JP2022547557A - シリアルバスシステム用の加入者局およびシリアルバスシステムでの通信方法 - Google Patents

Abstract

シリアルバスシステム（１）用の加入者局（１０；３０）と、シリアルバスシステム（１）での通信方法とが提供される。加入者局（１０；３０）は、バスシステム（１）の加入者局（１０；３０）と少なくとも１つの他の加入者局（１０；２０；３０）との通信を制御するための通信制御デバイス（１１；３１）と、通信制御デバイス（１１；３１）によって生成された送信信号（ＴＸＤ）をバスシステム（１）のバス（４０）上に送信するための送信／受信デバイス（１２；３２）とを備え、バスシステム（１）の加入者局（１０、２０、３０）間で交換されるメッセージ（４５）に関して、バス（４０）に第１の通信フェーズ（４５１）で送信される信号のビット時間（ｔ＿ｂｔ）が、第２の通信フェーズ（４５２）で送信される信号のビット時間（ｔ＿ｂｔ）とは異なることがあり、通信制御デバイス（１１；３１）が、フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）に従って送信信号（ＴＸＤ）を生成し、２０フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）に少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿１；ＦＣＰ＿２）を挿入するように設計され、少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿１；ＦＣＰ＿２）が、フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）を受信するバスシステム（１）の加入者局（１０；２０；３０）でのフレーム（４５０；４５０＿１；４５００）のビットストリームが予想されるフレーム（４５０；４５０＿１；４５００）と比較して少なくとも１ビットだけオフセットされているかどうかをチェックするように設計される。【選択図】図１

Description

本発明は、高いデータレート、高い融通性、および高いエラーロバスト性で動作するシリアルバスシステム用の加入者局およびシリアルバスシステムでの通信方法に関する。

例えば車両でのセンサと制御機器との間の通信用バスシステムは、技術的設備または車両の機能の数に応じて、大きいデータ量の伝送を可能にすべきである。ここで、多くの場合、データを送信元から受信先に従来よりも速く伝送することができ、必要に応じて大きなデータパケットも伝送可能であることが求められる。

現在、車両ではバスシステムが導入段階であり、このバスシステムでは、ＣＡＮ ＦＤを使用したＣＡＮプロトコル仕様として、規格ＩＳＯ１１８９８－１：２０１５でのメッセージとしてデータが伝送される。メッセージは、センサ、制御機器、送信機などのバスシステムのバス加入者間で伝送される。ＣＡＮ ＦＤは、多くの製造業者によって、車両において第１のステップで２Ｍｂｉｔ／ｓのデータビットレートおよび５００ｋｂｉｔ／ｓの調停ビットレートで使用される。

さらに高いデータレートを可能にするために、ＣＡＮ ＦＤに関する後継バスシステムが現在開発されており、以下ではＣＡＮ ＸＬと呼ぶ。ＣＡＮ ＸＬは、ＣＡＮバスを介する純粋なデータ転送に加えて、機能的安全性（安全性）、データセキュリティ（セキュリティ）、サービス品質（ＱｏＳ）など他の機能もサポートすべきである。これらは、自律走行車で必要とされる基本的な特性である。

チャネル（ＣＡＮバス）を介するフレームでのデータの伝送時、特に外部の影響、特に放射線によって破損が生じる可能性が常にある。ＣＡＮ ＸＬ通信プロトコルのタスクは、とりわけ、破損して受信されたフレームを認識して拒否することである。エラー認識の品質は、残余エラー確率で表すことができる。残余エラー確率は、フレームの送信元ではないバスシステムの受信側加入者局（受信ノード）で、エラーが発生したにもかかわらずフレームが正しいものとして受け入れられる可能性を示す。

システムの機能的安全性のためには、残余エラー確率をできるだけ低くすることが非常に有利で重要である。クラス１のエラー、すなわち誤って反転されてサンプリングされたビット（ビットフリップ）、および／またはクラス２のエラー、すなわちローカルに蓄積されたビットエラー（バーストエラー）は、フレームで伝送されるチェックサム（ＣＲＣ＝巡回冗長検査）を用いて認識することができる。

しかし、外部照射によりエッジが生成またはシフトされるとき、問題が生じる。これにより、フレームの送信元ではないバスシステムの受信側加入者局（受信ノード）が、受信フレームでのビットストリームのオフセットされたサンプリングを行うことがある。ビットストリームのサンプリングは、１つまたは複数のビットだけオフセットすることがある。これは、クラス３のエラーとも呼ばれる。そのようなエラーの場合、チェックサム（ＣＲＣ）を備えた上記のような受信側加入者局がエラーを確実に検出することができない。

したがって、本発明の目的は、前述の問題を解決する、シリアルバスシステム用の加入者局およびシリアルバスシステムでの通信方法を提供することである。特に、シリアルバスシステム用の加入者局およびシリアルバスシステムでの通信方法であって、ビットストリームでのエッジの追加またはシフトによるエラーが高い確実性で認識され、高いデータレートでも、かつフレームあたりの使用データ量が増加しても、通信の高いエラーロバスト性を実現する加入者局および方法を提供すべきである。

この目的は、請求項１の特徴を備えたシリアルバスシステム用の加入者局によって達成される。加入者局は、バスシステムの加入者局と少なくとも１つの他の加入者局との通信を制御するための通信制御デバイスと、通信制御デバイスによって生成された送信信号をバスシステムのバス上に送信するための送信／受信デバイスとを備え、バスシステムの加入者局間で交換されるメッセージに関して、バスに第１の通信フェーズで送信される信号のビット時間が、第２の通信フェーズで送信される信号のビット時間とは異なることがあり、通信制御デバイスが、フレームに従って送信信号を生成し、フレームに少なくとも１つのフィールドを挿入するように設計され、少なくとも１つのフィールドが、フレームを受信するバスシステムの加入者局でのフレームのビットストリームが予想されるフレームと比較して少なくとも１ビットだけオフセットされているかどうかをチェックするように設計される。

加入者局の形態により、バスから受信されたフレームに関する残余エラー確率を低減することができる。それにより、フレームの受信側は正しいフレーム長を復号することができ、したがって、フレームの最後に正しい位置でチェックサム（ＣＲＣ＝巡回冗長検査）もチェックすることができる。これにより、バスシステムでの通信におけるエラーを迅速かつ確実に発見することができる。

加入者局では、Ｎビットシフトまでのオフセットされたデータストリームを認識することを保証することができる。これは、照射時でさえ、バス上でのフレームの安全な伝送を可能にする。

有利には、さらに、クラス３のエラーに関する残余エラー確率を低減するための対策が、追加として、非常に少数の制御ビットしか必要としないことである。ここで新たなフィールドＦＣＰは、非常に巧妙にフレームに配置されている。その結果、実際に伝送すべき使用データに追加されるデータオーバーヘッドはごくわずかである。

各固定スタッフビットをＦＣＰフィールドに置き換えると、データオーバーヘッドがゼロになることもあり得る。さらに、ここで、いくつかの固定スタッフビット、したがってＦＣＰフィールドが置き換えられるので、フォーマットチェックは非常に強力である。少ないまたは増加しないデータオーバーヘッドによって、伝送可能な正味データレートを最適化することができ、したがって、バスシステムでの通信は、必要以上に遅くなることはない。

その結果、フレームあたりの使用データの量が増加しても、加入者局によって、高い機能的安全性でのフレームの送受信を、バスシステムの動作中の現在のイベントに関して高い融通性で、かつ低いエラー率で保証することができる。

ここでは、バスシステムの加入者局によって、第１の通信フェーズで、ＣＡＮから知られている調停を維持し、しかしＣＡＮまたはＣＡＮ ＦＤと比較して伝送レートをさらに大幅に上げることが特に可能である。

バスシステムに少なくとも１つのＣＡＮ加入者局および／または少なくとも１つのＣＡＮ ＦＤ加入者局があり、ＣＡＮプロトコルおよび／またはＣＡＮ ＦＤプロトコルに従ってメッセージを送信するとき、加入者局によって実施される手順を使用することもできる。

加入者局の有利なさらなる形態は、従属請求項に記載されている。

１つの例示的実施形態によれば、通信制御デバイスは、フレーム内のデータフィールドの後に少なくとも１つのフィールドを挿入するように設計される。ここで、通信制御デバイスは、フレームでのすべてのビットにわたって形成されたフレームチェックサムの後にフレームに少なくとも１つのフィールドを挿入するように設計され得る。

別の例示的実施形態によれば、通信制御デバイスは、フレームの使用データが挿入されているデータフィールドの前に少なくとも１つのフィールドを挿入するように設計される。

特に高い正味データレートに関して、通信制御デバイスは、少なくとも１つのフィールドの内容が、受信側加入者局でビットストリームのオフセットをチェックする機能だけではなく、それとは異なる機能にも利用されるように、少なくとも１つのフィールドを設計するおよび／または割り当てるように設計される。

