WO2010145980A1 - Medienzugriffssteuerverfahren für ein bussystem und kommunikationseinrichtung - Google Patents

Medienzugriffssteuerverfahren für ein bussystem und kommunikationseinrichtung Download PDF

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WO2010145980A1 PCT/EP2010/058098 EP2010058098W WO2010145980A1 WO 2010145980 A1 WO2010145980 A1 WO 2010145980A1 EP 2010058098 W EP2010058098 W EP 2010058098W WO 2010145980 A1 WO2010145980 A1 WO 2010145980A1
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Florian Hartwich
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Robert Bosch Gmbh
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    • H04L41/04—Network management architectures or arrangements

Definitions

  • the invention relates to media access control methods for controlling access by a subscriber station of a bus system to a first channel of the bus system shared by a plurality of subscriber stations, the method providing to the subscriber station at least one enable interval within which the subscriber station has exclusive access to the first channel.
  • the invention also relates to a subscriber station and a control, in particular a CAN controller, which are set up to carry out such a method.
  • CAN Controller Area Network
  • TTCAN Time Triggered CAN
  • the media access control method used in the CAN is based on bitwise arbitration. In the bitwise arbitration several subscriber stations can simultaneously transmit data via the channel of the bus system, without this disrupting the data transfer. The subscriber stations can continue at
  • bitwise arbitration is usually done in an arbitration field within a channel to be transmitted over the channel
  • the Completely has sent the arbitration field to the channel, it knows that it has exclusive access to the channel.
  • the end of the transmission of the arbitration field corresponds to a beginning of a release interval within which the subscriber station can exclusively use the channel.
  • other subscriber stations may not access the channel, that is, send data to the channel until the transmitting subscriber station has transmitted a checksum field (CRC field) of the data frame.
  • CRC field checksum field
  • bitwise arbitration achieves non-destructive transmission of the data frame via the channel. This results in good real-time characteristics of the CAN, whereas in media access control methods in which the data frame sent by a subscriber station is due to a collision with another transmitted by another station
  • Data frame during transmission over the channel can be destroyed, have a significantly less favorable real-time behavior, as it comes to a delay of the data transmission due to the collision and thus required new transmission of the data frame.
  • TTCAN time division Multiple Access
  • a timeslot structure is defined that includes multiple consecutive time slots (often referred to as "time slots") and repeats regularly.
  • time slots consecutive time slots
  • a particular time slot within which messages of this message type may be transmitted, can be assigned to a specific message type and thus to a specific subscriber station.
  • certain time slots are provided within which a particular station has exclusive access to the channel of a CAN domain.
  • access to the channel is at least partially coordinated according to the Time Division Multiple Access (TDMA) principle.
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • the protocols of the CAN or its extension TTCAN are particularly suitable for transmitting short messages under real-time conditions.
  • larger data blocks are to be transmitted via a CAN domain, then makes the relatively low bit rate of the channel disturbing.
  • bit rate can be reduced by reducing the bit rate
  • DE 101 53 085 A1 proposes to temporarily transfer the communication interface for transferring the data block to another Switching communication mode, in which no bitwise arbitration is performed and thus a relatively high bit rate is possible.
  • the communication with the protocols of the CAN must be interrupted for a certain time. If, for example, the operation of the bus system according to the CAN protocols can no longer be recorded due to an error, then the bus system will fail.
  • the transmission of a relatively large data block results in a considerable delay of the subsequent ones to be undertaken according to the protocols of the CAN
  • the object of the invention is therefore to specify a method for controlling the access of a subscriber station of a bus system to a shared channel of several subscriber stations, in which large amounts of data can be transmitted relatively quickly and
  • Controlling the access to the first channel the bitwise arbitration, by the a bit rate of the first channel is limited, whereas no separate arbitration is required for the second channel.
  • a subscriber station has exclusive access to the first channel within the enable interval, and accesses the second channel only if it has exclusive access to the first channel.
  • the second channel may have a significantly higher bit rate than the first channel.
  • the subscriber station may transmit a relatively large block of data over the second channel while having exclusive access to the first channel.
  • the bus system preferably has a CAN domain.
  • a time window or a part of the time window within a regularly repeating time window structure is specified as the at least one release interval.
  • the release interval or the time window is preferably determined by means of the protocols of the
  • the time window may be a section of a base cycle that is repeated several times within a complete cycle. Since in TTCAN a time window is usually assigned to a specific message type, a single subscriber station often has several timeslots and thus several
  • TTCAN not only ensures interference-free communication between several subscriber stations via the second channel, without the need for a separate arbitration procedure for the second channel, but also assigns a specific share of the capacity of the second channel to individual subscriber stations. This allows for transfers between two specific subscriber stations or for
  • a start of the release interval is determined by the subscriber station by means of bitwise arbitration of the first channel and predetermines an end of the release interval is as soon as the subscriber station after successful arbitration of the first channel releases this again. This ensures that the access to the second channel is controlled by means of the bitwise arbitration provided for the first channel.
  • the beginning of the enable interval corresponds to the end of the transmission of an arbitration field of a frame and the end of the enable interval corresponds to an end of the transmission of a checksum field of this frame (CRC field).
