KR20210089734A

KR20210089734A - 직렬 버스 시스템의 가입자국을 위한 에러 프레임 차폐 유닛 및 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법

Info

Publication number: KR20210089734A
Application number: KR1020217017750A
Authority: KR
Inventors: 슈테펜 발커; 아르투어 무터; 다리우스 바피
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2021-07-16
Also published as: JP2022507130A; DE102018219292A1; CN112956161A; JP7200374B2; EP3881499A1; US20210399919A1; CN112956161B; WO2020099318A1

Abstract

본 발명은 직렬 버스 시스템(1)의 가입자국(10; 20; 30)을 위한 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330) 및 직렬 버스 시스템(1)에서의 통신 방법에 관한 것이다. 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330)은, 버스 시스템(1)의 버스(40) 상에서 메시지(46)가 전송되는 동안, 가입자국(10; 20; 30)에 의해 메시지(46)의 수신으로 인해 생성된 송신 신호(TX)가 버스(40)로 송신되어야 하는지 여부를 나타내는 신호(S_D)를 생성하기 위한 차폐 결정 블록(233)과; 차폐 결정 블록(233)에 의해 생성된 신호(S_D)에 따라서, 버스(40) 상의 에러 프레임(47)에 의해, 버스(40)로부터 수신되는 메시지(46) 내의 수신 에러를 나타내야 하는 송신 신호(TX)를 차단함으로써 에러 프레임(47)이 버스(40)로 송신되지 않도록 하는 송신 신호 선택 블록(235);을 갖는다.

Description

직렬 버스 시스템의 가입자국을 위한 에러 프레임 차폐 유닛 및 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법

본 발명은 직렬 버스 시스템의 가입자국을 위한 에러 프레임 차폐 유닛과, 버스 시스템에서의 통신이 선택적으로 제1 통신 프로토콜 또는 제2 통신 프로토콜에 따라 가능하도록 하는, 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법에 관한 것이며, 이때 제2 통신 프로토콜에 따른 통신은 제1 통신 프로토콜에 의한 것보다 더 높은 비트 전송률에 의해 그리고 다른 물리 계층에 의해 실행된다.

현재, 예를 들어 차량 내의 센서와 제어 장치 사이의 통신을 위해서는, CAN FD에서의 CAN 프로토콜 사양으로서 ISO11898-1:2015 표준의 메시지로서의 데이터가 전송되는 버스 시스템이 점점 더 자주 사용되고 있다. 이러한 메시지는 센서, 제어 장치, 송신기 등과 같은 버스 시스템의 가입자국들 사이에서 전송된다. 이 경우, 현재 도입 단계에 있는 CAN FD는 첫번째 단계에서는 대개 데이터 필드의 비트 전송 시의 2Mbit/s의 데이터 비트 전송률에 의해 그리고 다른 모든 비트 전송, 특히 중재 필드의 비트 전송 시의 500kbit/s의 중재 비트 전송률에 의해 차량에서 사용된다.

중재 필드의 전송 시 뿐만 아니라 데이터 필드의 전송 시에도, 공지된 OSI 모델(Open Systems Interconnection Model)의 비트 전송 계층 또는 계층 1에 상응하는 물리 계층이 사용된다. 이 경우, 2개의 버스 상태들, 즉 "우성"(논리값 또는 디지털값 0에 상응함)과 "열성"(논리값 또는 디지털값 1에 상응함)이 서로 구분된다. 열성 버스 상태는 활성화 작동되지 않기 때문에, 열성 버스 상태가 우성 버스 상태에 의해 오버라이트될 수 있음으로써, 중재가 가능해진다. 그러나, 열성 버스 상태는 버스 시스템의 종단 저항들을 통해 비교적 느리게만 설정된다. 이는 한편으로 더 빠른 데이터 전송을 방해한다. 그러나 다른 한편으로, 상술한 ISO11898-1:2015 표준에 따른 중재는 데이터 필드의 전송 동안 가입자국들 중 하나의 가입자국만이 자신의 데이터를 독점적으로 그리고 충돌없이 전송하도록 보장한다. 이로 인해, 데이터가 중재 이후에 반복의 필요성 없이 버스를 통해 더 안전하게 전송 가능하다. 이는 전체적으로 데이터 전송의 가속화에 기여한다.

즉 중재의 장점이 유지되어야 함에도 불구하고 전송 속도가 이전보다 더 높아져야 한다면, 상술한 ISO11898-1:2015에 따른 중재 시의 느린 전송 속도의 단점을 방지하는 해결책이 구해져야 한다. 이 경우, 기존 버스 시스템의 간단한 마이그레이션을 위해, 아직 기존 CAN 프로토콜 사양에 따라 작동하는 가입자 스테이션이 버스 시스템 내에서, 이미 후속 CAN 프로토콜 사양에 따라 이미 통신 중인 가입자국과도 공존할 수 있는 것도 가능해야 한다.

따라서, 본 발명의 과제는 상술한 문제점들을 해결하는, 직렬 버스 시스템의 가입자국을 위한 에러 프레임 차폐 유닛 및 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법을 제공하는 것이다. 특히, ISO11898-1:2015 표준에 따라 또는 후속 CAN 프로토콜 사양에 따라 통신하는 가입자국들의 공존이 마찬가지로 가능한, 직렬 버스 시스템의 가입자국을 위한 에러 프레임 차폐 유닛 및 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법이 제공되어야 한다.

상기 과제는 청구항 제1항의 특징을 갖는, 직렬 버스 시스템의 가입자국을 위한 에러 프레임 차폐 유닛에 의해 해결된다. 에러 프레임 차폐 유닛은, 버스 시스템의 버스 상에서 메시지가 전송되는 동안, 가입자국에 의해 메시지의 수신으로 인해 생성된 송신 신호가 버스로 송신되어야 하는지 여부를 나타내는 신호를 생성하기 위한 차폐 결정 블록과; 차폐 결정 블록에 의해 생성된 신호에 따라서, 버스 상의 에러 프레임에 의해, 버스로부터 수신되는 메시지 내의 수신 에러를 나타내야 하는 송신 신호를 차단함으로써 에러 프레임이 버스로 송신되지 않도록 하는 송신 신호 선택 블록;을 갖는다.

에러 프레임 차폐 유닛에 의해서는, 제1 통신 단계에서는 제2 가입자국과 동일한 통신 포맷을 사용하지만 제2 통신 단계에서는 제2 가입자국과 상이한 통신 포맷을 사용하는 버스 시스템의 제1 가입자국이 제2 가입자국의 통신을 방해하지 않는 것이 가능하다. 이를 위해, 에러 프레임 차폐 유닛은 버스의 제2 통신 단계로서의 데이터 단계에서 자신의 가입자국의 에러 프레임[에러 플래그(Error Flag)]을 차폐할 수 있다. 그러나, 제1 통신 단계로서의 중재 단계에서 에러 프레임(에러 플래그)을 사용하는 것이 가능하다.

이에 따라, 제1 통신 단계에서 CAN으로부터 알려진 중재가 실행 가능하며, 그럼에도 불구하고 제2 통신 단계에서 전송 속도는 CAN FD에 비해 상당히 증가 가능하다. 이로 인해, 데이터 단계에서 상이한 물리 계층들을 사용할 때에도 중재 단계에서의 에러 프레임(에러 플래그)을 통한 에러의 통신이 실행될 수 있다.

가입자국에 의해서는, CAN FD 내에 존재하는 "res-bit:=1"의 송신을 통해 새로운 프레임 포맷으로의 전환이 실행될 수 있고, 이후 에러 프레임 차폐 유닛으로 인해 에러 발생 시 새로운 프레임 포맷 내의 통신이 버스 상의 에러 프레임(에러 플래그)을 통해 방해받지 않는 것이 가능하다.

CAN FD 통신 프로토콜에 따라 작동하는 가입자국들과, 하기에 CAN NG로 불리는 CAN FD 후속자 통신 프로토콜에 따라 작동하는 가입자국들의 공존 및 상호 운용성을 통해, CAN FD로부터 CAN NG로의 원활한 마이그레이션 경로가 가능하다. 이에 따라, CAN FD만 계속 사용해야 하는 버스 시스템의 개별 가입자국들은 상술한 에러 프레임 차폐 유닛에 의해 개조될 수 있으며, CAN FD 프레임도 송신 및 수신할 수 있는 CAN NG 가입자국에는 처음부터 에러 프레임 차폐 유닛이 제공될 수 있다. 따라서, CAN FD 버스 시스템과 CAN NG 버스 시스템 사이에는 게이트웨이가 필요하지 않다.

에러 프레임 차폐 유닛의 바람직한 추가 실시예들은 종속 청구항들에 제공된다.