さらに別の例示的実施形態によれば、通信制御デバイスは、常に指定されたフィールドのうちの１つの固定数のビットの後に、フレームに挿入するように設計される。

通信制御デバイスが、少なくとも１つのフィールドを固定スタッフビットとしてフレームに挿入するように設計され、通信制御デバイスが、すべての固定スタッフビットを固定ビットスタッフィング規則に従ってフレームに挿入する、いずれかの固定ビットスタッフィング規則に従って、固定数のビットの後に固定スタッフビットを挿入し得るように設計されることも考えられる。ここで、通信制御デバイスは、場合により、フレームで５つの同じビットの後に続いて逆スタッフビットが挿入されるように、スタッフビットに関してどの値を選択すべきかに応じてフィールドの値を選択するように設計される。

任意選択で、通信制御デバイスは、フレーム内のすべての前述したフィールドに関して同じ値を使用するように設計される。

特殊な形態では、通信制御デバイスが、少なくとも１つのフィールドに関して、偶数のＭビットを使用するように設計され、Ｍビットの第１の半分がそれぞれ同じ第１の値を有し、Ｍビットの第２の半分が、それぞれ同じ第２の値を有し、第２の値が第１の値と逆である。

別の特殊な形態では、通信制御デバイスは、少なくとも１つのフィールドにおいて、フレームに挿入された固定スタッフビットの数の少なくとも最下位ビットを挿入するように設計される。

さらに別の特殊な形態では、通信制御デバイスは、少なくとも１つのフィールドにおいて、通信制御デバイスによってすでにバスに送信されたフレームの数の少なくとも最下位ビットを挿入するように設計される。

通信制御デバイスが、第２の通信フェーズから第１の通信フェーズへの切替え後にビットを提供するように設計され、その間、送信／受信デバイスが、第２の通信フェーズに切り替えるための時間を有し、通信制御デバイスは、バスシステムの加入者局がフレームを受信するが、フレームの送信元ではない場合、ビットを使用して、受信されたフレームのビットストリームが予想されるフレームと比較して少なくとも１ビットだけオフセットされているかどうかをチェックするように設計されることが考えられる。

メッセージ用に形成されたフレームは、ＣＡＮ ＦＤと互換性があるように構成されることが可能であり、第１の通信フェーズにおいて、バスシステムの加入者局のどれが、後続の第２の通信フェーズでバスへの少なくとも一時的に排他的で衝突のないアクセスを得るかが交渉される。

上述した加入者局は、バスと、互いにシリアル通信できるようにバスを介して互いに接続された少なくとも２つの加入者局とをさらに含むバスシステムの一部でよい。この場合、少なくとも２つの加入者局のうちの少なくとも１つは、前述した加入者局である。

上記の目的は、請求項１５に記載のシリアルバスシステムでの通信方法によっても達成される。この方法は、バスシステムの加入者局によって実施され、加入者局が、通信制御デバイスおよび送信／受信デバイスを備え、方法が、通信制御デバイスを用いて、加入者局と、バスシステムの少なくとも１つの他の加入者局との通信を制御するステップと、送信／受信デバイスによって、通信制御デバイスによって生成された送信信号をバスシステムのバス上に送信するステップであって、バスシステムの加入者局間で交換されるメッセージに関して、バスに第１の通信フェーズで送信される信号のビット時間が、第２の通信フェーズで送信される信号のビット時間とは異なることがある、ステップとを含み、通信制御デバイスが、フレームに従って送信信号を生成し、フレームに少なくとも１つのフィールドを挿入し、少なくとも１つのフィールドが、フレームを受信するバスシステムの加入者局でのフレームのビットストリームが予想されるフレームと比較して少なくとも１ビットだけオフセットされているかどうかをチェックするように設計される。

この方法は、加入者局に関して前述したのと同じ利点を提供する。

本発明のさらなる可能な実装形態は、例示的実施形態に関して上述もしくは後述する特徴または実施形態の明示的に言及していない組合せも含む。ここで、当業者は、本発明のそれぞれの基本形態への改良または補完として個別の態様を追加することもできる。

以下、添付図面を参照し、例示的実施形態に基づいて、本発明をより詳細に述べる。

第１の例示的実施形態によるバスシステムの簡略ブロック図である。 第１の例示的実施形態による、バスシステムの加入者局が送信することができるメッセージの構造を説明するための図である。 第１の例示的実施形態によるバスシステムの加入者局の簡略概略ブロック図である。 第１の例示的実施形態による、加入者局におけるバス信号ＣＡＮ－ＸＬ＿ＨおよびＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌの時間プロファイルを示す図である。 第１の例示的実施形態による、加入者局におけるバス信号ＣＡＮ－ＸＬ＿ＨおよびＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌの差動電圧ＶＤＩＦＦの時間プロファイルを示す図である。 第２の例示的実施形態による、バスシステムの加入者局が送信することができるメッセージの構造を説明するための図である。 第３の例示的実施形態による、バスシステムの加入者局が送信することができるメッセージの構造を説明するための図である。

図面中、特に指示のない限り、同一または機能的に同一の要素には同じ参照符号が付されている。

図１は、例としてバスシステム１を示し、バスシステム１は、特に基本的には、以下に述べるように、ＣＡＮバスシステム、ＣＡＮ ＦＤバスシステム、ＣＡＮ ＸＬバスシステム、および／またはそれらの変形システムのために設計される。バスシステム１は、特に自動車や航空機などの車両、または病院などで使用することができる。

図１では、バスシステム１は、多数の加入者局１０、２０、３０を有し、多数の加入者局１０、２０、３０は、それぞれが、第１のバスワイヤ４１および第２のバスワイヤ４２を有するバス４０に接続されている。バスワイヤ４１、４２は、ＣＡＮ＿ＨおよびＣＡＮ＿ＬまたはＣＡＮ－ＸＬ＿ＨおよびＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌとも呼ぶことができ、送信状態での信号に関して、ドミナントレベルのカップリング後またはレセシブレベルもしくは他のレベルの生成後に電気信号伝送に使用される。バス４０を介して、信号の形式でのメッセージ４５、４６を個々の加入者局１０、２０、３０間でシリアル伝送可能である。図１のギザギザの黒いブロック矢印によって示されるように、バス４０での通信中にエラーが発生した場合、任意選択でエラーフレーム４７（エラーフラグ）を送信することができる。加入者局１０、２０、３０は、例えば自動車の制御機器、センサ、表示装置などである。

図１に示されるように、加入者局１０は、通信制御デバイス１１、送信／受信デバイス１２、およびフォーマットチェックモジュール１５を有する。加入者局２０は、通信制御デバイス２１および送信／受信デバイス２２を有する。加入者局３０は、通信制御デバイス３１、送信／受信デバイス３２、およびフォーマットチェックモジュール３５を有する。加入者局１０、２０、３０の送信／受信デバイス１２、２２、３２は、図１には図示されていないが、それぞれバス４０に直接接続されている。

通信制御デバイス１１、２１、３１は、それぞれの加入者局１０、２０、３０と、バス４０に接続されている加入者局１０、２０、３０のうちの少なくとも１つの他の加入者局とのバス４０を介した通信をそれぞれ制御する働きをする。

通信制御デバイス１１、３１は、例えば修正されたＣＡＮメッセージ４５である第１のメッセージ４５の作成および読取りを行う。ここで、修正されたＣＡＮメッセージ４５は、図２を参照してより詳細に述べるＣＡＮ ＸＬフォーマットに基づいて構成されており、ＣＡＮ ＸＬフォーマットでは、それぞれのフォーマットチェックモジュール１５、３５が使用される。さらに、通信制御デバイス１１、３１は、必要に応じて、ＣＡＮ ＸＬメッセージ４５またはＣＡＮ ＦＤメッセージ４６を送信／受信デバイス３２に対して提供する、または送信／受信デバイス３２から受信するように実装することができる。ここでも、それぞれのフォーマットチェックモジュール１５、３５が使用される。したがって、通信制御デバイス１１、３１は、第１のメッセージ４５または第２のメッセージ４６の作成および読取りを行い、第１および第２のメッセージ４５、４６は、それらのデータ伝送規格が異なり、すなわちこの場合にはＣＡＮ ＸＬまたはＣＡＮ ＦＤである。

通信制御デバイス２１は、ＩＳＯ１１８９８－１：２０１５に準拠した従来のＣＡＮコントローラのように、すなわちＣＡＮ ＦＤ許容の従来型ＣＡＮコントローラまたはＣＡＮ ＦＤコントローラのように実装することができる。通信制御デバイス２１は、第２のメッセージ４６、例えばＣＡＮ ＦＤメッセージ４６の作成および読取りを行う。ＣＡＮ ＦＤメッセージ４６には、０～６４データバイトが含まれることがあり、これらはさらに、従来型ＣＡＮメッセージよりも明らかに速いデータレートで伝送される。特に、通信制御デバイス２１は、従来のＣＡＮ ＦＤコントローラのように実装される。

