KR102409535B1

KR102409535B1 - 버스 시스템을 통해 송신기로부터 적어도 하나의 수신기로 프레임을 순차적으로 전송하기 위한 방법 및 버스 시스템용 가입자 스테이션

Info

Publication number: KR102409535B1
Application number: KR1020177006315A
Authority: KR
Inventors: 플로리안 하르트비히; 프란츠 바일레르; 아르투르 무테르; 얀 쇼잉
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2014-09-08
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2022-06-17
Also published as: EP3192219B1; CN107078931B; TWI699983B; WO2016037768A1; US20170262400A1; BR112017004512A2; CN107078931A; US10083149B2; ES2727623T3; TW201622388A; EP3192219A1; JP6324618B2; JP2017532852A; DE102015209196A1; KR20170056530A

Abstract

본 발명은 버스 라인(3)을 통해 송신기로부터 적어도 하나의 수신기로 프레임(6000; 6001; 6002)을 순차적으로 전송하기 위한 방법, 및 버스 시스템(1)용 가입자 스테이션(10; 20; 30)에 관한 것이다. 상기 방법에서, 추가 신호 에지의 생성을 위해 다수의 이전 비트의 값들에 따라 송신기에 의해 프레임(6000; 6001; 6002) 내로 스터프-비트(52)가 삽입되고, 이 경우 프레임(6000; 6001; 6002)의 송신기는 스터프-비트(52)를 카운트하고, 상기 스터프-비트는 다수의 이전 비트의 값들에 따라 삽입되고, 송신된 프레임(6000; 6001; 6002) 내에 카운트된 스터프-비트(52)의 개수에 관한 정보가 함께 전송된다.

Description

버스 시스템을 통해 송신기로부터 적어도 하나의 수신기로 프레임을 순차적으로 전송하기 위한 방법 및 버스 시스템용 가입자 스테이션{METHOD FOR SERIALLY TRANSMITTING A FRAME FROM A TRANSMITTER TO AT LEAST ONE RECEIVER AND PARTICIPANTS OF A BUS SYSTEM VIA A BUS SYSTEM}

본 발명은 버스 시스템을 통해 송신기로부터 적어도 하나의 수신기로 프레임을 순차적으로 전송하기 위한 방법 및 버스 시스템용 가입자 스테이션에 관한 것이다.

차량, 특히 자동차에서 센서와 제어장치 사이의 통신을 위해 예를 들어 CAN-버스 시스템이 사용될 수 있다. ISO11898-1의 현재 위원회 원안 또는 사양 "CAN with Flexible Data-Rate, 사양 버전 1.0(2012년 4월 17일 발행됨)"에 CAN FD를 포함한 CAN-프로토콜-사양으로서 기술된 바와 같이, CAN-버스 시스템에서 프레임은 CAN- 및/또는 CAN FD 프로토콜에 의해 전송된다.

CAN FD 프레임들(Frames) 또는 메시지들은 프레임의 시작을 신호화하며 우성 수준을 갖는 최초 프레임 시작 비트(SOF-Bit) 후에 CAN FD 프레임의 식별자를 위해비트 28 내지 비트 18 그리고 경우에 따라서 또한 비트 17 내지 비트 0을 갖는다. 따라서 비트 28 내지 비트 0은 ID28, ID27 이라고도 한다.

CAN FD 메시지 또는 프레임의 CRC-방법(CRC = Cyclic Redundancy Check = 순환 중복 검사)에서 결함이 검출되었다. 결함은 4개의 우성 비트로 시작하는 식별자를 포함하는 CAN FD 프레임에만 관련된다. 이러한 4개의 우성 비트는 우성 프레임 시작 비트와 함께 스터프 조건(stuff condition)을 형성하고, 상기 조건에 따라 제 4 및 제 5 식별자-비트 사이에 열성 스터프-비트가 삽입된다. 스터프-비트의 삽입을 위한 이러한 미리 정해진 규칙에 의해, 5개 이상의 동일한 비트를 갖는 비트 시퀀스가 실수로 "프레임 종료(End of Frame)"의 신호화로 해석되는 것이 방지되거나, 또는 신호 에지의 부재 또는 비트 사이의 수준 변동으로 인해 버스 가입자들이 동기화를 상실하는 것이 방지될 수 있다. 그 이유는 CAN 및 CAN FD에서 버스 가입자들의 동기화를 위해 신호 에지 또는 수준 변동이 사용되기 때문이다.

4개의 우성 비트의 전술한 경우에 이전 우성 프레임 시작 비트(수신기에서 국부적으로)가 열성 비트로 덮어쓰기 되면, 이러한 수신기는 제 1 우성 식별자-비트를 프레임 시작 비트로 해석한다. 수신기가 열성 스터프-비트를 수신하면, 수신기에 스터프 조건이 주어지지 않으므로, 수신기는 열성 스터프-비트를 제 4 식별자-비트로서 승인할 것이다. 후속 비트는 제 5 식별자-비트로서 승인되고, 수신기는 다시 송신기와 동위상에 있게 된다.

이러한 경우에 CRC-검사는 변경된 제 4 식별자-비트를 검출하지 않는 것이 약점이다. 즉, 예를 들어 0x001의 송신된 식별자는 0x081로서 수신된다. 이는, 식별자가 4개의 우성 '0'-비트로 시작하고, 우성 프레임 시작 비트가 덮어쓰기 될 때, 나타난다. 그로 인해 얻어지는 결과는, 제 4 식별자-비트가 '0' 대신 '1'로서 수신되는 것이다. 이 경우 기본 포맷(base format)의 CAN FD 프레임의 경우와 같은 11-비트-식별자 및 확장된 포맷(extended format)의 CAN FD 프레임의 경우와 같은 29-비트-식별자와, 17-비트-CRC를 갖는 CAN FD 프레임 및 21-비트-CRC를 갖는 CAN-FD 프레임이 해당된다.

CRC-방법의 약점은 CRC-제너레이터를 위한 '00000000000000000'의 초기화 벡터로 인해 야기된다. 제 1 리딩 '0'비트는 CRC-생성기 레지스터를 변경하지 않을 것이므로, 제 1 열성 비트 전에 아비트레이션 필드(Arbitration field)에 비트가(비트-에러를 포함하는 수신기에 의해 제 4 식별자-비트로 간주되는 송신된 스터프-비트) 적게 존재하면, 상기 제 1 리딩 비트는 CRC-검사에 의해 검출되지 않는다. 또한, 프레임의 시작 시 부족한 비트는 포맷 에러로서 검출되지 않는데, 그 이유는 스터프-비트가 부족한 식별자-비트로서 승인되기 때문이다.

요약하면 다음과 같다:

전형적인 CAN에서 CRC-생성을 위한 스터프-비트는 고려되지 않는다. 비트 에러-생성-/제거-스터프-조건들의 쌍만이 해밍 거리(HD; Hamming distance)를 2로 감소시킬 수 있다.

더 긴 CRC-체크섬(CRC-17 및 CRC-21)을 갖는 CAN FD의 경우 스터프-비트가 CRC-생성에 의해 포함된다. 수신기에 의해 프레임 시작 비트가 왜곡되면, 문제가 발생할 수 있다.

하기 두 경우에, CAN FD 프레임의 CRC는 왜곡된 식별자를 검출하지 않는 것이 이루어질 수 있다. 즉, 수신기는 왜곡된 프레임을 유효한 프레임으로서 승인한다.

경우 1a: 송신기는 ID28-ID25 = "0000"을 송신한다

수신기가 단축된 프레임 시작 비트를 검출하면, ID28-ID25 = "0000"으로 시작하는 식별자는 ID28-ID25 = "0001"로 왜곡될 수 있다. 그 이유는, 수신기가 프레임 시작을 인식할 수 없거나 너무 늦게 인식하고 따라서 ID28을 프레임 시작으로 해석하기 때문이다. 따라서 4개의 제 1 식별자 비트는 송신기에 의해 ID25 후에 삽입된 스터브 비트로 인해 ID28-ID25 = "0001"로 왜곡되고, 후속하는 모든 식별자-비트는 정확하게 수신될 것이다. 송신기는 버스에 의해 프레임 시작의 재판독 시 에러를 인식하지 않는다.