  • first data to be transmitted via the first channel and second data to be transmitted via the second channel are transmitted via a common signal line. It is therefore sufficient to provide a single signal line, for example in the form of a common bus line between the individual subscriber stations. It is conceivable that this is a bus line of a known bus system, in particular the CAN, is transmitted via the data of the first channel according to the protocols of the CAN. This has the advantage that conventional subscriber stations, which, for example, master the well-known protocols of the CAN, can be connected to the bus system without any problems, which can be combined with the invention
  • the proposed method is an extension of the protocols of the CAN, which is compatible with the known protocols and devices of the CAN.
  • a data signal and a signal modulated with the second data are formed as a function of the first data, and that the data signal is superposed with the modulated signal.
  • a modulation method for forming the modulated signal for example, a frequency modulation, in particular a frequency shift keying function of a logical state (0 or 1) of the second channel can be used.
  • a phase modulation for example a binary phase shift keying (BPSK).
  • the first data of the first channel can be transmitted via a first signal line and the data of the second channel a second signal line separated from the first signal line.
  • the first signal line may be a bus line according to the specification of the CAN, whereas the second signal line may be constructed in any desired manner.
  • It may be, for example, another CAN bus line, but operated at a relatively high bit rate. Any number of bit transmission devices can be used. It is also conceivable to use transceiver circuits and signal lines provided for local computer networks, in particular for Ethernet. This allows a high bitrate of the second
  • the second signal line can also be formed by an electrical system of the motor vehicle, if in the
  • a data transmission device for transmitting data via the electrical system of the motor vehicle is provided (so-called powerline communication, PLC).
  • a subscriber station of a bus system with the features of claim 7 is proposed. With such a subscriber station, it is ensured during operation of the bus system that there is no destruction of the data to be transmitted via the second channel as a result of collisions on the second channel. Because each subscriber station connected to the bus system ensures that to everyone
  • the subscriber station may be, for example, an electronic component of a motor vehicle, in particular a control device of a motor vehicle.
  • the subscriber station has a second control for controlling access to the second channel.
  • the second control may be any kind of communication controller that does not need to execute a protocol for controlling access to the second channel.
  • the communication controller can easily act as a controller for sending and
  • Receiving an asynchronous serial data stream can be realized.
  • the second control element is coupled to the first control element such that the second control element, preferably by means of an access control signal generated by the first control element, to enable access to the second channel is controllable.
  • the first control element has an output for outputting the access control signal and the second control element has a corresponding control input, which is connected to the
  • the subscriber station has a coupling element with which the two control elements can be connected to a common signal line such that the first data and the second data can be transmitted via the common signal line between different subscriber stations.
  • the subscriber station has a first transceiver circuit for connecting the subscriber station to a first signal line and a second transceiver circuit for connecting the subscriber station to a second signal line separated from the first signal line.
  • a first transceiver circuit for connecting the subscriber station to a first signal line
  • a second transceiver circuit for connecting the subscriber station to a second signal line separated from the first signal line.
  • the subscriber station is preferably set up to carry out the method according to the invention, so that it realizes its advantages.
  • control having the features of claim 13 is proposed.
  • the control is preferably a CAN controller.
  • control or the CAN controller can be compared to known
  • Controls or CAN controllers be extended so that the control or the CAN controller is configured to generate an access control signal indicating whether the second channel is enabled by the control for access by the subscriber station.
  • the control or the CAN controller may have an output for outputting the access control signal.
  • control element or the CAN controller is set up to carry out the method according to the invention.
  • the control or the CAN controller can be realized by means of at least one integrated circuit.
  • the integrated circuit may be, for example, an application-specific integrated circuit (ASIC) or a suitably programmed logic circuit (PLD).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • PLD suitably programmed logic circuit
  • Figure 1 is a schematic representation of a bus system with multiple subscriber stations
  • Figure 2 is a schematic representation of one of the subscriber stations of Figure 1 according to a first preferred embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a schematic representation of a portion of a subscriber station according to a second preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows a time profile of an occupancy of a channel of the bus system
  • FIG. 1 shows an overview of a bus system 11 of a motor vehicle, which comprises a plurality of subscriber stations 13, 13a and a first channel 15 shared by these subscriber stations 13, 13a.
  • the subscriber stations 13, 13a and the first channel 15 form a CAN domain 17.
  • the present invention can be applied not only to CAN but also to other types of communication networks in which an exclusive, at least for certain periods of time. Collision-free access of a station is guaranteed to a common channel.
  • the subscriber stations 13, 13a may be, for example, control devices or display devices of the motor vehicle.
  • a part of the subscriber stations 13 is connected to a shared by this part of the subscriber stations 13 second channel 19.
  • all subscriber stations 13 are connected to both channels 15, 19 except for the subscriber station 13a.
  • Subscriber station 13a is a conventional subscriber station 13a, which indeed masters the protocols of the CAN, but is not set up to carry out a method according to the invention.
  • the other subscriber stations 13 are extended according to the invention to additional functions, so that they can additionally communicate via the second channel 19.
  • conventional subscriber stations 13a and the extended subscriber stations 13 can thus be connected to one another.