특별한 일 실시예에 따라, 상술한 에러 프레임 차폐 유닛은 버스 상에 직렬로 전송되는 메시지의 데이터 단계를 검출하기 위한 데이터 단계 검출 블록과, 가입자국이 현재 메시지의 송신자인지 여부를 검출하기 위한 송신자 검출 블록을 갖고, 차폐 결정 블록은 데이터 단계 검출 블록의 검출 결과 및 송신자 검출 블록의 검출 결과에 대한 반응으로서 신호를 생성하도록 구성된다.

한 가지 선택 사항에 따르면, 데이터 단계 검출 블록은 데이터 단계의 검출을 위해 버스 상의 상태를 검출하도록 구성된다. 다른 한 가지 선택 사항에 따르면, 데이터 단계 검출 블록은 데이터 단계의 검출을 위해, 버스로부터 수신되는 메시지에서 생성되는 디지털 수신 신호를 평가하도록 구성된다.

송신자 검출 블록은, 가입자국으로부터 버스로 송신되는 송신 신호를 평가하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 송신자 검출 블록은 송신 신호의 평가를 위해 송신 신호의 에지 변경을 카운팅하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 송신자 검출 블록은 송신 신호의 평가를 위해 송신 신호의 순차적 디코딩을 실행하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 송신자 검출 블록은 송신 신호의 평가를 위해, 버스로부터 수신되는 메시지에서 생성되는 디지털 수신 신호를 송신 신호와 비교하도록 구성될 수 있다.

에러 프레임 차폐 유닛이, 어느 수신 신호를 에러 프레임 차폐 유닛이 자신의 가입자국으로 전달하는지를 결정하기 위한 수신 신호 결정 블록을 포함하는 것도 고려 가능하며, 이러한 수신 신호 결정 블록은 가입자국이 에러 프레임을 송신하는지에 대한 결과와, 차폐 결정 블록에 의해 생성된 신호에 따라 결정을 내리도록 구성된다.

특별한 일 변형예에 따르면, 에러 프레임 차폐 유닛은, 메시지의 데이터 단계 이후에, 가입자국에서 수신 에러가 검출되었음이 신호화되는 송신 신호를 생성하기 위한 송신 신호 생성 블록도 갖고, 송신 신호 생성 블록은, 수신 신호 결정 블록에 의해 생성된 신호가, 버스로의 송신을 위한 에러 프레임이 차단되었음을 나타내는 경우, 송신 신호를 생성하고 버스로 송신하도록 구성된다.

제1 통신 단계에서 버스로의 메시지의 송신을 위해 버스 시스템의 가입자국들 사이에서는 가입자국들 중 어느 가입자국이 후속하는 제2 통신 단계에서 적어도 일시적으로 버스 시스템의 버스에 대한 독점적이고 충돌없는 액세스를 얻을 것인지에 대한 합의가 이루어질 수 있으며, 제2 통신 단계는 메시지의 사용자 데이터가 버스 상에서 전송되는 데이터 단계이다.

상술한 에러 프레임 차폐 유닛은 직렬 버스 시스템을 위한 가입자국의 일부일 수 있으며, 또한 가입자국은 버스 시스템의 버스로 메시지를 송신하기 위한 그리고/또는 버스 시스템의 버스로부터 메시지를 수신하기 위한 통신 제어 장치와, 버스로 메시지를 송신하기 위한 송수신 장치를 포함하고; 에러 프레임 차폐 유닛은 통신 제어 장치 및 송수신 장치와 연결되고; 송수신 장치는 제1 비트 전송률에 의한 송신 시에, 제2 버스 상태가 제1 버스 상태를 오버라이트할 수 있는 방식으로, 메시지의 제1 디지털 데이터 상태에 대한 제1 버스 상태를 생성하고, 메시지의 제2 디지털 데이터 상태에 대한 제2 버스 상태를 생성하도록 구성되며; 송수신 장치는 제1 비트 전송률보다 더 높은 제2 비트 전송률에 의한 송신 시에, 메시지의 상이한 디지털 데이터 상태들에 대한 버스 상태들이 서로 오버라이트될 수 없는 방식으로, 상이한 버스 상태들을 생성하도록 구성되고; 에러 프레임 차폐 유닛은, 언제 송수신 장치가 제1 비트 전송률에 의한 송신으로부터 제2 비트 전송률에 의한 송신으로 전환되고, 제2 비트 전송률에 의한 송신으로부터 제1 비트 전송률에 의한 송신으로 전환되는지를 검출하도록 구성된다.

상술한 2개 이상의 가입자국들은 버스도 포함하는 버스 시스템의 일부일 수 있으므로, 2개 이상의 가입자국들은 서로 직렬 통신할 수 있는 방식으로 버스를 통해 서로 연결된다. 이 경우, 2개 이상의 가입자국들 중 하나 이상의 가입자국은 상술한 가입자국이다.

또한, 상술한 버스 시스템은, 버스 상의 메시지를 전송하기 위해, 제2 버스 상태가 제1 버스 상태를 오버라이트할 수 있는 방식으로 메시지의 제1 통신 단계 및 제2 통신 단계에서 버스 상태를 버스 상에 생성하기 위해서만 구성되는 하나 이상의 추가 가입자국을 가질 수 있고; 하나 이상의 추가 가입자국은 가입자국들이 서로 직렬 통신할 수 있는 방식으로 버스를 통해 2개 이상의 가입자국들과 연결되고; 하나 이상의 추가 가입자국은 상술한 에러 프레임 차폐 유닛을 포함하며; 상술한 가입자국들 중 하나 이상의 가입자국 및 하나 이상의 추가 가입자국의 에러 프레임 차폐 유닛은, 차폐 결정 블록에 의해 생성된 신호가, 현재 제2 통신 단계에서는 에러로 인해 가입자국의 통신 제어 장치가 이해할 수 없는 포맷을 갖는 메시지가 수신됨을 나타낼 때, 그리고 그동안 하나 이상의 추가 가입자국의 통신 제어 장치가 에러 프레임을 송신하기를 시도할 때, 에러 프레임을 차단하도록 구성된다.

또한, 상술한 과제는 청구항 제12항에 따른 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법에 의해 해결된다. 이러한 방법은, 송수신 장치에 의해, 버스 시스템의 버스로 메시지를 송신하고 그리고/또는 송수신 장치에 의해 버스 시스템의 버스로부터 메시지를 수신하는 단계와; 차폐 결정 블록에 의해, 가입자국에 의해 메시지의 수신으로 인해 생성된 송신 신호가 버스로 송신되어야 하는지 여부를 버스의 메시지의 수신 시에 나타내는 신호를 생성하는 단계와; 송신 신호 선택 블록에 의해, 차폐 결정 블록에 의해 생성된 신호에 따라서, 버스 상의 에러 프레임에 의해, 버스로부터 수신되는 메시지 내의 수신 에러를 나타내야 하는 송신 신호를 차단함으로써 에러 프레임이 버스로 송신되지 않도록 하는 단계;를 갖는다.

이러한 방법은 가입자국과 관련하여 상술한 것과 동일한 장점을 제공한다.

본 발명의 추가적인 가능한 구현예들은, 실시예들과 관련하여 상기에 또는 하기에 설명된 특징들 및 실시예들의 명시적으로 언급되지 않은 조합들도 포함한다. 이 경우, 통상의 기술자는 본 발명의 각각의 기본 형태에 대한 개선 또는 추가로서의 개별 양태들도 추가할 것이다.

하기에 본 발명은 첨부된 도면의 참조 하에 그리고 실시예들에 의해 더 상세히 설명된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 버스 시스템의 단순화된 블록 회로도이고,
도 2는 제1 실시예에 따른 버스 시스템의 가입자국에 의해 송신될 수 있는 메시지의 구조를 설명하기 위한 그래프이고,
도 3은 제1 실시예에 따른 버스 시스템의 가입자국에 설치된 에러 프레임 차폐 유닛의 구조를 설명하기 위한 그래프이고,
도 4는 제1 실시예에 따른 버스 시스템의 작동 중에 송신되는 다양한 신호들에 대한 신호 시간 다이어그램이다.
도면에서 동일하거나 기능상 동일한 요소들에는 달리 명시되지 않는 한 동일한 도면 부호들이 제공된다.

도 1은, 하기에 설명된 바와 같이 특히 기본적으로 CAN 버스 시스템, CAN FD 버스 시스템, CAN NG 버스 시스템이라고도 하는 CAN FD 후속 버스 시스템 및/또는 그 변형예를 위해 구성된 버스 시스템(1)을 예시로서 도시한다. 버스 시스템(1)은 차량, 특히 자동차, 비행기 등에서 또는 병원 등에서 사용될 수 있다.