送信／受信デバイス２２は、ＩＳＯ１１８９８－１：２０１５に準拠した従来のＣＡＮトランシーバ、またはＣＡＮ ＦＤトランシーバのように実装することができる。送信／受信デバイス１２、３２は、必要に応じて、関連する通信制御デバイス１１、３１に対してＣＡＮ ＸＬフォーマットに従ってメッセージ４５を提供する、もしくは現在のＣＡＮ ＦＤフォーマットに従ってメッセージ４６を提供するように、または関連する通信制御デバイス１１、３１からメッセージを受信するように実装することができる。

２つの加入者局１０、３０を用いて、ＣＡＮ ＸＬフォーマットでのメッセージ４５の作成および伝送、ならびにそのようなメッセージ４５の受信を実現可能である。

図２は、メッセージ４５に関してＣＡＮ ＸＬフレーム４５０を示し、ＣＡＮ ＸＬフレーム４５０は、送信／受信デバイス１２用の通信制御デバイス１１によってバス４０への送信のために提供される。この場合、通信制御デバイス１１は、図２にも示されているように、この例示的実施形態ではＣＡＮ ＦＤと互換性があるものとしてフレーム４５０を作成する。同じことが、加入者局３０の通信制御デバイス３１および送信／受信デバイス３２にも同様に当てはまる。

図２によれば、バス４０でのＣＡＮ通信のためのＣＡＮ ＸＬフレーム４５０は、異なる通信フェーズ４５１、４５２、すなわち調停フェーズ４５１およびデータフェーズ４５２に分割される。フレーム４５０は、調停フィールド４５３、制御フィールド４５４、データフィールド４５５、チェックサムＦＣＲＣおよび切替えシーケンスＡＤＳ用のチェックサムフィールド４５６、ならびに確認フィールド４５７を有する。

調停フェーズ４５１において、調停フィールド４５３での識別子（ＩＤ）を用いて、どの加入者局１０、２０、３０がメッセージ４５、４６を最高の優先順位で送信したいか、したがって後続の時間に関して後続のデータフェーズ４５２で送信するためにバスシステム１のバス４０への排他的アクセスを取得するかが、ビット毎に加入者局１０、２０、３０間で交渉される。調停フェーズ４５１では、ＣＡＮおよびＣＡＮ－ＦＤと同様に物理層が使用される。物理層は、既知のＯＳＩモデル（オープンシステム相互接続モデル）のビット伝送層または層１に対応する。

フェーズ４５１中の重要な点は、既知のＣＳＭＡ／ＣＲ法が使用されることであり、ＣＳＭＡ／ＣＲ法は、より優先順位の高いメッセージ４５、４６が破壊されることなく、加入者局１０、２０、３０がバス４０に同時にアクセスすることを許可する。これにより、さらなるバス加入者局１０、２０、３０をバスシステム１に比較的容易に追加することができ、これは非常に有利である。

ＣＳＭＡ／ＣＲ法により、バス４０上にいわゆるレセシブ状態が存在することになり、このレセシブ状態は、バス４０上で他の加入者局１０、２０、３０がドミナント状態で上書きすることができる。レセシブ状態では、個々の加入者局１０、２０、３０で高抵抗挙動が生じており、これは、バス回路の寄生と組み合わさって、より長い時定数をもたらす。これにより、今日のＣＡＮ－ＦＤ物理層の最大ビットレートは、実際の車両での使用では現在約２メガビット／秒に制限されている。

データフェーズ４５２では、制御フィールド４５４の一部に加えて、データフィールド４５５からのＣＡＮ－ＸＬフレームの使用データまたはメッセージ４５、ならびにチェックサムＦＣＲＣおよびさらにはフィールドＤＡＳに関するチェックサムフィールド４５６が送信され、チェックサムフィールド４５６は、データフェーズ４５２からデータフェーズ４５１に切り替えて戻すために使用される。

加入者局１０が送信元として調停に勝ち、したがって加入者局１０が送信元として送信のためにバスシステム１のバス４０への排他的アクセスを得たときに初めて、メッセージ４５の送信元は、バス４０でのデータフェーズ４５２のビットの送信を開始する。

ごく一般に、ＣＡＮまたはＣＡＮ ＦＤと比較して、ＣＡＮ ＸＬを用いるバスシステムでは以下の異なる特性を実現することができる。

ａ）ＣＡＮおよびＣＡＮ ＦＤのロバスト性および使いやすさに寄与する実証済みの特性、特に識別子を用いたフレーム構造およびＣＳＭＡ／ＣＲ法による調停の採用および場合によっては適応。

ｂ）特に毎秒約１０メガビットへの正味データ伝送レートの増加。
ｃ）特に約４キロバイトまたは任意の他の値への、フレーム当たりの使用データのサイズの増加。

図２に示されるように、加入者局１０は、第１の通信フェーズとしての調停フェーズ４５１において、部分的に、特にＦＤＦビット（これを含む）まで、ＩＳＯ１１８９８－１：２０１５に従ってＣＡＮ／ＣＡＮ－ＦＤから知られているフォーマットを使用する。対照的に、加入者局１０は、ＦＤＦビットから、第１の通信フェーズと、第２の通信フェーズであるデータフェーズ４５２とにおいて、以下で述べるＣＡＮ ＸＬフォーマットを使用する。

この例示的実施形態では、ＣＡＮ ＸＬとＣＡＮ ＦＤとには互換性がある。ここで、ＣＡＮ ＦＤから知られているｒｅｓビット（以下、ＸＬＦビットと呼ぶ）は、ＣＡＮ ＦＤフォーマットからＣＡＮ ＸＬフォーマットに切り替えるために使用される。したがって、ＣＡＮ ＦＤとＣＡＮ ＸＬとのフレームフォーマットは、ｒｅｓビットまで同じである。受信側は、ｒｅｓビットにおいて初めて、どのフォーマットでフレームが送信されるかを認識する。ＣＡＮ ＸＬ加入者局、すなわちここでは加入者局１０、３０は、ＣＡＮ ＦＤもサポートする。

１１ビットの識別子が使用される図２に示されるフレーム４５０の代替として、任意選択で、２９ビットの識別子が使用されるＣＡＮ ＸＬ拡張フレームフォーマットも可能である。ＣＡＮ ＸＬ拡張フレームフォーマットは、ＦＤＦビットまでは、ＩＳＯ１１８９８－１：２０１５からの既知のＣＡＮ ＦＤ拡張フレームフォーマットと同一である。

図２によれば、フレーム４５０は、ＳＯＦビットからＦＤＦビット（これを含む）まで、ＩＳＯ１１８９８－１：２０１５に準拠したＣＡＮ ＦＤベースフレームフォーマットと同一である。したがって、既知の構造は、本明細書でさらには説明しない。図２において下側の線が太い線分で示されているビットは、フレーム４５０でドミナントまたは「０」として送信される。図２において上側の線が太い線分で示されているビットは、フレーム４５０でレセシブまたは「１」として送信される。ＣＡＮ ＸＬデータフェーズ４５２では、レセシブレベルとドミナントレベルの代わりに対称的な「１」と「０」のレベルが使用される。

一般に、フレーム４５０の生成には２つの異なるスタッフィング規則が使用される。制御フィールド４５４でのＸＬＦビットまではＣＡＮ ＦＤの動的ビットスタッフィング規則が適用され、したがって連続する５つの同一のビットの後に逆スタッフビットが挿入され得る。制御フィールド４５４でのｒｅｓＸＬビットの後には固定スタッフィング規則が適用され、したがって、固定数のビットの後に固定スタッフビットが挿入され得る。代替として、ただ１つのスタッフビットの代わりに、２つ以上のビットを固定スタッフビットとして挿入することもできる。これについては後でより詳細に述べる。

フレーム４５０では、ＦＤＦビットの直後にＸＬＦビットが続き、ＸＬＦビットは、その位置から、前述したようにＣＡＮ ＦＤベースフレームフォーマットでの「ｒｅｓビット」に対応する。ＸＬＦビットは、１、すなわちレセシブとして送信されるとき、それによりフレーム４５０をＣＡＮ ＸＬフレームとして識別する。ＣＡＮ ＦＤフレームの場合、通信制御デバイス１１は、ＸＬＦビットを０、すなわちドミナントとして設定する。

