1 gibt hier den vom dominanten Zähler und C2 den vom rezessiven Zähler angenommenen Wert an): C1·TH = a·LBIT = a·(m·TH) → C1 = a·m C2·TH = b·LBIT = b·(m·TH) → C2 = b·m
Es wird daran erinnert, dass m die Zahl der in einer Bitlänge L_BIT enthaltenen Perioden der Taktgeberuhr T_H ist.
Es gibt demnach drei Unbekannte in diesen zwei Gleichungen: a, b und m. Verwendet man jedoch die Eigenarten des CAN-Protokolls (s. oben), so weiß man, dass die Parameter a und b im Falle von Datenmeldungen (Data Frame) oder von Datenanforderungsmeldungen (Remote Frame) den Wert 5 nicht überschreiten dürfen.
In der ersten unten gezeigten 5 × 5 Matrix wurden alle möglichen Fälle als Funktion von a und b sowie die Art m als Funktion von C1 und C2 zu bestimmen, dargestellt.
Diese erste Matrix berücksichtigt die besonderen Eigenschaften des CAN-Protokolls:

– für alle Paare von Werten a und b, die der Diagonale der Matrix entsprechen (a = b), ist es unmöglich, eine Schlussfolgerung bezüglich des Wertes von m zu ziehen und man wartet auf die nachfolgende Ebene. Dies ist in der Tat nicht störend, da man eine iterative Verarbeitung durchführt, wobei bekannt ist, dass im folgenden Teil der über die Empfangsleitung RxDC empfangenen Meldung man sicher sein kann, dass bei mindestens einer Iteration mit einer anderen Ebene ein Fall bearbeitet wird, bei dem a verschieden von b ist, was das Ziehen einer Schlussfolgerung bezüglich m ermöglicht;
– der Fall a = 2b oder b = 2a ist kritisch. Man weiß tatsächlich nicht, ob es sich um zwei Ebenen handelt, deren Dauer 1·L_BIT bzw. 2·L_BIT oder 2 L_BIT bzw. 4·L_BIT beträgt. Der kleinere unter den Werten C1 und C2 wurde absichtlich durch zwei geteilt. Diese Wahl ist durch die Tatsache gerechtfertigt, dass, da eine Meldung über die Empfangsleitung RxDC empfangen wird, man nicht nur Ebenen der Zeitdauer 1·L_BIT bzw. 2·L_BIT finden kann. Später wird man demnach, bei mindestens einer Iteration mit einer anderen Ebene, einen Fall mit einer Ebene von mindestens 3·L_BIT verarbeiten, die es ermöglicht, den Wert von m zu finden (d.h., die Länge eines Bits L_BIT).

Die erste obige Matrix ist vollkommen symmetrisch, so dass man die Analysenfälle halbieren kann, in dem man die Koeffizienten a und b ordnet. So schreibt man P = min (C1, C2) und G = max (C1, C2), wobei P und G der Inhalt der bereits weiter oben besprochenen zwei Historienregister ist (s. Schritt (d0) in 5). So erhält man die folgende zweite Matrix:
Im Verlauf des Schrittes (d1) wird der Wert der Zahl m durch die folgenden Gleichungen gegeben, die sich aus der obigen zweiten Matrix ergeben:

– m = min (2P – G, G – P), wenn P < G < 2P (1)
– m = min (G – 2P, P), wenn 2P < G < 6P (2)
– m = P/2, wenn G = 2P (3)
– in den anderen Fällen wird m nicht berechnet (4)

In der Praxis kann die Toleranz des die Taktgeberuhr der Vorrichtung erzeugenden Schwingkreises einen ungünstigen Einfluss auf den Entscheidungsalgorithmus für den Wert von m nach den obigen Gleichungen (1) bis (4) ausüben. Liegt nämlich G dicht bei 2P, so ist die Gefahr groß, dass eine falsche Gleichung für die Berechnung von m benutzt wird. Aus diesem Grunde berücksichtigt man eine Toleranz des Schwingkreises, der den Wert von P/k nicht überschreitet, wobei k eine vorgegebene ganze Zahl größer oder gleich 4 und bevorzugterweise gleich 8 ist. So nimmt man eine Toleranz an, die viel größer ist als die im CAN-Protokoll spezifizierte.
Die obigen Gleichungen (1) bis (4) werden somit durch die folgenden Gleichungen ersetzt:

– m = min (2P – G, G – P), wenn P + P/8 < G ≤ 2(P – P/8) (1')
– m = min (G – 2P, P), wenn 2(P + P/8) < G < 6(P – P/8) (2')
– m = P/2, wenn 2(P – P/8) < G ≤ 2(P + P/8) (3')
– in den anderen Fällen wird m nicht berechnet (4')

Es wird nun im Zusammenhang mit 7 ein Algorithmus für den Einsatz des Schrittes (d0) zum Aktualisieren der zwei Historienregister vorgestellt, welche die oben erwähnten Zahlen P und G enthalten. Es wird daran erinnert, dass diese Zahlen G und P im Schritt (d1) zum Erhalten der Zahl m (5) genutzt werden.