도 1에서, 버스 시스템(1)은, 제1 버스 와이어(41) 및 제2 버스 와이어(42)를 구비한 버스(40)에 각각 접속되는 복수의 가입자국(10, 20, 30)들을 갖는다. 버스(40)는 자신의 양 단부에서 종단 저항(50)들에 의해 단부가 형성된다. 버스 와이어(41, 42)는 CAN_H 및 CAN_L로도 불릴 수 있고, 송신 상태의 TX 신호의 사용 하에, 열성 레벨 또는 상태(402)의 생성 또는 활성화 작동이나, 우성 레벨 또는 상태(401)의 커플링 이후의 전기적 신호 전송에 사용된다. 상태(401, 402)는 가입자국(20)에서만 매우 개략적으로 도시된다. 상태(401, 402)는 송신 가입자국(10, 20, 30)의 TX 신호의 상태에 상응한다. 버스 와이어(41, 42) 상에서의 신호(CAN_H 및 CAN_L)의 전송 이후, 가입자국(10, 20, 30)의 신호는 RX 신호로서 수신된다. 버스(40)를 통해, 메시지(45, 46)들이 신호(CAN_H 및 CAN_L)들의 형태로 개별 가입자국(10, 20, 30)들 사이에서 직렬 전송 가능하다. 도 1에 들쭉날쭉한 검은색 블록 화살표로 도시된 바와 같이, 통신 시에 버스(40)에 에러가 발생하면, 에러 프레임(47)(에러 플래그)이 송신될 수 있다. 가입자국(10, 20, 30)은 예를 들어 자동차의 제어 장치, 센서, 디스플레이 장치 등이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 가입자국(10)은 송수신 유닛(120) 및 에러 프레임 차폐 유닛(130)을 구비한 송수신 장치(12)와 통신 제어 장치(11)를 갖는다. 반면, 가입자국(20)은 송수신 유닛(220) 및 에러 프레임 차폐 유닛(230)을 구비한 송수신 장치(22)와 통신 제어 장치(21)를 갖는다. 가입자국(30)은 송수신 유닛(320) 및 에러 프레임 차폐 유닛(330)을 구비한 송수신 장치(32)와 통신 제어 장치(31)를 갖는다. 가입자국(10, 20, 30)들의 송수신 장치(12, 22, 32)들은 도 1에 도시되어 있지 않더라도 각각 버스(40)에 직접 접속된다.

통신 제어 장치(11, 21, 31)는 각각의 가입자국(10, 20, 30)과, 버스(40)에 접속된 가입자국(10, 20, 30)들 중 다른 가입자국의, 버스(40)를 통한 통신을 제어하는데 각각 사용된다.

통신 제어 장치(11)는 종래의 CAN FD 컨트롤러와 같이 구성될 수 있다. 통신 제어 장치(11)는, 예를 들어 CAN FD 메시지인 제1 메시지(45)를 생성하고 판독한다. CAN FD 메시지(45)는 CAN FD 포맷에 따라 구성되며, 이러한 포맷에서는 최대 64개의 데이터 바이트가 포함될 수 있으며, 이러한 데이터 바이트는 고전적인 CAN 메시지에서보다 훨씬 더 빠르게 그리고 이에 따라 더 높은 데이터 속도로 전송된다. 송수신 장치(12)는 에러 프레임 차폐 유닛(130)과 관련하여 하기에 설명되는 차이점을 제외하고는 종래의 CAN FD 트랜시버와 같이 구성될 수 있다.

통신 제어 장치(21, 31)들 각각은 제1 메시지(45) 또는 제2 메시지(46)를 생성하고 그리고/또는 판독한다. 제2 메시지(46)는 하기에 더 상세히 설명되는 CAN NG 포맷에 기초하여 구성된다. 송수신 장치(22, 32)들 각각은, 필요에 따라 CAN FD 포맷의 상술한 제1 메시지(45)들 중 하나 또는 CAN NG 포맷에 따른 제2 메시지(46)를 관련 통신 제어 장치(21, 31)를 위해 제공하거나 그로부터 수신할 수 있는 CAN 송수신 유닛(220, 320)을 갖는다. 추가적으로, 하기에 더 상세히 설명되는 에러 프레임 차폐 유닛(230, 330)이 포함된다.

두 가입자국(20, 30)에 의해, CAN NG 포맷을 갖는 메시지(46)의 생성과 전송, 그리고 이러한 메시지(46)의 수신이 구현 가능하다.

도 2는 메시지(46)에 대해, 차동 신호로서의 TX 신호로 인해 송수신 장치(22) 또는 송수신 장치(32)로부터 버스(40)로 송신되거나 버스로부터 수신되는 것과 같은 CAN NG 프레임(460)을 도시하며, 그로부터 RX 신호가 생성된다. CAN NG 프레임(460)은 버스(40) 상에서의 CAN 통신을 위해 상이한 필드들, 즉 시작 필드(461), 중재 필드(462), 제어 필드(463), 데이터 필드(464), 체크섬 필드(465) 및 종료 필드(466)로 분할된다. 제1 메시지(45)를 위한 프레임은 후술하는 제어 필드(463)의 차이점을 제외하고는 프레임(460)과 같이 구성된다. 데이터 단계(468)는, 중재 단계로부터 데이터 단계(468)로의 전환이 이루어지도록 하는 제어 필드(463)의 특정 비트 이후에 시작된다. 이에 따라, 데이터 단계(468)는 제어 필드(463)의 일부와 데이터 필드(464), 그리고 체크섬 필드(465)를 포함한다. 프레임(460)의 다른 모든 필드들은 중재 단계(467)의 일부이다.

예를 들어, 시작 필드(461)는, SOF 비트라고도 불리며 프레임의 시작(Start of Frame)을 나타내는 비트를 갖는다. 중재 필드(462)에는 메시지의 송신자를 식별하기 위한 예를 들어 32비트를 갖는 식별자가 포함된다. 중재 필드(462)는, CAN 프레임 또는 CAN FD 프레임으로부터 CAN NG 프레임을 구별하는데 적합한, 하나 이상의 비트로 구성된 프로토콜 포맷 정보를 추가로 포함할 수 있다. 그러나, 하기 설명은, FDF 비트까지의 CAN NG 프레임[제2 메시지(46)]이 CAN FD[제1 메시지(45)]에서의 프레임 포맷과 동일하다고 가정한다.

제어 필드(463)는, 고전적인 CAN 프레임 또는 CAN FD 프레임으로부터 CAN NG 프레임을 구별하는데 적합한, 하나 이상의 비트로 구성된 상술한 프로토콜 포맷 정보를 갖는다. 제어 필드(463)에는, 예를 들어 1의 단계폭을 갖는 1 내지 4096의 값들을 취할 수 있거나 대안적으로는 0 내지 4095의 값들을 취할 수 있는, 예를 들어 12비트 길이의 데이터 길이 코드(Data-Length-Code)가 포함된다. 대안적으로, 이러한 데이터 길이 코드는 비트를 더 적게 또는 더 많이 포함할 수 있으며, 이러한 값 범위 및 단계폭은 다른 값도 취할 수 있다.

데이터 필드(464)에는 CAN NG 프레임 또는 메시지(46)의 사용자 데이터가 포함된다. 이러한 사용자 데이터는 데이터 길이 코드의 값 범위에 상응하게 예를 들어 최대 64바이트 또는 4096바이트 또는 임의의 기타 바이트 수를 가질 수 있다.

체크섬 필드(465)에는, 예를 들어 각각 5개 또는 10개의 동일한 비트 이후에 메시지(46)의 송신자에 의해 역 비트로서 삽입되는 스터프 비트를 포함하는 데이터 필드(464) 내의 데이터에 대한 체크섬이 포함된다.

종료 필드(466)에는 적어도 하나의 응답 비트 및 하나의 부정 응답 비트가 포함될 수 있으며, 또한 CAN NG 프레임(460)의 종료(E)를 나타내는 11개의 동일한 비트들의 시퀀스가 포함될 수 있다. 하나 이상의 응답 비트에 의해 송신 가입자국은, 수신자가 수신된 CAN NG 프레임(460) 또는 메시지(46)를 적절히 수신했음이 전달될 수 있고, 부정 응답 비트에 의해 송신 가입자국은, 수신자가 수신된 CAN NG 프레임(460) 또는 메시지(46) 내에서 수신 에러로도 불려질 수 있는 에러를 발견하였는지 여부가 전달될 수 있다.

