ES2957415T3

ES2957415T3 - Estación de abonado para un sistema de bus serie y procedimiento de comunicación en un sistema de bus serie

Info

Publication number: ES2957415T3
Application number: ES19821070T
Authority: ES
Inventors: Florian Hartwich; Arthur Mutter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2024-01-18
Anticipated expiration: 2039-12-11
Also published as: EP3900272B1; CN113412604B; KR20210102408A; PL3900272T3; US11962409B2; HUE062515T2; EP3900272A1; DE102018221958A1; CN113412604A; WO2020126760A1; US20220006564A1

Abstract

La invención se refiere a una estación de abonado (10; 30) para un sistema de bus en serie (1) y a un método para la comunicación en un sistema de bus en serie (1). La estación de abonado (10; 30) tiene un dispositivo de control de comunicación (11; 31) para controlar la comunicación de la estación de abonado (10; 30) con al menos otra estación de abonado (10; 20; 30) del sistema de bus (1), y un transceptor (12; 32) para transmitir una señal de transmisión (TXD), generada por el dispositivo de control de comunicación (11; 31), a un bus (40) del sistema de bus (1) de manera que para un mensaje (45) que se intercambia entre estaciones de abonado (10, 20, 30) del sistema de bus (1), el tiempo de bit (t_bt) de una señal transmitida en la primera fase de comunicación (451) al bus (40) difiere de un tiempo de bits (t_bt) de una señal transmitida en la segunda fase de comunicación (452), en donde el dispositivo de control de comunicación (11; 31) está diseñado para generar la señal de transmisión (TXD) de acuerdo con una trama (450; 450_1; 4500) en en el que se proporciona un campo para una suma de verificación de encabezado (H_CRC) y un campo para una suma de verificación de trama (F_CRC) y en donde el dispositivo de control de comunicación (11; 31) está diseñado para calcular la suma de verificación de encabezado (H_CRC) a partir de todos los bits en el encabezado de un marco (450; 450_1; 4500) formado para el mensaje (45), con la excepción de los bits de relleno fijos, que se insertan en el encabezado de la trama (450; 450_1; 4500) de acuerdo con una regla de relleno de bits fijos, según la cual un bit de relleno fijo se puede insertar siguiendo un número fijo de bits. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Estación de abonado para un sistema de bus serie y procedimiento de comunicación en un sistema de bus serie Campo técnico

La presente invención se refiere a una estación de abonado para un sistema de bus serie y a un procedimiento para la comunicación en un sistema de bus serie, que funciona con una alta velocidad de datos, así como una gran flexibilidad y una gran robustez frente a errores.

Estado de la técnica

Para la comunicación entre sensores y unidades de control, por ejemplo, en vehículos, a menudo se prefiere un sistema de bus en lugar de una conexión punto a punto. Con el creciente número de funciones de un sistema técnico o de un vehículo, aumenta también el tráfico de datos en el sistema de bus. Además, existe una demanda constante de que los datos se transmitan del emisor al receptor más rápido que antes.

Actualmente, se está introduciendo en los vehículos un sistema de bus en el que los datos se transmiten como mensajes en la norma ISO11898-1:2015 como especificación del protocolo CAN con CAN FD. Los mensajes se transmiten entre los participantes de bus del sistema de bus, como sensor, ECU, codificador, etc., en particular como se describe en el documento US 2017/0262400 A1.

Una de las ventajas de CAN FD es que la longitud de una trama transmitida a través del bus puede modificarse dinámicamente. Por un lado, esto se debe a que la longitud del campo de datos para transmitir los datos de usuario no siempre tiene que ser igual a la longitud máxima posible de 64 bytes, sino que puede acortarse en consecuencia si hay menos datos de usuario que transmitir. De este modo, el bus no se bloquea más tiempo del necesario por uno de los mensajes por transmitir.

Por este motivo, la longitud variable del campo de datos se especifica en un campo DLC para CAN FD. Si aquí se produce un error de bits, puede ocurrir que el receptor decodifique una longitud de trama incorrecta y, por lo tanto, compruebe la suma de comprobación (CRC = Cyclic Redundancy Check) en el lugar equivocado. Que se detecte un error a partir de la suma de comprobación (error CRC) es entonces cuestión de suerte.

Otra razón para la longitud dinámicamente cambiante de una trama CAN FD es una regla de relleno de bits. De acuerdo con esta regla, debe insertarse un bit inverso después de cinco bits idénticos en un mensaje CAN FD. Por lo tanto, es necesario un “contador de bits de relleno” en el campo para la suma de comprobación (campo CRC), en el que se introduce el número de bits de relleno insertados dinámicamente. Sin embargo, este “contador de bits de relleno” conlleva complejidad y un exceso de datos (data overhead). Esto reduce la velocidad neta de transmisión de datos, lo que ralentiza la comunicación en el sistema de bus.

El documento US 9.258.244 B1 describe un protocolo para la comunicación en entornos potencialmente interferentes. Aquí, se propone dividir un paquete de datos en una cabecera y un campo de datos. A continuación, un transmisor envía la cabecera con una suma de comprobación de cabecera formada sobre la cabecera de un paquete de datos a un receptor. Si el receptor acusa recibo, el emisor envía los datos del campo de datos con una suma de comprobación formada sobre los datos del campo de datos.

Divulgación de la invención

Por lo tanto, es la tarea de la actual invención proporcionar una estación del abonado para un sistema serial del bus y un procedimiento para la comunicación en un sistema serial del bus, que solucionan los problemas antedichos. En particular, una estación del abonado para un sistema serial del bus y un procedimiento para la comunicación en un sistema serial del bus deben ser proporcionados, en los cuales las desventajas de la protección de la suma de comprobación no ocurren, de modo que una alta tarifa de datos y un aumento en la cantidad de datos del usuario por trama se puedan realizar con gran flexibilidad y con gran robustez del error de la comunicación.

La tarea se resuelve mediante una estación de abonado para un sistema de bus serie que tiene las características de la reivindicación 1. La estación de abonado tiene un dispositivo de control de la comunicación para controlar la comunicación de la estación de abonado con al menos otra estación de abonado del sistema de bus, y un dispositivo de transmisión/recepción para transmitir una señal de transmisión generada por el dispositivo de control de la comunicación a un bus del sistema de bus, de modo que, para un mensaje intercambiado entre estaciones de abonado del sistema de bus, el tiempo de bit de una señal transmitida al bus en la primera fase de comunicación difiere de un tiempo de bit de una señal transmitida en la segunda fase de comunicación, en donde el dispositivo de control de la comunicación está adaptado para generar la señal de transmisión de acuerdo con una trama, en donde se prevén un campo de suma de comprobación de cabecera y un campo de suma de comprobación de trama, y en donde el dispositivo de control de la comunicación está adaptado para calcular la suma de comprobación de cabecera a partir de todos los bits de la cabecera de una trama formada para el mensaje, excepto los bits de relleno fijos insertados en la cabecera de la trama de acuerdo con una regla de relleno de bits fijos según la cual un bit de relleno fijo debe insertarse después de un número fijo de bits, tal como se describe en la reivindicación 1.

Debido a la configuración de la estación de abonado, un campo que contiene la longitud de la trama se asegura en una trama que se transmite en el bus para intercambiar mensajes entre las estaciones de abonado del sistema de bus. Esto siempre asegura la longitud correcta de la trama. Como resultado, un destinatario de la trama siempre puede decodificar la longitud de trama correcta y, por lo tanto, verificar la suma de verificación (CRC = Cyclic Redundancy Check) al final de la trama en el punto correcto. Esto significa que los errores de comunicación en el sistema de bus se pueden detectar en forma rápida y fiable. Esto significa que la probabilidad de error residual se reduce significativamente. La probabilidad de error residual indica la probabilidad de que una trama sea aceptada como correcta a pesar de un error.