  • Several conventional subscriber stations 13a may also be provided in the bus system; However, it is also conceivable in the bus system 1 1 only the extended
  • FIG. 2 shows an expanded subscriber station 13 in detail.
  • This subscriber station 13 has a microcomputer 21, which may be designed, for example, as a microcontroller.
  • a first control of the subscriber station in the form of a CAN controller 23 via a first coupling device 25 is connected.
  • the subscriber station 13 has a second control element in the form of a communication controller 27 which is connected to the microcomputer 21 via a second coupling device 29.
  • the two coupling devices 25, 29 are set up for the exchange of data to be transmitted via the bus system 1 1 as well as configuration, control and status information between the microcomputer 21 and the two control elements 23, 27.
  • the communication controller 27 is coupled to the CAN controller 23 such that the CAN controller can control the communication controller 27 by means of an access control signal a generated by it.
  • a control input 28 of the communication controller 27 is connected to a control output 24 of the CAN controller 23.
  • the subscriber station 13 has a first transceiver circuit, which is designed as a CAN transceiver 31.
  • the CAN transceiver 31 is connected to the CAN controller 23 in such a way that first data to be transmitted between the CAN controller 23 and the CAN transceiver 31 can be exchanged via the CAN domain 17, that is to say the first channel 15 (Arrow 33).
  • the CAN transceiver 31 is connected to the CAN controller 23 in such a way that the CAN controller 23 can transmit control signals to the CAN transceiver (arrow 35).
  • the CAN transceiver 31 is connected to the first channel 15.
  • the subscriber station 13 has a second transceiver circuit 37 which is connected to the communication controller 27 for transmitting first data (arrow 39) to be exchanged via the CAN domain 17 and for transmitting control signals (arrow 41) between the communication controller 27 and the second Transceiver circuit 37 connected.
  • the second transceiver circuit 37 is connected to the second channel 19.
  • the two transceiver circuits 31, 37 may be connected to the microcomputer 21 so that the microcomputer 21 can control the two transceiver circuits 31, 37 and can read status information from the two transceiver circuits 31, 37 (see arrows 43 and 37) 45).
  • connection of the microcomputer 21 to the transceiver circuits 31, 37 is optional, the invention can also be realized without such a connection.
  • the communication controller 27 and the second transceiver circuit 37 are high degrees of freedom. It's just required that the communication controller 27 and the second transceiver circuit 37 provide a transmission device for transmitting second data between the extended subscriber stations 13. A protocol for controlling media access control to the second channel (Media Access Control Protocol, MAC protocol) need not be performed over the second channel 19.
  • the communication controller 27 is configured to send and receive an asynchronous serial data stream.
  • a second transceiver circuit 37 for example, a transceiver circuit, which is actually intended for CAN, are used.
  • the second transceiver circuit 37 can be operated at a bit rate which is higher than that for the operation of the second transceiver circuit according to FIGS Protocols of the CAN allowed bitrate. If the two Transeiver circuits 31, 37 are identical design as a CAN-T ransceiver, then the second channel 19 can be operated at a higher bit rate than the first channel 15.
  • the bit rate of the second channel 19 may be 3 to 4 Mbit / s, for example.
  • the transceiver circuit 37 used can be, for example, a transceiver circuit for the "FlexRay" communication system or for local computer networks, such as "Ethernet", as the second transceiver circuit 37.
  • a bit rate of 10 Mbit / s or 100 Mbit / s can be realized on the second channel 19.
  • the second channel 19 may act as an electrical and / or an optical connection between the second
  • Transceiver circuits 37 of the subscriber stations 13 may be formed.
  • the second channel can also be formed by an electrical system 49 of a motor vehicle in which the bus system 1 1 is installed ("powerline communication", PLC).
  • PLC powerline communication
  • Circuit 37 a PLC modem 47 which is coupled to the electrical system 49 of the motor vehicle for transmitting the second data via the on-board network 49.
  • the first channel 15 is formed by a first signal line 51.
  • the second channel 19 is replaced by one of the first signal line 51 separate second signal line 53 is formed.
  • the first signal line 51 is, for example, a two-wire line which is customary in CAN for the differential transmission of the first data to be transmitted via the first channel 15 (shown in FIG. 2 as the first bit stream bi).
  • the second signal line 53 is set up to transmit data to be transmitted via the second channel 19, that is to say to transmit a second bit stream b 2 .
  • the second signal line 53 may be configured as a further two-wire line for the differential transmission of the second data b 2 or the second bit stream b 2 or in another way.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which a common signal line 55 is provided for the two channels 15, 19.
  • the common signal line 55 comprises a pair of conductors consisting of a first conductor CANH and a second conductor CANL.
  • the common signal line 55 is a conventional bus line suitable for a CAN-based bus system.
  • the CAN transceiver 31 is also present in a subscriber station 13 which is designed for connection to the common signal line 55.
  • the CAN transceivers 31 are also present in a subscriber station 13 which is designed for connection to the common signal line 55.
  • the CAN transceivers 31 are also present in a subscriber station 13 which is designed for connection to the common signal line 55.