중재 단계(467)에서는 고전적인 CAN 및 CAN FD에서와 같은 물리 계층이 사용된다. 이러한 단계 동안 중요한 점은, 더 높은 우선 순위의 메시지(45, 46)가 방해받는 일 없이 버스(40)에 대한 가입자국(10, 20, 30)의 동시적 액세스를 가능하게 하는 공지된 CSMA/CR 방법이 사용된다는 것이다. 이로 인해, 버스 시스템(1)에는 추가의 버스 가입자국(10, 20, 30)이 비교적 간단히 추가될 수 있고, 통신 대역폭이 매우 효율적으로 사용되는데, 이는 매우 바람직하다.

CSMA/CR 방법으로 인해, 버스(40) 상의 우성 상태(401)를 갖는 다른 가입자국(10, 20, 30)에 의해 오버라이트될 수 있는 버스(40) 상의 소위 열성 상태(402)가 존재해야 한다. 열성 상태(402)에서, 개별 가입자국(10, 20, 30)에는 고 임피던스 조건이 우세하며, 이는 버스 회로의 기생 성분과 조합하여 더 긴 시간 상수를 초래한다. 이로 인해, 오늘날의 CAN FD 물리 계층의 최대 비트 전송률이 실제 차량에서 사용될 때 현재 초당 약 2메가 비트로 제한된다.

제어 필드(463) 및 데이터 필드(464)는, 가입자국(20) 또는 가입자국(30)이 송신자로서 중재에서 이겼을 때 그리고 이에 따라 가입자국(20)이 송신자로서 필드(463 내지 466)들의 송신을 위해 버스 시스템(1)의 버스(40)에 대한 독점적 액세스를 가질 때에야 비로소, 메시지(46)의 송신자에 의해 버스(40)로 송신된다. 중재 시에, 중재 필드(462) 내의 식별자에 의하여, 어느 가입자국(10, 20, 30)이 가장 높은 우선 순위를 갖는 메시지(45, 46)를 전송해도 되는지 그리고 이에 따라 다음번에 필드(463 내지 465)들의 송신을 위해 버스 시스템(1)의 버스(40)에 대한 독점적 액세스를 얻을 것인지에 대한 합의가 비트 단위로 가입자국(10, 20, 30)들 사이에서 이루어진다.

프레임(460) 또는 메시지(45, 46)의 시작에서의 중재와, 프레임(460) 또는 메시지(45, 46)의 종료(E)에서의 종료 필드(466) 내 응답은, 비트 시간이 버스 시스템(1)의 2개의 임의의 가입자국(10, 20, 30)들 사이의 신호 전파 시간의 두 배를 훨씬 넘는 경우에만 가능하다. 따라서, 중재 단계(467)에서의 비트 전송률은 필드(461, 462, 463, 부분적으로는 466)들의 전송 시에 프레임(460)의 다른 필드들에서보다 더 느리게 그리고 이에 따라 더 낮게 선택된다. 특히, 실제로 중재 단계에서의 비트 전송률은 500kbit/s로 선택되며, 그로부터 약 2μs의 비트 시간이 도출되는 반면, 데이터 단계(468)에서의 비트 전송률은 예를 들어 5 내지 8Mbit/s 이상으로 선택되며, 그로부터 약 0.2μs 이하의 비트 시간이 도출된다. 따라서, 중재 단계(467)에서의 신호의 비트 시간은 예를 들어 4 또는 10 등의 계수만큼 데이터 단계(468)에서의 신호의 비트 시간보다 더 길다. 이러한 비트 시간에 대한 계수는 임의로 선택 가능하다.

가입자국(10, 20, 30)들 각각은 CAN FD 프레임을 송신 및 수신할 수 있지만, 가입자국(10)은 CAN NG 프레임(460)을 송신 또는 수신할 수 없다. 예를 들어 가입자국(20)이 CAN FD 가입자국(10)은 이해할 수 없는 CAN NG 프레임(460)을 송신하면, CAN FD 가입자국(10)에서 에러 프레임 차폐 유닛(230)이 활성화되므로, 버스 시스템(1) 내의 통신이 방해받지 않는다. 이는, 에러 프레임 차폐 유닛(230)이 res 비트의 로컬 비트 에러 시에 에러 프레임(47)을 차폐할 수 있으며, 이러한 에러 프레임은 가입자국(10, 20, 30)(NG, FD)들 중 하나의 가입자국이 CAN FD 프레임[메시지(45)]이 중요한 것으로 잘못 가정하기 때문에 송신될 것이며, 그에 따라 몇몇 비트 이후에는, 수신된 그리고 잘못 CAN FD 프레임(450)으로 간주된 프레임 내의 에러, 예를 들어 스터핑 에러를 확인한다. 따라서, 가입자국(10, 20, 30)에 의해 실행되는 방법은, CAN FD 프로토콜에 따라 메시지를 송신하고 CAN NG 프레임(460)을 이해하는 하나 이상의 CAN FD 가입자국도 버스 시스템 내에 존재 가능하게 한다.

새로운 대안적 프레임 포맷(Frame Format), 즉 CAN NG 메시지(46)의 프레임(460)에서는, 제어 필드(463) 내의 res 비트에 의해 CAN FD 프레임 포맷(Frame Format)으로부터 CAN NG 프레임 포맷으로의 전환이 이루어진다. 이 경우, CAN FD 및 CAN NG의 프레임 포맷들은 res 비트에 이르기까지 동일하다. 이에 따라, 가입자국(20, 30)은 각각 CAN FD도 지원한다. 이어서, 앞선 중재 단계(467)에서보다 더 높은 비트 전송률을 가능하게 하는 다른 물리 계층으로의 전환이 실행될 수 있다. 이에 따라, 제1 물리 계층에 의해 제1 버스 상태(401)는 메시지(46)의 제1 디지털 데이터 상태에 대해 생성되고, 제1 버스 상태(401)가 제2 버스 상태(402)를 오버라이트할 수 있거나 우성 버스 상태가 열성 버스 상태를 오버라이트할 수 있는 방식으로 제2 버스 상태(402)가 메시지(46)의 제2 디지털 데이터 상태에 대해 생성된다. 일 변형예에 따라, 제2 물리 계층에 의해서는, 메시지(46)의 상이한 디지털 데이터 상태들에 대한 버스 상태(401, 402)들이 서로 오버라이트될 수 없도록, 상이한 버스 상태(401, 402)들이 생성될 수 있다. 이에 따라, 제2 물리 계층에서는 우성 버스 상태 및 열성 버스 상태가 존재하지 않는다.

CAN FD 프로토콜에서 res 비트는 이미 새로운 포맷을 위해 예약되어 있다. 이 경우, res=0은 CAN FD 프레임 포맷을 식별한다. 반면, res=1은 CAN NG에 의해 사용되는 새로운 대안적 프레임 포맷(460)을 식별한다. 가입자국(10)이 res=1을 인식하면, 패시브 대기 상태에 상응하는 프로토콜 예외 상태(Protocol Exception State)로 이동한다. 이러한 대기 상태는 이러한 가입자국(10)이 연속적인 11개의 열성 비트를 감지할 경우에야 비로소 중지된다.

res 비트의 송신 신호(TX) 또는 TX 신호에 에러가 있는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, TX 신호를 송신하는 가입자국(20, 30) 또는 TX 가입자국은 에러 프레임(47)(에러 플래그)을 송신하고, 프레임(460)에 따른 대안적 포맷으로 전환되지 않는다. 수신 가입자국(10, 20, 30) 또는 RX 가입자국 내의 수신 신호(RX) 또는 RX 신호의 에러로 인한 가능한 에러 반응의 처리는 에러 프레임 차폐 유닛(130, 230, 330)에 의해 실행된다. 이는 하기에 도 3 및 도 4에 의해 설명된다.

즉, 에러 프레임 차폐 유닛(130, 230, 330)은, CAN NG 프레임(460)의 포맷으로의 전환을 검출하지 않은 가입자국(10, 20, 30)이, 송신된 CAN NG 프레임(460)의 데이터 단계(468)를 방해할 수 없으므로, 가입자국(10, 20, 30)들이 버스 시스템(1) 내에서 공존 가능하게 할 수 있다. 특히, TX 노드 또는 TX 가입자국의 일부인, CAN NG 프레임(460)의 송신자의 송수신 장치와, 에러 프레임(47)을 송신하며 RX 노드 또는 RX 가입자국의 일부인 송수신 장치가 서로에 대해 작동할 때, 에러 프레임(47)은 CAN NG 프레임의 데이터 단계 동안 "단락"을 트리거링할 수 없다.

