EP3017568A1 - Vorrichtung und messverfahren zur ermittlung der internen verzögerungszeit einer can-busanschlusseinheit - Google Patents

Vorrichtung und messverfahren zur ermittlung der internen verzögerungszeit einer can-busanschlusseinheit

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Publication number
EP3017568A1
EP3017568A1 EP14730143.6A EP14730143A EP3017568A1 EP 3017568 A1 EP3017568 A1 EP 3017568A1 EP 14730143 A EP14730143 A EP 14730143A EP 3017568 A1 EP3017568 A1 EP 3017568A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bus
delay
signal
transmission
delay time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14730143.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Florian Hartwich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3017568A1 publication Critical patent/EP3017568A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/407—Bus networks with decentralised control
    • H04L12/413—Bus networks with decentralised control with random access, e.g. carrier-sense multiple-access with collision detection [CSMA-CD]
    • H04L12/4135—Bus networks with decentralised control with random access, e.g. carrier-sense multiple-access with collision detection [CSMA-CD] using bit-wise arbitration
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    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0016—Arrangements for synchronising receiver with transmitter correction of synchronization errors
    • H04L7/0033—Correction by delay
    • H04L7/0041—Delay of data signal
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215—Controller Area Network CAN

Definitions

  • the present invention relates to a device and a measuring method for determining the internal delay time of a CAN bus connection unit or a CAN transceiver.
  • CAN Controller Area Network
  • the media access control method used in the CAN is based on bitwise arbitration. In CAN, the bitwise arbitration is performed on the basis of a leading identifier within the message to be transmitted over the bus.
  • Subscriber stations may transmit a bit over the bus
  • the transmission signal transmitted on the transmission channel is repeatedly compared with the reception signal. If at a certain point in time, the sample point, there is no match, the bus user terminates the transmission activity because it has to do so
  • Bus subscribers who try to access the bus during arbitration. Because of the propagation times of the signals on the bus lines and because of intrinsic delay times in the bus connection units (transceivers), the result of the superimposition of these signals is late in the bit period, so that the sample point must be relatively far behind in the bit period. Among other things, this fact limits the permissible bit lengths at CAN down. Shortening is not possible without further ado.
  • Delay time of a CAN bus connection unit or a CAN transceiver DELTA_T be measured by a specific method, which is described in DE 10 2012 200 997.
  • a device and a measuring method for determining the internal delay time of a CAN bus connection unit which solve the aforementioned problems of the prior art.
  • Determining the internal delay time of a CAN transceiver or a CAN bus connection unit are provided which generate no measurement errors in determining the internal delay time of a CAN transceiver or a CAN bus connection unit.
  • a correct function of a serial data transmission in a bus system can be checked with at least two subscriber stations.
  • each subscriber station is connected to the bus via a bus connection unit and can exchange messages via the bus, wherein the transmission access to the bus for each message by the
  • the device comprises a unit for determining the internal
  • the present invention describes a device incorporating a
  • Delay time of a CAN transceiver or a CAN bus connection unit Delay time of a CAN transceiver or a CAN bus connection unit.
  • a new configuration parameter is introduced, which determines in which time window faults on the CAN bus are hidden. This has the advantage that the value of the new parameter is set to an appropriate value based on an analysis of the CAN bus or network. This increases the robustness of the system.
  • the minimum delay time may be a value dependent on the configuration value.
  • the position of a SSP can be predetermined, in which a comparison of a transmission signal sent to the bus connection unit is carried out with a reception signal received from the bus connection unit.
  • the device may include a delay unit for
  • the apparatus may include a switching unit for switching between the instantaneous transmission signal and the transmission signal delayed by a predetermined time delay, so that the
  • Comparison unit for checking the correct function of the data transmission either the instantaneous transmission signal or by the predetermined
  • Time delay can use delayed transmission signal.
  • the above object is also achieved by a measuring method for determining the internal delay time of a CAN bus connection unit with the
  • a correct function of a serial data transmission in a bus system can be checked with at least two subscriber stations.
  • each subscriber station is connected to the bus via a bus connection unit and can via the bus
  • Delay counter for determining the delay time between a transmission signal and a reception signal, which delay counter is stopped when both the reception signal has a dominant level and the count of the delay counter is greater than / equal to a predetermined Configuration value, or determines the internal delay time based on the maximum and minimum delay time of the
  • Bus interface unit The measuring method is carried out by the device described above and therefore offers the same advantages as the device.
  • the minimum delay time may be a value dependent on the configuration value.
  • the position of an SSP may possibly be specified, in which a comparison of a transmission signal transmitted by the bus connection unit with a received signal received from the bus connection unit is carried out.
  • the measurement method can also generate a non-delayed
  • Transmit signal and / or comparing a transmission signal sent to the bus terminal unit with a reception signal received from the bus terminal unit to check the correct function of the data transmission during the transmission, executed.
  • either the undelayed one can be used to check the correct function of the data transmission
  • Transmission signal can be used.
  • FIG. 1 is a simplified block diagram of a bus system according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a timing diagram for illustrating the difference between the transmission signal and the reception signal on a CAN
  • Fig. 3 is a schematic block diagram of a device according to the first embodiment.
  • Fig. 1 shows a bus system 4, which may be, for example, a CAN bus system that can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, an aircraft, etc. or in the hospital.
  • the bus system 4 has a device 5 and a multiplicity of subscriber stations 10, 20, 30 which are each connected to a bus 40 by means of a transceiver or a bus connection unit 11, 21, 31. Via the bus 40, data,
  • the individual subscriber stations 10, 20, 30 are transmitted in accordance with the CAN specification in IS011898.