Anfänglich (Schritt 71) erwartet man, dass das Modusauswahlsignal aktiv wird (Autobaud = 1). Die Zahlen P und G nehmen den standardmäßig eingestellten Wert FFFF an.
Wird die Vorrichtung aktiviert (Übergang auf „0" eines CanEnableB-Signals) und wenn das Modusauswahlsignal aktiv wird (Autobaud = 1), so geht man weiter zu Schritt 72, wo man die erste absteigende Flanke (erster Übergang) des empfangenen Signals RxDC erwartet.
Wurde die erste absteigende Flanke erfasst, so geht man weiter zu Schritt 73, wo man die erste steigende Flanke (zweiter Übergang) des empfangenen Signals RxDC erwartet.
Wurde eine Bedingung, die eine Fehlermeldung (Error Frame) angibt oder eine Netzverzögerungsmeldung (Overload frame) erfasst (G > 6(P – P/8)), so kehrt man zu Schritt 71 zurück.
Wurde die erste steigende Flanke erfasst, so teilt man P und G den Wert C1 des dominanten Zählers zu. Dann geht man weiter zu Schritt 74, wo die nächste absteigende Flanke (dritter Übergang) des empfangenen Signals RxDC erwartet wird und wo man eine Variable „EnCompare" deaktiviert (indem sie auf „0" gesetzt wird), welche die Berechnung der Zahl m auslöst (s. weiter unten, im Zusammenhang mit 9 beschriebener Algorithmus).
Wurde die nachfolgende absteigende Flanke erfasst, so teilt man G den Wert C2 des rezessiven Zählers zu, wenn C2 größer als G ist, ansonsten teilt man P den Wert C2 zu. Ferner aktiviert man die Variable „EnCompare" (indem sie auf „1" gesetzt wird), welche die Berechnung der Zahl m auslöst. Dann geht man weiter zu Schritt 75, wo die nachfolgende steigende Flanke (vierter Übergang) des empfangenen Signals RxDC erwartet wird und wo man die Variable „EnCompare" deaktiviert (indem sie auf „0" gesetzt wird), welche die Berechnung der Zahl m in Gang setzt.
Wurde die nachfolgende steigende Flanke erfasst, so teilt man G den Wert C1 des dominanten Zählers zu, wenn C1 größer als G ist, ansonsten teilt man P den Wert C1 zu. Darüber hinaus aktiviert man die Variable „EnCompare" (indem sie. auf „1" gesetzt wird), welche die Berechnung der Zahl m auslöst. Dann kehrt man zu Schritt 74 zurück, wo man die nachfolgende absteigende Flanke (fünfter Übergang) des empfangenen Signals RxDC erwartet und wo man die Variable „EnCompare" deaktiviert (indem sie auf „0" gesetzt wird), welche die Berechnung der Zahl m in Gang setzt.
Mit fortschreitenden Übergängen werden die bereits erwähnten Schritte 74 und 75 in Schleifen durchlaufen, so dass man die Werfe von P und G erneut berechnet, so lange das Modusauswahlsignal nicht inaktiv wird (Autobaud = 0) (s. Schritt (g), 5).
8 zeigt ein Beispiel eines empfangenen Signals RxDC (über das Netz gesendete Signal) mit seinen Übergängen und den Werfen der Zahlen P und G, die durch Ausführen des oben detailliert beschriebenen Algorithmus der 7 erhalten wurden.
Es wird nun im Zusammenhang mit 9 ein Algorithmus für den Einsatz des Schrittes (d1) zum Erzielen der Zahl m (5) ausgehend von den oben erläuterten Gleichungen (1') bis (4') vorgestellt.
Anfänglich (Schritt 91) erwartet man die Aktivierung (durch Setzen auf 1) der Variablen „EnCompare", welche die Berechnung der Zahl m auslöst (s. oben, im Zusammenhang mit 7 beschriebener Algorithmus). Andererseits wird in diesem anfänglichen Schritt 91 eine Variable „ConfigureCan" deaktiviert (indem sie auf „0" gesetzt wird), welche die Berechnung des Skalars BRP in Gang setzt (s. weiter unten, im Zusammenhang mit 10 beschriebener Algorithmus)
Wird die Variable „EnCompare" aktiviert (EnCompare = 1), so geht man weiter zu Schritt 92, wo die Berechnung der Zahl m ausgelöst wird. Die Variable „ConfigureCan" bleibt deaktiviert.
Gilt die Bedingung „G > 2(P + P/8)", so geht man weiter zu Schritt 93, der einem ersten Zwischenzustand (Vergleich 1) entspricht. Man befindet sich dann in der Situation, bei der die oben erwähnte Gleichung (2') gilt. Daraus folgt, dass m = min (G – 2P, P). Darüber hinaus wird die Variable „ConfigureCan" aktiviert (indem sie auf 1 gesetzt wird), welche die Berechung des Skalars BRP auslöst. Danach kehrt man zum Anfangsschritt 91 zurück.