매우 일반적으로, CAN NG를 갖는 버스 시스템(1)에서는 CAN FD에 비하여, 하기의 상이한 특성들, 즉

a) CAN FD의 강건성과 사용자 친화성을 담당하는 입증된 특성, 특히 CSMA/CR 방법에 따른 중재자 및 식별자를 갖는 프레임 구조의 채택 및 경우에 따라서는 적응과,

b) 순 데이터 전송 속도의 상당한 증가와,

c) CAN NG이, 데이터 단계(468)에서 CAN FD와는 다른 물리 계층, 예를 들어 두 버스 상태들이 활성화 작동되고 에러 프레임(에러 플래그)이 데이터 단계(468) 동안 제공되지 않는 물리 계층을 사용하는 것이 구현될 수 있다. CAN NG를 위한 이러한 물리 계층에 의해, CAN FD에서보다 훨씬 더 높은 비트 전송률이 달성될 수 있다.

도 3은 송수신 장치(22) 내의 에러 프레임 차폐 유닛(230)의 구조를 예시로서 도시한다. 에러 프레임 차폐 유닛(130, 330)들은 동일한 방식으로 구성되므로, 하기 설명은 에러 프레임 차폐 유닛(130, 330)들에 대해서도 유효하다.

송수신 장치(22)는 버스(40)를 위해 CAN FD 메시지(45) 및 CAN NG 메시지(46)의 다양한 단계들에 대한 적합한 물리 계층을 제공하도록 구성된 송수신 유닛(220)을 갖는다. 또한, 송수신 유닛(220)은 버스(40)로부터 CAN FD 메시지(45)를 수신하고 CAN NG 메시지(46)를 수신하도록 구성된다. 송수신 유닛(220)은 CAN FD 메시지(45)의 송신 및/또는 수신과 CAN NG 메시지(46)의 송신 및/또는 수신 사이에서 각각 전환을 실행할 수 있다. 송수신 유닛(220)은 신호(CAN_H 및 CAN_L)들의 수신을 위한 버스 와이어(41, 42)에 접속되고, 에러 프레임 차폐 유닛(230)과 연결된다.

에러 프레임 차폐 유닛(230)에서는 송신 신호(TXD)로도 불리는 디지털 TX 신호가 통신 제어 장치(21)로부터 수신되고, 디지털 TXD1 신호로서 송수신 유닛(220)으로 송출된다. 입력 신호(S_D)의 고려 하에, 송수신 유닛(220)은 메시지(45, 46)의 상이한 통신 단계들, 즉 중재 단계(467) 또는 데이터 단계(468)를 위한 각각 사용되는 물리 계층 상의 TXD1 신호를 인코딩한다. 이와 동시에, 송수신 유닛(220)은 버스(40) 상의 상태, 즉 버스 와이어(41, 42) 상의 신호(CAN_H, CAN_L)를 디코딩하고, 그 결과를 디지털 RXD1 신호로서 에러 프레임 차폐 유닛(230)에 전달한다. 하기에 설명되는 바와 같이, 에러 프레임 차폐 유닛(230)은, 수신 신호(RXD)로도 불리는 디지털 RX 신호를 RXD1 신호로부터 생성한다.

대안적으로 또는 추가적으로, 송수신 유닛(220)은 통신 제어 장치(21)로부터의 TX_Enable 신호의 고려 하에 상이한 통신 단계(467, 468)를 위한 각각 사용되는 물리 계층 상의 TXD1 신호를 인코딩할 수 있다.

CAN NG 물리 계층이, CAN NG 프레임(460)의 데이터 단계(468)에서 두 버스 상태(401, 402)들이 작동되는 유형인 경우, 송수신 유닛(220)은, 신호 S_D가 설정되는 동안(S_D='1') 버스(40)가 작동되어서는 안되며 예를 들어 고 임피던스이어야함을 추론한다.

에러 프레임 차폐 유닛(230)은 데이터 단계 검출 블록(231), 송신자 검출 블록(232), 차폐 결정 블록(233), 수신 신호 결정 블록(234), 제1 송신 신호 선택 블록(235), 송신 신호 생성 블록(236) 및 제2 송신 신호 선택 블록(237) 및 수신 신호 선택 블록(238)을 갖는다. 송신 신호 생성 블록(236)은 선택적이므로, 이러한 송신 신호 생성 블록과, 이러한 송신 신호 생성 블록을 에러 프레임 차폐 유닛(230) 내에서 연결하는 라인은 점선으로 도시된다.

데이터 단계 검출 블록(231)은 CAN NG 프레임(460)의 데이터 단계(468)를 검출하거나 감지한다. 데이터 단계 검출 블록(231)은 디지털 신호(NG_DP)를 사용하여, 프레임 전송이 CAN NG 프레임(460)의 데이터 단계(468)에 있는지 여부를 신호화한다. 이 경우, CAN NG 프레임의 전송이 현재 데이터 단계(468)에 있으면, 예를 들어 NG_DP:=1이 적용되고, 그렇지 않으면 NG_DP:=0이 적용된다.

이를 위해, 데이터 단계 검출 블록(231)은 데이터 단계(468)가 현재 실행되고 있는지를 결정하기 위해 신호(CAN_H 및 CAN_L)를 사용한다. CAN NG는 중재 단계(467)를 위한 것과는 다른 물리 계층을 데이터 단계(468)를 위해 사용하므로, CAN NG 프레임(460)의 데이터 단계(468)에서는 CAN FD 메시지(45)의 데이터 단계(468)에서와는 다른 편차 전압이 CAN_H와 CAN_L 사이에서 발생한다. 즉, 데이터 단계 검출 블록(231)은 사용된 물리 계층에 의해, CAN NG 프레임(460)의 전송이 중재 단계(468)에 위치하는지 여부를 인식한다.

추가적으로, 데이터 단계 검출 블록(231)은 신호(RXD1)를 사용한다. 이를 위해, 데이터 단계 검출 블록(231)은 매우 단순화된 CAN NG 통신 제어 장치(2311)를 갖는다. CAN NG 통신 제어 장치(2311)는 송수신 유닛(220)으로부터의 신호(RXD1)를 모니터링하고, 그에 따라 데이터 단계(468)가 언제 시작되고 데이터 단계(468)가 언제 종료되는지를 정확하게 예측할 수 있다. 데이터 단계(468)의 종료는 전송된 바이트 수에 따른다. 데이터 필드(464) 내의 사용자 데이터 바이트의 수는 데이터 길이 필드 내의 데이터 단계(468)의 시작에서 인코딩된다. 즉, 비트의 카운팅을 통해, 데이터 단계 검출 블록(231)은 데이터 단계(468)의 종료를 결정할 수 있다.

신호(RXD1) 및 버스 신호(CAN_H, CAN_L)로부터의 두 검출 결과들의 조합을 통해, 데이터 단계 검출 블록(231)이 항상 다수결 또는 AND 결정을 내리는 것이 가능하며, 즉 데이터 단계(468)가 현재 존재함을 두 검출 결과들이 나타낼 때에야 비로소 데이터 단계 검출 블록(231)은 신호(NG_DB=1)를 설정한다.

그러나, 신호(RXD1) 및 버스 신호(CAN_H, CAN_L)로부터의 검출 결과들 중 하나의 검출 결과가 데이터 단계(468)가 존재한다고 말하자마자, 데이터 단계 검출 블록(231)이 이를 사실로 받아들이는 대안적인 가능성이 가장 보수적이고 그에 따라 가장 안전하다.

신호(RXD1) 및 버스 신호(CAN_H, CAN_L)로부터의 두 검출 결과들의 조합은 데이터 단계(468)의 검출을 위한 변형예로서 버스(40)에서의 방해에 대해 매우 강건하다. 투사로 인한 RXD1 데이터 스트림 내의 비트 에러가 데이터 단계 검출 블록(231) 내의 통신 제어 장치(2311)로 하여금, 프레임(460)이 실제보다 더 짧고 또는 CAN FD 메시지(45)가 전송되는 것으로 믿게 하는 형태의 방해가 가능할 것이다.

선택적으로, 신호(NG_DP)는 도 3에서 점선으로 도시된 바와 같이, 통신 제어 장치(21)로 전달된다. 신호(NG_DP)에 의하여, 예를 들어 가입자국(20)의 소프트웨어 또는 통신 제어 장치(21)는, 예를 들어 버스(40)가 이와 같은 기간동안 차단된 이유를, 즉 현재 CAN NG 프레임(460)이 버스(40)를 점유하고 있기 때문임을 이해할 수 있다.

송신자 검출 블록(232)은 현재 가입자국(20)이 메시지(45, 46)의 송신자인지 여부를 검출하거나 감지한다. 그 결과로서, 송신자 검출 블록(232)은 신호(TX_ND)에 의해, 가입자국(20)이 현재 송신을 실행하고 있는지 여부를 신호화한다. 예를 들어, 가입자국(20)이 현재 송신을 실행하고 있으면, TX_ND:=1이 적용된다. 그렇지 않으면 TX_ND:=0이 적용된다.