  • the subscriber stations 10, 20, 30, which are also called nodes, can, for example, control devices or
  • Fig. 2 shows the result of a laboratory examination
  • a signal TXD denoted by 1 is the digital input signal or Transmission signal (CAN_TX) of a transceiver of one of the subscriber stations 10, 20, 30.
  • a signal RXD denoted by 2 in FIG. 2 is the digital output signal or reception signal (CAN_RX) of a transceiver of one of the transceivers
  • CAN_TX is the output of the protocol controller and the input of one of the bus connection units 11, 21, 31
  • CAN_RX is the output of one of the bus connection units 11, 21, 31 and the input of the protocol controller.
  • the transceiver also returns the TX signal on the RX signal, but with a delay. This delay is measured in the protocol controller according to the method described in more detail below
  • the transmitter or transmitter of a single recessive bit which transmitter or transmitter is, for example, one of the subscriber stations 10, 20, 30, sees a short dip 3 dominant due to reflections within that bit.
  • a single recessive bit with a break-in 3 is also referred to below as a faulty bit.
  • the EDL bit at the end of which according to DE 10 2012 200 997 the delay time DELTA_T of a CAN transceiver is measured, is such a single recessive bit.
  • Fig. 2 shows such disturbed bits.
  • the low level or low level is dominant, the high level or high level is recessive.
  • the signal RXD shows in FIG. 2 dips 3 after the rising edges. You can clearly see the delay time DELTA_T from the input signal or
  • Transmission signal CAN_TX Since in DE 10 2012 200 997 the measurement is made from the falling edge of the transmission signal CAN_TX to the falling edge of the reception signal CAN_RX, in this case the measurement result would be zero.
  • FIG. 3 shows a device 5 which can carry out a method according to the present exemplary embodiment.
  • the device 5 may be of the respective
  • Bus connection unit 11, 21, 31 includes or be provided in addition.
  • the device 5 comprises a transmission shift register 300, a
  • Delay counter 305 Delay counter 305, a delay unit 310, a comparison unit 320, a switching unit 330, an evaluation unit 340, as well as a
  • Components can be combined or integrated.
  • one bit of the serial data stream to be transmitted is output as a transmission signal CAN_TX via the corresponding connection line to the bus connection unit with each bit clock ,
  • the received signal CAN_RX which via a
  • Connection line is received by the bus connection unit or the transceiver is applied to the comparison unit 320 and the standard comparator 350.
  • a start signal for the delay counter 305 is generated in the device 5.
  • another configuration value is specified, a value T_MIN.
  • the delay counter 305 is only stopped when both CAN_RX is dominant and the counter reading is greater than or equal to T_MIN.
  • the delay counter 305 may then determine a time delay or delay time DELTA_T, for example, by counting oscillator cycles of an existing oscillator.
  • T_MIN is, after measurements in the system development, chosen so that the collapse of the CAN_RX signal is safely completed when the count reaches T_MIN.
  • the delay counter 305 generates a comparison point T_CMP as a function of the measured delay time DELTA_T.
  • this comparison point T_CMP can be generated as the sum of the determined delay time DELTA_T and a predefined or specifiable percentage of the bit length, in particular of half the bit length.
  • the comparison point T_CMP defines the point in time at which the XOR connection between the delayed transmission signal CAN_TX_DEL and the reception signal CAN_RX in the comparison unit 320 is evaluated.
  • the delay unit 310 generates or generates from the transmission signal CAN_TX and its transmitted from the delay counter 305
  • the comparison unit 320 receives the received signal CAN_RX and the delayed transmission signal CAN_TX_DEL. Furthermore, the comparison unit 320 receives from the delay counter 305 information T_CMP about a suitable comparison point to which the comparison result between the received signal CAN_RX and the delayed transmission signal CAN_TX_DEL is to be sampled. The comparison unit 320 thus generates an output signal which reproduces the result of the comparison and is forwarded to the switching unit 330, for example a multiplexer.
  • the standard comparator 350 which may be designed, for example, as an XOR gate, generates a second output signal, which reproduces the result of the comparison between CAN_TX and CAN_RX and is also forwarded to the switching unit 330.
  • the switching unit 330 switches over between the two signals, for example by means of a suitable signal SWT and / or based on stipulated specifications, which may include, for example, reaching or evaluating a predetermined or specifiable bit, so that either the output signal of the Norm conveyers 350 or the comparison unit 320 is applied to the evaluation unit 340.
  • the switching unit 330 switches over to the BRS bit of a CAN signal, provided there is a switch to shorter bit lengths.
  • the evaluation unit 340 is then at the configured sample point T_SMP each by the
  • Switching unit 330 through-sampled signal and optionally generates a bit error signal BERR, if no match was detected.
  • a measuring method and a check of the correct function of a serial data transmission in a bus system 4 with at least two bus users for example the
  • the bus users or the subscriber stations 10, 20, 30 are connected to the bus 40 via a transceiver or a bus connection unit 11, 21, 31 and can exchange messages 41 via the bus 40, wherein the transmission access to the bus 40 for each message 41 by the Arbitration method according to CAN standard ISO 11898-1 to a bus subscriber, the subscriber stations 10, 20, 30, is awarded, which is for this message 41 to the transmitter.
  • the messages 41 have a logical structure in accordance with the CAN standard, ie are composed of start-of-frame bits, arbitration fields, control fields, data fields, CRC fields, acknowledge fields and end-of-frame fields. In this case, a comparison of a transmission signal transmitted to the bus connection unit 11, 21, 31 with the CAN_TX received by the bus connection unit 11, 21, 31
  • Received signal CAN_RX the correct function of the data transmission during transmission checked, wherein in the transmitter with respect to the transmission signal CAN_TX delayed by a delay DELTA_T transmission signal
  • CAN_TX_DEL is maintained, and depending on a switch for the check of the correct function of the data transmission, the undelayed transmission signal CAN_TX or delayed by the time delay T_DELAY transmission signal CAN_TX_D EL is used.