필요한 단축은 송신기와 수신기 사이의 CAN-클럭 주파수 관계에 의존한다. 세부사항에 대한 예가 참조된다.

수신하는 CAN-노드에 의해 우성 간섭 펄스가 검출되지 않는 한, 왜곡된 버스 신호는 상기 우성 간섭 펄스를 포함할 수 있다. 송신기에 의해 송신된 프레임 시작 비트 이전의 비트가 수신하는 CAN-노드에 의해 우성으로 샘플링되는 한, 왜곡된 버스 신호는 열성 간섭 펄스를 포함할 수 있다. 이는 도 7 및 도 8을 참고로 추후에 더 자세히 설명된다.

예를 들어 가입자 스테이션 또는 노드에서 CAN-클럭이 fRX_node==fTX_node이면, "phase_seg2 + ε"의 프레임 시작 비트의 단축/왜곡은 문제를 일으키기에 충분하다. 1 Mbit/s와 80%의 샘플 포인트(Sample Point = SP)로 205 ns만큼 단축은, 문제를 발생시키기에 충분하다. 이는 도 7 및 도 8을 참고로 추후에 더 상세히 설명된다.

경우 1b: 송신기는 ID28-ID25 = "0001"을 송신한다

다른 한편으로, 송신된 프레임 시작 비트가 도착하기 전에, 수신기가 예를 들어 우성 간섭 펄스에 의해 비트 시간 내에 우성 비트를 검출하면, ID28-ID25 = "0001"로 시작하는 식별자는 ID28-ID25 = "0000"으로 왜곡될 수 있다. 그 이유는, 수신기는 송신기에 의해 송신된 프레임 시작 비트를 ID28로서 인식하기 때문이다. 이로 인해 수신기는 "1"을 스터프-비트로서 잘못 해석하여 이것을 제거한다. 따라서 4개의 제 1 식별자 비트는 ID28-ID25 = "0000"으로 왜곡된다. 후속하는 모든 식별자-비트들은 정확하게 수신될 것이다.

수신기의 CRC에 의해 에러가 검출되지 않도록 하기 위해, "0000"과 "0001"의 식별자-비트 ID28-ID25의 2개의 임계값이 수신기로 가는 과정에 어떻게 왜곡되어야 하는지 표 1에 제시된다.

송신됨					수신됨
ID28	ID27	ID26	ID25		ID28	ID27	ID26	ID25
0	0	0	0	→	0	0	0	1
0	0	0	1	→	0	0	0	0

CRC-생성기 레지스터의 모든 비트가 0일 때, 프레임 내의 위치에서 4개 또는 5개의 우성 비트의 시퀀스가 시작하는 경우에, 동일한 문제가 CAN FD 프레임 내에서도 나타날 수 있다. 다시 말해서, 송신된 4개의 우성 비트의 시퀀스 이후의 열성 비트가 비트의 단축 또는 가입자들 간의 동기화 시 이동으로 인해 수신기에 의해 스터프-비트로서 잘못 해석되는 동시에 우연히 중간-CRC-레지스터 값이 "0...0"이면, CAN FD 프레임 내에서도 유사한 문제가 발생할 수 있다. 중간-CRC-레지스터 값은 이를 위해 제공된 CRC-레지스터에 각각 존재하는 CRC-체크섬의 값이다. CRC-필드 전에 송신된 또는 수신된 송신기 또는 수신기 내의 각각의 비트에 의해 각각 사용된 CRC-다항식의 규칙에 따라 CRC-레지스터의 내용이 다시 계산된다. 데이터 필드의 마지막 비트에 존재하는 레지스터의 내용은 검사를 위해 프레임의 CRC-필드에서 송신기에 의해 수신기로 전송된다.

전형적인 CAN 프레임은 해당되지 않는데, 그 이유는 거기에서 스터프-비트는 CRC-계산으로부터 제외되기 때문이다.

특허출원 DE 102011080476A1호는 송신기에 의해 하나 이상의 비트로 이루어진 고정-스터프-비트-시퀀스가 프레임 내로, 적어도 프레임의 부분들에 삽입되는 방법을 개시한다. 고정-스터프-비트-시퀀스의 삽입된 제 1 비트(또는 하나의 삽입된 고정-스터프-비트)는 바람직하게 이전 비트에 대한 역의 값을 갖는다. 고정-스터프-비트-시퀀스(또는 고정-스터프-비트)는 프레임의 미리 정해진 위치에 나타난다. 이와 달리 전형적인 CAN에서 스터프-비트는 다수의 이전 비트의 값에 따라 삽입되고, 따라서 정해진 위치를 갖지 않는다.

본 발명의 과제는, 전술한 문제들을 해결하는, 버스 시스템을 통해 송신기로부터 적어도 하나의 수신기로 프레임을 순차적으로 전송하기 위한 방법, 및 버스 시스템용 가입자 스테이션을 제공하는 것이다. 특히, 버스 시스템의 가입자들 사이의 데이터 전송의 보안이 기존의 방법에 비해 더 높아진, 버스 시스템을 통해 송신기로부터 적어도 하나의 수신기로 프레임을 순차적으로 전송하기 위한 방법, 및 버스 시스템용 가입자 스테이션이 제공되어야 한다.

상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징을 포함하는 버스 라인을 통해 송신기로부터 적어도 하나의 수신기로 프레임을 순차적으로 전송하기 위한 방법에 의해 해결된다. 상기 방법에서 추가 신호 에지의 생성을 위해 다수의 이전 비트의 값들에 따라 송신기에 의해 프레임 내로 스터프-비트가 삽입되며, 이 경우 프레임의 송신기는 다수의 이전 비트의 값들에 따라 삽입된 스터프-비트를 카운트하고, 송신되는 프레임 내에, 카운트된 스터프-비트의 개수에 관한 정보가 함께 전송된다. 이 방법에 의해 선행기술에 개시된, 즉 CRC-과정에 의해 발견될 수 없는 비트-에러가 나타난 것을 감출할 수 있는 방법이 제공된다.

상기 방법에서 CAN FD 구현 시 스터프-비트가 카운트되고, 카운트(count)는 프레임 내에 전송되고, 이어서 수신기에 의해 검사된다.

이러한 방법의 장점은, CRC-과정의 파악된 약점들이 추가 검사 방법에 의해 보상되는 것이다. 이러한 방법은 다른 해결책-제안들과 달리, 유효-데이터율에 최소의 영향만을 미친다.

상기 방법의 사용은 한편으로는 CAN-프로토콜-컨트롤러의 데이터 시트/핸드북에 의해 입증되고, 다른 한편으로는 네트워크 또는 버스 시스템 내 컨트롤러 또는 통신 제어수단의 거동에 의해 입증된다. 여기에 설명된 CAN FD-프로토콜 변형은 CAN 및 TTCAN 네트워크를 위해 사용되어야 한다.

방법의 바람직한 다른 실시예들은 종속 청구항들에 제시된다.

카운트된 스터프-비트의 개수에 관한 정보에 추가해서, 송신되는 프레임 내에, 스터프-비트의 카운트된 개수와 관련한 추가 보안 정보가 함께 전송된다.

프레임의 수신기는 다수의 이전 비트의 값들에 따라 스터프-비트를 카운트할 수 있고, 송신된 프레임 내에 함께 전송된 카운트된 스터프-비트의 개수에 관한 정보와 비교할 수 있고, 수신된 프레임 내에서 수신기에 의해 카운트된 스터프-비트가 송신된 프레임 내에 함께 전송된 카운트된 스터프-비트의 개수에 관한 정보와 일치하지 않으면, 수신기는 수신된 프레임을 폐기할 수 있다.