Además, no es necesario ningún “contador de bits de relleno” para la protección de longitud de trama realizada con la estación de abonado. Esto reduce la complejidad de crear una trama en la estación de abonado emisora y la complejidad de evaluar una trama en una estación de abonado receptora, así como la sobrecarga de datos por transmitir (data overhead). Esto aumenta la velocidad neta de datos que puede transmitirse, lo que acelera la comunicación en el sistema de bus.

Como resultado, incluso con un aumento de la cantidad de datos de usuario por trama, la estación de abonado puede garantizar la transmisión y recepción de las tramas con gran flexibilidad con respecto a los acontecimientos actuales en el funcionamiento del sistema de bus y con una tasa de error baja.

En este caso, es posible con la estación de abonado en el sistema de bus, en particular, mantener un arbitraje conocido de CAN en una primera fase de comunicación y, sin embargo, aumentar de nuevo considerablemente la velocidad de transmisión en comparación con CAN o CAN FD.

Además, el procedimiento realizado por la estación de abonado puede utilizarse si también hay al menos una estación de abonado CAN y/o al menos una estación de abonado CAN FD en el sistema de bus que envían mensajes de acuerdo con el protocolo CAN y/o el protocolo CAN FD.

En las reivindicaciones dependientes se dan otras realizaciones ventajosas de la estación de abonado.

De acuerdo con una realización especial, el dispositivo de control de la comunicación está configurado para proporcionar la suma de comprobación de cabecera en la señal de transmisión antes de un campo de datos.

Opcionalmente, el dispositivo de control de la comunicación está configurado para incluir los bits de relleno fijos en la trama al calcular la suma de comprobación de cabecera.

De acuerdo con una realización, el dispositivo de control de la comunicación está configurado para calcular la suma de comprobación de trama a partir de todos los bits colocados antes de la suma de comprobación de trama en una trama formada para el mensaje, incluyendo o no todos los bits de relleno fijos insertados en la trama según una regla de relleno de bits fija, según la cual un bit de relleno fijo debe insertarse después de un número fijo de bits.

De acuerdo con una variante, el dispositivo de control de la comunicación está configurado para calcular la suma de comprobación de trama a partir de todos los bits dispuestos en el campo de suma de comprobación de cabecera y en el campo de datos de la trama formada para el mensaje. Alternativamente, el dispositivo de control de la comunicación puede estar configurado para calcular la suma de comprobación de trama a partir de todos los bits dispuestos en el campo de datos de la trama formada para el mensaje.

De acuerdo con una realización, la trama formada para el mensaje comprende un campo adicional dispuesto antes del campo para la suma de comprobación de cabecera, y en donde el dispositivo de control de la comunicación está dispuesto para insertar información sobre el número de bits de relleno dinámico en la trama en el campo adicional. Aquí, el controlador de comunicación puede estar configurado para diseñar el campo adicional como un campo de longitud fija en el que el número de bits de relleno se inserta como información sobre el número de bits de relleno dinámicos en la trama. Alternativamente, el controlador de comunicación puede configurarse para seleccionar la longitud del campo adicional dependiendo de cuántos bits de relleno dinámicos se inserten en la trama, de modo que el campo de suma de comprobación de cabecera se espere siempre después del mismo número de bits tras el inicio de la trama en el bus.

La estación de abonado puede comprender, además, una unidad de suma de comprobación para determinar un valor inicial para el cálculo de la suma de comprobación de cabecera, de tal manera que el valor temporal de la suma de comprobación de cabecera no pueda tomar el valor cero hasta el bit FDF.

Es concebible que la trama formada para el mensaje esté diseñada para ser compatible con CAN FD.

Concebiblemente, el dispositivo de control de la comunicación está configurado para generar la señal de transmisión de acuerdo con una trama en la que se prevé el campo de suma de comprobación de trama pero no se prevé el campo de suma de comprobación de cabecera, y el dispositivo de control de la comunicación está configurado para aplicar una regla de relleno de bits fija a lo largo de la trama según la cual debe insertarse un bit de relleno fijo después de un número fijo de bits.

Alternativa o adicionalmente, el dispositivo de control de la comunicación está opcionalmente configurado para proporcionar un identificador en la trama que indica la prioridad para enviar el mensaje asociado en el bus, en el que el número de bits para el identificador es libremente seleccionable.

Alternativa o adicionalmente, el dispositivo de control de la comunicación puede estar configurado para prever un espaciado de 0 bit o 1 bit en la señal de transmisión entre tramas sucesivas.

Es posible que en la primera fase de comunicación se negocie a cuál de las estaciones de abonado del sistema de bus se le da un acceso al menos temporalmente exclusivo y libre de colisiones al bus en la segunda fase de comunicación subsiguiente.

La estación de abonado descrita con anterioridad puede formar parte de un sistema de bus que comprende, además, un bus y al menos dos estaciones de abonado que están interconectadas a través del bus de tal manera que pueden comunicarse entre sí en serie. Aquí, por lo menos una de las por lo menos dos estaciones del abonado es una estación previamente descrita del abonado.

La tarea mencionada se resuelve, además, mediante un procedimiento para la comunicación en un sistema de bus serie de acuerdo con la reivindicación 15. El procedimiento se lleva a cabo con una estación de abonado del sistema de bus que comprende un dispositivo de control de la comunicación y un dispositivo de transmisión/recepción, en donde el procedimiento presenta los pasos de controlar, con el dispositivo de control de la comunicación, la comunicación de la estación de abonado con al menos otra estación de abonado del sistema de bus, y transmitir, con el dispositivo de transmisión/recepción, una señal de transmisión generada por el dispositivo de control de la comunicación a un bus del sistema de bus de modo que, para un mensaje intercambiado entre estaciones de abonado del sistema de bus, el tiempo de bit de una señal transmitida en la primera fase de comunicación difiera de un tiempo de bit de una señal transmitida en la segunda fase de comunicación en el bus, el tiempo de bit de una señal transmitida en el bus en la primera fase de comunicación es diferente de un tiempo de bit de una señal transmitida en la segunda fase de comunicación, en donde el dispositivo de control de la comunicación genera la señal de transmisión de acuerdo con una trama en la que se prevé un campo de suma de comprobación de cabecera y un campo de suma de comprobación de trama, y en donde el dispositivo de control de la comunicación calcula la suma de comprobación de la cabecera a partir de todos los bits de la cabecera de una trama formada para el mensaje, excepto los bits de relleno fijos insertados en la cabecera de la trama según una regla de relleno de bits fijos según la cual un bit de relleno fijo debe insertarse después de un número fijo de bits, tal como se describe en la reivindicación 15.

El procedimiento ofrece las mismas ventajas mencionadas con anterioridad en relación con la estación de abonado. Otras posibles implementaciones de la invención también incluyen combinaciones de características o realizaciones descritas con anterioridad o a continuación con respecto a los ejemplos de realización que no se mencionan explícitamente. Al hacerlo, el experto en la técnica también añadirá aspectos individuales como mejoras o adiciones a la respectiva forma básica de la invención.

Dibujos

La invención se describe con más detalle a continuación con referencia al dibujo adjunto y con referencia a ejemplos de realizaciones. En ellos:

Fig. 1 muestra un diagrama de bloques simplificado de un sistema de bus según un primer ejemplo de realización; Fig. 2 muestra un diagrama que ilustra la estructura de un mensaje que puede ser enviado por una estación de abonado del sistema de bus según el primer ejemplo de realización;

Fig. 3 muestra un diagrama de bloques esquemático simplificado de una estación de abonado del sistema de bus según el primer ejemplo de realización;

Fig. 4 muestra una curva temporal de las señales de bus CAN-FX_H y CAN-FX_L en la estación de abonado según el primer ejemplo de realización;

Fig. 5 muestra una característica temporal de una tensión diferencial VDIFF de las señales de bus CAN-FX_H y CAN- FX_L en la estación de abonado según el primer ejemplo de realización; y

Fig. 6 muestra un diagrama que ilustra la estructura de un mensaje que puede ser transmitido por una estación de abonado del sistema de bus según un segundo ejemplo de realización; y

Fig. 7 muestra un diagrama que ilustra la estructura de un mensaje que puede ser enviado por una estación de abonado del sistema de bus según un tercer ejemplo derealización.