ＸＬＦビットの後、フレーム４５０でｒｅｓＸＬビットが続き、ｒｅｓＸＬビットは、将来の使用のためのドミナントビットである。ｒｅｓＸＬは、フレーム４５０に関しては、０、すなわちドミナントとして送信されなければならない。しかし、加入者局１０がｒｅｓＸＬビットを１、すなわちレセシブとして受信した場合、受信側加入者局１０は、ＣＡＮ ＦＤメッセージ４６でｒｅｓ＝１に関して行われるのと同様に、例えばプロトコル例外状態になる。代替として、ｒｅｓＸＬビットを正反対に定義することもでき、すなわち、１、すなわちレセシブとして送信されることになる。この場合、受信側加入者局は、ドミナントｒｅｓＸＬビットでプロトコル例外状態になる。

ｒｅｓＸＬビットの後、フレーム４５０で、所定のビットシーケンスが符号化されるシーケンスＡＤＳ（調停データスイッチ）が続く。このビットシーケンスは、調停フェーズ４５１のビットレート（調停ビットレート）からデータフェーズ４５２のビットレート（データビットレート）への単純で確実な切替えを可能にする。例えば、ＡＤＳシーケンスのビットシーケンスはＡＬ１ビットからなり、ＡＬ１ビットは、ドミナント、すなわち０として送信される。ＡＬ１ビットは、調停フェーズ４５１の最後のビットである。ＡＬ１ビットにおいて、送信／受信デバイス１２、２２、３２で物理層が切り替えられる。次の２つのビットＤＨ１とＤＬ１は、すでにデータビットレートで送信される。したがって、ＣＡＮ ＸＬでのビットＤＨ１およびＤＬ１は、データフェーズ４５２の時間的に短いビットである。

シーケンスＡＤＳの後に、フレーム４５０で、データフィールド４５５の内容を特徴付けるＰＴフィールドが続く。この内容は、データフィールド４５５に含まれる情報のタイプを提示する。例えば、ＰＴフィールドは、データフィールド４５５に「インターネットプロトコル」（ＩＰ）フレーム、またはトンネルされたイーサネットフレームもしくは他のフレームがあるかどうかを提示する。

ＰＴフィールドの後にＤＬＣフィールドが続き、ＤＬＣフィールドにはデータ長コード（ＤＬＣ＝Ｄａｔａ Ｌｅｎｇｔｈ Ｃｏｄｅ）が挿入され、データ長コードは、フレーム４５０のデータフィールド４５５内のバイト数を提示する。データ長コード（ＤＬＣ）は、０からデータフィールド４５５の最大長またはデータフィールド長までの任意の値を取ることができる。最大データフィールド長が特に２０４８ビットである場合、ＤＬＣ＝０が１バイトのデータフィールド長を意味し、ＤＬＣ＝２０４７が２０４８バイトのデータフィールド長を意味すると仮定して、データ長コード（ＤＬＣ）は１１ビットを必要とする。代替として、例えばＣＡＮの場合のように、長さ０のデータフィールド４５５を許可することができる。この場合、ＤＬＣ＝０は、例えば、０バイトを有するデータフィールド長を符号化する。符号化可能な最大データフィールド長は、例えば１１ビットでは、（２＾１１）－１＝２０４７である。

ＤＬＣフィールドの後、フレーム４５０でヘッダチェックサムＨＣＲＣが続く。ヘッダチェックサムＨＣＲＣは、フレーム４５０のヘッダを保護するためのチェックサムであり、すなわち、ＳＯＦビットでのフレーム４５０の開始からヘッダチェックサムＨＣＲＣの開始までのすべてのビット（ヘッダチェックサムＨＣＲＣの開始までのすべての動的スタッフビットおよび任意選択で固定スタッフビットを含む）である。ヘッダチェックサムＨＣＲＣ、したがって巡回冗長検査（ＣＲＣ）に従ったチェックサム多項式の長さは、所望のハミング距離に対応して選択され得る。ヘッダチェックサムＨＣＲＣによって保護することができるデータワードは、１１ビットのデータ長コード（ＤＬＣ）では、２７ビットよりも長い。したがって、ハミング距離６を達成するには、ヘッダチェックサムＨＣＲＣの多項式が少なくとも１３ビットの長さでなければならない。

ヘッダチェックサムＨＣＲＣの後、フレーム４５０でデータフィールド４５５が続く。データフィールド４５５は、１～ｎ個のデータバイトからなり、ここで、ｎは、例えば２０４８バイトもしくは４０９６バイトまたは他の任意の値である。代替として、０のデータフィールド長も考えられる。データフィールド４５５の長さは、前述したようにＤＬＣフィールドに符号化される。

データフィールド４５５の後、フレーム４５０でフレームチェックサムＦＣＲＣが続く。フレームチェックサムＦＣＲＣは、フレームチェックサムＦＣＲＣのビットからなる。フレームチェックサムＦＣＲＣ、したがってＣＲＣ多項式の長さは、所望のハミング距離に従って選択され得る。フレームチェックサムＦＣＲＣは、フレーム４５０全体を保護する。代替として、任意選択で、データフィールド４５５のみが、フレームチェックサムＦＣＲＣで保護される。

フレームチェックサムＦＣＲＣの後、フレーム４５０で、所定のビットシーケンスが符号化されるシーケンスＤＡＳ（データ調停スイッチ）が続く。このビットシーケンスは、データフェーズ４５２のデータビットレートから調停フェーズ４５１の調停ビットレートへの単純で確実な切替えを可能にする。

例えば、シーケンスＤＡＳのビットシーケンスは、レセシブデータビットＤＨ２と、それに続くドミナント調停ビットＤＬ２とからなる。この例では、ビットレートは、上記の２つのビット間のエッジで切り替えることができる。通常、ＤＡＳフィールドは、３つのビット、すなわちＤＨ２ビット、ＤＬ２ビット、およびＡＨ１ビットを有する。これらのビットのうち、最初と最後のビットはレセシブ、すなわち１として送信され、中央のビットはドミナント、つまり０として送信される。

前の例とは異なり、この例示的実施形態では、シーケンスＤＡＳにフィールドＦＣＰが含まれ、フィールドＦＣＰにより、加入者局１０、３０、特にそれらのフォーマットチェックモジュール１５、３５が、受信されたフレーム４５０内でビットストリームのオフセットを検出することができる。この場合、ＦＣＰフィールドのビットパターンが長いほど、受信側加入者局１０、３０において検出することができるシフトが大きくなる、または強くなる。シフト検出に最も有利なビットパターンは、偶数のＭビットを含み、最初のＭ／２ビットは１を含み、後続のＭ／２ビットは０を含む。４ビットのＦＣＰフィールドを使用した図２の例では、最初の２ビットはレセシブ、すなわち１として送信される。ＦＣＰフィールドの最後の２ビットは、ドミナント、すなわち０として送信される。したがって、図２による４ビットを有するＦＣＰフィールドは、追加のビットＤＨ３、ＤＬ３により、ＤＡＳフィールドの先頭にある通常の２ビットとは異なる。しかし、図２のＦＣＰフィールドのレセシブからドミナントへのエッジは、ビットＤＨ３、ＤＬ３を有さない通常のＤＡＳフィールドと同じ機能を実現することができる。

一般に、ＦＣＰフィールドでは、最初のＭ／２ビットが０を含み、後続のＭ／２ビットが１を含むことが可能である。ＦＣＰフィールドを用いて、Ｍ－１のオフセットを認識することができる。これは、図３を参照して以下でより詳細に述べる。

シーケンスＤＡＳの後、フレーム４５０で、ＲＰフィールドで始まる確認フィールド４５７が続く。ＲＰフィールドにおいて同期パターン（Ｓｙｎｃ Ｐａｔｔｅｒｎ）が維持され、同期パターンは、データフェーズ４５２の後の調停フェーズ４５１の開始を受信側加入者局１０、３０が認識できるようにする。同期パターンは、例えば誤ったヘッダチェックサムＨＣＲＣによりデータフィールド４５５の正しい長さを知らない受信側加入者局１０、３０が同期することを可能にする。次いで、これらの加入者局は「否定応答」を送信し、誤った受信を報告することができる。これは特に、ＣＡＮ ＸＬがデータフィールド４５５でエラーフレーム４７（エラーフラグ）をもはや許可しないときに非常に重要である。

ＲＰフィールドの後、確認フィールド（ＡＣＫフィールド）４５７で、フレーム４５０の受信が正しいことを確定または否定するためのいくつかのビットが続く。図２の例では、ＡＣＫビット、ＡＣＫ－ｄｌｍビット、ＮＡＣＫビット、およびＮＡＣＫ－ｄｌｍビットが提供される。ＮＡＣＫビットおよびＮＡＣＫ－ｄｌｍビットは、任意選択のビットである。受信側加入者局１０、３０は、フレーム４５０を正しく受信したとき、ＡＣＫビットをドミナントとして送信する。送信側加入者局は、ＡＣＫビットをレセシブとして送信する。したがって、フレーム４５０でバス４０に初めに送信されたビットを、受信側加入者局１０、３０によって上書きすることができる。ＡＣＫ－ｄｌｍビットは、他のフィールドからの分離に使用されるレセシブビットとして送信される。ＮＡＣＫビットおよびＮＡＣＫ－ｄｌｍビットは、フレーム４５０の正しくない受信を受信側加入者局がバス４０で信号通知することができるようにするために使用される。これらのビットの機能は、ＡＣＫビットおよびＡＣＫ－ｄｌｍビットの機能と同様である。