바람직하게는 프레임의 제 1 부분에 다수의 이전 비트의 값들에 따라 스터프-비트가 삽입되고, 이 경우 프레임의 제 2 부분에는 스터프-비트가 고정된 위치에 고정-스터프-비트로서 삽입될 수 있고, 이 경우 프레임의 송신기는 고정-스터프-비트 방법으로 전환되는 영역 앞에 위치한 스터프-비트를 카운트하고, 송신된 프레임 내의 카운트된 스터프-비트의 개수에 관한 정보가 함께 전송된다.

프레임은 헤드부, 데이터부 및 종반부를 포함하고, 이 경우 헤드부는 식별자를 포함하고, 프레임은 CRC-체크섬을 포함하고, CRC-체크섬 이전의, 송신된 프레임의 종반부 내에 카운트된 스터프-비트의 개수에 관한 정보가 함께 전송된다.

바람직하게는 카운트된 스터프-비트의 개수에 관한 정보는 CRC-체크섬의 계산에 함께 포함될 수 있다.

방법의 특수한 실시예에서, 카운트된 스터프-비트의 개수에 관한 정보와 CRC-체크섬 사이에 고정-스터프-비트가 삽입될 수 있고, 상기 고정-스터프-비트는 패리티 비트로서 카운트된 스터프-비트의 개수에 관한 보안 정보를 포함한다.

방법의 다른 특수한 실시예에서 스터프-비트를 카운트하기 위해 3-비트-카운터가 사용된다.

전술한 과제는 또한 특허 청구항 제 9 항에 따른 버스 시스템용 가입자 스테이션에 의해 해결된다. 가입자 스테이션은 버스 라인을 통해 송신기로부터 적어도 하나의 수신기로 순차 전송에 의해 프레임을 전송할 수 있는 버스 시스템의 다른 가입자 스테이션으로 프레임의 송신 및/또는 다른 가입자 스테이션으로부터 프레임의 수신을 위한 송신/수신 수단, 및 프레임 내로 삽입된 스터프-비트의 개수의 보안을 위한 보안 수단을 포함하고, 상기 송신/수신 수단은, 프레임의 송신 전에 추가 신호 에지의 생성을 위해 다수의 이전 비트의 값들에 따라 스터프 비트를 미리 정해진 규칙에 따라 프레임 내로 삽입하도록 및/또는 수신된 프레임의 평가 시 스터프-비트를 다시 제거하도록 설계되고, 상기 보안 수단은, 다수의 이전 비트의 값들에 따라 삽입되는 스터프-비트를 카운트하고 카운트된 스터프-비트의 개수에 관한 정보를 프레임 내로 삽입함으로써, 송신되는 프레임 내에 정보가 함께 전송되게 하도록 설계된다.

가입자 스테이션은 버스 시스템의 부분일 수 있고, 상기 버스 시스템은 또한 버스 라인과 적어도 2개의 가입자 스테이션을 포함하고, 상기 가입자 스테이션들은 서로 통신할 수 있도록 버스 라인을 통해 서로 연결될 수 있고, 적어도 2개의 가입자 스테이션 중 적어도 하나의 가입자 스테이션은 전술한 가입자 스테이션이다.

본 발명의 가능한 다른 구현은 실시예들과 관련해서 전술한 또는 후술할 특징들 또는 실시 형태들의 명확히 언급되지 않은 조합도 포함한다. 이 경우 당업자는 본 발명의 각각의 기본 형태에 대한 개선 또는 보완으로서 개별 양상들을 추가할 수도 있다.

계속해서, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 실시예들로 설명된다.

도 1은 제 1 실시예에 따른 버스 시스템을 간단히 도시한 블록 회로도.
도 2는 도 1에 따른 버스 시스템에서 프레임의 구성을 도시한 개략도.
도 3 내지 도 6은 ISO 11898-1의 현재 원안에 따른 4개의 제 1 식별자-비트(ID28-ID25)의 배치를 포함한 CAN FD 프레임의 포맷을 각각 도시한 도면.
도 7 및 도 8은 도 1에 따른 버스 시스템에서 전송된 프레임의 시작부터 송신기와 수신기 사이의 듀티 사이클을 나타내기 위한 시간 흐름도.
도 9는 제 1 실시예에 따른 프레임의 예를 도시한 도면.
도 10은 버스 시스템에서 전송된 프레임 내에 송신기와 수신기 사이의 듀티 사이클을 나타내기 위한 시간 흐름도.
도 11은 제 4 실시예에 따른 프레임의 예를 도시한 도면.
도 12는 제 5 실시예에 따른 프레임의 예를 도시한 도면.

달리 명시되지 않는 한, 동일하거나 동일한 기능의 부재들은 도면들에서 동일한 도면부호로 표시된다.

제 1 실시예

도 1은 예를 들어 CAN FD-버스 시스템일 수 있는 버스 시스템(1)의 제 1 실시예를 도시한다. 버스 시스템(1)은 차량, 특히 자동차, 항공기 등에 또는 병원 등에서 사용될 수 있다.

도 1에서 버스 시스템(1)은 버스 라인(3)을 포함하고, 상기 버스 라인(3)에 다수의 가입자 스테이션(10, 20, 30)이 접속된다. 버스 라인(3)을 통해 프레임(40)이 신호의 형태로 개별 가입자 스테이션(10, 20, 30) 사이에서 전송될 수 있다. 가입자 스테이션(10, 20, 30)은 예를 들어 자동차의 제어장치, 센서, 디스플레이 장치 등 이거나 산업 제어 설비일 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 가입자 스테이션(10)은 통신 제어 수단(11), 보안 수단(12) 및 송신/수신 수단(13)을 포함하고, 상기 송신/수신 수단은 CRC-생성기(13A)를 포함한다. 물론 보안 수단(12)은 또한 통신 제어 수단(11)의 부분일 수도 있다. 가입자 스테이션(20)은 그와 달리 통신 제어 수단(21), CRC-평가 유닛(22A)과 삽입 유닛(22B)을 가진 보안 수단(22), 및 CRC-생성기(23A)를 구비한 송신/수신 수단(23)을 포함한다. 가입자 스테이션(30)은 통신 제어 수단(31), 보안 수단(32) 및 송신/수신 수단(33)을 포함하고, 상기 송신/수신 수단은 보안 수단(32)과 CRC-생성기(33A)를 포함한다. 도 1에 도시되어 있지 않더라도, 가입자 스테이션(10, 20, 30)의 송신/수신 수단(13, 23, 33)은 각각 버스 라인(3)에 직접 접속된다.

통신 제어 수단들(11, 21, 31)은 각각 버스 라인(3)을 통한 각각의 가입자 스테이션(10, 20, 30)과 버스 라인(3)에 접속된 가입자 스테이션들(10, 20, 30) 중 다른 가입자 스테이션과의 통신을 제어하기 위해 사용된다. 통신 제어 수단들(11, 21, 31)은 각각 전형적인 CAN 또는 TTCAN 또는 CAN FD 컨트롤러처럼 구현될 수 있다. 통신 제어 수단들(11, 21, 31)은 각각 마이크로컨트롤러의 부분으로서 형성될 수도 있고, 상기 마이크로컨트롤러는 각각의 가입자 스테이션(10, 20, 30)에 포함된다. 송신/수신 수단(13, 23, 33)은 각각 전형적인 CAN 또는 TTCAN 또는 CAN FD 트랜시버처럼 구현될 수 있다.

보안 수단(12, 22, 23)은 소프트웨어-모듈로서 구현될 수도 있고, 상기 소프트웨어-모듈은 가입자 스테이션에서 실행되는 소프트웨어의 부분을 형성한다. 이러한 경우에 본 발명에 따른 방법은 완전히 소프트웨어로 맵핑된다.