Gilt die Bedingung „G ≤ 2(P + P/8)", so geht man weiter zu Schritt 94, der einem zweiten Zwischenzustand (Vergleich 2) entspricht. Es ist angebracht, weitere Vergleiche durchzuführen, um zu bestimmen, welche der oben erwähnten Gleichungen (1'), (3') und (4') gilt.
Gilt die Bedingung „G > 2(P – P/8)", so befindet man sich in der Situation, in der die oben erwähnte Gleichung (3') gilt. Daraus folgt, dass m = P/2. Darüber hinaus wird die Variable „ConfigureCan" aktiviert (indem sie auf 1 gesetzt wird), welche die Berechnung des Skalars BRP in Gang setzt. Danach kehrt man zum Anfangsschritt 91 zurück.
Gilt die Bedingung „G ≤ 2(P – P/8)", so geht man weiter zu Schritt 95, der einem dritten Zwischenzustand (Vergleich 3) entspricht. Es ist angebracht, weitere Vergleiche durchzuführen, um zu bestimmen, welche der oben erwähnten Gleichungen (1') und (4') gilt.
Gilt die Bedingung „G > P + P/8", so geht man weiter zu Schritt 96, der einem vierten Zwischenzustand (Vergleich 4) entspricht. Man befindet sich dann in der Situation, bei der die oben erwähnte Gleichung (1') gilt. Daraus folgt, dass m = min (2P – G, G – P). Darüber hinaus wird die Variable „ConfigureCan" aktiviert (indem sie auf 1 gesetzt wird), welche die Berechung des Skalars BRP auslöst. Danach kehrt man zum Anfangsschritt 91 zurück.
Gilt die Bedingung „G ≤ P + P/8", so geht man weiter zu Schritt 97, der einem fünften Zwischenzustand (Vergleich 5) entspricht. Man befindet sich dann in der Situation, bei der die oben erwähnte Gleichung (4') gilt. Daraus folgt, dass m nicht erneut berechnet wird (m = m). Darüber hinaus bleibt die Variable „ConfigureCan" deaktiviert. Danach kehrt man zum Anfangsschritt 91 zurück.
Es wird nun im Zusammenhang mit 10 ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Schaltkreises vorgestellt, der den Schritt (d2) zum Erzielen des Maximalwertes BRP_MAX des Skalars BRP (5) einsetzt. Dieser Schaltkreis wird aktiviert, wenn die Variable „ConfigureCan" aktiviert ist (ConfigureCan = 1) (s. oben im Zusammenhang mit 9 beschriebener Algorithmus).
Es ist bekannt, dass m = n·BRP und n ≤ 25.
Der Schaltkreis weist einen Multiplizierer 101, einen Zähler 102, einen Komparator 103 und ein Speicherregister 104 auf. Der Multiplizierer 101 empfängt an seinen zwei Eingängen die Zahl 25 (d.h. n_MAX) und den Ausgang des Zählers 102. Der Komparator 103 empfängt an seinem ersten Eingang (A) den Ausgang des Multiplizierers 101 und an seinem zweiten Eingang (B) die vorher bereits berechnete Zahl m (durch Ausführung des oben im Zusammenhang mit 9 beschriebenen Algorithmus). Der Ausgang des Komparators befindet sich auf „0", wenn sein erster Eingang kleiner als sein zweiter Eingang ist (A < B) und anderenfalls auf „1" (A ≥ B). Das Speicherregister 104 wird mit dem Ausgang des Zählers 102 verbunden. Der Zähler 102 wird von einem Wert „0" des Ausgangs des Komparators 103 gesteuert, während das Speicherregister 104 von einem Wert „1" desselben Ausgangs des Komparators 103 gesteuert wird.
Dieser Schaltkreis funktioniert wie folgt: der Zähler beginnt seine Inkrementierung bei 0. Solange die Bedingung „25 × Zähler < m" (A < B) gilt, wird der Ausgang des Komparators 103 um 1 inkrementiert. Sobald die Bedingung „25 × Zähler ≥ m" (A ≥ B) gilt, wird der aktuelle Wert des Zählers in das Speicherregister 104 übertragen. Dieser Wert stellt den Maximalwert BRP_MAX des Skalars BRP dar.
Es wird nun im Zusammenhang mit 11 ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Schaltkreises vorgestellt, der den Schritt (d3) zum Erzielen der Zahl n (5) einsetzt. Dieser Schaltkreis wird aktiviert, wenn der Maximalwert BRP_MAX des Skalars BRP erreicht wurde (s. oben im Zusammenhang mit 10 beschriebener Algorithmus und Schaltkreis).
Es ist bekannt, dass m = n·BRP und 8 ≤ n ≤ 25. Man hat ferner den Maximalwert BRP_MAX des Skalars BRP erhalten.