En las figuras, los elementos idénticos o funcionalmente idénticos reciben los mismos signos de referencia, a menos que se indique lo contrario.

Descripción de los ejemplos de realización

La Fig. 1 muestra un ejemplo de sistema 1 de bus, que está diseñado en particular fundamentalmente para un sistema de bus CAN, un sistema de bus CAN FD, un sistema de bus CAN FX, y/o modificaciones de los mismos, como se describe a continuación. El sistema 1 de bus puede utilizarse en un vehículo, en particular un vehículo de motor, un avión, etc., o en un hospital, etc.

En la Fig. 1, el sistema 1 de bus tiene una pluralidad de estaciones 10, 20, 30 de abonado cada una conectada a un bus 40 que tiene un primer núcleo 41 de bus y un segundo núcleo 42 de bus. Los núcleos 41, 42 de bus también pueden denominarse CAN_H y CAN_L o CAN-FX_H y CAN-FX_L y se utilizan para la transmisión de señales eléctricas tras el acoplamiento de los niveles dominantes o la generación de niveles recesivos para una señal en estado de transmisión. Los mensajes 45, 46 en forma de señales pueden transmitirse en serie entre las estaciones 10, 20, 30 de abonado individuales a través del bus 40. Si se produce un error durante la comunicación en el bus 40, como se muestra en la flecha de bloque negra dentada de la Fig. 1, puede transmitirse opcionalmente una trama 47 de error (indicador de error). Las estaciones 10, 20, 30 de abonado son, por ejemplo, unidades de control, sensores, dispositivos de visualización, etc. de un vehículo de motor.

Como se muestra en la Fig. 1, la estación 10 de abonado tiene un dispositivo 11 de control de la comunicación, un dispositivo 12 de transmisión/recepción y una unidad 15 de suma de comprobación. La estación 20 de abonado tiene un dispositivo 21 de control de la comunicación, un dispositivo 22 de transmisión/recepción y una unidad 25 de suma de comprobación. La estación 30 de abonado tiene un dispositivo 31 de control de la comunicación, un dispositivo 32 de transmisión/recepción y una unidad 35 de suma de comprobación. La estación 30 de abonado tiene un dispositivo 31 de control de la comunicación, un dispositivo 32 de transmisión/recepción y una unidad 35 de suma de comprobación. Los dispositivos 12, 22, 32 de transmisión/recepción de las estaciones 10, 20, 30 de abonado están conectados cada uno directamente al bus 40, aunque esto no se ilustre en la Fig. 1.

Los dispositivos 11, 21, 31 de control de la comunicación sirven cada uno para controlar una comunicación de la respectiva estación 10, 20, 30 de abonado a través del bus 40 con al menos otra estación de abonado de las estaciones 10, 20, 30 de abonado conectadas al bus 40.

Los dispositivos 11, 31 de control de la comunicación crean y leen los primeros mensajes 45 que son, por ejemplo, mensajes 45 CAN modificados. En este caso, los mensajes 45 CAN modificados se basan en un formato CAN FX, que se describe con más detalle con referencia a la Fig. 2, y en donde se utiliza la unidad 15, 35 de suma de comprobación respectiva. Los dispositivos 11, 31 de control de la comunicación pueden adaptarse, además, para proporcionar o recibir un mensaje 45 CAN FX o un mensaje 46 CAN FD a o desde el dispositivo 32 de transmisión/recepción, según sea necesario. Aquí también se utilizan las respectivas unidades 15, 35 de suma de comprobación. De este modo, los dispositivos 11, 31 de control de la comunicación crean y leen un primer mensaje 45 o un segundo mensaje 46, en el que el primer y el segundo mensaje 45, 46 se diferencian por su norma de transmisión de datos, a saber, en este caso CAN FX o CAN FD.

El dispositivo 21 de control de la comunicación puede implementarse como un controlador CAN convencional conforme a la norma ISO 11898-1:2015, es decir, como un controlador CAN clásico tolerante a CAN FD o un controlador CAN FD. El dispositivo 21 de control de la comunicación crea y lee segundos mensajes 46, por ejemplo, mensajes 46 CAN FD. Los mensajes 46 CAN FD pueden comprender un número de bytes de datos que oscila entre 0 y 64, que además se transmiten a una velocidad de datos significativamente más rápida que un mensaje CAN clásico. En particular, el dispositivo 21 de control de la comunicación está diseñado como un controlador CAN FD convencional.

El dispositivo 22 de transmisión/recepción puede implementarse como un transceptor CAN convencional según la norma ISO 11898-1:2015 o un transceptor CAN FD. Los dispositivos 12, 32 de transmisión/recepción pueden adaptarse para proporcionar o recibir mensajes 45 de acuerdo con el formato CAN FX o mensajes 46 de acuerdo con el formato CAN FD actual hacia o desde los dispositivos 11, 31 de control de la comunicación asociados, según sea necesario.

Las dos estaciones 10, 30 de abonado pueden utilizarse para formar y luego transmitir mensajes 45 utilizando el formato CAN FX y para recibir dichos mensajes 45.

La Fig. 2 ilustra, para el mensaje 45, una trama 450 CAN FX proporcionada por el dispositivo 11 de control de la comunicación para que el dispositivo 12 de transmisión/recepción transmita en el bus 40. Aquí, el dispositivo 11 de control de la comunicación crea la trama 450 en el presente ejemplo de realización como compatible con CAN FD, como también se ilustra en la Fig. 2. Lo mismo se aplica análogamente al dispositivo 31 de control de la comunicación y al dispositivo 32 de transmisión/recepción de la estación 30 de abonado.

Haciendo referencia a la Fig. 2, la trama CAN FX 450 para la comunicación CAN en el bus 40 se divide en diferentes fases 451, 452 de comunicación, a saber, una fase 451 de arbitraje y una fase 452 de datos. La trama 450 tiene un campo 453 de arbitraje, un campo 454 de control, un campo 455 de datos, un campo 456 de suma de comprobación para una suma de comprobación F_CRC, un campo 457 de sincronización y un campo 458 de acuse de recibo.

En la fase 451 de arbitraje, se utiliza un identificador (ID) en el campo 453 de arbitraje para negociar bit a bit entre las estaciones 10, 20, 30 de abonado qué estación 10, 20, 30 de abonado desea enviar el mensaje 45, 46 con la mayor prioridad y, por lo tanto, se le da acceso exclusivo al bus 40 del sistema 1 de bus la próxima vez para la transmisión en la fase 452 de datos posterior. En la fase 451 de arbitraje, se utiliza una capa física como en CAN y CAN-FD. La capa física corresponde a la capa de transmisión de bits o capa 1 del conocido modelo OSI (Open Systems Interconnection Model).

Un punto importante durante la fase 451 es que se utiliza el conocido procedimiento CSMA/CR, que permite el acceso simultáneo de las estaciones 10, 20, 30 de abonado al bus 40 sin destruir el mensaje 45, 46 de mayor prioridad. Esto hace que sea relativamente fácil añadir más estaciones 10, 20, 30 de abonado al sistema 1 de bus, lo cual es muy ventajoso.

El procedimiento CSMA/CR tiene la consecuencia de que deben existir los denominados estados recesivos en el bus 40, que pueden ser sobrescritos por otras estaciones 10, 20, 30 de abonado con estados dominantes en el bus 40. En el estado recesivo, prevalecen las condiciones de alta impedancia en la estación 10, 20, 30 de abonado individual, lo que en combinación con las parásitas de la circuitería del bus da lugar a constantes de tiempo más largas. Esto lleva a una limitación de la velocidad de bits máxima de la capa física CAN-FD actual a unos 2 megabits por segundo en el uso real en vehículos.