도 2는 프레임 시작 비트(SOF)를 포함하지 않는 프레임(40)의 구성을 매우 개략적으로 도시하고, 상기 프레임 시작 비트는 프레임(40) 직전에 버스 라인(3)을 통해 전송된다. 프레임(40)은 CAN 프레임 또는 TTCAN 프레임일 수 있다.

도 2에서 프레임(40)은 헤드부(41, 41A, 42), 데이터 필드(43, 44, 45) 및 종반부(46)를 포함하고, 상기 종반부는 프레임 끝을 형성한다. 헤드부(41, 51A, 42)는 제 1 부분 섹션(41)에 식별자(ID)(41, 41A)의 4개의 제 1 비트를 갖고, 제 2 섹션(41A)에 식별자(41, 41A)의 나머지 비트와 제어 필드(42)를 갖는다. 데이터 필드(43, 44, 45)는 제 1 부분(43)에 바이트 0을, 제 2 부분(44)에 다른 바이트를 그리고 제 3 부분(45)에 바이트 n을 갖는다. 종반부(46)에 CRC-체크섬이 제공된다.

도 3은 가입자 스테이션들(10, 20, 30) 중 하나의 가입자 스테이션으로부터 송신된, CAN FD-기본 포맷에서 16개에 이르는 데이터 바이트(data byte)를 포함하는 프레임(60)을 도시한다. 프레임(60)은 SOF-비트(61)와 다수의 프레임 필드, 예컨대 아비트레이션 필드(62; Arbitration field), 제어 필드(63; Control field), 데이터 필드(64; data field) 및 체크섬 필드(65; CRC field)를 포함한다. 아비트레이션 필드(62)는 기본-ID-필드에 프레임(60)의 식별자(Identifier)를 포함한다. 아비트레이션 필드(62)의 끝에 RRS-비트가 배치된다. 제어 필드(63)는 IDE-비트로 시작하고, 상기 비트 다음에 FDF-비트가, 그리고 나서 res-비트와 이에 후속해서 BRS-비트가, 그리고 나서 ESI-비트가 이어지고, 상기 ESI-비트 다음에 DLC-필드가 이어진다. 제어 필드(63)의 DLC-필드가 값 0을 가지면, 데이터 필드(64)는 존재하지 않는다. 체크섬 필드(65)는 CRC-seq-필드에 CRC-체크섬을 포함하고, 이에 후속하는 CRC-구분자(CRC-Del)로 끝난다. 전술한 필드들과 비트들은 ISO-CD-11898-1에 개시되어 있으므로, 여기에서는 상세히 설명되지 않는다.

도 3에 이 실시예의 아비트레이션 페이즈(67; arbitration phase)의 길이가 제시된다. 프레임(60) 내 BRS-비트가 열성인 경우, 아비트레이션 페이즈(67) 다음에 데이터 페이즈(68)가 이어진다. 프레임(60)은 헤드부(61 내지 63), 데이터부(64) 및 종반부(65)를 갖는다.

도 3 내지 도 6에 프레임(60)의 하부 가장자리에 넓은 선으로 우성 비트가 도시된다. 열성 비트는 도 3 내지 도 6에 프레임(60)의 상부 가장자리에 넓은 선으로 도시된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 송신기의 해당 통신 제어 수단(11, 21, 31)은, SOF-비트, RRS-비트, IDE-비트 및 res-비트가 우성인 한편, FDF-비트와 CRC-구분자(CRC-Del)는 열성이도록 프레임(60)을 생성하였다.

도 4는 CAN FD-기본 포맷에서 16개 이상의 데이터 바이트를 갖는, 가입자 스테이션들(10, 20, 30) 중 하나의 가입자 스테이션으로부터 송신된 프레임(600)을 도시한다. 프레임(600)은 데이터 필드(64)에 비해 긴 데이터 필드(640)와 체크섬 필드(65)에 비해 긴 체크섬 필드(650)를 제외하고 도 3의 프레임(60)과 동일하게 구성된다. 프레임(600)은 헤드부(61 내지 63), 데이터부(640) 및 종반부(650)를 갖는다.

도 5는 CAN FD-확장 포맷(CAN FD extended format)에서 16개에 이르는 데이터 바이트를 갖는, 가입자 스테이션들(10, 20, 30) 중 하나의 가입자 스테이션으로부터 송신된 프레임(70)을 도시한다. 도 5에 따라 프레임(70)은 SOF-비트(71)와 다수의 프레임 필드들, 예컨대 아비트레이션 필드(72; Arbitration field), 제어 필드(73; Control field), 데이터 필드(74; Data field) 및 체크섬 필드(75; CRC fied)를 포함한다. 아비트레이션 필드(72)는 기본-ID-필드와 ID-ext-필드에 프레임(70)의 식별자를 포함한다. 기본-ID-필드와 ID-ext-필드 사이에 SRR-비트와 IDE-비트가 제공된다. 아비트레이션 필드(72)의 끝에 RRS-비트가 배치된다. 제어 필드(73)는 FDF-비트로 시작하고, 다음에 res-비트가 이어진다. 그 다음에 BRS-비트와 ESI-비트가 이어진다. 제어 필드(73)는 DLC-필드로 끝난다. 제어 필드(73)의 DLC-필드가 값 0을 가지면, 데이터 필드(74)는 존재하지 않는다. 그 밖의 점에서 프레임(70)은 도 3의 프레임(60)과 동일하게 구성되고, 상응하는 아비트레이션 페이즈(77)와 데이터 페이즈(78)를 갖는다. 프레임(70)은 헤드부(71 내지 73), 데이터부(74) 및 종반부(75)를 갖는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 송신기의 해당 통신 제어 수단(11, 21, 31)은, SOF-비트, RRS-비트 및 res-비트가 우성인 한편, SRR-비트, IDE-비트 및 CRC-구분자(CRC-Del)은 열성이도록 프레임(70)을 생성하였다.

도 6은 CAN FD-확장 포맷(CAN FD extended format)에서 16개 이상의 데이터 바이트를 포함하는, 가입자 스테이션들(10, 20, 30) 중 하나의 가입자 스테이션으로부터 송신된 프레임(700)을 도시한다. 프레임(700)은 데이터 필드(74)에 비해 긴 데이터 필드(740)와 체크섬 필드(75)에 비해 긴 체크섬 필드(750)를 제외하고 도 5의 프레임(70)과 동일하게 구성된다. 프레임(700)은 헤드부(71 내지 73), 데이터부(740) 및 종반부(750)를 갖는다.

CRC-체크섬은 도 3 및 도 4에 도시된 기본 포맷의 CAN FD 프레임(60, 600)의 경우에 CRC-17이라고 한다. CRC-체크섬은 도 5 및 도 6에 도시된 확장된 포맷의 CAN FD 프레임(70, 700)의 경우에 CRC-21이라고 한다.

도 7은 가입자 스테이션(10)의 송신 신호(TX-10), 가입자 스테이션(20)의 수신 신호(RX-20) 및 가입자 스테이션(20)의 샘플링 예측(V-20)의 시간(t)에 따른 변화를 예로서 도시한다. 도 7의 파선은 각각 개별 비트 사이의 비트 경계(50)를 나타낸다. 명확기 나타내기 위해 수신 신호(RX-20) 및 샘플링 예측(V-20)의 경우에 비트 경계(50)에 대한 모든 파선에 도면부호가 제공되지 않는다.

도 7에, 송신 신호(TX-10)가 프레임 시작 비트(SOF-Bit)로 시작하기 전에, 버스 라인(3)에 먼저 아이들 비트(51; idle bit)가 송신되는 경우가 도시된다. 그 다음에 프레임 시작 비트와 동일한 수준을 갖는 비트2 내지 비트5가 이어진다. 비트5 후에 스터프-비트(52)가 삽입된다.