Der Schaltkreis der 11 ist sehr ähnlich zu dem der 10. Er weist einen Multiplizierer 111, einen Zähler 112, einen Komparator 113 und ein Speicherregister 114 auf. Der Multiplizierer 111 empfängt an seinen zwei Eingängen die Zahl BRP_MAX und den Ausgang des Zählers 112. Der Komparator 113 empfängt an seinem ersten Eingang (A) den Ausgang des Multiplizierers 111 und an seinem zweiten Eingang (B) die bereits vorher berechnete Zahl m (durch Ausführung des oben im Zusammenhang mit 9 beschriebenen Algorithmus). Der Ausgang des Komparators befindet sich auf „0", wenn sein erster Eingang kleiner als sein zweiter Eingang (A < B) ist und ansonsten auf „1" (A ≥ B). Das Speicherregister 114 ist mit dem Ausgang von Zähler 112 verbunden.
Zähler 112 wird von einem Wert „0" des Ausgangs des Komparators 113 gesteuert, während das Speicherregister 114 von einem Wert „1" desselben Ausgangs des Komparators 113 gesteuert wird.
Dieser Schaltkreis funktioniert wie folgt: der Zähler beginnt seine Inkrementierung bei 7 (weil n nicht kleiner als 8 sein darf). Solange die Bedingung „BRP_MAX × Zähler < m" (A < B) gilt, wird der Ausgang des Komparators 113 um 1 inkrementiert. Sobald die Bedingung „BRP_MAX × Zähler ≥ m" (A ≥ B) gilt, wird der aktuelle Wert des Zählers in das Speicherregister 114 übertragen. Dieser Wert stellt den Wert der Zahl n dar.
12 zeigt ein Beispiel einer Zuordnungstabelle, die im Verlauf von Schritt (d4) (5) verwendet wird, als Funktion der beim Schritt (d3) erzielten Zahl n, von (in Zahl von Zeiteinheiten TQ ausgedrückten) Werten der Länge L_SYNC des Synchronisierungssegmentes, der Länge L_PRS des Ausbreitungssegmentes und der Längen L_PHS1 und L_PHS2 der ersten und zweiten Phasensegmente.
Für jeden Wert der Zahl n werden die Werte der Längen der den Bit bildenden Segmente auf der Grundlage der folgenden Gleichung berechnet: n = LSYNC + LPRS + LPHS1 + LPHS2
Die Werte werden deshalb gewählt, weil sie einen Abtastpunkt um 75 aufweisen. Andere Zuordnungstabellen sind selbstverständlich denkbar, ohne aus dem Rahmen der Erfindung zu fallen.
Es wird nun im Zusammenhang mit 13 eine besondere Ausführung des geänderten klassischen CAN-Mirkokontrollers der Erfindung vorgestellt, der in 3 mit 31 gekennzeichnet ist.
Der klassische geänderte CAN-Mikrokontroller 31 umfasst eine CPU (Zentrale Verarbeitungseinheit) 131, die mit einem CAN-Kontroller 133 über eine Gruppe von Registern 132 kommuniziert.
Die von der CPU 131 ausgeführte Anwendung kann in bestimmte Register schreiben (Konfigurationsregister, Register, welche die Struktur eines Bits definieren (TimeBit) 137, Register für das Modusauswahlsignal (Autobaud) 138 usw.).
Der CAN-Kontroller kann ebenfalls in bestimmte, Zustandsregister genannte (Status) Register schreiben. Diese Zustandsregister informieren die von der CPU ausgeführte Anwendung über den Zustand einer empfangenen Meldung (Rahmen). Eine ordnungsgemäß empfangene Meldung macht sich durch das Schreiben eines Bits RxOK erkenntlich. Eine fehlerhafte Meldung macht sich durch das Schreiben eines Bits erkenntlich, der den Fehlertyp beschreibt (Stopffehler SERR, Bitfehler BERR, Quittierungsfehler AERR usw.).
Bei der in 13 dargestellten besonderen Ausführung der Erfindung umfasst der CAN-Kontroller 133 ein klassisches Modul (nachfolgend CanBasic-Modul genannt) 134 zum Kodieren/Dekodieren des vom CAN-Bus empfangenen Signals und ein Modul 135 (nachfolgend Autobaud-Modul genannt), das für die vorliegende Erfindung spezifisch ist und die oben beschriebenen Algorithmen anwendet. Anders ausgedrückt, kommt bei dieser besonderen Ausführung das Verfahren der Erfindung zum automatischen Erfassen und Konfigurieren des Durchsatzes in materieller Form zum Einsatz (Hardware).
Es ist dennoch eindeutig einzusehen, dass andere Ausführungen der Erfindung denkbar sind, bei denen die Erfindung teilweise oder im Ganzen durch die von der CPU 131 ausgeführte Anwendung als Programm zum Einsatz kommen kann (Software).