  • a configuration value T_M IN is specified, so that a value dependent on the configuration value T_M IN is used as the minimum value of the delay time DELTA_T.
  • Delay time DELTA_T completely omitted. Instead, the position of the second Sample Point (Secondary Sample Point) SSPs is fixed. To specify a fixed position, one must know both the maximum and the minimum internal delay time DELTA_T of a CAN transceiver, and these two values must not be too far apart. So far, there is only an indication of the maximum in the data sheets of the transceiver. Therefore, in this case, the minimum is specified in the data sheet.
  • the measurement can be dispensed with and then a delay time DELTA_T
  • Bus connection unit 11, 21, 31 known minimum and maximum
  • Subscriber station 10, 20, 30 can be used in particular for CAN FD (CAN with Fl data rate) and for TTCAN FD (TTCAN with Flexible Data rate) networks.
  • CAN FD CAN with Fl data rate
  • TTCAN FD TTCAN with Flexible Data rate
  • Bus system 4 of the embodiments is arbitrary.
  • Measurement method can also be applied to a modified data protocol, which on 02.05.2011 on the Internet site

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

Es sind eine Vorrichtung (5) und ein Messverfahren zur Ermittlung der internen Verzögerungszeit einer CAN-Busanschlusseinheit (11, 21, 31) bereitgestellt, um eine korrekte Funktion einer seriellen Datenübertragung in einem Bussystem (4) mit mindestens zwei Teilnehmerstationen (10, 20, 30) zu prüfen, wobei die Teilnehmerstationen (10, 20, 30) über eine Busanschlusseinheit (10, 20, 30) an den Bus (40) angeschlossen sind und über den Bus (40) Nachrichten (41) austauschen, wobei der Sendezugriff auf den Bus (40) für jede Nachricht (41) durch das Arbitrierungsverfahren gemäß CAN-Norm ISO 11898-1 an eine Teilnehmerstation (10, 20, 30) vergeben wird, welche für diese Nachricht (41) zum Sender wird. Wobei die Vorrichtung (5) eine Einheit aufweist zur Ermittlung der internen Verzögerungszeit (DELTA_T) mit einem Verzögerungszähler (305) zum Ermitteln der Verzögerungszeit (DELTA_T) zwischen einem Sendesignal (CAN_TX) und einem Empfangssignal (CAN_RX), welcher Verzögerungszähler (305) gestoppt wird, wenn sowohl das Empfangssignal (CAN_RX) einen dominanten Pegel hat als auch der Zählerstand des Verzögerungszählers (305) größer/gleich einem vorgegebenen Konfigurationswert (T_MIN) ist, oder zur Ermittlung der internen Verzögerungszeit (DELTA_T) auf der Grundlage der maximalen und minimalen Verzögerungszeit der Busanschlusseinheit (11, 21, 31). Das Stoppen des Verzögerungszählers erst nach einem minimalen Zählerstand erhöht die Messgenauigkeit bei Signalstörungen, z.B. durch Signalreflexionen.

Description

Beschreibung Titel
Vorrichtung und Messverfahren zur Ermittlung der internen
Verzögerungszeit einer CAN-Busanschlusseinheit
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Messverfahren zur Ermittlung der internen Verzögerungszeit einer CAN-Busanschlusseinheit oder eines CAN-Transceivers.
Stand der Technik
DE10 000 305 AI beschreibt das CAN (Controller Area Network) sowie eine als TTCAN (Time Trigger CAN = zeit-getriggertes CAN) bezeichnete Erweiterung des CAN. Das beim CAN verwendete Medienzugriffssteuerverfahren beruht auf einer bitweisen Arbitrierung. Bei CAN wird die bitweise Arbitrierung anhand eines führenden Identifiers innerhalb der über den Bus zu übertragenden Nachricht vorgenommen.
Wie bereits in der DE 10 2012 200 997 beschrieben, können bei der bitweisen Arbitrierung mehrere Teilnehmerstationen gleichzeitig Daten über das Bussystem übertragen, ohne dass hierdurch die Datenübertragung gestört wird. Die
Teilnehmerstationen können beim Senden eines Bits über den Bus
(Sendesignal) parallel den logischen Zustand (0 oder 1) des Busses
(Empfangssignal) ermitteln. Hierzu wird das auf dem Sendekanal übermittelte Sendesignal immer wieder mit dem Empfangssignal verglichen. Liegt zu einem bestimmten Zeitpunkt, dem Sample-Punkt, keine Übereinstimmung vor, so beendet der Busteilnehmer die Sendetätigkeit, denn es muss davon
ausgegangen werden, dass ein anderer Busteilnehmer eine Nachricht mit höherer Priorität beziehungsweise niedrigerem Identifier zu übermitteln versucht. Das Empfangssignal stellt eine Überlagerung der Nachrichten- Bits aller
Busteilnehmer dar, die während der Arbitrierung Zugriff auf den Bus zu erreichen versuchen. Wegen der Laufzeiten der Signale auf den Busleitungen und wegen intrinsischer Verzögerungszeiten in den Busanschlusseinheiten (Transceiver) liegt das Ergebnis der Überlagerung dieser Signale erst spät innerhalb des Bitzeitraums vor, so dass der Sample-Punkt relativ weit hinten innerhalb des Bitzeitraumes liegen muss. Unter anderem diese Tatsache begrenzt die zulässigen Bitlängen bei CAN nach unten. Eine Verkürzung ist nicht ohne weiteres möglich.