따라서 버스 라인(3)을 통한 송신 신호(TX-10)의 전송에 의해 발생하는 도시되지 않은 지연에 의해 송신 신호(TX-10)에 상응하는 수신 신호(RX-20)가 나타난다. 송신 신호가 SOF-비트의 우성 수준을 갖더라도, 상기 수신 신호(RX-20)는 다양한 이유로(하드웨어 에러, 외부 간섭, 전자기 복사 등) 지속시간(T) 동안 열성 수준을 가질 수 있다. 이와 같이 왜곡된 수신 신호(RX-20) 내에 추가로 짧은 우성 간섭 펄스(GD)가 존재할 수 있고, 상기 우성 간섭 펄스는 도 7에 도시된 바와 같이 버스 신호(35)를 추가로 왜곡한다. 이러한 간섭 펄스(GD)는 예를 들어 외부 간섭, 특히 전자기 복사 등에 의해서도 발생할 수 있고, 예를 들어 간섭 펄스가 시간 할당량(Time Quantum; tq)의 최소 버스 시간 단위보다 짧은 경우에 수신하는 가입자 스테이션, 즉 가입자 스테이션(20)에 의해 검출되지 않을 수 있다. 수신 신호(RX-20)는 왜곡되어 유지된다.

가입자 스테이션(20)은 왜곡된 수신 신호(RX-20)로 인해 신호(V-20)를 인식한다. SOF-비트를 위한 비트 경계(50) 다음에 도면부호 54를 갖는 sync_seg-페이즈가 이어진다. 다음에 도 7에서 도면부호 55를 갖는 전송 페이즈(prop_seg)가 이어진다. 다음에 도면부호 56을 갖는 phase_seg1과 도면부호 57을 갖는 phase_seg2가 이어진다. 전술한 페이즈들(54 내지 57)의 순서는 각각의 비트마다 동일하다.

가입자 스테이션(20)은 샘플 포인트(SP1, SP2, SP3, SP4, SP5)에서 수신 신호(RX-20)를 샘플링한다. 샘플 포인트(SP1 내지 SP5)는 도면부호 56을 갖는 phase_seg1과 도면부호 57을 갖는 phase_seg2 사이에 위치한다.

도 7에 도시된 경우에 노드라고도 할 수 있는 가입자 스테이션(10, 20, 30) 에서 CAN-클럭은 fRX_node == fTX_node이다. 즉, 수신 클럭은 송신 클럭에 상응한다. 이 경우 "phase_seg2 + ε"의 프레임 시작 비트(SOF)의 단축/왜곡은, 여기에서 고려되는 문제를 야기하기에 충분하다. 제 5 샘플 포인트(SP5)는 도시된 경우에 잘못하여 열성 값을 나타낸다. 1 Mbit/s 및 80%의 샘플 포인트들(SP1, SP2, SP3, SP4, SP5)의 하나의 샘플 포인트(SP; Sample Point)로 205 ns만큼 단축은, 전술한 바와 같이, 여기에서 고려되는 문제를 발생시키기에 충분하다.

도 8에는, 송신 신호(TX-10)가 우성 프레임 시작 비트(SOF-Bit)로 시작하기 전에, 버스 라인(3)에 먼저 2개의 아이들 비트(51)가 차례로 송신되는 경우가 도시된다. 그 다음에 프레임 시작 비트와 동일한 수준을 갖는 비트2 내지 비트4가 이어진다. 비트4에 이어지는 비트(52)는 열성으로 송신되고, 따라서 이전 비트와 다른 수준을 갖는다.

따라서, 도 8에서 송신 신호(TX-10)에 상응하는 수신 신호(RX-20)가 발생된다. 송신 신호가 아이들 비트의 열성 수준을 갖더라도, 상기 수신 신호(RX-20)는 다양한 이유로(하드웨어 에러, 외부 간섭, 전자기 복사 등) 지속시간(T)(도 8에 회색으로 음영 표시됨) 동안 우성 수준을 가질 수 있다. 이와 같이 왜곡된 수신 신호(RX-20)에 추가로 짧은 열성 간섭 펄스(GR)가 존재할 수 있고, 상기 간섭 펄스는 도 8에 도시된 바와 같이, 버스 신호(36)를 추가로 왜곡한다. 이러한 간섭 펄스(GR)도 예를 들어 외부 간섭, 특히 전자기 복사 등에 의해 발생할 수 있고, 예를 들어 간섭 펄스가 시간 할당량(Time Quantum; tq)의 최소 버스 시간 단위보다 짧은 경우에 수신하는 가입자 스테이션, 즉 여기에서 가입자 스테이션(20)에 의해 검출되지 않을 수 있다. 수신 신호(RX-20)는 왜곡되어 유지된다.

가입자 스테이션(20)은 왜곡된 수신 신호(RX-20)로 인해 신호(V-20)를 인식한다. 2개의 아이들 비트(51) 사이의 비트 경계(50) 다음에 도면부호 54를 갖는 sync_seg-페이즈가 이어진다. 다음에 도 8에서도 도면부호 55를 갖는 전송 페이즈(prop_seg)가 이어진다. 다음에 도면부호 56을 갖는 phase_seg1과 도면부호 57을 갖는 phase_seg2가 이어진다. 상기 페이즈들(54 내지 57)의 순서는 각각의 비트마다 동일하다.

이 경우에도 가입자 스테이션(20)은 샘플 포인트(SP1, SP2, SP3, SP4, SP5)에서 수신 신호(RX-20)를 샘플링한다. 샘플 포인트(SP1 내지 SP5)는 도면부호 56을 갖는 phase_seg1과 도면부호 57을 갖는 phase_seg2 사이에 위치한다.

도 8에 도시된 경우에 노드라고도 할 수 있는 가입자 스테이션(10, 20, 30) 에서 CAN-클럭은 fRX_node == fTX_node이다. 즉, 수신 클럭은 송신 클럭에 상응한다. 이 경우 "phase_seg2 + ε"의 우성 프레임 시작 비트(SOF) 전에 제 2 아이들 비트(51)의 단축/왜곡은, 여기에서 고려되는 문제를 야기하기에 충분하다. 제 5 샘플 포인트(SP5)는 도시된 경우에 잘못하여 우성 값을 나타낸다. 1 Mbit/s 및 80%의 샘플 포인트들(SP1, SP2, SP3, SP4, SP5)의 하나의 샘플 포인트(SP; Sample Point)로 205 ns만큼의 단축은, 전술한 바와 같이, 여기에서 고려되는 문제를 발생시키기에 충분하다.

도 9는 본 발명의 제 1 실시예로서, 체크섬 필드(65)의 시작에 배치된 SC-필드에 3개의 비트 폭의 스터프-카운트 값을 갖는 CAN FD 프레임(6000)을 도시한다. 도 3에 따른 종래의 CAN FD-포맷과 달리, 프레임(6000) 내로, 즉 CRC-필드에 3개의 스터프-카운트-비트가 삽입된다. 스터프-비트는 도시되지 않는다.

따라서 CRC-17 및 CRC-21에 대한 전술한 문제를 해결하기 위해 이 실시예에서 CAN FD 프레임의 송신기와 수신기는 그 보안 수단(12, 22, 32)으로 스터프-비트(52)를 카운트하고, 상기 스터프-비트는 고정-스터프-비트 방법으로 전환되는 영역 앞에 놓이고, 즉 스터프-비트(52)는 CRC-필드 또는 체크섬 필드(65) 앞에 놓인다. 도 9에 도시된 바와 같이, 카운트(count)는 송신된 프레임(6000)의 SC-필드에 함께 전송된다. 수신기는 필드 SC의 수신된 카운트를 스터프-비트(52)의 자체 카운트된 수와 비교한다. 고정-스터프-비트는 함께 카운트되지 않는다. 카운트들이 상이한 경우, 이는 실제 CRC-계산이 에러를 나타내지 않더라도 CRC-에러처럼 취급된다.