En la fase 452 de datos, los datos de usuario de la trama CAN-FX o el mensaje 45 del campo 455 de datos, así como el campo 456 de suma de comprobación para la suma de comprobación F_CRC se transmiten además de una parte del campo 454 de control.

Un emisor del mensaje 45 no comienza una transmisión de bits de la fase 452 de datos en el bus 40 hasta que la estación 10 de abonado como emisor haya obtenido arbitraje y la estación 10 de abonado como emisor tenga así acceso exclusivo al bus 40 del sistema 1 de bus para la transmisión.

En general, en el sistema de bus con CAN FX pueden darse las siguientes propiedades divergentes en comparación con CAN o CAN FD:

a) adopción y, en caso necesario, adaptación de características probadas responsables de la robustez y facilidad de uso de CAN y CAN FD, en particular la estructura de trama con identificador y el arbitraje según el procedimiento CSMA/CR,

b) aumento de la velocidad neta de transmisión de datos, en particular a unos 10 megabits por segundo, c) aumento del tamaño de los datos de usuario por trama, en particular a unos 4 kbytes.

Como se muestra en la Fig. 2, en la fase 451 de arbitraje como primera fase de comunicación, la estación 10 de abonado utiliza parcialmente, en particular hasta el bit FDF (inclusive), un formato conocido de CAN/CAN-FD según la norma ISI11898-1:2015. Por el contrario, la estación 10 de abonado utiliza a partir del bit FDF en la primera fase de comunicación, así como en la segunda fase de comunicación, la fase 452 de datos, un formato CAN FX descrito a continuación.

En la presente realización, CAN FX y CAN FD son compatibles. Aquí, el bit res conocido de CAN FD, que se denomina bit FXF en lo sucesivo, se utiliza para cambiar del formato CAN FD al formato CAN FX. Por lo tanto, los formatos de trama de CAN FD y CAN FX son iguales hasta el bit res. Una estación de abonado CAN FX, en este caso las estaciones 10, 30 de abonado, también soporta CAN FD.

Como alternativa a la trama 450 mostrada en la Fig. 2, en la que se utiliza un identificador con 11 bits, es posible opcionalmente un formato de trama extendida CAN FX en el que se utiliza un identificador con 29 bits. Hasta el bit FDF, esto es idéntico al conocido formato de trama extendida CAN FD de la norma ISO11898-1:2015.

Refiriéndose a la Fig. 2, la trama 450 desde el bit SOF hasta el bit FDF inclusive es idéntica al formato de trama base CAN FD según la norma ISO11898-1:2015, por lo que no se explica más aquí la estructura conocida. Los bits que se muestran con una línea gruesa en su línea inferior en la Fig. 2 se envían como dominantes en la trama 450. Los bits que se muestran con una línea gruesa en su línea superior en la Fig. 2 se envían como recesivos en la trama 450.

En general, al generar la trama 450, se aplican dos reglas de relleno diferentes. Hasta el bit FXF en el campo 454 de control, se aplica la regla de relleno de bits dinámica de CAN FD, de modo que se debe insertar un bit de relleno inverso después de 5 bits iguales en sucesión. Después de un bit FX en el campo 454 de control, se aplica una regla de relleno fija, de modo que debe insertarse un bit de relleno fijo después de un número fijo de bits. Alternativamente, en lugar de un solo bit de relleno, se puede insertar un número de 2 o más bits como bits de relleno fijos.

En la trama 450, el bit FDF es seguido inmediatamente por el bit FXF, que corresponde en posición al “bit res” en el formato de trama base CAN FD, como se ha mencionado con anterioridad. Si el bit FXF se envía como 1, es decir, recesivo, identifica, por lo tanto, la trama 450 como una trama CAN FX. En el caso de una trama CAN FD, el dispositivo 11 de control de la comunicación establece el bit FXF como 0, es decir, dominante.

El bit FXF es seguido en la trama 450 por un bit resFX, que es un bit dominante para uso futuro. El resFX debe enviarse como 0, es decir, dominante, para la trama 450. Sin embargo, si la estación 10 de abonado recibe un bit resFX como 1, es decir, recesivo, la estación 10 de abonado receptora entra, por ejemplo, en un estado de excepción de protocolo, tal como se ejecuta para un mensaje CAN FD 46 para un res=1. El bit resFX también podría definirse a la inversa, es decir, que debe enviarse como 1, es decir, recesivo, para que la estación de abonado receptora entre en el estado de excepción de protocolo para un bit resFX dominante.

El bit FXF es seguido en la trama 450 por una secuencia BRS AD en la que se codifica una secuencia de bits predeterminada. Esta secuencia de bits permite una conmutación sencilla y segura de la velocidad de bits de arbitraje de la fase 451 de arbitraje a la velocidad de bits de datos de la fase 452 de datos. Por ejemplo, la secuencia de bits de la BRS AD consiste en un bit de arbitraje recesivo seguido de un bit de datos dominante. En este ejemplo, la tasa de bits puede conmutarse en el flanco entre los dos bits mencionados.

La secuencia BRS AD es seguida por un campo DLC en la trama 450, en el que se inserta el código de longitud de datos (DLC), que indica el número de bytes en el campo 455 de datos de la trama 450. El código de longitud de datos (DLC) puede ser cualquier valor desde 1 hasta la longitud máxima del campo 455 de datos o longitud del campo de datos. En particular, si la longitud máxima del campo de datos es de 2048 bits, el código de longitud de datos (DLC) requiere un número de 11 bits suponiendo que DLC = 0 significa una longitud de campo de datos con un número de 1 byte y DLC = 2047 significa una longitud de campo de datos con un número de 2048 bytes de longitud de campo de datos. Alternativamente, podría permitirse un campo 455 de datos de longitud 0 como, por ejemplo, con CAN. En este caso, DLC = 0, por ejemplo, codificaría la longitud del campo de datos con el número de 0 bytes. La longitud máxima codificable del campo de datos con, por ejemplo, 11 bits es entonces (2A11)-1 =2047. El campo DLC de la trama 450 va seguido de una suma de comprobación de cabecera H_CRC. La suma de comprobación de cabecera es una suma de comprobación para proteger la cabecera de la trama 450, es decir, todos los bits desde el principio de la trama 450 con el bit SOF hasta el principio de la suma de comprobación de cabecera H_CRC, incluyendo todos los bits dinámicos y opcionalmente los bits de relleno fijos hasta el principio de la suma de comprobación de cabecera H_CRC. La longitud de la suma de comprobación de cabecera H_CRC y, por lo tanto, del polinomio de suma de comprobación según la comprobación de redundancia cíclica (CRC), se seleccionará en función de la distancia de Hamming deseada. La palabra de datos que debe asegurarse mediante la suma de comprobación de cabecera H_CRC es superior a 27 bits para un código de longitud de datos (DLC) de 11 bits. Por lo tanto, para alcanzar una distancia de Hamming de 6, el polinomio de la suma de comprobación de cabecera H_CRC debe tener una longitud mínima de 13 bits. El cálculo de la suma de comprobación de cabecera H_CRC se describe con más detalle a continuación.

La suma de comprobación de cabecera H_CRC va seguida del campo 455 de datos (Data Field) en la trama 450. El campo 455 de datos consta de 1 a n bytes de datos, donde n es, por ejemplo, 2048 bytes o 4096 bytes o cualquier otro valor. Alternativamente, es concebible una longitud de campo de datos de 0. La longitud del campo 455 de datos se codifica en el campo DLC como se ha descrito con anterioridad.

Una suma de control de trama F_CRC sigue al campo 455 de datos en la trama 450. La suma de control de trama F_CRC consiste en los bits de la suma de control de trama F_CRC. La suma de comprobación de trama F_CRC consiste en los bits de la suma de comprobación de trama F_CRC. La longitud de la suma de comprobación de trama F_CRC y, por lo tanto, del polinomio CRC debe seleccionarse en función de la distancia de Hamming deseada. La suma de comprobación de trama F_CRC protege la trama 450 completa. El cálculo de la suma de comprobación de trama F_CRC se describe con más detalle a continuación.