  • a common mode choke 59 is arranged. Between the common mode choke 59 and the pair of wires CANH, CANL the common signal line 55 is a coupling element 61st. In addition, between the first conductor CANH and the second conductor CANL a bus termination circuit 63 is arranged, which has two series-connected terminating resistors 65, wherein the outer
  • this series circuit Ends of this series circuit are connected to the conductors CANH, CANL and a center tap of this series circuit is connected via a capacitor 67 to ground.
  • the common mode choke 59 and / or the bus termination circuit 63 is not provided.
  • the coupling element 61 belongs to a connection circuit 69 of the subscriber station 13, which is provided in the embodiment shown in Figure 3 instead of the second transceiver circuit 37.
  • a modem 71 of the connection circuit 69 is connected on the one hand to the microcomputer 21 and on the other hand connected to the coupling element 61.
  • the modem 71 has a modulator 73 for generating one in response to the second Bitstream b 2 modulated signal m.
  • the modem 71 has a demodulator 75 for demodulating the modulated signal m transmitted from another subscriber station 13 via the common signal line 55.
  • the microcomputers 21 of the individual subscriber stations 13 control the individual CAN controllers 23 and CAN transceivers 31 in such a way that messages can be exchanged between the subscriber stations 13, 13a according to the protocols of the CAN by frames containing the
  • the individual subscriber stations 13 support the extension TTCAN.
  • TTCAN time is divided into regular, repetitive cycles.
  • Overall cycle 77 is shown schematically in FIG.
  • the total cycle 77 starts at time t 0 and ends at time t m . It can be seen that the overall cycle 77 is again subdivided into a plurality of basic cycles 79. In the illustrated embodiment, the overall cycle 77 is divided into four basic cycles 79.
  • the first base cycle 79 (shown in FIG. 4 above) begins for
  • the second basic cycle 79 following the first basic cycle 79, which ends at a time t b2 also begins.
  • the third base cycle begins at time t b2 and ends at time t b3 .
  • the fourth base cycle begins at time t b3 and ends at time t m , thus ending the overall cycle 77.
  • the individual base cycles 79 are divided into a plurality of, in the embodiment shown, six time slots 81, the subdivision of the base cycles 79 into the time slots 81 being identical for each base cycle 79.
  • a regularly repeating time window structure is defined, which has a matrix-like structure due to the identical subdivision of the individual base cycles 79 into the time windows 81 and is thus usually referred to as a communication matrix.
  • a first time window 81 a is provided for the transmission of reference messages via the first channel 15.
  • the reference messages are used in particular for synchronization of the individual subscriber stations 13 with one another, so that the temporal position of the individual time slots 81 from the point of view of the individual subscriber stations 13 is at least substantially the same.
  • Time window 81 is assigned to a specific message type, that is to say that within these time windows 81 only data frames with a specific identifier are transmitted. For example, it may be provided that the time slots 81 labeled 81b are reserved for transmitting the message of the particular type.
  • Release interval AT 1 , AT 2 , AT 3 and AT 4 within which this subscriber station 13 has exclusive access to the first channel 15.
  • the release interval AT 1 , AT 2 , AT 3 and AT 4 ends in each case at the end of the associated time window 81 b, that is to say at the time t e1 , t e2 , t e3 or t te4 . In the embodiment shown this corresponds
  • Release interval AT 1 , AT 2 , AT 3 and AT 4 the respective time window 81 b of the overall cycle. Deviating from this, however, it can also be provided that the release interval only AT 1 , AT 2 , AT 3 and AT 4 corresponds to a part of the respective time window 81 b.
  • Essential for the function of the method according to the invention is that the release interval AT 1 , AT 2 ,
  • AT 3 or AT 4 is temporally completely covered by a time window 81 b or by several immediately consecutive time windows 81 b.
  • Each subscriber station 13 acquires the times t 0 , t b1 , t b2 , t b3 at which the individual reference messages are received and calculates the temporal position of at least those time slots 81 within which it wishes to access the bus.
  • the CAN Controller 23 prepares these calculations. However, it may also be provided that these calculations are performed by the microcomputer 21. Further, the CAN controller 23 generates the access control signal a and supplies it to the communication controller 27 (see FIG. 2).
  • the access control signal a is always active within the release interval AT 1 , AT 2 , AT 3 or AT 4 .
  • the communication controller 27 evaluates the access control signal a and accesses the second channel 19 only when the access control signal a is active. If the access control signal a is not active, the communication controller 27 keeps the second channel 19 free, so that other subscriber stations 13 can access the second channel 19.
  • the subscriber stations 13 are thus set up such that the CAN controller 23 controls the communication controller 27 in dependence on the access control method carried out in the CAN domain such that the communication controller 27 accesses the second channel 19 only if, according to the media access control method, the CAN controller Domain 17 access to the first channel 15 is allowed.