6의 해밍 거리만이 보장되어야 하기 때문에, 즉 5개의 에러가 인식되어야 하기 때문에, 보안 수단(12, 22, 32)에 3-비트-카운터를 사용하는 것으로 충분하다. SC-필드에서 전송된 카운트는 스터프-비트의 수 modulo 8을 나타낸다. 따라서, 이러한 3-비트-카운트(스터프 카운트)를 인식되지 않게 무효화하기 위해 적어도 8개의 에러가 필요하다. 보안 수단(22)의 3-비트-카운터는 CRC-평가 유닛(22A)에 포함될 수 있다. 물론 예컨대 4-비트-카운터가 사용될 수도 있다.

도 9에 따라 프레임(6000)에 보안 수단(12, 22, 32)의 3-비트-카운터의 스터프-카운트-값 또는 카운트의 전송을 위해 CRC-체크섬 필드(65)의 시작부는 3개의 비트만큼 연장된다. 이는 마찬가지로 17-CRC-다항식을 갖는 프레임(60, 70)에 대해 그리고 21-비트-다항식을 갖는 프레임(600, 700)에도 적용된다.

SC-필드의 3개의 추가 비트에 의해 추가 고정-스터프-비트가 생성되기 때문에, CAN FD 프레임(6000)은 이 방법에 의해, 스터프-비트(52)의 수, DLC-필드 또는 식별자의 길이와 무관하게, 4개의 비트만큼 연장된다.

CAN FD 프레임(6000) 내의 스터프 카운트 또는 스터프-카운트 값은 CRC-계산에 함께 포함되고, 스터프 카운트 또는 스터프-카운트 값은 데이터-비트처럼 취급된다.

선행기술에 공개된 특수한 비트-에러가 CRC-계산에 의해 발견되지 않으면, 상기 에러는, 수신기가 스터프-비트(52)의 카운트 시 다른 결과가 나타나게 하고, 이러한 경우에 에러는 스터프-카운트, 즉 수신기에 의해 카운트된 스터프-비트(52)와 SC-필드에 제시되는 스터프-비트(52)의 개수의 비교에 의해 인식되고, 프레임(6000)은 수신기에 의해 유효하지 않은 것으로서 폐기된다.

대안으로서 스터프-비트(52)만이 아닌 프레임(6000) 내의 모든 비트들도 카운트될 수 있고, 대안으로서 3개 이상의 비트 폭을 갖는 카운트들이 사용될 수도 있다. 이러한 방법에서 스터프-비트-카운트 에러는 CRC-에러처럼 취급되고, 에러 프레임은 ACK-슬롯 다음에야 송신된다. 대안으로서 수신기는 SC-필드의 마지막 비트의 수신 후에도 비교를 실시할 수 있고, 에러 프레임을 송신할 수 있다.

제 2 실시예에 따라 CRC-17 및 CRC-21의 전술한 문제를 해결하기 위해 CRC-생성기(13A, 23A, 33A)의 초기화 벡터로서 "0...0" 대신 초기화 벡터 "1...0"이 사용될 수 있다. 초기화는 보안 수단(12, 22, 32)으로, 특히 CRC-평가 유닛(22A)과 삽입 유닛(22B)을 포함하는 보안 수단(22)에서 실행될 수 있다. 이로 인해 "0000" 및 "0001"의 식별자-비트 ID28 내지 ID25의 2개의 임계값에 대해서 문제들이 더 이상 나타나지 않을 수 있다.

SOF 61(프레임 시작)과 송신된 CRC-체크섬 사이의 임의의 비트 위치에서 나타날 수 있는 문제로서, 중간-CRC-레지스터 값이 "0...0"일 때 왜곡된 "00000" 비트 시퀀스가 시작하는 경우, 상기 비트 시퀀스가 잘못 검출되는 문제에 있어서, "1...0"의 초기화 벡터에 의해 18개의 송신된 제 1 비트에 대한 "0...0"의 중간-CRC-레지스터 값은 나타날 수 없다.

그 밖의 점에서 제 2 실시예에서 버스 시스템(1)은 제 1 실시예에서 기술된 바와 동일한 방식으로 구성된다.

제 3 실시예에서 버스 시스템(1)은 제 1 실시예에서 기술된 바와 동일한 방식으로 구성된다. 그러나 이와 달리 도 10을 참고로 한 제 3 실시예에서는 후속하는 2개의 문제들이 논의된다.

첫 번째 경우에 중간-CRC-레지스터 값이 "0...0"인 한편, "0"부터 단계적 시퀀스가 송신되고, 버스 상의 잡음으로 인해 야기되는, 이러한 제 1 "0"비트가 동기화에 의해 단축되는 경우, "00000I"의 비트 시퀀스("I"는 이 경우 송신된 스터프-비트를 나타냄)는 도 10에 도시된 바와 같이, "00001"로서 수신기에 의해 왜곡되어 샘플링될 수 있다. 단축 또는 왜곡은 전술한 원인(하드웨어 에러, 외부 간섭, 전자기 복사 등)을 가질 수 있다. 추가로 우성 간섭 펄스(GD)는 동기화에 간섭 영향을 미칠 수 있다. 또한, 버스 전파 시간에 걸쳐 항상 존재하는 신호 시프트(58)가 고려될 수 있다. 즉, 경우에 따라서 5개 대신 4개의 "0"-비트만이 샘플링된다. 이러한 에러는 CRC-계산에 의해 검출되지 않는다. 도 10에는 신호 프로파일들(TX-10, RX-20, V-20)에 추가하여 도 7 및 도 8과 유사하게 신호 프로파일(T10)도 도시되고, 상기 신호 프로파일은 가입자 스테이션(10)의 관점에 해당한다. 도 10에 따라 열성 비트 또는 아이들 비트(52) 후에 5개의 우성 비트의 시퀀스, 즉 비트1 내지 비트5가 송신된다. 그리고 나서 스터프-비트(52)가 삽입된다.

클럭 오차로 인해 비트 시간 RX_노드 > 비트 시간 TX_노드(BitTimeRX_node > BitTimeTX_node)가 유효할 때, 도 10의 경우가 나타날 수 있고, 이 경우 노드는 송신기 또는 수신기로서 가입자 스테이션들(10, 20, 30) 중 하나의 가입자 스테이션을 나타낸다.

페이즈 에러의 보정 대신 잡음은 페이즈 에러의 보정을 야기하지 않거나 심지어 잘못된 방향으로 보정을 야기한다.

두 번째 경우에 중간-CRC-레지스터 값이 "0...0"인 한편, 비단계적 시퀀스 "00001"이 전송되고 또한 버스 상의 잡음으로 인해 야기되는, 상기 제 1 "0"비트가 동기화에 의해 연장되는 경우, "00001"의 비트 시퀀스는 "00000I"(이 경우 "I"는 송신된 스터프-비트를 나타냄)로서 수신기에 의해 왜곡되어 샘플링될 수 있다. 즉, 4개 대신 5개의 "0" 비트가 샘플링된다. 이러한 시퀀스에서 "1"은 stuff-"1"로서 해석되어 제거된다. 삽입은 CRC-계산에 의해 검출되지 않는다.

이러한 경우는, 클럭 오차로 인해 비트 시간 RX_노드 > 비트 시간 TX_노드(BitTimeRX_node > BitTimeTX_node)가 유효한 경우 그리고 샘플 포인트 위치가 앞쪽에 위치한 경우에만 나타날 수 있다. 이는 도 10에서 알 수 있다.

반대의 경우 - "11111" 비트 시퀀스의 수신 - 는 다음과 같은 이유로 문제가 되지 않는다. 다음에 나오는 "1"은 CRC에서 (0...0)으로 변경될 수 있다. (0...0)이 아닌 후속하는 "1"은 17개 이상의 비트에 대한 하나의 CRC를 야기한다. 상기 "1"-시퀀스 동안 CRC-값이 변경되지 않는 경우에만 문제가 나타날 수 있다. 그러나 이는 그러한 경우가 아니다.