이 경우, 송신자 검출 블록(232)은, 통신 제어 유닛(21)이 제공하는 신호(TX)를 모니터링하고, 예를 들어, 사전 결정된 기간(T) 내의 신호(TX)의 에지 변경의 수를 카운팅한다. 사전 결정된 기간(T) 내에 0개를 초과하는 에지 변경이 발생한 경우, 송신자 검출 블록(232)은 가입자국(20), 즉 자신의 가입자국이 현재 송신을 실행하고 있음을 결정한다. 이러한 정보의 타당성 검사를 위해, 선택적으로 송신자 검출 블록(232)은 사전 결정된 기간(T) 내에 신호(RXD1)에서의 에지 변경의 수를 카운팅할 수 있다. 신호(TX, RXD1)들 내의 에지 변경의 수가 유사하고, 하나 이상의 값(>0)을 갖는 경우, 송신자 검출 블록(232)은 가입자국(20)이 현재 송신을 실행하고 있음을 결정한다.

대안적으로, 이러한 송신자 검출 블록(232)은 검출 또는 감지를 실행하기 위해 카운터로서 구성될 수 있다. 특히, 송신 신호(TX)에서의 에지를 통해 증가하고 수신 신호(RX)에서의 에지를 통해 감소하는 카운터가 사용될 수 있다. 카운터의 값이 음수이면, 송신자 검출 블록(232)은 가입자국(20)이 현재 송신을 실행하고 있지 않음을 결정한다. 그렇지 않으면, 송신자 검출 블록(232)은 가입자국(20)이 현재 송신을 실행하고 있음을 결정한다. 2개의 메시지(45, 46)들 사이에서 송신자 검출 블록(232)은 카운터를 재설정한다.

차폐 결정 블록(233)은 가입자국(20), 즉 자신의 가입자국의 TX 신호가 차단되어야하는지, 즉 버스(40)로 송신되지 않는지 여부를 결정한다. 차폐 결정 블록(233)은, 자신의 가입자국이 에러 프레임(47)을 송신하는 경우에 에러 프레임(47)의 차단 또는 차폐가 실행되어야 하는지 여부를 신호화하는 신호(S_D)를 생성한다. 이를 위해, 차폐 결정 블록(233)은 입력 신호(TX_ND 및 NG_DP)를 처리한다. 예를 들어, S_D:='1'는 에러 프레임(47)이 차단되어야 함을 의미한다. 그렇지 않으면, 에러 프레임(47)이 차단되지 않아야 함이 적용된다. 신호(NG_DP)가 설정되고, 즉 현재 CAN NG 프레임(460)의 데이터 단계(468)가 실행되고, 신호(TX_ND)가 설정되지 않고, 즉 자신의 가입자국이 현재 송신자가 아닌 경우, 차폐 결정 블록(233)은 송신 신호(TX)가 차단되도록 신호(S_D)를 설정한다.

신호(S_D)가 설정되고, 즉 송신 신호(TX)가 차단되어야 하는 경우, 제1 송신 신호 선택 블록(235)은 송신 신호(TX)가 전달되지 않도록 전환된다. 송신 신호(TX) 대신에, 선택 블록(235)에서 입력되는 중립의 '1'이 전달된다. 제1 송신 신호 선택 블록(235)은 멀티플렉서로서 구성될 수 있다. 이에 따라, 가입자국(20)이 단지 버스(40)로부터의 메시지(46)의 수신자인 경우, 즉 메시지(46)의 송신자 역할을 하지 않는 경우, 이러한 가입자국이 CAN NG 프레임(46)의 데이터 단계(468)의 송신 동안 버스(40)를 방해하지 않도록, 신호(S_D)는 송수신 유닛(220)에도 전달된다.

수신 신호 결정 블록(234)은 어느 수신 신호(RX)를 가입자국(20), 즉 자신의 가입자국이 신호(RXD1)를 통해 얻는지를 결정한다. 신호(S_D)가 설정되고, 즉 CAN NG 프레임(460)의 데이터 단계(468)가 송신되고, 신호(TX_ND)가 설정되지 않고, 즉 자신의 가입자국이 현재 송신자가 아닌 경우, 그리고 그 동안 신호(TX)가 값 '0'을 취하고, 즉 에러 프레임(47)이 송신되는 경우, 수신 신호 선택 블록(238)은 신호(RXsw)에 의해, 신호(RXD2)가 수신 신호 결정 블록(234)으로부터 가입자국(20), 즉 자신의 가입자국으로 전달되도록 전환된다.

신호(S_D='1')가 적용되고, 송신 신호(TX)가 값 '0'을 취하면, 신호(RXD2)는 '0'으로 설정되고, 신호(RXsw)는, 수신 신호 선택 블록(238)이 신호(RXD2)를 신호(RX)로서 통신 제어 장치(21)로 전달하도록 설정된다.

송신 신호(TX)가 재차 값 '1'을 취하면, 이는 신호(RXsw 및 RXD2)에 영향을 미치지 않는다. 신호(S_D)가 값 '0'을 취하고, 즉 설정되지 않은 경우에야 비로소 신호(RXD2)가 '1'로 재설정되고 신호(RXsw)가 재설정되므로, 수신 신호 선택 블록(238)은 재차 신호(RXD1)를 신호(RX)로서 연결한다.

선택적으로, 수신 신호 결정 블록(234)은 자신의 에러 프레임(47)이 차단되었음을 추가적으로 자신의 CAN NG 통신 제어 장치(21)에 신호화할 수 있다. 이는 예를 들어 1비트폭 신호(TX_BL)와 같은 추가의 신호를 통해 실행될 수 있다. 대안적으로, 자신의 에러 프레임(47)이 차단되었음에 대한 신호화는 직렬 주변 장치 인터페이스(SPI 인터페이스)를 통해 통신될 수 있다. 신호(TX_BL)는 예를 들어 신호(RXD2)로부터 하기 식, 즉 TX_BL:= not(RXD2)와 같이 결정될 수 있다. 가입자국(20)은 부정적인 응답 시에, 즉 에러 프레임(47)이 차단될 때, 가입자국(20)이, 보다 정확하게는 통신 제어 장치(21)가 CAN NG 프레임(460)의 데이터 단계(468) 동안 무언가를 송신하였음을 통지한다.

다른 모든 경우에, 신호(RXD1)는 수신 신호 선택 블록(238)을 통해 송수신 유닛(220)으로부터 가입자국(20)의 통신 제어 장치(21)로 전달된다. 이러한 다른 경우는 한편으로는 신호가 S_D='0'이고, 즉 설정되지 않으며 신호(TX)가 임의의 값을 갖는 경우이고, 다른 한편으로는 신호가 S_D='1'이고, 즉 설정되며 신호가 TX='1'인 경우이다.

선택적으로, 송신 신호 생성 블록(236) 및 송신 신호 선택 블록(237)이 존재한다. 송신 신호 선택 블록(237)은 멀티플렉서로 구성될 수 있다.

송신 신호 생성 블록(236)은 가입자국(20)이 수신 에러를 가졌는지 여부를 버스(40)에 신호화하도록 구성된다. 수신 에러가 존재하는지 여부를, 송신 신호 생성 블록(236)은 입력 신호로서 신호(S_D 및 TX_BL)의 사용 하에 결정한다. 신호(TX_BL)가 설정되는 동안, 신호(S_D)도 설정된다면, 송신 신호 생성 블록(236)은, 수신 에러에 대한 상응하는 정보가 버스(40)로 송신되어야함을 결정한다. 송신 신호 생성 블록(236)은 이러한 정보를 특히 레지스터 내에 저장한다.

수신 에러에 대한 상응하는 정보의 신호화를 위해, 송신 신호 생성 블록(236)은 송수신 유닛(220)으로 전달될 수 있는 신호(TXD2)를 생성한다. 이와 같이, 신호(TXD2)는 CAN NG 프레임(460)의 종료 필드(466) 내의 에러가 있는 수신을 신호화할 수 있다. CAN NG 프레임 포맷이 CAN NG 프레임(460)의 데이터 단계(468)의 전송 이후 종료 필드(466)에서 긍정 응답 및 부정 응답을 사용하는 경우에 대해, 송신 신호 생성 블록(236)은 부정 응답을 송신할 것이다. 부정 응답 비트의 위치는 송신 신호 생성 블록(236) 내에서 예를 들어, "데이터 단계(468)의 종료로부터의 비트 수"에 상응하는 수로서 하드 코딩될 수 있다.

신호(S_D)가 "설정되지 않음"으로 변경되는 경우, 송신 신호 생성 블록(236)은 CAN NG 프레임(460)의 데이터 단계(468)가 종료되었음을 추론한다.