  • time slots 81 c are provided within the overall cycle within which messages of any type may be transmitted. Within these time slots 81c exclusive access of a particular station to the first channel is not guaranteed. Therefore, a bitwise arbitration according to the protocols of the CAN is performed within the time window 81 c. The bitwise arbitration is based on the fact that in case several subscriber stations 13 access the first channel 15 at the same time and send bits with different values, one bit with a certain value is always received by all the stations. The value of this bit is referred to as a "dominant bit" and corresponds to the value 0 in the example shown. Further, the first signal line 51 is constructed such that each subscriber station 13 can receive via its CAN transceiver 31 while accessing the first channel 15. Thus, each subscriber station 13, while accessing the first channel 15 to send a bit, may read the current state of the first channel 15 to determine if that state corresponds to the transmitted bit.
  • FIG. 5 shows a section of a time profile of the logic state (value 0 or 1) of the first channel 15 within the time window 81c.
  • Idle time 82 in which the first channel 15 from no subscriber station 13th was occupied, an observed subscriber station 13 starts to send a start bit 83 of a frame 85.
  • the subscriber station 13 After transmission of the start bit 83, the subscriber station 13 sends an arbitration field 87, which in particular contains the identifier of the message indicating the type of the message. During the transmission of the arbitration field 87, the subscriber station 13 compares the logical one
  • a subscriber station 13 exclusive access to the first channel 15 has. All other stations that have simultaneously accessed the first channel 15 to transmit a frame 85 have their transmission and thus their access to the first channel 15 terminated at time t a5 . Thus, the time t a5 corresponds to the beginning of a further release interval AT 5 .
  • the subscriber station 13 After sending the arbitration field 87, the subscriber station 13 sends a control field 89 of the frame 85, a data field 91 of the frame 85 and a check field 93 (so-called CRC field).
  • an acknowledgment field 95 following the test field 93, other subscriber stations 13 can transmit an acknowledgment bit via the first channel 15, that is, access the first channel 15.
  • the release interval AT 5 within which the subscriber station 13 under consideration has exclusive access to the first channel 15 ends at the end of the transmission of the test field 93, that is, at a time t e5 .
  • the acknowledgment field 95 is followed by a field with stop bits 97.
  • the release interval can also be selected to be shorter; however, it must be within the interval AT 5 in which the subscriber station 13 has exclusive access to the first channel 15.
  • the CAN controller 23 ensures that the access control signal a is active only during the release interval AT 5 , so that the communication controller 27 accesses the second channel 19 within the time slots 81 c only during the release interval AT 5 . Notwithstanding the embodiment shown, it can also be provided that the CAN controller 23 releases the release signal a for enabling access to the second channel 19 only within such time slots 81, which releases for transmitting messages of a certain type, that is, for example, within the time slots 81 b. While those timeslots (eg the
  • Time window 81 c which are used for transmitting messages of different types, that is, within which the bitwise arbitration takes place, the second channel 19 is not used in this embodiment. It is also conceivable that an access to the second channel during the interval AT 5 is only released if TTCAN, for example due to an error in the
  • the invention is applied to a CAN domain 17, which does not support the extension TTCAN.
  • a CAN domain 17 In such a CAN domain 17, the time window structure 77 is missing. Thus, a bitwise arbitration always takes place there.
  • access to the second channel 19 is enabled during the release interval AT 5 drawn in FIG.
  • the second transceiver circuit 37 If the access control signal a is active, that is to say the access to the second channel 19 is enabled, then in the case of the embodiment shown in FIG. 2, the second transceiver circuit 37 outputs the second bitstream b 2 . If the second signal line 53 is formed by the on-board network 49, the PLC modem 47 modulates the bit stream b 2 at the transmitting subscriber station 13 and outputs a correspondingly modulated signal to the on-board network 49. At the receiving subscriber stations 13, the PLC modem 47 demodulates the modulated signal output from the transmitting subscriber station 13 and thereby reconstructs the transmitted bitstream b 2 and outputs that in the second
  • Bitstream b 2 second data to the communication controller 27 on.
  • the modulator 73 of the modem 71 generates the transmitting subscriber station 13 in response to the second data b 2 sent to the communication controller 27 Connection circuit 69 has transmitted, the modulated signal m.
  • the coupling element 61 superimposes a data signal d generated by the CAN transceiver 31 as a function of the first bit stream bi with the signal m modulated in dependence on the second bit stream b 2 and outputs it to the two conductors CANH and CANL of the common signal line 55.
  • the coupling element 61 Subscriber stations 13, the coupling element 61, a signal received via the two conductors CANH and CANL signal to the CAN transceiver 31 on, optionally via the common mode choke 59, and supplies it to the demodulator 75 of the modem 71.
  • the CAN transceiver 31 extracts the first bit stream bi from the received signal and forwards it to the CAN controller 23.
  • the demodulator 75 determines the second bit stream b 2 from the received signal.
  • the modem 71 uses a frequency shift keying as a modulation method as a function of the value of the individual time-sequential bits of the second bit stream b 2 . Deviating from this, a phase modulation or any other modulation method can be used instead of the frequency shift keying.
  • the coupling element 61 may be formed in the simplest case as a resistor network. However, it can also be provided that the coupling element 61 has one or more filters for separating the data signal d to be fed from the CAN transceiver 31 from the modulated signal m. Furthermore, it would be conceivable that the coupling element 61 with the
  • Common mode choke 59 is combined, for the common mode choke 59 so instead of a simple inductance with four terminals, an inductor with six or more terminals is used. In this way, the RF signal can be inductively switched on and / or out and the RF part is galvanically decoupled from the CAN bus. In addition, this results in cost advantages.