전술한 문제에 대한 해결책으로서 하기 가능성들에 따라 보안 수단들(12, 22, 32)이 제공될 수 있고, 이러한 가능성들은 대안으로서 또는 임의로 조합하여 사용될 수 있다.

a) 전형적인 CAN에서처럼 CRC-계산으로부터 스터프-비트를 제외한다.

b) 전체 프레임에서 또는 FDF-비트 위치로 시작할 때 고정된 스터프-비트를 사용하며, 이는 전형적인 CAN-프레임과 호환 가능하다.

c) 계산 시 CRC-체크섬에 추가의 가상 비트를 삽입한다.

그러나 이는 문제를 해결하지 않는데, 그 이유는 특수한 경우에 해밍 거리를 1로 악화시키기 때문이다. FD-프레임에서 CRC-레지스터가 "0...0"의 값에 도달하면, CRC-메카니즘의 추가 평가 시 CRC-로직에 "1"을 삽입한다. 이는, 다음 수신된/송신된 비트의 평가 전에 실행한다. "삽입된 "1"은 가상 스터프-비트로서 간주될 수 있고, 상기 스터프-비트는 CRC-로직에서만 볼 수 있고, 다음에 수신된/송신된 비트가 평가되기 전에, CRC-레지스터 내 "0...0"의 임계값을 변경시킨다.

d) 프레임 내의 제 2 CRC-시퀀스를 송신한다.

e) 프레임 내의 스터프-비트(52)의 개수를 송신한다(방법 b) 또는 d)보다 적은 오버헤드(overhead)). 이러한 방법의 실시예는 앞에서 제 1 실시예로서 설명되었다. 이하에는, 다른 실시예들이 설명된다.

더 형식적 접근 방법에서 문제 해결을 위해 다음과 같은 에러 모델이 도입된다:

- 에러 타입 A: 비트 플립(Bit Flip). CRC-계산은, 이러한 에러를 검출하기 위한 유효한 방법이고, 소정의 해밍 거리(HD-수준)을 제공한다.

- 에러 타입 B(전술한 문제들): 스터프-비트(52)와 관련해서 비트 시퀀스의 단축 또는 연장. 이는 전술한 프레임 길이 에러를 야기하지 않는다. 단축 또는 연장은 프레임(60, 70, 600, 700, 6000) 당 수 회 실시될 수 있다. 프레임(60, 70, 600, 700, 6000) 내에서 송신기 듀티 사이클과 수신기 듀티 사이클 간의 관계에 의해 결정된 단축 또는 연장이 가능하다. 이러한 에러 타입을 검출하기 위해, 수신기는 스터프-비트(52)의 개수를 포함한 프레임 길이를 알아야 한다.

정확하게 비트(프레임 길이)의 동일한 개수에 대해 CRC-알고리즘이 송신 및 수신 측에서 적용되는 경우에, CRC-결과는 신뢰성을 갖는 것에 주목해야 한다. 그 밖의 경우에, 즉 수신기에서 더 적거나 더 많은 비트가 CRC-알고리즘에 적용되면, 이는 손상된 것으로 간주 되어야 한다.

에러 타입 A/B의 발견을 위한 하기 조치들에 있어서 현재(2014년 9월 11일) ISO CD 11898-1이 출발점이다. CAN FD의 데이터 무결성의 강건성은 전형적인 CAN에 비해 개선되어야 한다.

고정된 스터프-비트(상기 방법 b) 참조)의 사용은, 수신기에 의해 예상되는 비트의 공개된 개수를 야기한다. 프레임 길이는 비 가변적이다. 이는 간단한 해결 방법이지만, 더 높은 오버헤드를 야기함으로써, 순 비트율은 현재 ISO CD 11898-1에 비해 대략 10% 감소한다.

제 4 실시예에 따라, 앞에서 논의된 문제들에 대한 다른 변형 해결 방법에서, 도 9에 도시되고 제 1 실시예와 관련해서 설명된 바와 같이 프레임(6000) 내에 스터프-비트(52)(스터프-비트 카운트, SC)의 개수에 관한 정보가 추가로 포함된다. 정보는 길이 정보라고 할 수도 있다.

스터프-비트 카운트는, 전형적인 CAN-스터프-방법으로부터 규칙적으로 정해진 스터프-비트를 사용한 고정-스터프-비트 방법으로 전환된 후에, 전송될 수 있다. 그 밖의 경우에 송신된 스터프-비트 카운트 시퀀스에 삽입된 스터프-비트는 스터프-비트 카운트에서 함께 카운트될 수 없다.

이에 추가하여 이러한 제 4 실시예에서 길이 정보, 즉 프레임(6000) 내 스터프-비트(52)의 개수에 관한 정보의 보안 모니터링이 실행된다.

프레임 내에 에러 타입 B가 나타나면, CRC-체크섬은 결함을 갖는다. 동일한 프레임에서 에러 타입 A가 보안 수단(12, 22, 32)의 스터프-비트-카운트를 왜곡하면, 수신기는 왜곡된 프레임을 검출할 수 없다.

이는, 송신된 길이 정보의 보안을 추가로 모니터링 하는 것을 필요로 한다(스터프-비트-카운트 값 Modulo 8).

따라서, 도 11에 따라 프레임(6001)에서 패리티-비트(Parity-bit)가 보안 정보로서 SC-필드에 추가되므로, 패리티-비트도 체크섬 필드(65) 전에 전송된다. 패리티-비트는 실제로 항상 삽입되는 고정 스터프-비트이다. 보안 수단들(12, 22, 32)은, CRC-체크섬이 결함이 있는지 아닌지 여부에 따라 패리티-비트를 변경한다. 이로 인해 에러 타입 A와 B가 동시에 발생하는 경우에도 결함이 있는 프레임(6001)은 확실하게 인식될 수 있다.

제 5 실시예에 따라 다른 변형 해결 방법에서 다른 정보, 즉, 별도의 CRC-체크섬이 스터프-비트-카운터의 내용을 위해 계산되고, 도 12에 도시된 바와 같이 예를 들어 SCRC8 내지 SCRC0으로서 9-비트 CRC를 위해 보안 정보로서 프레임(6002) 내에 포함된다. 9-비트를 포함하는 가능한 CRC-체크섬은 생성기-다항식 x⁸ + x⁵ + x⁴ + x³ + 1을 포함하는 공개된 DARC-8 CRC이다. 또한, 더 약한 보안(해밍 거리 HD)을 갖는 5-비트 CRC 체크섬이 사용될 수도 있다. 비트 SCRC8 내지 SCRC0 내에, 생성기 다항식에 의해 계산된, 프레임(6002) 내의 스터프-비트의 카운트 값에 대한 체크섬의 값들도 포함된다. 이러한 방식으로 예를 들어 에러 타입 A와 B가 동시에 나타나는 경우에도 결함이 있는 프레임(6002)은 확실하게 인식될 수 있다.

하기 표 3은 전술한 다양한 해결 방법들을 한 번에 제시한다. CRC 필드의 전체 길이는 CRC의 길이, 스터프-비트-카운터의 길이, 추가 보안 정보의 길이 및 삽입된 고정-스터프-비트의 개수로부터 얻어진다. "SC"는 스터프-비트-카운트를 나타내고, "f.s."는 고정 스터프-비트를 나타낸다.

해결방법 번호	CRC-필드의 길이: SC+보안 모니터링 +f.s.	설명	보안-평가	참조
1	17+3+0+6 21+3+0+7		프레임-CRC에 의해서만 보안 모니터링	최소 오버헤드
2	17+3+1+6 21+3+1+7	후속하는 고정 스터프-비트를 패리티-비트로 전환하기 위해, LSB에서 스터프-비트-카운트값은 패리티-비트로 그레이 코딩됨	HD3 + 프레임 내 에러 1 = HD4	전형적인 CAN보다 개선
3	17+3+5+7 21+3+5+8		HD4 + 프레임 내 에러 1 = HD5
4	17+3+9+8 21+3+9+9	DARC-8 CRC x⁸+x⁵+x⁴+x³+1	HD5 + 프레임 내 에러 1 = HD6	DLC는 또한 상기 CRC에도 포함될 수 있는데, 그 이유는 DLC는 9비트까지 보안에 따라 모니터링하기 때문이다

이 경우 표 3의 해결 방법 1번은 제 1 실시예에 해당한다. 표 3의 해결 방법 2번은 제 4 실시예에 해당한다. 표 3의 해결 방법 3번은 5-비트-CRC를 포함하는 제 5 실시예의 변형예에 해당한다. 표 3의 해결 방법 4번은 9-비트-CRC를 포함하는 제 5 실시예의 다른 변형예에 해당한다.