確認フィールド（ＡＣＫフィールド）４５７の後、フレーム４５０で終了フィールド（ＥＯＦ＝Ｅｎｄ ｏｆ Ｆｒａｍｅ）が続く。終了フィールド（ＥＯＦ）のビットシーケンスは、フレーム４５０の終了を特徴付けるために使用される。終了フィールド（ＥＯＦ）は、フレーム４５０の終了時に８つのレセシブビットが送信されることを保証する。これは、フレーム４５０内では生じ得ないビットシーケンスである。これにより、加入者局１０、２０、３０によってフレーム４５０の終了を確実に認識することができる。

終了フィールド（ＥＯＦ）は、ＮＡＣＫビットでドミナントビットが見られたか、それともレセシブビットが見られたかに応じて異なる長さを有する。送信側加入者局がＮＡＣＫビットをドミナントとして受信したとき、終了フィールド（ＥＯＦ）は７つのレセシブビットを有する。そうでない場合には、終了フィールド（ＥＯＦ）は、５つだけのレセシブビットの長さである。

終了フィールド（ＥＯＦ）の後、フレーム４５０で、フレーム間スペース（ＩＦＳ－Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）が続く（図２には図示せず）。このフレーム間スペース（ＩＦＳ）は、ＩＳＯ１１８９８－１：２０１５に対応したＣＡＮ ＦＤの場合と同様に設計される。

図３は、通信制御デバイス１１、送信／受信デバイス１２、および通信制御デバイス１１の一部であるフォーマットチェックモジュール１５を備えた加入者局１０の基本構造を示す。加入者局３０は、図３に示されるのと同様に構成されるが、図１によるフォーマットチェックモジュール３５は、通信制御デバイス３１および送信／受信デバイス３２から独立して配置されている。したがって、加入者局３０について個別には述べない。

図３によれば、加入者局１０は、通信制御デバイス１１および送信／受信デバイス１２に加えて、通信制御デバイス１１が割り当てられるマイクロコントローラ１３と、システムＡＳＩＣ１６（ＡＳＩＣ＝特定用途向け集積回路）とを有する。システムＡＳＩＣ１６は、代替として、加入者局１０の電子回路アセンブリに必要な複数の機能が組み合わされたシステムベースチップ（ＳＢＣ）でよい。システムＡＳＩＣ１６には、送信／受信デバイス１２に加えて、送信／受信デバイス１２に電気エネルギーを供給するエネルギー供給デバイス１７が設置される。通常、エネルギー供給デバイス１７は、５Ｖの電圧ＣＡＮ＿Ｓｕｐｐｌｙを送達する。しかし、要件に応じて、エネルギー供給デバイス１７は、異なる値を有する異なる電圧を送達することができる。追加または代替として、エネルギー供給デバイス１７は、電源として設計することができる。

フォーマットチェックモジュール１５は、挿入ブロック１５１および評価ブロック１５２を有し、これらのブロックについて以下でより詳細に述べる。

送信／受信デバイス１２は、送信モジュール１２１および受信モジュール１２２をさらに有する。以下では常に送信／受信デバイス１２に言及するが、代替として、送信モジュール１２１の外部の別個のデバイスに受信モジュール１２２を提供することが可能である。送信モジュール１２１および受信モジュール１２２は、従来の送信／受信デバイス２２と同様に構成することができる。送信モジュール１２１は、特に、少なくとも１つの演算増幅器および／または少なくとも１つのトランジスタを有することができる。受信モジュール１２２は、特に、少なくとも１つの演算増幅器および／または少なくとも１つのトランジスタを有することができる。

送信／受信デバイス１２は、バス４０、より正確に言うとＣＡＮ＿ＨまたはＣＡＮ－ＸＬ＿Ｈ用のバス４０の第１のバスワイヤ４１、およびＣＡＮ＿ＬまたはＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌ用のバス４０の第２のバスワイヤ４２に接続される。第１および第２のバスワイヤ４１、４２に電気エネルギー、特に電圧ＣＡＮ－Ｓｕｐｐｌｙを供給するためのエネルギー供給デバイス１７用の電圧供給が、少なくとも１つの接続端子４３を介して行われる。接地またはＣＡＮ＿ＧＮＤとの接続は、接続端子４４を介して実現される。第１および第２のバスワイヤ４１、４２は、終端抵抗４９で終端されている。

第１および第２のバスワイヤ４１、４２は、送信／受信デバイス１２において、送信モジュール１２１（送信機とも呼ぶ）だけでなく、受信モジュール１２２（受信機とも呼ぶ）にも接続されている。見やすくするために図３にはこの接続を示していない。

バスシステム１の動作時、送信モジュール１２１は、通信制御デバイス１１の送信信号ＴＸＤまたはＴｘＤを、バスワイヤ４１、４２に関する対応する信号ＣＡＮ－ＸＬ＿ＨおよびＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌに変換し、これらの信号ＣＡＮ－ＸＬ＿ＨおよびＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌを、バス４０でＣＡＮ＿ＨおよびＣＡＮ＿Ｌ用の接続端子に送信する。

受信モジュール１２２は、図４によるバス４０から受信された信号ＣＡＮ－ＸＬ＿ＨおよびＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌから、受信信号ＲＸＤまたはＲｘＤを生成し、図３に示されるように、これを通信制御デバイス１１に転送する。アイドルまたはスタンバイ状態（ｉｄｌｅまたはＳｔａｎｄｂｙ）を除いて、受信モジュール１２２を備えた送信／受信デバイス１２は、通常動作では、送信／受信デバイス１２がメッセージ４５の送信元であるか否かに関係なく、バス４０でのデータまたはメッセージ４５、４６の伝送を常にリッスンする。

図４の例によれば、信号ＣＡＮ－ＸＬ＿ＨおよびＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌは、少なくとも調停フェーズ４５１において、ＣＡＮから知られているようにドミナントおよびレセシブバスレベル４０１、４０２を有する。バス４０に差分信号ＶＤＩＦＦ＝ＣＡＮ－ＸＬ＿Ｈ－ＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌが生じ、これは図５に示されている。ビット時間ｔ＿ｂｔを有する信号ＶＤＩＦＦの個々のビットは、０．７Ｖの受信閾値で認識することができる。データフェーズ４５２では、信号ＣＡＮ－ＸＬ＿ＨおよびＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌのビットは、調停フェーズ４５１よりも速く、すなわち短いビット時間ｔ＿ｂｔで送信される。したがって、信号ＣＡＮ－ＸＬ＿ＨおよびＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌは、データフェーズ４５２で、少なくともそれらのビットレートが速いという点で、従来の信号ＣＡＮ＿ＨおよびＣＡＮ＿Ｌとは異なる。

図４での信号ＣＡＮ－ＸＬ＿Ｈ、ＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌに関する状態４０１、４０２のシーケンス、およびそこから得られる図５の電圧ＶＤＩＦＦのプロファイルは、加入者局１０の機能を説明する目的のものにすぎない。バス状態４０１、４０２に関するデータ状態のシーケンスは、必要に応じて選択可能である。

言い換えると、図４による第１の動作モードでは、送信モジュール１２１は、バス４０のバスラインの２つのバスワイヤ４１、４２に関して異なるバスレベルを有するバス状態４０２として第１のデータ状態を生成し、バス４０のバスラインの２つのバスワイヤ４１、４２に関して同じバスレベルを有するバス状態４０１として第２のデータ状態を生成する。

さらに、送信モジュール１２１は、データフェーズ４５２を含む第２の動作モードにおける信号ＣＡＮ－ＸＬ＿Ｈ、ＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌの時間プロファイルのために、より高いビットレートでビットをバス４０に送信する。ＣＡＮ－ＸＬ＿ＨおよびＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌ信号は、データフェーズ４５２でさらに、ＣＡＮ ＦＤの場合とは異なる物理層を用いて生成することもできる。それにより、データフェーズ４５２でのビットレートは、ＣＡＮ ＦＤの場合よりもさらに増加させることができる。

図３のフォーマットチェックモジュール１５、特にその挿入ブロック１５１は、加入者局１０がフレーム４５０の送信元として動作するときに、ＦＣＰフィールドをフレーム４５０に挿入する働きをする。図２の例では、挿入ブロック１５１は、ただ１つのＦＣＰフィールドのみをフレーム４５０に挿入した。フレーム４５０の終わりでのシフトも検出可能であるように、ＦＣＰフィールドは、フレーム４５０内のできるだけ遅い時点に配置される。図２に例として示されるように、フレームチェックサムＦＣＲＣの後に配置することが非常に有利である。これが最後の可能な位置だからである。