La suma de comprobación de trama F_CRC va seguida en la trama 450 por una secuencia BRS DA, en la que se codifica una secuencia de bits predeterminada. Esta secuencia de bits permite un cambio sencillo y seguro de la velocidad de bits de datos de la fase 452 de datos a la velocidad de bits de arbitraje de la fase 451 de arbitraje. Por ejemplo, la secuencia de bits de la BRS DA consiste en un bit de datos recesivo seguido de un bit de arbitraje dominante. En este ejemplo, la tasa de bits puede conmutarse en el flanco entre los dos bits mencionados. Después de la secuencia BRS DA, sigue un campo de sincronización en la trama 450, en el que se mantiene un patrón de sincronización (Sync Pattern). El patrón de sincronización es un patrón de bits que permite a una estación 10, 30 de abonado receptora reconocer el inicio de la fase 451 de arbitraje después de la fase 452 de datos. El patrón de sincronización permite a las estaciones 10, 30 de abonado receptoras que no conocen la longitud correcta del campo 455 de datos, por ejemplo, debido a una suma de comprobación de cabecera H_CRC incorrecta, sincronizarse. Posteriormente, estas estaciones de abonado pueden enviar un “acuse de recibo negativo” (Negativ Acknowledge) para informarles de la recepción defectuosa. Esto es especialmente importante si CAN FX ya no permite tramas 47 de error (Error Flags) en el campo 455 de datos.

El campo de sincronización es seguido en la trama 450 por un campo ACK consistente en varios bits, a saber, en el ejemplo de la Fig. 2, un bit ACK, un bit ACK-dlm, un bit Na CK y un bit NACK-dlm. El bit NACK y el bit NACK-dlm son bits opcionales. El bit ACK es enviado por las estaciones 10, 30 de abonado receptoras como dominante cuando han recibido correctamente la trama 450. La estación de abonado emisora envía el bit ACK como recesivo. Por lo tanto, el bit enviado originalmente en la trama 450 en el bus 40 puede ser sobrescrito por las estaciones 10, 30 de abonado receptoras. El bit ACK dlm se envía como bit recesivo, lo que sirve para separarlo de otros campos. El bit NACK y el bit NACK-dlm se utilizan para permitir a una estación de abonado receptora señalar una recepción incorrecta de la trama 450 en el bus 40. La función de los bits es la misma que la del bit ACK y el bit ACK-dlm.

El campo ACK (ACK Field) es seguido por un campo final (EOF = End of Frame) en la trama 450. La secuencia de bits del campo final (EOF) se utiliza para marcar el final de la trama 450. El campo de final de trama (EOF) garantiza el envío de un número de 8 bits recesivos al final de la trama 450. Se trata de una secuencia de bits que no puede producirse dentro de la trama 450. Esto permite que el final de la trama 450 sea detectado en forma fiable por las estaciones 10, 20, 30 de abonado.

El campo final (EOF) tiene una longitud que varía dependiendo de si un bit dominante o un bit recesivo fue visto en el bit NACK. Si la estación de abonado emisora recibió el bit NACK como dominante, entonces el campo final (EOF) tiene una cuenta de 7 bits recesivos. En caso contrario, el campo final (EOF) solo tiene 5 bits recesivos.

Después del campo final (EOF), sigue un espacio intertrama (IFS - Inter Frame Space) en la trama 450. Este espacio intertrama (IFS) está diseñado como para cAn FD según la norma ISO198-1:2015.

La Fig. 3 muestra la estructura básica de la estación 10 de abonado con el dispositivo 11 de control de la comunicación, el dispositivo 12 de transmisión/recepción y la unidad 15 de suma de comprobación, que forma parte del dispositivo 11 de control de la comunicación. La estación 30 de abonado está construida de manera similar a la mostrada en la Fig. 3, pero la unidad 35 de suma de comprobación está dispuesta separadamente del dispositivo 31 de control de la comunicación y del dispositivo 32 de transmisión/recepción, como se muestra en la Fig. 1. Por lo tanto, la estación 30 de abonado no se describe por separado.

De acuerdo con la Fig. 3, la estación 10 de abonado tiene, además del dispositivo 11 de control de la comunicación y el dispositivo 12 de transmisión/recepción, un microcontrolador 13, al que está asignado el dispositivo 11 de control de la comunicación, y un ASIC de sistema 16 (ASIC = circuito integrado de aplicación específica), que alternativamente puede ser un chip de base de sistema (SBC), en el que se combinan varias funciones necesarias para un montaje electrónico de la estación 10 de abonado. Además del dispositivo 12 de transmisión/recepción, el ASIC 16 del sistema incorpora un dispositivo 17 de alimentación de energía que suministra energía eléctrica al dispositivo 12 de transmisión/recepción. El dispositivo 17 de alimentación suministra normalmente una tensión CAN_Supply de 5 V. Sin embargo, dependiendo de los requisitos, el dispositivo 17 de alimentación puede suministrar una tensión diferente con un valor diferente. Adicional o alternativamente, el dispositivo 17 de alimentación puede diseñarse como una fuente de corriente.

La unidad 15 de suma de comprobación tiene un bloque 151 de suma de comprobación de cabecera y un bloque 152 de suma de comprobación de trama, que se describen con más detalle a continuación. En el bloque 151 de suma de comprobación de cabecera, se almacena al menos temporalmente un valor 1511 de inicio.

El dispositivo 12 de transmisión/recepción también tiene un transmisor 121 y un receptor 122. Aunque en lo sucesivo siempre se hará referencia al dispositivo 12 de transmisión/recepción, es posible alternativamente proporcionar el receptor 122 en un dispositivo separado externo al transmisor 121. El transmisor 121 y el receptor 122 pueden construirse como en un transceptor 22 convencional. En particular, el transmisor 121 puede comprender al menos un amplificador operacional y/o un transistor. El receptor 122 puede comprender, en particular, al menos un amplificador operacional y/o un transistor.

El dispositivo 12 de transmisión/recepción está conectado al bus 40, más concretamente a su primer núcleo 41 de bus para CAN_H o CAN-FX_H y a su segundo núcleo 42 de bus para CAN_L o CAN-FX_L. La alimentación de tensión del dispositivo 17 de alimentación para suministrar energía eléctrica a los núcleos 41, 42 de bus primero y segundo, en particular con la tensión CAN-Supply, tiene lugar a través de al menos una conexión 43. La conexión a tierra o CAN_GND se realiza a través de una conexión 44. El primer y segundo núcleo 41, 42 de bus se terminan con una resistencia 49 de terminación.

Los núcleos 41, 42 de bus primero y segundo están conectados en el dispositivo 12 de transmisión/recepción no solo al transmisor 121, también denominado “transmitter”, y al receptor 122, también denominado “receiver”, aunque la conexión no se muestra en la Fig. 3 por conveniencia.

En el funcionamiento del sistema 1 de bus, el transmisor 121 convierte una señal de transmisión TXD o TxD del dispositivo 11 de control de la comunicación en las señales correspondientes CAN-FX_H y CAN-FX_L para los núcleos 41, 42 de bus y transmite estas señales CAN-FX_H y CAN-FX_L al bus 40 en los terminales para CAN_H y CAN_L.

El receptor 122 forma una señal de recepción RXD o RxD a partir de las señales CAN-FX_H y CAN-FX_L recibidas del bus 40 como se muestra en la Fig. 4, y la transmite al dispositivo 11 de control de la comunicación como se muestra en la Fig. 3. A excepción de un estado de reposo o espera (idle o standby), el dispositivo 12 de transmisión/recepción con el receptor 122 siempre escucha una transmisión de datos o mensajes 45, 46 en el bus 40 durante el funcionamiento normal, independientemente de si el dispositivo 12 de transmisión/recepción es o no el emisor del mensaje 45.