버스 시스템(1), 가입자 스테이션(10, 20, 30) 및 방법의 전술한 모든 실시예들은 단독으로 또는 모든 가능한 조합된 형태로 사용될 수 있다. 특히 전술한 실시예들의 모든 특징들은 임의로 조합되거나 생략될 수 있다. 또한 특히 하기 변형들이 고려될 수 있다.

실시예에 따른 전술한 버스 시스템(1)은 CAN FD 프로토콜에 기반하는 버스 시스템을 참고로 설명된다. 그러나, 실시예에 따른 버스 시스템(1)은 다른 방식의 통신 네트워크일 수도 있다. 버스 시스템(1)에서 적어도 정해진 주기 동안 공통의 채널에 하나의 가입자 스테이션(10, 20, 30)의 독점적인 충돌 없는 액세스가 보장되는 것이 바람직하지만, 반드시 필수적인 전제 조건은 아니다.

실시예들 및 그것의 변형예의 버스 시스템(1) 내의 가입자 스테이션(10 내지 30)의 개수와 배치는 임의적이다. 특히 버스 시스템(1) 내에 가입자 스테이션(10) 또는 (20) 또는 (30)만이 제공될 수 있다. 버스 시스템(1) 내에서 가입자 스테이션(10 내지 30)의 임의의 조합들도 가능하다.

보안 수단들(12, 22, 32)은 이를 위해 도 1에 도시된 구현 대신, 각각 해당 통신 제어 수단(11, 21, 31) 내에 제공될 수도 있다. 이러한 하나 이상의 가입자 스테이션은 가입자 스테이션(10, 20, 30)에 대한 대안으로서 또는 추가로 가입자 스테이션(10, 20, 30)과 임의로 조합해서 버스 시스템(1) 내에 제공될 수도 있다.

1: 버스 시스템 3: 버스 라인
10, 20, 30: 가입자 스테이션 52: 스터프-비트
6000, 6001, 6002: 프레임

Claims

프레임을 순차적으로 송신하기 위한 방법으로서:
버스 라인을 통해 송신기로부터 수신기로 프레임을 송신하는 단계;
송신하기 전에, 다수의 이전 비트의 값들의 함수로서, 추가 신호 에지를 생성하도록 구성된 스터프-비트를 송신기로 프레임 내로 삽입하는 단계;
프레임 내의 다수의 이전 비트의 값들의 함수로서 삽입된 스터프-비트를 송신기로 카운트하는 단계;
프레임 내의 송신기에 의해 카운트된 스터프-비트의 개수를 송신기로 송신하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
프레임 내의 송신기에 의해 카운트된 스터프-비트의 개수와 관련한 보안 정보를 송신기로 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
프레임 내의 다수의 이전 비트의 값들의 함수로서 프레임 내의 스터프-비트를 수신기로 카운트하는 단계;
수신기에 의해 카운트된 스터프-비트의 개수를 송신기에 의해 카운트된 스터프-비트의 개수와 수신기로 비교하는 단계; 및
수신기에 의해 카운트된 스터프-비트의 개수가 송신기에 의해 카운트된 스터프-비트의 개수와 일치하지 않는 것에 응답하여, 수신기로 프레임을 폐기하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
다수의 이전 비트의 값들의 함수로서 프레임의 제 1 부분 내에 스터프-비트를 삽입하는 단계;
정해진 위치에서의 고정-스터프-비트로서 프레임의 제 2 부분 내에 스터프-비트를 삽입하는 단계;
고정-스터프-비트가 배치되는 정해진 위치 앞에 위치한 스터프-비트를 송신기로 카운트하는 단계; 및
송신기에 의해 카운트된 상기 정해진 위치 앞에 위치한 스터프-비트의 개수를 송신기로 송신하는 단계 - 상기 스터프-비트의 개수도 송신된 상기 프레임 내에서 송신됨 - ;를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 프레임은 식별자를 포함하는 헤드부, 데이터부, 및 종반부를 가지고,
상기 프레임은 CRC-체크섬을 가지고,
상기 CRC-체크섬 이전에 프레임의 종반부 내에서 상기 송신기에 의해 카운트된 스터프-비트의 개수를 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 송신기에 의해 카운트된 스터프-비트의 개수를 CRC-체크섬의 계산에 포함하는, 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 송신기에 의해 카운트된 스터프-비트의 개수와 CRC-체크섬 사이에 고정-스터프-비트를 삽입하는 단계 - 상기 고정-스터프-비트는, 패리티-비트로서, 상기 송신기에 의해 카운트된 스터프-비트의 개수에 관한 보안 정보를 포함함 - ;를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 송신기에 의해 스터프-비트를 카운트하기 위해 3-비트-카운터가 사용되는, 방법.
버스 시스템용 가입자 스테이션으로서:
(i) 버스 라인을 통해 버스 시스템의 하나의 다른 가입자 스테이션으로 프레임을 송신하는 것, 및 (ii) 버스 라인을 통해 버스 시스템의 하나의 다른 가입자 스테이션으로부터 프레임을 수신하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된 트랜시버 장치; 및
프레임 내로 삽입된 스터프-비트의 개수를 보안하도록 구성된 보안 장치를 포함하고,
상기 트랜시버 장치는 (i) 프레임을 송신하기 전에, 다수의 이전 비트의 값들의 함수로서, 추가 신호 에지를 생성하기 위해 미리 정해진 규칙에 따라 스터프-비트를 프레임 내로 삽입하는 것, 및 (ii) 수신된 프레임을 평가할 때 프레임으로부터 스터프-비트를 제거하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되고,
상기 보안 장치는 (i) 다수의 이전 비트의 값들의 함수로서 삽입되는 스터프-비트를 카운트하고, (ii) 상기 보안 장치에 의해 카운트된 스터프-비트의 개수를 상기 프레임이 송신되기 전에 프레임 내로 삽입하도록 구성되는, 가입자 스테이션.
버스 라인; 및
적어도 2개의 가입자 스테이션들을 가지는 버스 시스템으로서,
상기 가입자 스테이션들은 서로 통신할 수 있도록 버스 라인을 통해 서로 연결되도록 구성되고,
상기 적어도 2개의 가입자 스테이션들 중 적어도 하나는
(i) 버스 라인을 통해 버스 시스템의 하나의 다른 가입자 스테이션으로 프레임을 송신하는 것, 및 (ii) 버스 라인을 통해 버스 시스템의 하나의 다른 가입자 스테이션으로부터 프레임을 수신하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된 트랜시버 장치; 및
프레임 내로 삽입된 스터프-비트의 개수를 보안하도록 구성된 보안 장치를 포함하고,
상기 트랜시버 장치는 (i) 프레임을 송신하기 전에, 다수의 이전 비트의 값들의 함수로서, 추가 신호 에지를 생성하기 위해 미리 정해진 규칙에 따라 스터프-비트를 프레임 내로 삽입하는 것, 및 (ii) 수신된 프레임을 평가할 때 프레임으로부터 스터프-비트를 제거하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되고,
상기 보안 장치는 (i) 다수의 이전 비트의 값들의 함수로서 삽입되는 스터프-비트를 카운트하고, (ii) 상기 보안 장치에 의해 카운트된 스터프-비트의 개수를 상기 프레임이 송신되기 전에 프레임 내로 삽입하도록 구성되는, 버스 시스템.