図３のフォーマットチェックモジュール１５は、この例示的実施形態では、ＦＣＰフィールドがＤＡＳフィールドのＤＨ２ビットおよびＤＬ２ビットに置き換わるように設計されている。このために、ＤＨ２／ＤＬ２の機能が維持されたままであるように、ＦＣＰフィールドを１１００または１１１０００などとして選択しなければならない。したがって、ＦＣＰフィールドは、確実なフォーマットチェックを可能にするだけでなく、データフェーズ４５２から調停フェーズ４５１への切替え前の同期エッジとしても働く。したがって、ＦＣＰフィールドは２つの異なる機能を有する。それにより、ＦＣＰフィールドは、できるだけ少ないデータオーバーヘッドしか生成しない。

任意選択で、図３のフォーマットチェックモジュール１５は、代替または追加としてＦＣＰフィールドをＡＤＳフィールドに組み込むように設計される。したがって、挿入ブロック１５１は、少なくとも１つのＦＣＰフィールドをフレーム４５０に挿入することができる。

図３のフォーマットチェックモジュール１５の評価ブロック１５２は、ＦＣＰフィールドを使用して、バス４０から受信されたビットストリームのフォーマットをチェックする働きをする。

例えば、ＦＣＰフィールドがＭ＝４ビットの場合、挿入ブロック１５１は、ＦＣＰフィールドを「１１００」または「００１１」として挿入することができる。したがって、ＦＣＰフィールドは、「１１００」または「００１１」として送信される。受信側加入者局１０が、評価ブロック１５２を用いてＦＣＰフィールドに関する別の値をサンプリングした場合、評価ブロック１５２は、フレーム４５０のビットストリームのシフトがあると評価する。ＦＣＰフィールドでのそのようなビットシーケンスにより、受信側加入者局１０は、評価ブロック１５２を用いて、バス４０から受信されたビットストリームが左にＭ－１＝３ビットまたは右にＭ－１＝３ビットだけシフトしたことを確実に認識することができる。これを以下の表に示す。

表では、ｘは、任意のビット値、すなわち０または１を表す。表の中央に示されているように、ＦＣＰフィールドは「１１００」として送信される。エッジオフセットが生じず、したがってビットストリームのシフトが生じない場合、受信側加入者局もＦＣＰフィールドを「１１００」としてサンプリングする。

この表では、送信されたフィールド「１１００」の上下に、この例ではフレーム４５０の送信元ではない受信側加入者局（受信ノード）１０が、エラーによりビットストリームをオフセットしてサンプリングしている事例が示されている。「右へ３ビットのシフト」とは、受信側加入者局（受信ノード）のビューが３ビットだけオフセットされる、すなわち、この場合には３ビット遅れることを意味する。

したがって、受信側加入者局（受信ノード）１０は、送信されたＦＣＰフィールドの最後のビットを、受信されたＦＣＰフィールドの最初のビットとしてサンプリングする。このとき、受信されたＦＣＰフィールドの他の３ビットは別の値を有し、ここでは「ｘ」で示されている。

「左へ１ビットのシフト」とは、受信側加入者局（受信ノード）１０のビューが１ビットだけオフセットされる、すなわち、この場合には１ビット早くなることを意味する。したがって、受信側加入者局（受信ノード）１０は、送信されたＦＣＰフィールドの最初の３ビットを、受信されたＦＣＰフィールドの最後のビットとしてサンプリングする。

表から分かるように、受信側加入者局（受信ノード）１０によってサンプリングされたＦＣＰフィールドの値は、ＦＣＰフィールドの予想される値から常に少なくとも１ビット異なるシフトの際に、「ｘ」で示されるビットがどの値を有するかに依存しない。したがって、受信側加入者局（受信ノード）１０、特にそのフォーマットチェックモジュール１５、より正確にはその評価ブロック１５２は、シフト、すなわち受信されたビットストリームのエラーを認識することができる。評価ブロック１５２は、対応する通知を通信制御デバイス１１に出力する。これにより、エラー時に、受信されたフレーム４５０を削除することができる。その結果、通信制御デバイス１１は、エラーフレーム４７をバス４０に送信することができる。

この例示的実施形態のＦＣＰフィールドの固定値の別の例によれば、ＦＣＰフィールドは６ビットを有し、Ｍ＝６ビットが成り立つ。したがって、挿入ブロック１５１は、ＦＣＰフィールドを「１１１０００」または「０００１１１」として挿入する。したがって、ＦＣＰフィールドは「１１１０００」または「０００１１１」として送信される。フレームの送信元でない受信側加入者局１０）が、評価ブロック１５２を用いてＦＣＰフィールドに関する別の値をサンプリングした場合、評価ブロック１５２は、ビットストリームのシフトがあると評価する。ＦＣＰフィールドでのそのようなビットシーケンスにより、受信側加入者局１０は、評価ブロック１５２を用いて、バス４０から受信されたビットストリームが左または右にＭ－１＝５ビットだけシフトしたことを確実に認識することができる。

当然、ＦＣＰフィールドの他の固定長、したがってＦＣＰフィールドの別の固定値も考えられる。

この例示的実施形態の変形形態によれば、ＦＣＰフィールドは可変の内容を有する。
ＦＣＰフィールドのそのような可変の内容の例として、ＦＣＰフィールドで固定スタッフビット数を伝送することができる。固定スタッフビット数は、フレーム４５０の長さに依存する。ＦＣＰフィールドの幅、すなわちフレーム４５０においてＦＣＰフィールドのために提供されているビット数が固定スタッフビットの総数を伝送するのに十分でない場合、固定スタッフビットカウンタの最下位ビットのみを送信することができる。

ＦＣＰフィールドのそのような可変の内容の別の例として、送信元加入者局（送信ノード）から送信されるフレーム４５０の数をＦＣＰフィールドで伝送することができる。送信ノードから送信されたフレーム４５０の数は、フレームカウンタとも呼ぶことができる。

図６は、ＣＡＮ ＸＬとＣＡＮ ＦＤとの互換性がある第２の例示実施形態によるフレーム４５０＿１を示す。この例示的実施形態では、フレーム４５０＿１、したがってＣＡＮ ＸＬフレームフォーマットは、以下で述べるように、図２のフレーム４５０とは異なる。ここでは、図２のフレーム４５０との相違点を以下に述べる。なお、２つの例示的実施形態のフレーム４５０、４５０＿１は同じである。

フレーム４５０＿１には、少なくとも２つのＦＣＰフィールドがある。図６の例では、フレーム４５０＿１で、ヘッダチェックサムＨＣＲＣの後にＦＣＰフィールドＦＣＰ１が挿入され、フレームチェックサムＦＣＲＣの後にＦＣＰフィールドＦＣＰ２が挿入される。また、フレーム４５０＿１では、ＦＣＰフィールドＦＣＰ１、ＦＣＰ２は、例としてＭ＝４ビットの長さを有する。当然、ＦＣＰフィールドに関する別の長さを選択することもできる。特に、ＦＣＰフィールドＦＣＰ１、ＦＣＰ２の長さ、つまりビット数が異なることがあり得る。

ごく一般に、挿入ブロック１５１は、フレーム４５０＿１での任意の位置にＦＣＰフィールドを挿入するように設計することができる。評価ブロック１５２は、対応する挿入位置にあるＦＣＰフィールドを探し、したがって受信されたフレーム４５０＿１を評価するように設計される。

特に、挿入ブロック１５１は、送信すべきフレーム４５０＿１にＦＣＰフィールドを複数回挿入するように設計される。例えば、常に同じ内容を有するＦＣＰフィールドは、常に所定数のデータの後に、特に常に１２８バイトのデータまたは任意の他の値の後に挿入することができる。当然、他の例も考えられる。

図７は、ＣＡＮ ＸＬとＣＡＮ ＦＤとのフレームフォーマットに互換性がない、第３の例示的実施形態によるフレーム４５００を示す。この例示的実施形態では、フレーム４５００、したがってＣＡＮ ＸＬフレームフォーマットは、以下で述べるように、図２のフレーム４５０とは異なる。ここでは、図２のフレーム４５０との相違点のみを述べる。なお、２つの例示的実施形態のフレーム４５０、４５００は同じである。

一般に、この例示的実施形態によるフレーム４５００の生成時、固定スタッフィング規則のみが使用され、したがって、固定数のビットの後に固定スタッフビットが挿入され得る。代替として、ただ１つのスタッフビットの代わりに、２つ以上のビットを固定スタッフビットとして挿入することもできる。データ長コード（ＤＬＣ）の値がわかっている場合、これは一定のフレーム長またはフレーム４５００の一定の長さをもたらす。これにより、動的スタッフビットによって引き起こされる様々な問題が防止される。