DE 10 2012 200 997 beschreibt, wie ein zweiter Sample-Point (Secondary Sample Point, SSP) verwendet wird, um Bit-Fehler auf einem CAN-Bus zu erkennen. Um die Position des SSPs festzulegen, kann die interne
Verzögerungs-Zeit einer CAN-Busanschlusseinheit oder eines CAN-Transceivers DELTA_T mittels eines bestimmten Verfahrens gemessen werden, das in DE 10 2012 200 997 beschrieben wird.
Die Labor- Evaluierung des in DE 10 2012 200 997 beschriebenen Verfahrens hat gezeigt, dass es bei stark gestörten Signalen auf dem CAN-Bus zu Messfehlern bei der Ermittlung der internen Verzögerungszeit einer CAN-Busanschlusseinheit oder eines CAN Transceivers kommen kann.
Aufgabe der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Messverfahren zur Ermittlung der internen Verzögerungszeit einer CAN-Busanschlusseinheit bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme des Standes der Technik lösen. Insbesondere sollen eine Vorrichtung und ein Messverfahren zur
Ermittlung der internen Verzögerungszeit eines CAN Transceivers oder einer CAN-Busanschlusseinheit bereitgestellt werden, welche keine Messfehler bei der Ermittlung der internen Verzögerungszeit eines CAN Transceivers oder einer CAN-Busanschlusseinheit erzeugen.
Offenbarung der Erfind Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Ermittlung der internen
Verzögerungszeit einer CAN-Busanschlusseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Damit kann eine korrekte Funktion einer seriellen Datenübertragung in einem Bussystem mit mindestens zwei Teilnehmerstationen geprüft werden. Hierbei ist jede Teilnehmerstation über eine Busanschlusseinheit an den Bus angeschlossen und kann über den Bus Nachrichten austauschen, wobei der Sendezugriff auf den Bus für jede Nachricht durch das
Arbitrierungsverfahren gemäß CAN-Norm ISO 11898-1 an eine
Teilnehmerstation vergeben wird, welche für diese Nachricht zum Sender wird. Die Vorrichtung umfasst eine Einheit zur Ermittlung der internen
Verzögerungszeit mit einem Verzögerungszähler zum Ermitteln der
Verzögerungszeit zwischen einem Sendesignal und einem Empfangssignal, welcher Verzögerungszähler gestoppt wird, wenn sowohl das Empfangssignal einen dominanten Pegel hat als auch der Zählerstand des Verzögerungszählers größer/gleich einem vorgegebenen Konfigurationswert ist, oder zur Ermittlung der internen Verzögerungszeit auf der Grundlage der maximalen und minimalen Verzögerungszeit der Busanschlusseinheit.
Somit beschreibt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, die ein
Messverfahren ausführen kann, das bestimmte Störungen auf dem CAN- Bus ausblenden kann. Aufgrund dessen kommt es auch bei stark gestörten Signalen auf dem CAN-Bus nicht zu Messfehlern bei der Ermittlung der internen
Verzögerungszeit eines CAN Transceivers oder einer CAN-Busanschlusseinheit.
Gemäß der Erfindung wird ein neuer Konfigurations- Parameter eingeführt, der festlegt, in welchem Zeitfenster Störungen auf dem CAN-Bus ausgeblendet werden. Dies hat den Vorteil, dass der Wert des neuen Parameters auf der Grundlage einer Analyse des CAN-Busses oder -Netzwerkes auf einen geeigneten Wert festgelegt wird. Dadurch wird die Robustheit des Systems erhöht.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den abhän
Patentansprüchen angegeben. Die minimale Verzögerungszeit kann ein von dem Konfigurationswert abhängiger Wert sein.
Bei der Vorrichtung ist die Position eines SSP vorgebbar, bei welchem ein Vergleich eines an die Busanschlusseinheit gesendeten Sendesignals mit einem von der Busanschlusseinheit empfangenen Empfangssignal durchgeführt wird.
Die Vorrichtung umfasst möglicherweise eine Verzögerungseinheit zum
Generieren eines unverzögerten Sendesignals oder eines um eine vorbestimmte Zeitverzögerung verzögerten Sendesignals, und/oder eine Vergleichseinheit zum Vergleich eines an die Busanschlusseinheit gesendeten Sendesignals mit einem von der Busanschlusseinheit empfangenen Empfangssignal, um die korrekte Funktion der Datenübertragung während der Übertragung zu prüfen.
Darüber hinaus kann die Vorrichtung eine Umschalteinheit zum Umschalten zwischen dem unverzögerten Sendesignal und dem um eine vorbestimmte Zeitverzögerung verzögerten Sendesignal aufweisen, so dass die
Vergleichseinheit zur Prüfung der korrekten Funktion der Datenübertragung entweder das unverzögerte Sendesignal oder das um die vorbestimmte
Zeitverzögerung verzögerte Sendesignal verwenden kann.