Die für das CanBasic-Modul 134 spezifische Kontrollregister 136 werden hier nicht beschrieben, da sie nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
Das die Struktur eines Bits definierende Register (nachfolgend TimeBit-Register genannt) 137 ist unbedingt notwendig, um über den CAN-Bus kommunizieren zu können. Es ist dieses Register, das die Konfiguration des Bits, d.h. die Werte der Länge L_SYNC des Synchronisierungssegmentes, die Länge L_PRS des Ausbreitungssegmentes und die Längen L_PHS1 und L_PHS2 der ersten und zweiten Phasensegmente speichert. Im Falle einer materiellen Lösung (Hardware), bei der das (für die vorliegende Erfindung spezifische) Autobaud-Modul 135 den Erhalt dieser Werte ermöglicht, hat die von der CPU 131 ausgeführte Anwendung keine Berechtigung zum Lesen des Inhaltes des Registers TimeBit 137. Das Modul Autobaud 135 sendet Kontrollsignale zum Schreiben in das Register TimeBit 137. Wird demnach eine Bitkonfiguration gefunden, so wird das Signal WrTimeBit erzeugt, so dass die Werte der Längen L_SYNC, L_PRS, , L_PHS1 und L_PHS2 in das Register TimeBit 137 geschrieben werden. Das Modul CanBasic 134 benutzt diese Werte, um über den CAN-Bus zu kommunizieren und, wenn diese Werte gut sind, erzeugt das Modul CanBasic 134 die Statusflagge (status flag) RxOK, um den guten Empfang der Meldung zu bestätigen.
Ein (nachfolgend Autobaud-Register) genanntes Register 138 ist für das Modusauswahlsignal (Autobaud) erforderlich. Am Anfang muss die von der CPU 131 ausgeführte Anwendung „1" in dieses Register schreiben (Erzeugung eines Kontrollsignals WrCPU und eines Datensignals DATA gleich „1", s. 14), um das Modul Autobaud 135 und somit die verschiedenen, erfindungsspezifischen Algorithmen in Gang zu setzen (s. obige Beschreibung). Danach wirkt, im Falle der vorher erwähnten materiellen Lösung (Hardware), die Anwendung nicht mehr auf das Register Autobaud 138, und das Modul Autobaud 135 übernimmt seine Verwaltung. Genauer gesagt, wenn das Modul Autobaud 135 eine Durchsatzkonfiguration findet (Schreiben der Werte der Länge L_SYNC, L_PRS, , L_PHS1 und L_PHS2 in das Register TimeBit 137), berücksichtigt das Modul CanBasic 134 diese Konfiguration und dekodiert das empfangene Signal RxDC'. Wenn eine Meldung ordnungsgemäß empfangen wurde, so erzeugt das Modul CanBasic 134 eine Statusflagge (status flag) RxOK.
Wie in 14 im Detail gezeigt, setzt diese Statusflagge RxOK das Register Autobaud 138 auf „0" zurück (reset), was das sofortige Anhalten des Moduls Autobaud 135 und die Rückkehr zur Normalfunktion der Vorrichtung (Autobaud = 0) bewirkt.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Register Autobaud 138 ebenfalls durch eine Statusflagge „SystemReset", welche das Anlaufen der Vorrichtung angibt, auf „0" zurückgestellt werden kann. Man wirkt somit auf das „0" Rückstellzeichen (Rst) des Registers Autobaud 138 mit dem Ausgangssignal eines ODER-Gatters 141 ein, dessen Eingänge die Statusflagge RxOK und die Statusflagge SystemReset empfangen. Die Statusflagge SystemReset wurde ausschließlich der Einfachheit halber in 13 nicht dargestellt.
15 zeigt eine Ausführungsvariante der Änderung des Wertes des Registers Autobaud 138 für den Fall, dass die Erfindung teilweise oder im Ganzen als Programm (Software) durch die von der CPU 131 ausgeführte Anwendung eingesetzt wird.
In diesem Falle, wenn die von der CPU 131 ausgeführte Anwendung über die Erzeugung der Statusflagge RxOK informiert wird, schreibt sie „1" in das Register Autobaud 138. Dazu erzeugt sie ein Kontrollsignal WrCPU und ein Datensignal DATA, die gleich „1" sind.
So ermöglicht nur die oben erwähnte Statusflagge „SystemReset" das Rücksetzen des Registers Autobaud 139 auf „0".
Es wird nun im Zusammenhang mit der dynamischen Ansicht der 16 die Funktionsweise des Verfahrens der Erfindung erläutert.
Während des Empfangs einer ersten Meldung (erster Rahmen) 161 erzielt die Vorrichtung eine neue Durchsatzkonfiguration und validiert sie (Bestimmung der Werte der die Bitlänge L_BIT definierenden Parameter).