대안적으로, 송신 신호 생성 블록(236)은 데이터 단계(468) 이후에 예를 들어 에러 프레임(47)을 송신할 수 있다.

무언가를 송신할 수 있도록, 송신 신호 생성 블록(236)은 자신의 신호(TXD2)가 송수신 유닛(220)으로 연결되도록 제2 송신 신호 선택 블록(237)을 전환한다.

송신 신호 생성 블록(236)은 CAN NG 프레임(460)이 종료될 때까지 TX 신호를 통한, 즉 신호(TXD2)에 의한 제어를 유지한다.

이어서, 송신 신호 생성 블록(236)은, 신호(TXD3)가 송수신 유닛(220)에 전달되도록 송신 신호 생성 블록(236)이 제2 송신 신호 선택 블록(237)을 전환하는 초기 상태로 되돌아간다.

도 4는, 가입자국(20)이 메시지(45, 46)의 수신자, 즉 RX 가입자국일 뿐이고, 들쭉날쭉한 검은색 블록 화살표로 도시되는 에러로 인하여, CAN NG 메시지(46)가 송신됨에도 불구하고 잘못 CAN FD 메시지(45)가 예상되는 경우에 대한, 시간(t)에 걸친 상술한 신호의 예시를 도시한다. 신호의 임의의 값이 점선으로 도시된다. 도 4의 신호-시간 다이어그램이 간단하게 이해 가능하도록, 신호의 전파 시간은 도 4에서 0으로 가정된다.

도 4에서 신호(TXD1)로부터는, 송신 신호(TX)에 의해 송신되어야 하는 에러 프레임(47)이 차단되었음을 알 수 있다. 또한, 신호(TXD1)로부터는, 가입자 스테이션(20)이 메시지(46)를 얻지않았음을 다른 CAN NG 가입자국(들)(20, 30)에 신호화하기 위해 부정 응답(NACK)이 전송되었음을 알 수 있다. 그러나, 다른 CAN NG 가입자국(20, 30)(들)은 버스 시스템(1)의 가입자국(10, 20, 30)들 중 하나의 가입자국이 메시지(46)를 얻지않았다는 것만 인식할 수 있다.

제2 실시예에 따르면, 데이터 단계 검출 블록(231)은 자신의 검출을 버스 신호(CAN_H, CAN_L)에 의해서만 실행한다. 그렇지 않으면, 에러 프레임 차폐 유닛(230)의 기능은 상기 실시예에서와 같이 실행된다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 데이터 단계 검출 블록(231)의 변형예는 상술한 실시예에 따른 데이터 단계 검출 블록(231)의 변형예보다 덜 복잡하다. 그러나, 본 실시예에서는 신호(TXD1)의 검출 및 평가에 의해서만 인식될 수 있는 방해가 발견될 수 없다.

제3 실시예에 따르면, 데이터 단계 검출 블록(231)은 자신의 검출을 신호(TXD1)에 의해서만 실행한다. 그렇지 않으면, 에러 프레임 차폐 유닛(230)의 기능은 제1 실시예에서와 같이 실행된다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 데이터 단계 검출 블록(231)의 변형예는 제1 실시예에 따른 데이터 단계 검출 블록(231)의 변형예보다 덜 복잡하다. 그러나, 본 실시예에서는 버스 신호(CAN_H, CAN_L)의 검출 및 평가에 의해서만 인식될 수 있는 방해가 발견될 수 없다.

제4 실시예에 따르면, 송신자 검출 블록(232)은, 입력 신호로서 신호(TX)를 사용하는 단순화된 CAN NG 통신 제어 장치로서 구성된다. 송신된 CAN NG 프레임(460)의 순차적 디코딩을 통해, 단순화된 CAN NG 통신 제어 장치는 가입자국(20), 즉 자신의 가입자국이 송신자인지 여부를 매우 간단하고 확실하게 결정할 수 있다. 예를 들어, 신호(TX)가 중재 단계(467) 동안 특정 비트에서부터 값 1로 유지되는 경우, 단순화된 CAN NG 통신 제어 장치는 가입자국(20), 즉 자신의 가입자국이 중재를 잃었음을, 즉, 송신자가 아님을 추론한다.

가입자국(20)이 송신자인지 여부를 검출하기 위한 송신자 검출 블록(232)의 이러한 실시예는 제1 실시예에 따른 송신자 검출 블록(232)의 실시예보다 더 강건하거나 더 신뢰 가능하다. 그러나, 송신자 검출 블록(232)의 본 실시예는 제1 실시예에 따른 송신자 검출 블록(232)의 실시예보다 더 높은 소스 요구량을 갖는다.

제5 실시예에 따르면, 수신 신호 선택 블록(238)과 송신 신호 생성 블록(236)이 존재한다. 이러한 경우에 수신 신호 선택 블록(238)이 실제로 에러 프레임(47)을 차단했다면, 즉 신호(TX_BL)가 설정되었다면, 수신 신호 선택 블록(238)은 신호(RX)를 값 '0'으로 설정할 수 있고, 신호(RXD2:='0') 및 신호(RXsw)에 의해, 종료 필드(466)의 종료에서의 11개의 열성 비트의 시작에 이르기까지 사전 결정할 수 있으며, 즉 응답 및 부정 응답 비트 동안 신호(RX)는 값 '0'에 있다. 이는, 수신 신호 선택 블록(238)이 상술한 신호(RX)를 데이터 단계(468)의 종료에 이르기까지만 사전 결정하는 제1 실시예와는 상이하다.

수신 신호 선택 블록(238)은 예를 들어 1로부터 0으로의 신호(S_D)의 변경에서부터 비트를 카운팅함으로써 종료 필드(466)의 종료에서의 11개의 열성 비트의 시작을 인식할 수 있다.

통신 제어 장치(21, 31), 송수신 장치(22, 32), 에러 프레임 차폐 유닛(130, 230, 330), 가입자국(10, 20, 30), 버스 시스템(1) 및 그에서 실행되는 방법들의 상술한 모든 실시예들은 개별적으로 또는 모든 가능한 조합으로서 사용될 수 있다. 특히, 상술한 실시예들 및/또는 그 변형예들의 모든 특징들은 임의로 조합될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 특히 하기의 변형예들이 고려 가능하다.

실시예들에 따른 상술한 버스 시스템(1)은 CAN 프로토콜 기반의 버스 시스템에 의해 설명된다. 그러나, 실시예들에 따른 버스 시스템(1)은, 데이터가 2개의 상이한 비트 전송률로 직렬 전송 가능한 다른 유형의 통신 네트워크일 수도 있다. 버스 시스템(1)에서 공통 채널에 대한 가입자국(10, 20, 30)의 독점적이고 충돌없는 액세스가 적어도 특정 기간 동안 보장되는 것이 바람직하지만 필수 전제 조건은 아니다.

이러한 실시예의 버스 시스템(1) 내의 가입자국(10, 20, 30)의 수 및 배열은 임의적이다. 특히, 버스 시스템(1) 내의 가입자국(10)은 생략될 수 있다. 이러한 경우, 에러 프레임 차폐 유닛(230, 330)은, 가입자국(20, 30)들 중 하나의 가입자국이 CAN NG 프레임(460)의 데이터 단계(468)의 포맷으로 성공적으로 전환되지 않았을 때 CAN NG 프레임(460)의 데이터 단계(468)의 전송이 방해받지 않도록, 가입자국(20, 30)이 CAN FD 포맷으로도 송신을 실행할 수 있을 때 필요하다. 가입자국(20 또는 30)들 중 하나 이상의 가입자국이 버스 시스템(1) 내에 존재할 수 있다.

에러 프레임 차폐 유닛(130, 230, 330)들 중 하나 이상의 에러 프레임 차폐 유닛은 송수신 장치(22, 32)의 외부에 배열될 수도 있다. 특히, 에러 프레임 차폐 유닛(130, 230, 330)들 중 하나 이상의 에러 프레임 차폐 유닛은 가입자국(10, 20, 30)의 별도의 유닛으로서 제공된다.