この例示的実施形態によるフレーム４５００では、識別子（ＩＤ）は、ＣＡＮ ＦＤの場合のように１１ビットまたは２９ビットにもはや制限されない。識別子（ＩＤ）のビットの数ｋは自由に選択することができる。しかし、代替として、数ｋは、固定値に固定することもできる。正味データレートが高い場合、ｋ＝８ビットのＩＤが好適である。これは、バスシステム１の各加入者局１０、２０、３０に十分に多くのバスアクセス優先順位を与えるのに十分である。しかし、当然、バスシステム１での要件および様々な優先順位の数に応じて、ｋに関して別の値を選択可能である。

図２のフレーム４５０のビットＲＲＳ、ＩＤＥ、ＦＤＦ、ＸＬＦは、フレーム４５００では不要になり、省略される。これにより４ビットが節約され、したがってフレームオーバーヘッドが低減される。これにより、バスシステム１での正味データレートが増加される。

終了フィールド（ＥＯＦ）は、ＮＡＣＫビットがドミナントであるとき、フレーム４５００でさらに５ビットだけを有する。一方、ＮＡＣＫビットがレセシブであるとき、終了フィールド（ＥＯＦ）は３ビットを有する。終了フィールド（ＥＯＦ）は、フレーム４５０の終了時に６つのレセシブビットが送信されることを保証する。この数のレセシブビットは、調停フェーズ４５１において５つの同一ビットの後に固定スタッフビットが挿入されるとき、有効なフレーム４５００では他のどこにも生じ得ない。代替として、７ビット以上でもよい。特に、ＥＯＦビットの数は、固定スタッフビットが挿入される前のビットの数に適合させる必要がある。

フレーム間スペース（ＩＦＳ）は、フレーム４５００で最小長さを必要としない。特に、フレーム間スペース（ＩＦＳ）は長さ０を有することができる。そのような場合、２つのフレーム４５００が、順次にシームレスに送信される。しかし、例えば１ビットを有するフレーム間スペース（ＩＦＳ）は、前述した場合と比較してバスシステム１のロバスト性を高めるためにも好適である。２つのフレーム４５００間のここでは７つのレセシブビットによって、新たな加入者局は、バス４０でより確実に同期することができる。

第４の例示的実施形態によれば、ＦＣＰフィールドは固定スタッフビットとして使用される。言い換えると、固定スタッフビットの代わりに、挿入ブロック１５１は、フレーム４５０にＦＣＰフィールドを挿入するように設計される。そのような場合、２つのスタッフビット間で小さなシフトしか生じ得ないので、例えばＭ＝２ビットの長さを有する短いＦＣＰフィールドで十分である。

したがって、この例示的実施形態でも、ＦＣＰフィールドは、２つの異なる機能、すなわちスタッフビットおよびフォーマットチェックを有する。

長さＭ＝２ビットを有するＦＣＰフィールドにより、データオーバーヘッドは非常にわずかしか発生しないか、さらにはまったく発生しない。これについては、以下でより詳細に説明する。

この例示的実施形態では、固定スタッフビットの代わりに、常に、一定の内容を有するＦＣＰフィールドが使用される。ＦＣＰフィールドでのビットパターンは、ＦＣＰフィールドが同期エッジを含むように、挿入ブロック１５１によって選択される。ＣＡＮ ＸＬが立ち下がりエッジに同期する場合、ＦＣＰフィールドに関して値「１０」が有利である。ＣＡＮ ＸＬが立ち上がりエッジに同期される場合、ＦＣＰフィールドに関して値「０１」が有利である。

固定スタッフビットでは、同期に関して最悪の場合には、１つおきのスタッフビットの後にのみ立ち下がりエッジがある。ＦＣＰフィールドでは常に同期することができるので、２つのＦＣＰフィールド間の距離は、受信側加入者局１０、３０（受信ノード）の同期を損なうことなく、２つの固定スタッフビット間の距離の２倍にすることができる。

ＦＣＰフィールドは２ビットを有するが、固定スタッフビットの半分の頻度でしか生じないため、ＦＣＰフィールドによるデータオーバーヘッドは、固定スタッフビットによって生成されるデータオーバーヘッドと同一である。

ＦＣＰフィールドの大きな利点は、その内容が一定であることである。それにより、データストリームのシフトを確実に確定可能である。Ｍ＝２ビットでの上述した例では、受信側加入者局１０、３０（受信ノード）での１ビットシフトを確実に認識することができる。ＦＰＣフィールドがフレーム内で頻繁に現れることにより、シフトを即座に効果的に認識することができる。それにより、受信されたフレーム４５０でのエラーを非常に迅速に認識することができ、フレーム４５０の送信を迅速に中断することができる。これは、バスシステム１における使用データのより高速な伝送に寄与する。

この例示的実施形態の変形形態によれば、受信側加入者局１０、３０（ＣＡＮ ＸＬ受信ノード）は、各立ち下がりエッジで再同期する代わりに、ＦＣＰフィールドのエッジでのみ再同期を行うことができる。再同期が所要のエッジに制限されることによって、受信側加入者局１０、３０（ＣＡＮ ＸＬ受信ノード）が、妨害されたエッジに同期してエラーを挿入するリスクを低減する。

この例示的実施形態のこの変形形態の大きな利点は、ここでＦＣＰフィールドでのエッジを明示的に妨害しない限り誤同期が生じ得ないため、再同期エラーの数が減少することである。

第５の例示的実施形態によれば、ＦＣＰフィールドは、前の例示的実施形態と同様に固定スタッフビットとして再び使用される。しかし、この例示的実施形態では、固定スタッフビットの代わりに、可変の内容を有するＦＣＰフィールドが常に使用される。したがって、この例示的実施形態でも、ＦＣＰフィールドは、２つの異なる機能、すなわちスタッフビットおよびフォーマットチェックを有する。

ここで、挿入ブロック１５１は、常にスタッフビットの値に適合するＦＣＰフィールドを選択する。スタッフビットは２つの値、すなわち０または１を有することができるので、２つの異なるＦＣＰフィールドが想定される。したがって、挿入ブロック１５１は、値「０１」を有するＦＣＰフィールドＦＣＰ＿Ａを挿入する、または値「１０」を有するＦＣＰフィールドＦＣＰ＿Ｂを挿入することができる。

したがって、挿入ブロック１５１は、スタッフビットの取り得る値に応じてＦＣＰフィールドを挿入する。例えば、スタッフビットが０であるとき、ＦＣＰフィールドＦＣＰ＿Ａが挿入されて送信される。スタッフビットが１の場合、ＦＣＰフィールドＦＣＰ＿Ｂが挿入されて送信される。

ＦＣＰフィールドの可変の内容の原理は、挿入ブロック１５１に関して、当然、他のＦＣＰフィールドを生成するためにも適用可能である。

第６の例示的実施形態によれば、ＡＨ１ビットは、追加のまたは唯一のＦＣＰフィールドとして使用される。これは、ＣＡＮ ＸＬの標準化の現状に従って、ＡＨ１ビットが他の方法で評価されないときに可能である。現在、ＡＨ１ビットは、送信／受信デバイス１２、３２において物理層をデータフェーズ４５２から調停フェーズ４５１に切り替えるための時間を設けるためにのみ使用される。

そのような場合、受信ノードは、例えばＴＸＤ回線を介して、物理層の切替えを送信／受信デバイス１２、３２に信号通知することができる。受信ノードはそのＴＸＤ回線を送信に使用しないので、これが可能である。送信ノードはそのＴＸＤ回線を送信に使用するので、送信ノードではこれは不可能である。

したがって、受信ノード、または受信側加入者局としての加入者局１０は、その評価ブロック１５２でＡＨ１ビットを評価する、すなわちサンプリングすることができる。ＡＨ１ビットは定数値を有するので、受信されたフレームのフォーマットチェックにも使用される。ＡＨ１ビットは、受信ノードがビットストリームをオフセットしてサンプリングしているかどうかを認識するのに役立つ。これにより、受信されたフレームのフォーマットチェックを確実に行うことができ、またはＦＣＰフィールドを追加することでさらに強化することができる。

ＡＨ１ビットの評価は、受信されたフレーム４５０のフォーマットチェックがデータオーバーヘッドを引き起こさないという利点を有する。したがって、この例示的実施形態でも、ＦＣＰフィールドは、２つの異なる機能、すなわち従来のＡＨ１ビットの機能およびフォーマットチェックを有する。

加入者局１０、２０、３０、バスシステム１、およびそこで実施される方法の前述したすべての構成は、個別に、またはすべての可能な組合せで使用することができる。特に、上述した例示的実施形態のすべての特徴および／またはそれらの変形形態は、任意に組み合わせることができる。追加または代替として、特に以下の変形形態が考えられる。