Während des Empfangs einer zweiten Meldung (zweiter Rahmen) 162 bestätigt die Vorrichtung, dass die neue Durchsatzkonfiguration korrekt ist. Das Modul CanBasic 134 (13) berechnet einen Wert des Prüfungsfeldes CRC (nach den dem Fachmann bekannten Regeln) und vergleicht sie mit dem Wert des von der Vorrichtung empfangenen CRC-Feldes. Im Falle der Gleichheit aktiviert sie das vorübergehende Deaktivierungssignal EnAckB (indem es auf „0" gesetzt wird), so dass die Vorrichtung ein Quittierungsfeld (ACK) für die zweite Meldung 162 sendet. Bleibt das Bussignal über 7 Bits (7·L_BIT) im rezessiven Zustand („1"), so erzeugt das Modul CanBasic 134 die Statusflagge RxOK, was die Deaktivierung des Modusauswahlsignals Autobaud (Übergang auf „0"), d.h., das Ende des Verfahrens nach der Erfindung, bewirkt.
Es ist wichtig festzustellen, dass die Ausführung des Verfahrens der Erfindung (Übergang des Modusauswahlsignals Autobaud auf „1") zu jedem beliebigen Augenblick des Empfangs der ersten Meldung 161 oder während des Empfangs einer vor der ersten Meldung 161 eingehenden Meldung 160 starten kann.
Startet die Ausführung des Verfahrens der Erfindung während des Empfangs der ersten Meldung 161 und wenn eine neue Durchsatzkonfiguration effektiv erzielbar ist, dann ist die gesamte Ausführungszeit kürzer als die Dauer zweier Meldungen (Summe der verbleibenden Dauer der ersten Meldung 161 und der Gesamtdauer der zweiten Meldung 162).
Startet im schlimmsten Fall die Ausführung des Verfahrens der Erfindung während des Empfangs der vor der ersten Meldung 161 kommenden Meldung 160 (wobei jedoch eine neue Durchsatzkonfiguration während des Empfangs dieser früheren Meldung 160 nicht erzielbar ist), so gleicht die gesamte Ausführungszeit höchstens der Zeitdauer von drei Meldungen (Summe der Zeitdauer der früheren Meldung 160, der ersten Meldung 161 und der zweiten Meldung 162).

Claims

Verfahren zum automatischen Erfassen des Durchsatzes eines Netzwerkes und zum Konfigurieren mit dem erfassten Durchsatz mittels einer mit dem Netzwerk verbundenen Vorrichtung, wobei das Netzwerk ein Signal sendet, über das Meldungen befördert werden, welche Bits der Länge L_BIT und der dominierenden oder rezessiven Art aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass es diese aufeinander folgenden Schritte aufweist: (a) die Vorrichtung geht in einen Hörmodus über, in dem sie die Meldungen aus dem Netz empfangen, jedoch selbst keine Meldungen über das Netz senden kann; (b) die Vorrichtung erzielt ein Triplett aufeinander folgender Übergänge in dem über das Netz gesendeten Signal, wobei dieses Triplett eine erste und eine zweite Ebene des Signals abgrenzt, wobei die eine dominant und die andere rezessiv ist; (c) die Vorrichtung erfasst die Zeitdauer einer jeden der ersten und zweiten Ebenen, ausgedrückt als Periodenzahl T_H einer Taktgeberuhr der Vorrichtung; (d) als Funktion der gemessenen Zeitdauern der Ebenen des Signals erzielt die Vorrichtung eine neue Durchsatzkonfiguration durch Bestimmung der Werte für alle Parameter, welche die Bitlänge L_BIT definieren; (e) die Vorrichtung validiert die neue Durchsatzkonfiguration; (g) wenn die Vorrichtung das tatsächliche Eintreffen mindestens einer Anpassungsbedingung feststellt, dann geht sie in einen Normalmodus über; ansonsten erzielt sie einen nachfolgenden Übergang des Signals, der mit dem letzten vorhergehenden Übergang eine neue Ebene des Signals abgrenzt, ausgedrückt in Zahl der Perioden T_H der Taktgeberuhr der Vorrichtung und wiederholt die Schritte (d) bis (g), wobei die neue Signalebene berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk einen Bus des Typs CAN darstellt und dass die Vorrichtung einen CAN-Mikrocontroller umfasst, der im Verhältnis zu einem klassischen CAN-Mikrocontroller vervollständigt ist, so dass das Verfahren der automatischen Erfassung des Netzdurchsatzes und der automatischen Konfiguration beim erfassten Durchsatz zum Einsatz kommt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Bitlänge L_BIT definiert wird