Claims

직렬 버스 시스템(1)의 가입자국(10; 20; 30)을 위한 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330)으로서,
버스 시스템(1)의 버스(40) 상에서 메시지(46)가 전송되는 동안, 가입자국(10; 20; 30)에 의해 메시지(46)의 수신으로 인해 생성된 송신 신호(TX)가 버스(40)로 송신되어야 하는지 여부를 나타내는 신호(S_D)를 생성하기 위한 차폐 결정 블록(233)과;
차폐 결정 블록(233)에 의해 생성된 신호(S_D)에 따라서, 버스(40) 상의 에러 프레임(47)에 의해, 버스(40)로부터 수신되는 메시지(46) 내의 수신 에러를 나타내야 하는 송신 신호(TX)를 차단함으로써 에러 프레임(47)이 버스(40)로 송신되지 않도록 하는 송신 신호 선택 블록(235);을 갖는, 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330).
제1항에 있어서, 에러 프레임 차폐 유닛은,
버스(40) 상에 직렬로 전송되는 메시지(46)의 데이터 단계(468)를 검출하기 위한 데이터 단계 검출 블록(231)과;
가입자국(10; 20; 30)이 현재 메시지(45, 46)의 송신자인지 여부를 검출하기 위한 송신자 검출 블록(232)을; 갖고,
차폐 결정 블록(233)은 데이터 단계 검출 블록(231)의 검출 결과 및 송신자 검출 블록(232)의 검출 결과에 대한 반응으로서 신호(S_D)를 생성하도록 구성되는, 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330).
제2항에 있어서,
데이터 단계 검출 블록(231)은 데이터 단계(468)의 검출을 위해 버스(40) 상의 상태를 검출하도록 구성되고 그리고/또는
데이터 단계 검출 블록(231)은 데이터 단계(468)의 검출을 위해, 버스(40)로부터 수신되는 메시지(46)에서 생성되는 디지털 수신 신호(RXD1)를 평가하도록 구성되는, 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330).
제2항 또는 제3항에 있어서, 송신자 검출 블록(232)은, 가입자국(10; 20; 30)으로부터 버스(40)로 송신되는 송신 신호(TX)를 평가하도록 구성되는, 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330).
제4항에 있어서,
송신자 검출 블록(232)은 송신 신호(TX)의 평가를 위해 송신 신호(TX)의 에지 변경을 카운팅하도록 구성되고 그리고/또는
송신자 검출 블록(232)은 송신 신호(TX)의 평가를 위해 송신 신호(TX)의 순차적 디코딩을 실행하도록 구성되고 그리고/또는
송신자 검출 블록(232)은 송신 신호(TX)의 평가를 위해, 버스(40)로부터 수신되는 메시지(46)에서 생성되는 디지털 수신 신호(RXD1)를 송신 신호(TX)와 비교하도록 구성되는, 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 에러 프레임 차폐 유닛은 또한,
어느 수신 신호(RX)를 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330)이 가입자국(10; 20; 30)으로 전달하는지를 결정하기 위한 수신 신호 결정 블록(234)을 갖고,
수신 신호 결정 블록(234)은 가입자국(10; 20; 30)이 에러 프레임(47)을 송신하는지 여부에 대한 결과에 따라, 그리고 차폐 결정 블록(233)에 의해 생성된 신호(S_D)에 따라 결정을 내리도록 구성되는, 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 에러 프레임 차폐 유닛은 또한,
메시지(46)의 데이터 단계(468) 이후에, 가입자국(10; 20; 30)에서 수신 에러가 검출되었음이 신호화되는 송신 신호(TXD2)를 생성하기 위한 송신 신호 생성 블록(236)을 갖고,
송신 신호 생성 블록(236)은, 수신 신호 결정 블록(234)에 의해 생성된 신호(TX_BL)가, 버스(40)로의 송신을 위한 에러 프레임(47)이 차단되었음을 나타내는 경우, 송신 신호(TXD2)를 생성하고 버스(40)로 송신하도록 구성되는, 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 통신 단계에서 버스(40)로의 메시지(45; 46)의 송신을 위해 버스 시스템(1)의 가입자국(20, 30)들 사이에서는 가입자국(20, 30)들 중 어느 가입자국이 후속하는 제2 통신 단계에서 적어도 일시적으로 버스 시스템(1)의 버스(40)에 대한 독점적이고 충돌없는 액세스를 얻을 것인지에 대한 합의가 이루어지며,
제2 통신 단계는 메시지(45; 46)의 사용자 데이터가 버스(40) 상에서 전송되는 데이터 단계(468)인, 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330).
직렬 버스 시스템(1)을 위한 가입자국(10; 20; 30)으로서, 가입자국은
버스 시스템(1)의 버스(40)로 메시지(45; 46)를 송신하기 위한 그리고/또는 버스 시스템(1)의 버스(40)로부터 메시지(45; 46)를 수신하기 위한 통신 제어 장치(11; 21; 31)와;
버스(40)로 메시지(45; 46)를 송신하기 위한 송수신 장치(12; 22; 32)와;
통신 제어 장치(11; 21; 31) 및 송수신 장치(12; 22; 32)와 연결되는, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330);을 구비하고,
송수신 장치(22; 32)는 제1 비트 전송률에 의한 송신 시에, 제2 버스 상태(402)가 제1 버스 상태(401)를 오버라이트할 수 있는 방식으로, 메시지(45; 46)의 제1 디지털 데이터 상태에 대한 제1 버스 상태(401)를 생성하고, 메시지(45; 46)의 제2 디지털 데이터 상태에 대한 제2 버스 상태(402)를 생성하도록 구성되며;
송수신 장치(22; 32)는 제1 비트 전송률보다 더 높은 제2 비트 전송률에 의한 송신 시에, 메시지(45; 46)의 상이한 디지털 데이터 상태들에 대한 버스 상태(401, 402)들이 서로 오버라이트될 수 없는 방식으로, 상이한 버스 상태(401, 402)들을 생성하도록 구성되고;
에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330)은, 언제 송수신 장치(22; 32)가 제1 비트 전송률에 의한 송신으로부터 제2 비트 전송률에 의한 송신으로 전환되고, 제2 비트 전송률에 의한 송신으로부터 제1 비트 전송률에 의한 송신으로 전환되는지를 검출하도록 구성되는; 직렬 버스 시스템을 위한 가입자국.
버스(40)와,
2개 이상의 가입자국(20; 30)들을 구비하는 버스 시스템(1)으로서, 가입자국들은 서로 직렬 통신할 수 있는 방식으로 버스(40)를 통해 서로 연결되고, 가입자국들 중 하나 이상의 가입자국(20; 30)은 제9항에 따른 가입자국(20; 30)인, 버스 시스템.
제10항에 있어서, 버스 시스템은 또한,
버스(40) 상의 메시지(45)를 전송하기 위해, 제2 버스 상태(402)가 제1 버스 상태(401)를 오버라이트할 수 있는 방식으로 메시지(45)의 제1 통신 단계 및 제2 통신 단계에서 버스 상태(401, 402)를 버스(40) 상에 생성하기 위해서만 구성되는 하나 이상의 추가 가입자국(10)을 갖고;
하나 이상의 추가 가입자국(10)은 가입자국(10, 20, 30)들이 서로 직렬 통신할 수 있는 방식으로 버스(40)를 통해 2개 이상의 가입자국(20; 30)들과 연결되고;
하나 이상의 추가 가입자국(10)은 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330)을 포함하며;
제9항에 따른 하나 이상의 가입자국(20; 30) 및 하나 이상의 추가 가입자국(10)의 에러 프레임 차폐 유닛(130; 230; 330)은, 차폐 결정 블록(233)에 의해 생성된 신호(S_D)가, 현재 제2 통신 단계에서는 에러로 인해 가입자국(10; 20; 30)의 통신 제어 장치(11; 21; 31)가 이해할 수 없는 포맷을 갖는 메시지(46)가 수신됨을 나타낼 때, 그리고 그동안 하나 이상의 추가 가입자국(10; 20; 30)의 통신 제어 장치(11; 21; 31)가 에러 프레임(47)을 송신하기를 시도할 때, 에러 프레임(47)을 차단하도록 구성되는, 버스 시스템.
직렬 버스 시스템(1)에서의 통신 방법으로서, 이러한 통신 방법은,
송수신 장치(22; 32)에 의해, 버스 시스템(1)의 버스(40)로 메시지(45; 46)를 송신하고 그리고/또는
송수신 장치(22; 32)에 의해 버스 시스템(1)의 버스(40)로부터 메시지(45; 46)를 수신하는 단계와;
차폐 결정 블록(233)에 의해, 가입자국(10; 20; 30)에 의해 메시지(46)의 수신으로 인해 생성된 송신 신호(TX)가 버스(40)로 송신되어야 하는지 여부를 버스(40)의 메시지(46)의 수신 시에 나타내는 신호(S_D)를 생성하는 단계와;
송신 신호 선택 블록(235)에 의해, 차폐 결정 블록(233)에 의해 생성된 신호(S_D)에 따라서, 버스(40) 상의 에러 프레임(47)에 의해, 버스(40)로부터 수신되는 메시지(46) 내의 수신 에러를 나타내야 하는 송신 신호(TX)를 차단함으로써 에러 프레임(47)이 버스(40)로 송신되지 않도록 하는 단계;를 갖는, 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법.