ＣＡＮバスシステムの例で本発明を前述してきたが、本発明は、異なる通信フェーズのために生成されるバス状態が異なる、２つの異なる通信フェーズが使用される各通信ネットワークおよび／または通信方法で使用することができる。特に、本発明は、イーサネットおよび／または１００Ｂａｓｅ－Ｔ１イーサネット、フィールドバスシステムなどの他のシリアル通信ネットワークの開発に使用可能である。

特に、例示的実施形態によるバスシステム１は、データを２つの異なるビットレートでシリアル伝送可能である通信ネットワークでよい。バスシステム１において、共通のチャネルへの加入者局１０、２０、３０の排他的で衝突のないアクセスが少なくとも特定の期間にわたって保証されていることは、有利であるが、必須の前提条件ではない。

例示的実施形態のバスシステム１における加入者局１０、２０、３０の数および配置は任意である。特に、バスシステム１での加入者局２０は省略することができる。加入者局１０または３０のうちの１つまたは複数がバスシステム１に存在することが可能である。バスシステム１内のすべての加入者局が同一に設計される、すなわち加入者局１０のみまたは加入者局３０のみが存在することも考えられる。

Claims (15)

1. シリアルバスシステム（１）用の加入者局（１０；３０）であって、
   前記バスシステム（１）の加入者局（１０；３０）と少なくとも１つの他の加入者局（１０；２０；３０）との通信を制御するための通信制御デバイス（１１；３１）と、
   前記通信制御デバイス（１１；３１）によって生成された送信信号（ＴＸＤ）を前記バスシステム（１）のバス（４０）上に送信するための送信／受信デバイス（１２；３２）とを備え、前記バスシステム（１）の加入者局（１０、２０、３０）間で交換されるメッセージ（４５）に関して、前記バス（４０）に第１の通信フェーズ（４５１）で送信される信号のビット時間（ｔ＿ｂｔ）が、第２の通信フェーズ（４５２）で送信される信号のビット時間（ｔ＿ｂｔ）とは異なることがあり、
   前記通信制御デバイス（１１；３１）が、フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）に従って前記送信信号（ＴＸＤ）を生成し、前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）に少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿１；ＦＣＰ＿２）を挿入するように設計され、前記少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿１；ＦＣＰ＿２）が、前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）を受信する前記バスシステム（１）の加入者局（１０；２０；３０）での前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）のビットストリームが予想される前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）と比較して少なくとも１ビットだけオフセットされているかどうかをチェックするように設計される、
   加入者局（１０；３０）。
2. 前記通信制御デバイス（１１；３１）が、前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）でのデータフィールド（４５５）の後に前記少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿２）を挿入する、特に、前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）でのすべてのビットにわたって形成されたフレームチェックサム（ＦＣＲＣ）の後に前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）に前記少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿２）を挿入するように設計される、請求項１に記載の加入者局（１０；３０）。
3. 前記通信制御デバイス（１１；３１）が、前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）の使用データが挿入されている前記データフィールド（４５５）の前に、前記少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ＿１）を挿入するように設計される、請求項１または２に記載の加入者局（１０；３０）。
4. 前記通信制御デバイス（１１；３１）が、前記少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ＿１）の内容が、受信側加入者局（１０；３０）で前記ビットストリームの前記オフセットをチェックする機能だけではなく、それとは異なる機能にも利用されるように、前記少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ＿１）を設計するおよび／または割り当てるように設計される、請求項１から３のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
5. 前記通信制御デバイス（１１；３１）が、常に前記フィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿１；ＦＣＰ＿２）のうちの１つの固定数のビットの後に、前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）に挿入されるように設計される、請求項１から４のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
6. 前記通信制御デバイス（１１；３１）が、前記少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿１；ＦＣＰ＿２）を、固定スタッフビットとして前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）に挿入するように設計され、
   前記通信制御デバイス（１１；３１）が、すべての固定スタッフビットを固定ビットスタッフィング規則に従って前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）に挿入する、いずれかの固定ビットスタッフィング規則に従って、固定数のビットの後に固定スタッフビットを挿入し得るように設計される、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
7. 前記通信制御デバイス（１１；３１）が、前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）で５つの同じビットの後に続いて逆スタッフビットが挿入されるように、前記スタッフビットに関してどの値を選択すべきかに応じて前記フィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿１；ＦＣＰ＿２）の前記値を選択するように設計される、請求項６に記載の加入者局（１０；３０）。
8. 前記通信制御デバイス（１１；３１）が、前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）内のすべての前記フィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿１；ＦＣＰ＿２）に関して同じ値を使用するように設計される、請求項１から６のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
9. 前記通信制御デバイス（１１；３１）が、前記少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿１；ＦＣＰ＿２）に関して、偶数のＭビットを使用するように設計され、
   Ｍビットの第１の半分がそれぞれ同じ第１の値を有し、
   Ｍビットの第２の半分が、それぞれ同じ第２の値を有し、前記第２の値が前記第１の値と逆である、
   請求項８に記載の加入者局（１０；３０）。
10. 前記通信制御デバイス（１１；３１）が、前記少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿１；ＦＣＰ＿２）において、フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）に挿入された前記固定スタッフビットの数の少なくとも最下位ビットを挿入するように設計される、請求項８に記載の加入者局（１０；３０）。
11. 前記通信制御デバイス（１１；３１）が、前記少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿１；ＦＣＰ＿２）において、前記通信制御デバイス（１１；３１）によってすでに前記バス（４０）に送信された前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）の数の少なくとも最下位ビットを挿入するように設計される、請求項８に記載の加入者局（１０；３０）。
12. 前記通信制御デバイス（１１；３１）が、前記第２の通信フェーズ（４５２）から前記第１の通信フェーズ（４５１）への切替え後にビット（ＡＨ１）を提供するように設計され、その間、前記送信／受信デバイス（１２；３２）が、前記第２の通信フェーズ（４５２）に切り替えるための時間を有し、
    前記通信制御デバイス（１１；３１）は、前記バスシステム（１）の前記加入者局（１０；２０；３０）が前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）を受信するが、前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）の送信元ではない場合、前記ビット（ＡＨ１）を使用して、受信された前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）の前記ビットストリームが予想される前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）と比較して少なくとも１ビットだけオフセットされているかどうかをチェックするように設計される、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
13. 前記メッセージ（４５）用に形成された前記フレーム（４５０；４５０＿１）が、ＣＡＮ ＦＤと互換性があるように構成され、
    前記第１の通信フェーズ（４５１）において、前記バスシステム（１）の前記加入者局（１０、２０、３０）のどれが、後続の前記第２の通信フェーズ（４５２）で前記バス（４０）への少なくとも一時的に排他的で衝突のないアクセスを得るかが交渉される、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）。
14. バス（４０）と、
    少なくとも２つの加入者局（１０；２０；３０）とを備えるバスシステム（１）であって、前記加入者局（１０；２０；３０）が、互いにシリアル通信できるように、前記バス（４０）を介して互いに接続されており、そのうちの少なくとも１つの加入者局（１０；３０）が、請求項１から１３のいずれか１項に記載の加入者局（１０；３０）である、
    バスシステム（１）。
15. シリアルバスシステム（１）での通信方法であって、前記バスシステム（１）の加入者局（１０；３０）によって実施され、前記加入者局（１０；３０）が、通信制御デバイス（１１；３１）および送信／受信デバイス（１２；３２）を備え、前記方法が、
    前記通信制御デバイス（１１；３１）を用いて、前記加入者局（１０；３０）と、前記バスシステム（１）の少なくとも１つの他の加入者局（１０；２０；３０）との通信を制御するステップと、
    前記送信／受信デバイス（１２；３２）によって、前記通信制御デバイス（１１；３１）によって生成された送信信号（ＴＸＤ）を前記バスシステム（１）のバス（４０）上に送信するステップであって、前記バスシステム（１）の加入者局（１０、２０、３０）間で交換されるメッセージ（４５）に関して、前記バス（４０）に前記第１の通信フェーズ（４５１）で送信される信号のビット時間（ｔ＿ｂｔ）が、前記第２の通信フェーズ（４５２）で送信される信号のビット時間（ｔ＿ｂｔ）とは異なることがある、ステップと
    を含み、
    前記通信制御デバイス（１１；３１）が、フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）に従って前記送信信号（ＴＸＤ）を生成し、前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）に少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿１；ＦＣＰ＿２）を挿入し、前記少なくとも１つのフィールド（ＦＣＰ；ＦＣＰ＿１；ＦＣＰ＿２）が、前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）を受信する前記バスシステム（１）の加入者局（１０；２０；３０）での前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）の前記ビットストリームが予想される前記フレーム（４５０；４５０＿１；４５００）と比較して少なくとも１ビットだけオフセットされているかどうかをチェックするように設計される、
    方法。
    

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