durch: – einen derartigen Skalar BRP, dass TQ = BRP·T_H, wobei TQ eine Zeiteinheit und T_H die Periode der Taktgeberuhr der Vorrichtung darstellt; – in Zahl von Zeiteinheiten TQ ausgedrückte Längen: Länge L_SYNC eines Synchronisationssegmentes, Länge L_PRS eines Ausbreitungssegmentes, welches das Ausgleichen einer physischen Verzögerung auf dem CAN-Bus anstrebt, Längen L_PHS1 und L_PHS2 des ersten und zweiten Phasensegmentes, welches das Positionieren eines Abtastungspunktes ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (d) selbst die folgenden Schritte aufweist: (d0) die Vorrichtung aktualisiert zwei Historienregister in solcher Weise, dass: – nach der ersten Wiederholung des Schrittes (d) die Register jeweils das Minimum P und das Maximum G der Zeitdauern der ersten und zweiten Ebenen enthalten; – nach jeder nachfolgenden Wiederholung des Schrittes (d) werden die Register nach der folgenden Beziehung aktualisiert: wenn G < X, dann nimmt G den Wert X an, ansonsten nimmt P den Wert X an, wobei X die Zeitdauer der besagten neuen Signalebene darstellt; (d1) als Funktion des Inhaltes P und G der besagten Historienregister erzielt die Vorrichtung eine Zahl m, die das Ausdrücken der Bitlänge L_BIT als Funktion der Periode T_H der Taktgeberuhr der Vorrichtung ermöglicht: L_BIT = m·T_H; (d2) als Funktion der vorher erzielten Zahl m erzielt die Vorrichtung einen Maximalwert BRP_MAX des Skalars BRP, wobei folgendes gilt: (iv) L_BIT = m·T_H = n·BRP·T_H, woraus folgt: m = n·BRP (v) n = L_BIT / TQ (vi) n ≤ n_MAX, wobei n_MAX eine vorgegebene Maximalzahl der Zeiteinheit TQ darstellt, welche die Bitlänge L_BIT umfassen kann; (d3) als Funktion der vorher erzielten Zahl m und des Maximalwertes BRP_MAX erzielt die Vorrichtung einen Wert der Zahl n derart, dass n = m / BRP_MAX; (d4) als Funktion der vorher erzielten Zahl n erzielt die Vorrichtung Werte für die Länge L_SYNC des Synchronisationssegmentes, die Länge L_PRS des Fortpflanzungssegmentes und der Längen L_PHS1 und L_PHS2 der ersten und zweiten Phasensegmente.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (d1) der Wert der Zahl m durch die nachfolgenden Beziehungen gegeben ist: – m = min (2P – G, G – P), wenn P < G < 2P, – m = min (G – 2P, P), wenn 2P < G < 6P, – m = P/2, wenn G = 2P, – m wird in den anderen Fällen nicht berechnet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (d1) die Bedingungen für die Anwendung der Beziehungen, welche den Wert der Zahl m ergeben, folgendermaßen geändert werden: – m = min (2P – G, G – P), wenn P + P/k < G ≤ 2(P – P/k), – m = min (G – 2P, P), wenn 2(P + P/k) < G < 6(P – P/k), – m = P/2, wenn 2(P – P/k) < G ≤ 2(P + P/k), – m wird in den anderen Fällen nicht berechnet, wobei k eine vorgegebene ganze Zahl größer oder gleich 4 und bevorzugterweise gleich 8 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man beim Schritt (d4) eine vorgegebene Entsprechungstabelle anwendet, welche jedem Wert der Zahl n einen Satz von Werten für die Länge L_SYNC des Synchronisationssegmentes, für die Länge L_PRS des Ausbreitungssegmentes und für die Längen L_PHS1 und L_PHS2 der ersten und zweiten Phasensegmente zuordnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte mindestens eine Bedingung zur Anpassung des Durchsatzes im Schritt (g) der korrekte Empfang (Rx OK) einer aus dem Netz kommenden Meldung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt (g), der folgende Schritt kommt: (f) wenn die Vorrichtung den guten Empfang des nützlichen Teils einer aus dem Netz kommenden Meldung erfasst, so geht sie vorübergehend in den Normalmodus über, um ein Bestätigungsfeld (ACK) über das Netz zu senden, und kehrt dann in den Hörmodus zurück; ansonsten erzielt sie einen nachfolgenden Übergang des Signals, der mit dem letzten vorhergehenden Übergang eine neue Signalebene abgrenzt, sie misst die Länge der neuen Ebene, die in der Periodenzahl T_H der Taktgeberuhr der Vorrichtung ausgedrückt wird und wiederholt dann die Schritte (d) bis (g), wobei die neue Signalebene berücksichtigt wird.