De acuerdo con el ejemplo de la Fig. 4, las señales CAN-FX_H y CAN-FX_L tienen los niveles 401, 402 de bus dominante y recesivo, como se conoce de CAN, al menos en la fase de arbitraje 451. En el bus 40, se forma una señal diferencial VDIFF = CAN-FX_H - CAN-FX_L, la cual se muestra en la Fig. 5. Los bits individuales de la señal VDIFF con el tiempo de bit t_bt pueden detectarse con un umbral de recepción de 0,7 V. En la fase 452 de datos, los bits de las señales CAN-FX_H y CAN-FX_L se transmiten más rápidamente, es decir, con un tiempo de bit t_bt más corto, que en la fase 451 de arbitraje. Así, las señales CAN-F<x>_H y CAN- FX_L en la fase 452 de datos se diferencian de las señales convencionales CAN_H y CAN_L al menos en su velocidad de bit más rápida.

La secuencia de estados 401, 402 para las señales CAN-FX_H, CAN-FX_L de la Fig. 4 y la progresión resultante de la tensión VDIFF de la Fig. 5 solo pretenden ilustrar la función de la estación 10 de abonado. La secuencia de estados de datos para los estados 401, 402 de bus puede seleccionarse según sea necesario.

En otras palabras, en un primer modo de funcionamiento según la Fig. 4, el transmisor 121 genera un primer estado de datos como un estado de bus 402 con diferentes niveles de bus para dos núcleos 41, 42 de bus de la línea de bus y un segundo estado de datos como un estado de bus 401 con el mismo nivel de bus para los dos núcleos 41, 42 de bus de la línea de bus del bus 40.

Además, para las progresiones temporales de las señales CAN-FX_H, CAN-FX_L, el transmisor 121 transmite los bits con una velocidad binaria más alta en el bus 40 en un segundo modo de funcionamiento, que comprende la fase 452 de datos. Las señales CAN-FX_H y CAN-FX_L pueden generarse, además, con una capa física diferente en la fase 452 de datos con CAN FD. Esto permite aumentar aún más la velocidad binaria en la fase 452 de datos que con CAN FD.

La unidad 15 de suma de comprobación de la Fig. 3, en particular su bloque 151 de suma de comprobación de cabecera, se utiliza para calcular y evaluar la suma de comprobación en el campo de suma de comprobación de cabecera H_CRC. Además, la unidad 15 de suma de comprobación, en particular su bloque 152 de suma de comprobación de trama, se utiliza para calcular y evaluar la suma de comprobación en el campo de la suma de comprobación de trama F_CRC.

Como se ha mencionado con anterioridad, se forma una suma de comprobación para asegurar la cabecera de la trama 450, es decir, todos los bits desde el principio de la trama 450 con el bit SOF hasta el principio de la suma de comprobación de cabecera H_CRC, incluyendo todos los bits dinámicos y opcionalmente los bits de relleno fijos hasta el principio de la suma de comprobación de cabecera H_CRC.

En la presente realización, el dispositivo 11 de control de la comunicación, en particular su unidad 15 de suma de comprobación o bloque 151 de suma de comprobación de cabecera, toma precauciones para eliminar un error denominado de tipo B al calcular la suma de comprobación de cabecera H_CRC. Dicho error puede producirse debido a los bits de relleno dinámicos que pueden producirse hasta el bit FXF de la trama 450. El error se produce cuando las sincronizaciones de error causadas por glitches insertan o eliminan erróneamente bits de relleno mientras el resultado intermedio actual de la suma de comprobación CRC tiene el valor 0.

El dispositivo 11 de control de la comunicación, en particular su unidad 15 de suma de comprobación o bloque 151 de suma de comprobación de cabecera, selecciona, por lo tanto, el valor de inicio para el cálculo de la suma de comprobación de cabecera H_CRC de tal manera que no todos los bits del registro generador de CRC puedan estar a '0' mientras se procesa una secuencia de bits sin errores de paso detectados hasta el bit FXF. Así, el valor temporal del cálculo de la suma de comprobación de cabecera H_CRC no puede convertirse en 0...0 hasta que se procese el bit FXF. Por lo tanto, el valor inicial debe ajustarse a un valor especial, pero no a 0...0, para que no se produzca ningún valor 0...0 en la suma de control de cabecera H_CRC.

Al determinar el valor de inicio para el cálculo de la suma de control de cabecera H_CRC, el dispositivo 11 de control de la comunicación, en particular su unidad 15 de suma de control o bloque 151 de suma de control de cabecera, tiene en cuenta que una estación 10, 30 de abonado CAN FX no puede transmitir ninguna secuencia de bits hasta el bit FXF. El dispositivo 11 de control de la comunicación, en particular su unidad 15 de suma de comprobación o el bloque 151 de suma de comprobación de cabecera, determina, por lo tanto, el valor de inicio bajo las siguientes restricciones, a saber,

- que no pueden enviarse más de cinco bits dominantes o cinco recesivos en secuencia por los bits de relleno dinámicos, y

- que determinados bits de la trama 450 tienen un valor fijo como se ha descrito con anterioridad y, por lo tanto, no son variables.

De este modo, el valor de inicio predeterminado puede ser configurado dinámicamente por el dispositivo 11 de control de la comunicación, en particular mediante software en la unidad 15 de suma de comprobación o el bloque 151 de suma de comprobación de cabecera.

Alternativamente, el valor de inicio predeterminado puede ser almacenado permanentemente en el dispositivo 11 de control de la comunicación después de que el valor de inicio haya sido determinado una vez, ya sea por el dispositivo 11 de control de la comunicación u otro dispositivo. Alternativamente, el valor de inicio predeterminado puede ser seleccionado por un operador con la condición de que el valor de inicio no sea 0...0.

Esto significa que ya no puede producirse un error de tipo B en la estación 10 de abonado.

La mayor ventaja del procedimiento descrito para calcular el valor de inicio es que no se introducen bits adicionales en la trama 450. Esto reduce el voladizo de datos de la trama 450 y la complejidad de la evaluación de la trama. Esto reduce el voladizo de datos de la trama 450 y la complejidad de la evaluación de la trama 450.

Además, podría ser necesario aumentar la longitud de la suma de comprobación de cabecera H_CRC y, por lo tanto, el orden del polinomio CRC para encontrar un valor de inicio H_CRC adecuado. Así, la suma de comprobación de cabeza H_CRC sería más larga de lo necesario para la detección de cierto número de cambios de bit normales en los que el estado del bit cambia involuntariamente debido a un error.

Además, el dispositivo 11 de control de la comunicación, en particular su unidad 15 de suma de comprobación o bloque 151 de suma de comprobación de cabecera, podría utilizar un polinomio diferente para la suma de comprobación de cabecera H_CRC para las tramas 450 que utilizan un identificador (ID) con 11 bits que para las tramas 450 que utilizan un identificador (ID) con 29 bits. Esto tiene la ventaja de que la sobrecarga de datos debida a la suma de comprobación de cabecera H_CRC es menor para las tramas 450 que utilizan un identificador (ID) con 11 bits que para las tramas 450 que utilizan un identificador (ID) con 29 bits.

La unidad 15 de suma de comprobación, en particular su bloque 152 de suma de comprobación de trama, también forma la suma de comprobación de trama F_CRC, como se ha mencionado con anterioridad. Aquí, la unidad de la suma de comprobación 15 puede utilizar una de las posibilidades mencionadas. Aquí, la suma de comprobación de trama F_CRC asegura como sigue.

La suma de comprobación de trama F_CRC se calcula sobre la trama 450 completa. Así, todos los bits desde e incluyendo el bit SOF hasta el principio de la suma de comprobación de trama F_CRC se incluyen en el cálculo de la suma de comprobación de trama F_CRC. Además, se incluyen en el cálculo los bits de relleno dinámico y, opcionalmente, también los bits de relleno fijo. Dado que la suma de comprobación de cabecera H_CRC ya protege la cabecera de la trama 450 contra errores de tipo B, la suma de comprobación de trama F_CRC no tiene que volver a hacerlo.