  • the present invention provides a method and a subscriber station 13, which makes it possible to significantly increase the useful bit rate of the CAN domain 17 by means of the additional, second channel 19, so that larger data blocks can be transmitted without problems via the bus system 11. Since the access to the second channel 19 in dependence on the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Medienzugriffssteuerverfahren zum Steuern eines Zugriffs einer Teilnehmerstation (13) eines Bussystems (11) auf einen von mehreren Teilnehmerstationen (13) gemeinsam genutzten ersten Kanal (15) des Bussystems (11), wobei bei dem Verfahren für die Teilnehmerstation (13) mindestens ein Freigabeintervall (ΔT1, ΔT2, ΔT3, ΔT4, ΔT5) vorgegeben wird, innerhalb dessen die Teilnehmerstation (13) exklusiven Zugriff auf den ersten Kanal (15) hat. Um ein Medienzugriffssteuerverfahren anzugeben, bei dem große Datenmengen relativ schnell übertragen werden können und Echtzeitbedingungen bei der Übertragung von Nachrichten über das Bussystem (11) eingehalten werden können, wird vorgeschlagen, dass mit dem Verfahren der Zugriff auf einen von mehreren Teilnehmerstationen (13) genutzten zweiten Kanals (19) gesteuert wird, wobei der zweite Kanal (19) nur innerhalb des Freigabeintervalls (ΔT1, ΔT2, ΔT3, ΔT4, ΔT5) für den Zugriff durch die Teilnehmerstation (13) freigegeben wird.

Description

Beschreibung
Titel
Medienzugriffssteuerverfahren für ein Bussystem und Kommunikationseinrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft Medienzugriffssteuerverfahren zum Steuern eines Zugriffs einer Teilnehmerstation eines Bussystems auf einen von mehreren Teilnehmerstationen gemeinsam genutzten ersten Kanal des Bussystems, wobei bei dem Verfahren für die Teilnehmerstation mindestens ein Freigabeintervall vorgegeben wird, innerhalb dessen die Teilnehmerstation exklusiven Zugriff auf den ersten Kanal hat. Die Erfindung betrifft außerdem eine Teilnehmerstation und ein Steuerelement, insbesondere einen CAN-Controller, die zur Ausführung eines solchen Verfahrens eingerichtet sind.
Offenbarung der Erfindung
Beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 100 00 305 A1 ist das „Controller Area Network" (CAN) sowie eine als „Time Triggered CAN" (TTCAN) bezeichnete Erweiterung des CAN bekannt. Das beim CAN verwendete Medienzugriffssteuerverfahren beruht auf einer bitweisen Arbitrierung. Bei der bitweisen Arbitrierung können mehrere Teilnehmerstationen gleichzeitig Daten über den Kanal des Bussystems übertragen, ohne dass hierdurch die Datenübertragung gestört wird. Die Teilnehmerstationen können weiterhin beim
Senden eines Bits über den Kanal den logischen Zustand (0 oder 1 ) des Kanals ermitteln. Entspricht ein Wert des gesendeten Bits nicht dem ermittelten logischen Zustand des Kanals, dann beendet die Teilnehmerstation den Zugriff auf den Kanal. Bei CAN wird die bitweise Arbitrierung üblicherweise in einem Arbitrierungsfeld innerhalb eines über den Kanal zu übertragenden
Datenrahmens vorgenommen. Nachdem eine Teilnehmerstation das Arbitrierungsfeld vollständig an den Kanal gesendet hat, weiß sie, dass sie exklusiven Zugriff auf den Kanal hat. Somit entspricht das Ende der Übertragung des Arbitrierungsfelds einem Beginn eines Freigabeintervalls, innerhalb dessen die Teilnehmerstation den Kanal exklusiv nutzen kann. Gemäß der Protokollspezifikation des CAN dürfen andere Teilnehmerstationen so lange nicht auf den Kanal zugreifen, das heißt Daten an den Kanal senden, bis die sendende Teilnehmerstation ein Prüfsummenfeld (CRC-Feld) des Datenrahmens übertragen hat. Somit entspricht ein Endzeitpunkt der Übertragung des CRC- Felds einem Ende des Freigabeintervalls.
Durch die bitweise Arbitrierung wird eine zerstörungsfreie Übertragung des Datenrahmens über den Kanal erreicht. Hierdurch ergeben sich gute Echtzeiteigenschaften des CAN, wohingegen bei Medienzugriffssteuerverfahren, bei denen der von einer Teilnehmerstation gesendete Datenrahmen aufgrund einer Kollision mit einem von einer anderen Station gesendeten weiteren
Datenrahmen während der Übertragung über den Kanal zerstört werden kann, ein deutlich ungünstigeres Echtzeitverhalten haben, da es aufgrund der Kollision und der dadurch erforderlichen neuen Übertragung des Datenrahmens zu einer Verzögerung der Datenübertragung kommt.