Vorrichtung zum Anschließen an ein Netzwerk, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum automatischen Erfassen des Durchsatzes des Netzwerkes und zum Konfigurieren beim erfassten Durchsatz umfasst, wobei das Netz ein Signal sendet, über welches Meldungen befördert werden, die Bits der Länge L_BIT dominanter oder rezessiver Art aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes umfasst: – Mittel zum Wechseln aus einem Normalmodus in einen Hörmodus, in dem Mittel zum Blockieren von Meldungen aktiviert werden, welche von der Vorrichtung zum Netz gesendet werden, wobei die Vorrichtung weiterhin vom Netz kommende Meldungen empfängt; – Mittel zum Erzielen eines Tripletts aufeinander folgender Übergänge in dem über das Netz gesendeten Signal, wobei dieses Triplett eine erste und eine zweite Signalebene abgrenzt, wobei die eine dominant und die andere rezessiv ist; – Mittel zum Messen der Zeitdauer einer jeden der ersten und zweiten Signalebenen, ausgedrückt als Periodenzahl T_H einer Taktgeberuhr der Vorrichtung; – Mittel zum Erzielen einer neuen Durchsatzkonfiguration durch Bestimmung der Werte von Parametern, welche die Bitlänge L_BIT als Funktion der gemessenen Zeitdauern der Signalebenen definieren; – Mittel zum Validieren der neuen Durchsatzkonfiguration; – Mittel zum Erfassen der Tatsache, dass mindestens eine Bedingung der Durchsatzanpassung erfüllt ist; – Mittel zum Wechseln aus dem Hörmodus in den Normalmodus, die im Falle der positiven Erfassung durch die Erfassungsmittel aktiviert werden; – Mittel zum Erzielen eines nachfolgenden Signalübergangs, wobei dieser Übergang zusammen mit dem letzten vorhergehenden Übergang eine neue Signalebene abgrenzt sowie Mittel zum Messen der Zeitdauer der neuen Ebene, ausgedrückt nach der Periodenzahl T_H der Taktgeberuhr der Vorrichtung, wobei diese Mittel mit den Mitteln zum Erzielen der Validierung einer neuen Durchsatzkonfiguration und den Mitteln zum Erfassen der Tatsache, dass mindestens eine Bedingung der Durchsatzanpassung erfüllt ist, im Falle der negativen Erfassung durch die Erfassungsmittel aktiviert werden, damit die neue Signalebene berücksichtigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Netz ein CAN-Bus darstellt und dass die Vorrichtung einen CAN-Mikrokontroller aufweist, der im Verhältnis zu einem klassischen CAN-Mikrocontroller vervollständigt ist und selbst die Mittel zur automatischen Erfassung des Durchsatzes des Netzwerkes und zur automatischen Konfiguration beim erfassten Durchsatz aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Wechseln von dem Normalmodus in den Hörmodus Mittel zum Erzeugen eines Signals zur Modusauswahl (Autobaud) umfassen, welches den Wert „0" oder „1" annimmt, je nachdem ob die Vorrichtung im Normalmodus bzw. im Abhörmodus arbeiten soll und dass der vervollständigte CAN-Mikrocontroller einen klassischen CAN-Mikrocontroller aufweist, der so geändert ist, dass er selbst die Mittel zur automatischen Erfassung des Netzdurchsatzes und zur automatischen Konfiguration beim erfassten Durchsatz aufweist, mit Ausnahme der besagten Mittel zum Blockieren von gesendeten Meldungen und dass die Mittel zum Blockieren der gesendeten Meldungen Mittel zum Realisieren der logischen „ODER" Funktion zwischen dem Signal zur Modusauswahl und dem Sendesignal (TxDC') des klassischen geänderten CAN-Mikrocontroller aufweisen, wobei das Ausgangssignal der Mittel zum Realisieren der „ODER" Funktion das Sendesignal (TxDC) des vervollständigten CAN-Mikrocontrollers bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der vervollständigte CAN-Mikrocontroller ferner Mittel zum Rückkoppeln des Ausgangs an den Eingang des klassischen geänderten CAN-Mikrocontrollers aufweist, die folgendes umfassen: – Mittel zum Realisieren der logischen „UND" Funktion zwischen dem Sendesignal (TxDC') des klassischen geänderten CAN-Mikrocontrollers und dem Empfangssignal (RxDC) des vervollständigten CAN-Mikrocontrollers; – Mittel zum Multiplexen, die an einen ersten Eingang das Ausgangssignal der Mittel zum Realisieren der logischen „UND"-Funktion und an einem zweiten Eingang das Empfangssignal (RxDC) des vervollständigten CAN-Mirkocontrollers empfangen, wobei das Ausgangssignal der Mittel zum Multiplexen das Empfangssignal (RxDC') des klassischen geänderten CAN-Mikrocontrollers darstellt, wobei die Mittel zum Multiplexen derart vom Modusauswahlsignal gesteuert werden, dass der erste oder der zweite Eingang gewählt wird, je nachdem ob das Modusauswahlsignal den Wert „1" bzw. „0" annimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der vervollständigte CAN-Mikrocontroller ferner Mittel zum vorübergehendem Wechseln aus dem Hörmodus in den Normalmodus aufweist, um ein Bestätigungsfeld (ACK) über das Netz zu senden.
Vorrichtung nach Anspruch 13 und nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum vorübergehenden Wechseln aus dem Hörmodus in den Normalmodus Mittel zum Erzeugen eines Signals (EnAckbB) zum vorübergehenden Deaktivieren des Modussauswahlsignals aufweisen, das den Wert „0" oder „1" annimmt, je nachdem ob das Modusauswahlsignal (Autobaud) vorübergehend deaktiviert werden muss oder nicht.