Die vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Messverfahren zur Ermittlung der internen Verzögerungszeit einer CAN-Busanschlusseinheit mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Damit kann eine korrekte Funktion einer seriellen Datenübertragung in einem Bussystem mit mindestens zwei Teilnehmerstationen geprüft werden. Hierbei ist jede Teilnehmerstation über eine Busanschlusseinheit an den Bus angeschlossen und kann über den Bus
Nachrichten austauschen, wobei der Sendezugriff auf den Bus für jede Nachricht durch das Arbitrierungsverfahren gemäß CAN-Norm ISO 11898-1 an eine Teilnehmerstation vergeben wird, welche für diese Nachricht zum Sender wird. Das Verfahren ermittelt die interne Verzögerungszeit mit einem
Verzögerungszähler zum Ermitteln der Verzögerungszeit zwischen einem Sendesignal und einem Empfangssignal, welcher Verzögerungszähler gestoppt wird, wenn sowohl das Empfangssignal einen dominanten Pegel hat als auch der Zählerstand des Verzögerungszählers größer/gleich einem vorgegebenen Konfigurationswert ist, oder ermittelt die interne Verzögerungszeit auf der Grundlage der maximalen und minimalen Verzögerungszeit der
Busanschlusseinheit. Das Messverfahren wird durch die zuvor beschriebene Vorrichtung ausgeführt und bietet daher die gleichen Vorteile wie die Vorrichtung.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Messverfahrens sind in den
abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem Messverfahren kann die minimale Verzögerungszeit ein von dem Konfigurationswert abhängiger Wert sein.
Möglicherweise wird die Position eines SSP vorgegeben, bei welchem ein Vergleich eines von der Busanschlusseinheit gesendeten Sendesignals mit einem von der Busanschlusseinheit empfangenen Empfangssignals durchgeführt wird.
Bei dem Messverfahren kann auch ein Generieren eines unverzögerten
Sendesignals oder eines um eine vorbestimmte Zeitverzögerung verzögerten
Sendesignals, und/oder ein Vergleichen eines an die Busanschlusseinheit gesendeten Sendesignals mit einem von der Busanschlusseinheit empfangenen Empfangssignal, um die korrekte Funktion der Datenübertragung während der Übertragung zu prüfen, ausgeführt werden.
Bei dem Schritt des Vergleichens des Messverfahrens kann für die Prüfung der korrekten Funktion der Datenübertragung entweder das unverzögerte
Sendesignal oder das um die vorbestimmte Zeitverzögerung verzögerte
Sendesignal verwendet werden.
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. Zeichnungen
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 ein Zeitverlaufsdiagramm zur Veranschaulichung des Unterschieds zwischen Sendesignal und Empfangssignal auf einem CAN; und
Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt ein Bussystem 4, das beispielsweise ein CAN- Bussystem sein kann, das in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw. oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden kann. Das Bussystem 4 hat eine Vorrichtung 5 und eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils mittels einem Transceiver oder einer Busanschlusseinheit 11, 21, 31 an einen Bus 40 angeschlossen sind. Über den Bus 40 können Daten,
beispielsweise in Form von Nachrichten 41 bzw. Signalen, zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 gemäß der CAN-Spezifikation in der IS011898 übertragen werden. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die auch Knoten genannt werden, können beispielsweise Steuergeräte oder
Anzeigevorrichtungen eines Kraftfahrzeugs sein.
Fig. 2 zeigt das Ergebnis einer Labor-Untersuchung von
Übertragungseigenschaften einer bestimmten CAN-Bus-Topologie. In Fig. 2 ist ein mit 1 gekennzeichnetes Signal TXD das digitale Eingangs-Signal oder Sendesignal (CAN_TX) eines Transceivers einer der Teilnehmerstationen 10, 20, 30. Ein in Fig. 2 mit 2 gekennzeichnetes Signal RXD ist das digitale Ausgangs- Signal oder Empfangssignal (CAN_RX) eines Transceivers einer der
Teilnehmerstationen 10, 20, 30 und zeigt den CAN-Bus-Pegel an. Der untere Pegel ist hier dominant, der obere ist rezessiv. Das Sendesignal CAN_TX und das Empfangssignal CAN_RX sind die Schnitt- Stellen-Signale zwischen dem digitalen Protocol-Controller einer der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 und dem analogen Transceiver oder der Busanschlusseinheit 11, 21, 31, was in den meisten CAN- Knoten oder Teilnehmerstationen zwei getrennte ICs (IC =
Integrierte Schaltung) sind. CAN_TX ist der Ausgang des Protocol-Controllers und der Eingang einer der Busanschlusseinheiten 11, 21, 31, CAN_RX ist der Ausgang einer der Busanschlusseinheiten 11, 21, 31 und der Eingang des Protocol-Controllers. Der Transceiver gibt das TX-Signal am RX-Signal auch wieder zurück, aber mit einer Verzögerung. Diese Verzögerung wird im Protocol- Controller nach dem nachfolgend näher beschriebenen Verfahren gemessen
Bei dem Fall von Fig. 2 sieht der Sender oder Transmitter eines einzelnen rezessiven Bits, welcher Sender oder Transmitter beispielsweise eine der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ist, auf Grund von Reflektionen innerhalb dieses Bits einen kurzen Einbruch 3 nach dominant. Ein solches einzelnes rezessives Bit mit einem Einbruch 3 wird nachfolgend auch als gestörtes Bit bezeichnet.
Das EDL-Bit, an dessen Ende laut DE 10 2012 200 997 die Verzögerungszeit DELTA_T eines CAN Transceivers gemessen wird, ist solch ein einzelnes rezessives Bit. Vorher kommen die dominanten Bits I DE oder rl/RTR, danach rO, wie in der DE 10 2012 200 997 beschrieben.
Fig. 2 zeigt solche gestörten Bits. Bei den Signalen in Fig. 2 ist der Low- Pegel oder niedrige Pegel dominant, der High-Pegel oder hohe Pegel ist rezessiv. Das Signal RXD zeigt in Fig. 2 Einbrüche 3 nach den steigenden Flanken. Man sieht deutlich die Verzögerungszeit DELTA_T von dem Eingangs-Signal oder
Sendesignal CAN_TX zu dem Ausgangs-Signal oder Empfangssignal CAN_RX.