La Fig. 6 muestra una trama 450_1 según una segunda realización en la que CAN FX y CAN FD son compatibles. En este ejemplo de realización, la trama 450_1 y, por lo tanto, el formato de trama CAN FX difiere de la trama 450 de la Fig. 2, como se describe a continuación. Aquí solo se describen las diferencias con respecto a la trama 450 de la Fig. 6. En todos los demás aspectos, las tramas 450, 450_1 de las dos realizaciones son iguales.

En la trama 450_1, se inserta un campo S_C antes de la suma de comprobación de cabecera H_CRC. En el campo S_C se transmite el número de bits de relleno dinámico transmitidos (stuff count). El campo S_C puede tener de 1 a n bits. En este caso, es decir, para la trama 450_1, se produce un máximo de 3 bits de relleno dinámicos, es decir, n puede seleccionarse como 2. Alternativamente, la transmisión de “número de bits de relleno dinámico módulo X” es posible para reducir el número de bits por transmitir. X puede ser 2, por ejemplo.

Sin embargo, esta variación aumenta el voladizo de datos de la trama 450_1 en comparación con la trama 450 de la Fig. 2.

En una modificación de la trama 450_1, se inserta un compensador de relleno en el campo S_C en lugar del número de bits de relleno dinámicos enviados (recuento de relleno). El compensador de relleno tiene de 0 a m bits, donde m corresponde al número máximo de bits de relleno dinámicos que pueden producirse hasta el bit FDF. La suma de los bits de relleno dinámico y los bits del compensador de relleno siempre es igual a m.

El compensador de relleno asegura que la longitud de la cabecera de la trama 450_1 sea constante. Por ejemplo, en el caso de 11 bits para el identificador (ID), un máximo de tres bits de relleno dinámicos pueden ocurrir. Así, para un identificador (ID) con 11 bits, m sería 3. En una trama 450_1 con un bit de relleno dinámico, el compensador de relleno tiene una longitud de 2 bits, ya que 3-1=2 bits. Esto significa que el campo 455 de datos siempre comienza después de un número fijo de bits desde el principio de la trama.

La Fig. 7 muestra una trama 4500 según una tercera realización en la que CAN FX y CAN FD no son compatibles. En esta realización, la trama 4500 y, por lo tanto, el formato de trama CAN FX difiere de la trama 450 de la Fig. 2, como se describe a continuación. Aquí solo se describen las diferencias con respecto a la trama 450 de la Fig. 2. En todos los demás aspectos, las tramas 450, 4500 de las dos realizaciones son iguales.

Generalmente, solo se utiliza la regla de relleno fijo cuando se genera la trama 4500 según la presente realización, de forma que se inserta un bit de relleno fijo después de un número fijo de bits. Alternativamente, en lugar de un solo bit de relleno, pueden insertarse 2 o más bits como bits de relleno fijos. Esto da como resultado una longitud de trama constante o una longitud de trama 4500 constante para un valor conocido del código de longitud de datos (DLC), lo que evita diversos problemas causados por los bits de relleno dinámicos.

En la trama 4500 según la presente realización, el identificador (ID) ya no está limitado a un número de 11 bits o 29 bits como en CAN FD. El número k de bits del identificador (ID) puede seleccionarse libremente. De modo alternativo, el número k puede establecerse en un valor fijo. Para una velocidad de datos neta alta, tiene sentido un ID con k = 8 bits. Esto es suficiente para dar a cada estación 10, 20, 30 de abonado del sistema 1 de bus un número suficiente de prioridades de acceso al bus. Sin embargo, se puede seleccionar otro valor para k, dependiendo de la necesidad y del número de prioridades diferentes en el sistema 1 de bus.

Los bits RRS, IDE, FDF, FXF de la trama 450 de la Fig. 2 ya no son necesarios para la trama 4500 y se omiten. De este modo, se ahorran 4 bits y se reduce el voladizo de la trama. Esto aumenta la velocidad de datos neta en el sistema 1 de bus.

El campo final (EOF) solo tiene un número de 5 bits en la trama 4500 si el bit NACK es dominante. Si, por el contrario, el bit NACK es recesivo, el campo final (EOF) tiene un número de 3 bits. Esto garantiza que se envíe un número de 6 bits recesivos al final de la trama 4500. Este número de bits recesivos no puede ocurrir en ningún otro lugar de una trama 4500 válida si se inserta un bit de relleno fijo después de 5 bits iguales en la fase 451 de arbitraje. Alternativamente, podría haber más de 6 bits. En particular, el número de bits EOF debe ajustarse al número de bits después de los cuales se inserta un bit de relleno fijo.

El espaciado intertrama (IFS) no requiere una longitud mínima en la trama 4500. En particular, el espaciado intertrama (IFS) puede tener longitud 0. En tal caso, dos tramas 4500 se envían sin interrupción una tras otra. Sin embargo, un espaciado intertrama (IFS) con un número de, por ejemplo, 1 bit también es útil para aumentar la robustez del sistema 1 de bus en comparación con el caso mencionado con anterioridad. Gracias a los ahora 7 bits recesivos entre dos tramas 4500, una nueva estación de abonado en el bus 40 puede sincronizarse en forma más fiable.

Por lo tanto, no se producen bits de relleno dinámicos con la trama 4500. Como resultado, no es necesario proporcionar protección contra el tipo de error B descrito con anterioridad. Por lo tanto, el campo S_C de la Fig. 6, que se utiliza para detectar el tipo de error B, no es necesario, de modo que el voladizo de trama se reduce aún más. Esto aumenta aún más la velocidad neta de transmisión de datos en el sistema 1 de bus.

Así, para la trama 4500, la suma de comprobación de trama F_CRC puede calcularse como se ha expuesto con anterioridad, tal como se ha descrito con respecto al primer ejemplo de realización en el que está presente la compatibilidad CAN FD.

Todas las realizaciones descritas con anterioridad de las estaciones 10, 20, 30 de abonado, el sistema 1 de bus y el procedimiento llevado a cabo en el mismo pueden utilizarse individualmente o en todas las combinaciones posibles. En particular, todas las características de las realizaciones descritas con anterioridad y/o sus modificaciones pueden combinarse como se desee. Adicional o alternativamente, las siguientes modificaciones son concebibles en particular.

Aunque la invención se describe con anterioridad utilizando el sistema de bus CAN como ejemplo, la invención puede utilizarse con cualquier red de comunicación y/o procedimiento de comunicación que utilice dos fases de comunicación diferentes en las que los estados de bus generados para las diferentes fases de comunicación sean diferentes. En particular, la invención es aplicable a desarrollos de otras redes de comunicación serie, tales como Ethernet y/o Ethernet 100 Base-T1, sistemas de bus de campo, etc.

En particular, el sistema 1 de bus según los ejemplos de realización puede ser una red de comunicación en la que los datos pueden transmitirse en serie a dos velocidades binarias diferentes. Es ventajoso, pero no es un prerrequisito necesario, que el acceso exclusivo y sin colisiones de una estación 10, 20, 30 de abonado a un canal común esté garantizado en el sistema 1 de bus al menos durante ciertos períodos de tiempo.