Eine weitere Verbesserung des Echtzeitverhaltens des CAN wird durch die Erweiterung TTCAN erreicht. Gemäß der Protokollspezifikation von TTCAN wird eine Zeitfensterstruktur definiert, die mehrere aufeinander folgende Zeitfenster (oftmals auch als „Zeitschlitze" oder „time slots" bezeichnet) umfasst und sich regelmäßig wiederholt. Hierbei kann einem bestimmten Nachrichtentyp und somit einer bestimmten Teilnehmerstation ein bestimmtes Zeitfenster, innerhalb dessen Nachrichten dieses Nachrichtentyps übertragen werden dürfen, zugewiesen werden. Somit sind bei TTCAN bestimmte Zeitfenster vorgesehen, innerhalb denen eine bestimmte Station exklusiven Zugriff auf den Kanal einer CAN-Domäne hat. Bei TTCAN wird der Zugriff auf den Kanal zumindest teilweise nach dem Prinzip des zeitbasierten Vielfachzugriffs (Time Division Multiple Access, TDMA) koordiniert.
Die Protokolle des CAN beziehungsweise deren Erweiterung TTCAN eignen sich besonders zum Übertragen kurzer Meldungen unter Echtzeitbedingungen. Sollen jedoch größere Datenblöcke über eine CAN-Domäne übertragen werden, dann macht sich die relativ geringe Bitrate des Kanals störend bemerkbar. Um die korrekte Funktion der bitweisen Arbitrierung zu gewährleisten, muss für die Übertragung eines Bits eine insbesondere von der Ausdehnung des Bussystems und der Signalausbreitungsgeschwindigkeit auf dem Kanal abhängige Mindestdauer eingehalten werden. Somit kann die Bitrate durch Verringern der
Dauer der einzelnen Bits nicht ohne weiteres erhöht werden.
Um dennoch einen für die Programmierung einer Steuereinheit benötigten relativ großen Datenblock über eine eigentlich für den Anschluss an eine CAN-Domäne vorgesehene Kommunikationsschnittstelle hinreichend schnell übertragen zu können, schlägt die DE 101 53 085 A1 vor, die Kommunikationsschnittstelle zum Übertragen des Datenblocks vorübergehend in einen anderen Kommunikationsmodus umzuschalten, bei dem keine bitweise Arbitrierung durchgeführt wird und somit eine relativ hohe Bitrate möglich ist. Allerdings muss hierbei die Kommunikation mit den Protokollen des CAN für eine gewisse Zeit unterbrochen werden. Kann beispielsweise aufgrund eines Fehlers nicht mehr der Betrieb des Bussystems nach dem CAN-Protokollen aufgenommen werden, dann kommt es zu einem Ausfall des Bussystems. Zudem kommt es durch die Übertragung eines relativ großen Datenblocks zu einer erheblichen Verzögerung der nachfolgenden gemäß den Protokollen des CAN vorzunehmenden
Übertragungen, so dass die Echtzeiteigenschaften des CAN beeinträchtigt werden. Ein Einsatz dieses Verfahrens nicht nur zur Programmierung der Steuereinheit am Ende eines Herstellungsprozesses eines Kraftfahrzeugs oder der Steuereinheit, sondern auch während des Betriebs des Kraftfahrzeugs ist somit nicht sinnvoll.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren zum Steuern des Zugriffs einer Teilnehmerstation eines Bussystems auf einen von mehreren Teilnehmerstationen gemeinsam genutzten Kanal anzugeben, bei dem große Datenmengen relativ schnell übertragen werden können und
Echtzeitbedingungen bei der Übertragung von Nachrichten über den Bus eingehalten werden können. Diese Aufgabe wird durch ein Medienzugriffssteuerverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise zum
Steuern des Zugriffs auf den ersten Kanal die bitweise Arbitrierung, durch die eine Bitrate des ersten Kanals begrenzt wird, verwendet werden, wohingegen für den zweiten Kanal keine gesonderte Arbitrierung erforderlich ist. Eine Teilnehmerstation hat innerhalb des Freigabeintervalls den exklusiven Zugriff auf den ersten Kanal und sie greift nur dann auf den zweiten Kanal zu, wenn sie exklusiven Zugriff auf den ersten Kanal hat. Somit kann der zweite Kanal eine erheblich höhere Bitrate aufweisen als der erste Kanal. Die Teilnehmerstation kann einen relativ großen Datenblock über den zweiten Kanal übertragen, während sie exklusiven Zugriff auf den ersten Kanal hat. Das Bussystem weist vorzugsweise eine CAN-Domäne auf.