An dem ersten dargestellten rezessiven Bit, das auf der linken Seite in Fig. 2 dargestellt ist, kommt der Einbruch nach dominant etwas früher, an dem zweiten dargestellten rezessiven Bit, das in der Mitte in Fig. 2 dargestellt ist, etwas später. Der zweite Fall ist der, in dem die Messung der Verzögerungszeit DELTA_T gestört wird. Hier kommt die fallende Flanke des Einbruchs 3 an dem Empfangssignal CAN-RX fast zeitgleich mit der fallenden Flanke des
Sendesignals CAN_TX. Da bei der DE 10 2012 200 997 die Messung von der fallenden Flanke des Sendesignals CAN_TX bis zur fallenden Flanke des Empfangssignals CAN_RX erfolgt, wäre in diesem Fall das Messergebnis Null.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung 5, welche ein Verfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausführen kann. Die Vorrichtung 5 kann von der jeweiligen
Busanschlusseinheit 11, 21, 31 umfasst oder zusätzlich dazu vorgesehen sein. Die Vorrichtung 5 umfasst ein Sende-Schieberegister 300, einen
Verzögerungszähler 305, eine Verzögerungseinheit 310, eine Vergleichseinheit 320, eine Umschalteinheit 330, eine Auswerteeinheit 340, sowie einen
Normvergleicher 350. Selbstverständlich können auch einzelne dieser
Bestandteile kombiniert beziehungsweise integriert ausgeführt werden.
Aus dem Sende-Schieberegister 300, welches über eine Verbindung mit dem Bit- Takt CLK_BIT angesteuert wird, wird mit jedem Bit- Takt, also einmal je Bitlänge, ein Bit des zu übertragenden seriellen Datenstromes als Sendesignal CAN_TX über die entsprechende Verbindungsleitung an die Busanschlusseinheit ausgegeben. Das Empfangssignal CAN_RX, welches über eine
Verbindungsleitung von der Busanschlusseinheit oder dem Transceiver empfangen wird, liegt an der Vergleichseinheit 320 und dem Normvergleicher 350 an. Durch Auswertung geeigneter Flanken wie z.B. der Flanke zwischen
EDL und rO des Sendesignales CAN_TX und des Empfangssignales CAN_RX wird in der Vorrichtung 5 ein Start-Signal für den Verzögerungszähler 305 erzeugt. Zudem wird ein weiterer Konfigurationswert vorgegeben, ein Wert T_MIN. Der Verzögerungszähler 305 wird erst dann gestoppt, wenn sowohl CAN_RX auf dominant steht als auch der Zählerstand größer/gleich T_MIN ist.
Der Verzögerungszähler 305 kann dann beispielsweise durch Zählen von Ostillatorzyklen eines vorhandenen Oszillators eine Zeitverzögerung oder Verzögerungszeit DELTA_T ermitteln. Der Wert von T_MIN wird, nach Messungen bei der System-Entwicklung, so gewählt, dass der Einbruch am CAN_RX-Signal sicher abgeschlossen ist, wenn der Zählerstand T_MIN erreicht. Weiterhin generiert der Verzögerungszähler 305 einen Vergleichspunkt T_CMP in Abhängigkeit von der gemessenen Verzögerungszeit DELTA_T.
Beispielsweise kann dieser Vergleichspunkt T_CMP als Summe aus der ermittelten Verzögerungszeit DELTA_T und einem vorgegebenen oder vorgebbaren Prozentsatz der Bitlänge, insbesondere der halben Bitlänge, generiert werden. Der Vergleichspunkt T_CMP definiert, zu welchem Zeitpunkt die XOR-Verknüpfung zwischen dem verzögerten Sendesignal CAN_TX_DEL und dem Empfangssignal CAN_RX in der Vergleichseinheit 320 ausgewertet wird.
Die Verzögerungseinheit 310 generiert oder erzeugt aus dem Sendesignal CAN_TX und der ihr vom Verzögerungszähler 305 übermittelten
Verzögerungszeit DELTA_T ein um eine Zeitverzögerung T_DELAY verzögertes Sendesignal CAN_TX_DEL. In einer besonders einfachen Implementierung kann die Zeitverzögerung T_DELAY ein ganzzahliges Vielfaches der (kurzen) Bitlänge sein, so dass die Verzögerungseinheit 310 die Bitfolge lediglich um ein oder mehrere Bits versetzt. Dies ist besonders einfach durch geeignete Hardware- Register umzusetzen. Die Vergleichseinheit 320 erhält das Empfangssignal CAN_RX und das verzögerte Sendesignal CAN_TX_DEL. Weiterhin erhält die Vergleichseinheit 320 vom Verzögerungszähler 305 eine Information T_CMP über einen geeigneten Vergleichspunkt, zu dem das Vergleichsergebnis zwischen dem Empfangssignal CAN_RX und dem verzögerten Sendesignal CAN_TX_DEL abzutasten ist. Die Vergleichseinheit 320 erzeugt damit ein Ausgangssignal, welches das Ergebnis des Vergleichs wiedergibt und an die Umschalteinheit 330, beispielsweise einen Multi plexer, weitergeleitet wird.