El número y la disposición de las estaciones 10, 20, 30 de abonado en el sistema 1 de bus de las realizaciones es arbitrario. En particular, la estación 20 de abonado puede omitirse en el sistema 1 de bus. Es posible que una o más de las estaciones de abonado 10 o 30 estén presentes en el sistema 1 de bus. Es concebible que todas las estaciones de abonado del sistema 1 de bus tengan la misma configuración, es decir, que solo la estación 10 de abonado o solo la estación 30 de abonado estén presentes.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una estación (10; 30) de abonado para un sistema (1) de bus serie, con

dispositivo (11; 31) de control de la comunicación para controlar una comunicación de la estación (10; 30) de abonado con al menos otra estación (10; 20; 30) de abonado del sistema (1) de bus, y

un dispositivo (12; 32) de transmisión/recepción para transmitir una señal de transmisión (TXD) generada por los dispositivo (11; 31) de control de la comunicación sobre un bus (40) del sistema (1) de bus de manera que, para un mensaje (45) intercambiado entre estaciones (10, 20, 30) de abonado del sistema (1) de bus, el tiempo de bit (t_bt) de una señal enviada sobre el bus (40) en la primera fase (451) de comunicación difiere de un tiempo de bit (t_bt) de una señal enviada en la segunda fase (452) de comunicación,

en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para generar la señal de transmisión (TXD) de acuerdo con una trama (450; 450_1; 4500) que en serie después de un bit de inicio (SOF) presenta un campo (453) de arbitraje, un campo (454) de control y un campo (455) de datos, y en donde un campo para una suma de comprobación de cabecera (H_CRC) está previsto temporalmente antes de un campo (456) para una suma de comprobación de trama (F_CRC), en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para calcular la suma de control de cabecera (H_CRC) a partir de todos los bits de la cabecera de una trama (450; 450_1; 4500) formada para el mensaje (45) excepto los bits de relleno fijos insertados en la cabecera de la trama (450; 450_1; 4500) según una regla de relleno de bits fijos según la cual un bit de relleno fijo debe insertarse después de un número fijo de bits,

y en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para calcular la suma de comprobación de trama (F_CRC) a partir de todos los bits dispuestos antes de la suma de comprobación de trama (F_CRC) en una trama (450; 450_1; 4500) formada para el mensaje (45), de modo que la suma de comprobación de trama (F_CRC) se calcula también a partir de los bits del campo de la suma de comprobación de cabecera (H_CRC).

2. Estación (10; 30) de abonado de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para prever la suma de comprobación de cabecera (H_CRC) en la señal de transmisión (TXD) antes de un campo (455) de datos.

3. Estación (10; 30) de abonado de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está dispuesto para incluir los bits de relleno fijos en la trama (450; 450_1; 4500) al calcular la suma de comprobación de cabecera (H_CRC).

4. Estación (10; 30) de abonado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para calcular la suma de comprobación de trama (F_CRC) a partir de todos los bits dispuestos en una trama (450; 450_1; 4500) formada para el mensaje (45) antes de la suma de comprobación de trama (F_CRC), en donde se incluyen o no todos los bits de relleno fijos que se han insertado en la trama (450; 450_1; 4500) de acuerdo con una regla de relleno de bits fijos según la cual debe insertarse un bit de relleno fijo después de un número fijo de bits.

5. Estación (10; 30) de abonado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,

en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para calcular la suma de comprobación de la trama (F_CRC) a partir de todos los bits dispuestos en el campo para la suma de comprobación de la cabecera (H_CRC) y en el campo (455) de datos de la trama (450; 450_1; 4500) formada para el mensaje (45), o en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para calcular la suma de comprobación de trama (F_CRC) a partir de todos los bits dispuestos en el campo (455) de datos de la trama (450; 450_1; 4500) formada para el mensaje (45).

6. Estación (10; 30) de abonado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

en donde la trama (450; 450_1) formada para el mensaje (45) presenta un campo adicional (S_C) dispuesto antes del campo para la suma de comprobación de cabecera (H_CRC), y

en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para insertar en el campo adicional (S_C) información sobre el número de bits de relleno dinámicos en la trama (450; 450_1).

7. Estación (10; 30) de abonado de acuerdo con la reivindicación 6,

en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para formar el campo adicional (S_C) como un campo con una longitud fija en el que se inserta el número de bits de relleno como información sobre el número de bits de relleno dinámicos en la trama (450; 450_1), o

en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para seleccionar la longitud del campo adicional (S_C) en función del número de bits de relleno dinámicos insertados en la trama (450; 450_1), de modo que el campo para la suma de comprobación de cabecera (H_CRC) se espera siempre después del mismo número de bits tras el inicio de la trama (450; 450_1; 4500) en el bus (40).

8. Estación (10; 30) de abonado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, una unidad (15) de suma de comprobación para determinar un valor (1511) de inicio para el cálculo de la suma de comprobación de cabecera (H_CRC) tal que el valor temporal de la suma de comprobación de cabecera (H_CRC) hasta el bit FDF no pueda asumir el valor cero.

9. Estación (10; 30) de abonado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la trama (450; 450_1) formada para el mensaje (45) está construida para ser compatible con CAN FD.

10. Estación (10; 30) de abonado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8,

en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para generar la señal de transmisión (TXD) según una trama (450; 450_1; 4500) en la que se prevé el campo para una suma de comprobación de trama (F_CRC) pero no se prevé el campo para una suma de comprobación de cabecera (H_CRC), y

el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para aplicar una regla de relleno de bits fija en toda la trama (450; 450_1), según la cual debe insertarse un bit de relleno fijo después de un número fijo de bits.

11. Estación (10; 30) de abonado de acuerdo con la reivindicación 9 o 10,

en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para prever en la trama (4500) un identificador que indica la prioridad de envío del mensaje asociado (45) en el bus (40), y

en donde el número de bits para el identificador es libremente seleccionable.

12. Estación (10; 30) de abonado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación está configurado para prever un intervalo (IFS) de 0 bit o 1 bit en la señal de transmisión (TxD) entre tramas sucesivas (450; 450_1).

13. Estación (10; 30) de abonado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde, en la primera fase (451) de comunicación, se negocia a cuál de las estaciones (10, 20, 30) de abonado del sistema (1) de bus se le da acceso al bus (40), al menos temporalmente exclusivo y libre de colisiones, en la subsiguiente segunda fase (452) de comunicación.

14. Sistema (1) de bus, con

un bus (40),

al menos dos estaciones (10; 20; 30) de abonado que están interconectadas a través del bus (40) de tal manera que pueden comunicarse entre sí en serie y de las cuales al menos una estación (10; 30) de abonado es una estación (10; 30) de abonado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

15. Procedimiento de comunicación en un sistema (1) de bus serie, en donde el procedimiento se realiza con una estación (10; 30) de abonado del sistema (1) de bus que presenta un dispositivo (11; 31) de control de la comunicación y un dispositivo (12; 32) de transmisión/recepción, en donde el procedimiento presenta las etapas de controlar, con el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación, una comunicación de la estación (10; 30) de abonado con al menos otra estación (10; 20; 30) de abonado del sistema (1) de bus, y

transmitir, con el dispositivo (12; 32) de transmisión/recepción, una señal de transmisión (TXD) generada por el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación a un bus (40) del sistema (1) de bus, de modo que, para un mensaje (45) intercambiado entre estaciones (10, 20, 30) de abonado del sistema (1) de bus, el tiempo de bit (t_bt) de una señal enviada al bus (40) en la primera fase (451) de comunicación difiera de un tiempo de bit (t_bt) de una señal enviada en la segunda fase (452) de comunicación,

en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación genera la señal de transmisión (TXD) de acuerdo con una trama (450; 450_1; 4500) que presenta en serie un campo (453) de arbitraje, un campo (454) de control y un campo (455) de datos después de un bit de inicio (SOF), y

en donde se prevé temporalmente un campo para una suma de comprobación de cabecera (H_CRC) antes de un campo (456) para una suma de comprobación de trama (F_CRC), en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación calcula la suma de comprobación de cabecera (H_CRC) a partir de todos los bits de la cabecera de una trama (450; 450_1; 4500) formada para el mensaje (45), excepto los bits de relleno fijos insertados en la cabecera de la trama (450; 450_1; 4500) según una regla de relleno de bits fijos según la cual un bit de relleno fijo debe insertarse después de un número fijo de bits, y

en donde el dispositivo (11; 31) de control de la comunicación calcula la suma de comprobación de trama (F_CRC) a partir de todos los bits dispuestos antes de la suma de comprobación de trama (F_CRC) en una trama (450; 450_1; 4500) formada para el mensaje (45), de modo que la suma de comprobación de trama (F_CRC) se calcula también a partir de los bits del campo de la suma de comprobación de cabecera (H_CRC).