Parallel erzeugt der Normvergleicher 350, der beispielsweise als XOR-Gatter ausgebildet sein kann, ein zweites Ausgangssignal, welches das Ergebnis des Vergleichs zwischen CAN_TX und CAN_RX wiedergibt und ebenfalls an die Umschalteinheit 330 weitergeleitet wird. Bei der Vorrichtung 5 schaltet, beispielsweise durch ein geeignetes Signal SWT und/ oder basierend auf getroffenen Vorgaben, die etwa das Erreichen oder die Auswertung eines vorgegebenen oder vorgebbaren Bits umfassen können, die Umschalteinheit 330 zwischen den beiden Signalen um, so dass entweder das Ausgangssignal des Normvergleichers 350 oder der Vergleichseinheit 320 an der Auswerteeinheit 340 anliegt. Beispielsweise schaltet bei der Vorrichtung 5 die Umschalteinheit 330 nach dem BRS-Bit eines CAN-Signals um, sofern eine Umschaltung auf kürzere Bitlängen vorliegt. In der Auswerteeinheit 340 wird dann am konfigurierten Sample-Punkt T_SMP das jeweils durch die
Umschalteinheit 330 durchgeschaltete Signal abgetastet und gegebenenfalls ein Bit-Error-Signal BERR erzeugt, falls keine Übereinstimmung detektiert wurde.
Wie man erkennen kann, ist durch die Vorrichtung 5 in der dargestellten
Ausführung eine zuverlässige Prüfung der korrekten Datenübertragung auch bei den kurzen Bitlängen und auch bei gestörten Bits möglich.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Messverfahren und eine Prüfung der korrekten Funktion einer seriellen Datenübertragung in einem Bussystem 4 mit mindestens zwei Busteilnehmern, beispielsweise den
Teilnehmerstationen 10, 20, 30, mit der Vorrichtung 5 gezeigt. Die Busteilnehmer oder die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind über einen Transceiver oder eine Busanschlusseinheit 11, 21, 31 an den Bus 40 angeschlossen und können über den Bus 40 Nachrichten 41 austauschen, wobei der Sendezugriff auf den Bus 40 für jede Nachricht 41 durch das Arbitrierungsverfahren gemäß CAN-Norm ISO 11898-1 an einen Busteilnehmer, die Teilnehmerstationen 10, 20, 30, vergeben wird, welcher für diese Nachricht 41 zum Sender wird. Hierbei weisen die Nachrichten 41 einen logischen Aufbau gemäß der CAN-Norm auf, sind also aus Start-of- Frame- Bit, Arbitration Field, Control Field, Data Field, CRC Field, Acknowledge Field und End-of- Frame Field aufgebaut. Hierbei wird durch einen Vergleich eines an die Busanschlusseinheit 11, 21, 31 gesendeten Sendesignals CAN_TX mit dem von der Busanschlusseinheit 11, 21, 31 empfangenen
Empfangssignal CAN_RX die korrekte Funktion der Datenübertragung während der Übertragung geprüft, wobei im Sender ein gegenüber dem Sendesignal CAN_TX um eine Verzögerungszeit DELTA_T verzögertes Sendesignal
CAN_TX_DEL vorgehalten wird, und wobei abhängig von einer Umschaltung für die Prüfung der korrekten Funktion der Datenübertragung das unverzögerte Sendesignal CAN_TX oder das um die Zeitverzögerung T_DELAY verzögerte Sendesignal CAN_TX_D EL verwendet wird. Hierbei wird ein Konfigurationswert T_M IN vorgegeben, so dass als minimaler Wert der Verzögerungszeit DELTA_T ein von dem Konfigurationswert T_M IN abhängiger Wert verwendet wird.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird auf die Messung der
Verzögerungszeit DELTA_T ganz verzichtet. Stattdessen wird die Position des zweiten Sample-Point (Secondary Sample Point) SSPs fest vorgegeben. Um eine feste Position vorzugeben, muss man sowohl die maximale als auch die minimale interne Verzögerungszeit DELTA_T eines CAN Transceivers kennen, und diese beiden Werte dürfen nicht zu weit auseinanderliegen. Bisher gibt es in den Datenblättern der Transceiver nur eine Angabe für das Maximum. Daher wird in diesem Fall auch das Minimum im Datenblatt angegeben.
Somit kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch auf die Messung verzichtet werden und es wird dann eine Verzögerungszeit DELTA_T
vorgegeben, deren Wert zwischen den aus dem Datenblatt der
Busanschlusseinheit 11, 21, 31 bekannten minimalen und maximalen
Verzögerungszeiten liegt.
Die hier beschriebene Erweiterung eines CAN Kontrollers der jeweiligen
Teilnehmerstation 10, 20, 30 kann insbesondere für CAN FD (CAN with Fl Data-rate) und für TTCAN FD (TTCAN with Flexible Data-rate) Netzwerke verwendet werden.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Bussystems 4, der Vorrichtung 5, der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 und des Messverfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Es ist eine beliebige Kombination der Merkmale des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels möglich. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem
Bussystem 4 der Ausführungsbeispiele ist beliebig. Die zuvor beschriebene Vorrichtung 5 und das von ihr ausgeführte
Messverfahren kann auch bei einem modifizierten Datenprotokoll angewendet werden, welches am 02.05.2011 auf der Internet-Seite
http://www.serniconductors.bosch.de/ ver0ffentlichte Dokument„CAN with Flexible Data- Rate, White Paper, Version 1.0" veröffentlicht wurde und welches unter anderem eine Vergrößerung des Datenfeldes sowie für einen Teil der CAN- Nachricht nach erfolgter Arbitrierung eine Verkürzung der Bitlänge ermöglicht.

Claims

Ansprüche
1) Vorrichtung (5) zur Ermittlung der internen Verzögerungszeit (DELTA_T) einer CAN-Busanschlusseinheit (11, 21, 31), um eine korrekte Funktion einer seriellen Datenübertragung in einem Bussystem (4) mit mindestens zwei Teilnehmerstationen (10, 20, 30) zu prüfen, wobei jede der Teilnehmerstationen (10, 20, 30) über eine Busanschlusseinheit (11, 21, 31) an den Bus (40) angeschlossen ist und über den Bus (40) Nachrichten (41) austauschen kann, wobei der Sendezugriff auf den Bus (40) für jede Nachricht (41) durch das Arbitrierungsverfahren gemäß CAN-Norm ISO 11898-1 an eine
Teilnehmerstation (10, 20, 30) vergeben wird, welche für diese Nachricht (41) zum Sender wird, wobei die Vorrichtung (5) aufweist
eine Einheit zur Ermittlung der internen Verzögerungszeit (DELTA_T) mit einem Verzögerungszähler (305) zum Ermitteln der Verzögerungszeit (DELTA_T) zwischen einem Sendesignal (CAN_TX) und einem Empfangssignal (CAN_RX), welcher Verzögerungszähler (305) gestoppt wird, wenn sowohl das Empfangssignal (CAN_RX) einen dominanten Pegel hat als auch der
Zählerstand des Verzögerungszählers (305) größer/gleich einem vorgegebenen Konfigurationswert (T_MIN) ist, oder zur Ermittlung der internen
Verzögerungszeit auf der Grundlage der maximalen und minimalen
Verzögerungszeit der Busanschlusseinheit (11, 21, 31).
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die minimale Verzögerungszeit ein von dem Konfigurationswert (T_MIN) abhängiger Wert ist.
3) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Position eines SSP vorgebbar ist, bei welchem ein Vergleich eines an die Busanschlusseinheit (11, 21, 31) gesendeten Sendesignals (CAN_TX) mit einem von der
Busanschlusseinheit (11, 21, 31) empfangenen Empfangssignal (CAN_RX) durchgeführt wird. 4) Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit einer Verzögerungseinheit (310) zum Generieren eines unverzögerten
Sendesignals (CAN_TX) oder eines um eine vorbestimmte Zeitverzögerung verzögerten Sendesignals (CAN_TX_DEL), und/oder
einer Vergleichseinheit (320) zum Vergleich eines an die
Busanschlusseinheit (11, 21, 31) gesendeten Sendesignals (CAN_TX) mit einem von der Busanschlusseinheit (11, 21, 31) empfangenen Empfangssignal (CAN_RX), um die korrekte Funktion der Datenübertragung während der Übertragung zu prüfen.
5) Vorrichtung nach Anspruch 4, zudem mit einer Umschalteinheit (330) zum Umschalten zwischen dem unverzögerten Sendesignal (CAN_TX) und dem um eine vorbestimmte Zeitverzögerung (T_DELAY) verzögerten Sendesignal (CAN_TX_DEL), so dass die Vergleichseinheit (320) zur Prüfung der korrekten Funktion der Datenübertragung entweder das unverzögerte Sendesignal
(CAN_TX) oder das um die vorbestimmte Zeitverzögerung (T_DELAY) verzögerte Sendesignal (CAN_TX_DEL) verwenden kann.
6) Messverfahren zur Ermittlung der internen Verzögerungszeit (DELTA_T) einer CAN-Busanschlusseinheit (11, 21, 31), um eine korrekte Funktion einer seriellen Datenübertragung in einem Bussystem (4) mit mindestens zwei Teilnehmerstationen (10, 20, 30) zu prüfen, wobei jede Teilnehmerstation (10, 20, 30) über eine Busanschlusseinheit (11, 21, 31) an den Bus (40)
angeschlossen ist und über den Bus (40) Nachrichten (41) austauschen kann, wobei der Sendezugriff auf den Bus (40) für jede Nachricht (41) durch das
Arbitrierungsverfahren gemäß CAN-Norm ISO 11898-1 an eine
Teilnehmerstation (10, 20, 30) vergeben wird, welche für diese Nachricht (41) zum Sender wird, wobei das Verfahren die interne Verzögerungszeit ermittelt mit einem Verzögerungszähler (305) zum Ermitteln der Verzögerungszeit
(DELTA_T) zwischen einem Sendesignal (CAN_TX) und einem Empfangssignal
(CAN_RX), welcher Verzögerungszähler (305) gestoppt wird, wenn sowohl das Empfangssignal (CAN_RX) einen dominanten Pegel hat als auch der
Zählerstand des Verzögerungszählers (305) größer/gleich einem vorgegebenen Konfigurationswert (T_MIN) ist, oder auf der Grundlage der maximalen und minimalen Verzögerungszeit der Busanschlusseinheit (11, 21, 31). 7) Messverfahren nach Anspruch 6, wobei die minimale Verzögerungszeit ein von dem Konfigurationswert (T_MIN) abhängiger Wert ist.
8) Messverfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Position eines SSP vorgegeben wird, bei welchem ein Vergleich eines an die Busanschlusseinheit (11, 21, 31) gesendeten Sendesignals (CAN_TX) mit einem von der
Busanschlusseinheit (11, 21, 31) empfangenen Empfangssignals (CAN_RX) durchgeführt wird.
9) Messverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, zudem mit
Generieren eines unverzögerten Sendesignals (CAN_TX) oder eines um eine vorbestimmte Zeitverzögerung (T_DELAY) verzögerten Sendesignals
(CAN_TX_DEL), und/oder Vergleichen eines an die Busanschlusseinheit (11, 21, 31) gesendeten Sendesignals (CAN_TX) mit einem von der Busanschlusseinheit (11, 21, 31) empfangenen Empfangssignal (CAN_RX), um die korrekte Funktion der Datenübertragung während der Übertragung zu prüfen.
10) Messverfahren nach Anspruch 9, wobei bei dem Schritt des
Vergleichens für die Prüfung der korrekten Funktion der Datenübertragung entweder das unverzögerte Sendesignal (CAN_TX) oder das um die
vorbestimmte Zeitverzögerung (T_DELAY) verzögerte Sendesignal
(CAN_TX_DEL) verwendet wird.
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