Es ist besonders bevorzugt, dass als das mindestens eine Freigabeintervall ein Zeitfenster oder ein Teil des Zeitfensters innerhalb einer sich regelmäßig wiederholenden Zeitfensterstruktur vorgegeben wird. Für den Fall, dass das Bussystem eine CAN-Domäne aufweist, wird das Freigabeintervall beziehungsweise das Zeitfenster vorzugsweise mittels den Protokollen des
TTCAN vorgegeben. Hierbei kann es sich bei dem Zeitfenster um einen Ausschnitt aus einen sich innerhalb eines Gesamtzyklus mehrmals wiederholenden Basiszyklus handeln. Da bei TTCAN ein Zeitfenster üblicherweise einem bestimmten Nachrichtentyp zugewiesen ist, werden einer einzigen Teilnehmerstation oftmals mehrere Zeitfenster und somit mehrere
Freigabeintervalle innerhalb der Zeitfensterstruktur vorgegeben. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn diese Teilnehmerstation für das Versenden Nachrichten unterschiedlicher Nachrichtentypen zuständig ist, das heißt eine Informationsquelle für mehrere Nachrichtentypen bildet. Durch die Verwendung von TTCAN kann nicht nur eine störungsfreie Kommunikation zwischen mehreren Teilnehmerstationen über den zweiten Kanal sichergestellt werden, ohne dass hierfür ein gesondertes Arbitrierungsverfahren für den zweiten Kanal erforderlich wäre, sondern auch einzelnen Teilnehmerstationen ein bestimmter Anteil an der Kapazität des zweiten Kanals zugewiesen werden. Hierdurch kann für Übertragungen zwischen zwei bestimmten Teilnehmerstationen oder für
Übertragungen von Nachrichten bestimmter Nachrichtentypen somit eine bestimmte mittlere Bitrate vorgegeben oder zugesichert werden.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen werden, dass ein Beginn des Freigabeintervalls von der Teilnehmerstation mittels bitweiser Arbitrierung des ersten Kanals ermittelt wird und ein Ende des Freigabeintervalls vorgegeben wird, sobald die Teilnehmerstation nach erfolgreicher Arbitrierung des ersten Kanals diesen wieder freigibt. Hierdurch wird erreicht, dass der Zugriff auf den zweiten Kanal mittels der für den ersten Kanal vorgesehenen bitweisen Arbitrierung gesteuert wird. Im Falle einer CAN-Domäne kann vorgesehen werden, dass der Beginn des Freigabeintervalls dem Ende der Übertragung eines Arbitrierungsfelds eines Rahmens und das Ende des Freigabeintervalls einem Ende der Übertragung eines Prüfsummenfelds dieses Rahmens (CRC- Feld) entspricht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass über den ersten Kanal zu übertragende erste Daten und über den zweiten Kanal zu übertragende zweite Daten über eine gemeinsame Signalleitung übertragen werden. Es genügt also zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen eine einzige Signalleitung beispielsweise in Form einer gemeinsamen Busleitung vorzusehen. Es ist denkbar, dass es sich hierbei um eine Busleitung eines bekannten Bussystems, insbesondere des CAN, handelt, über die Daten des ersten Kanals gemäß den Protokollen des CAN übertragen werden. Dies hat den Vorteil, dass herkömmliche Teilnehmerstationen, die beispielsweise die bekannten Protokolle des CAN beherrschen, problemlos an das Bussystem angeschlossen werden können, das mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren betrieben wird. Insofern handelt es sich bei dem vorgeschlagenen Verfahren um eine Erweiterung der Protokolle des CAN, die kompatibel zu den bekannten Protokollen und Geräten des CAN ist.
Hierbei ist bevorzugt, dass in Abhängigkeit von den ersten Daten ein Datensignal und ein mit den zweiten Daten moduliertes Signal gebildet werden und dass das Datensignal mit dem modulierten Signal überlagert wird. Hierdurch wird die Übertragung der ersten Daten über den zweiten Kanal nicht über die gleichzeitig ablaufende Übertragung der zweiten Daten über den zweiten Kanal gestört. Als Modulationsverfahren zum Bilden des modulierten Signals kann beispielsweise eine Frequenzmodulation, insbesondere eine Frequenzumtastung in Abhängigkeit von einem logischen Zustand (0 oder 1 ) des zweiten Kanals verwendet werden. Es ist auch denkbar, eine Phasenmodulation, beispielsweise eine binäre Phasenmodulation (Binary Phase Shift Keying, BPSK) vorzusehen. Alternativ hierzu können die ersten Daten des ersten Kanals über eine erste Signalleitung und die Daten des zweiten Kanals eine von der ersten Signalleitung getrennte zweite Signalleitung übertragen werden. Es kann sich bei der ersten Signalleitung um eine Busleitung gemäß der Spezifikation des CAN handeln, wohingegen die zweite Signalleitung auf beliebige Weise aufgebaut sein kann.
Es kann sich beispielsweise um eine weitere CAN-Busleitung handeln, die jedoch mit einer relativ hohen Bitrate betrieben wird. Es können beliebige Bitübertragungseinrichtungen eingesetzt werden. Es ist auch denkbar, für lokale Rechnernetze, insbesondere für Ethernet, vorgesehene Transceiver-Schaltungen und Signalleitungen zu verwenden. Hierdurch kann eine hohe Bitrate des zweiten
Kanals realisiert werden. Da der Zugriff auf den zweiten Kanal mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert wird, werden für Echtzeitanwendungen ungünstige Kollisionen, die bei Übertragungen über nicht vermittelnde Rechnernetze auftreten, vermieden. Des Weiteren kann die zweite Signalleitung auch von einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs gebildet sein, wenn in der
Teilnehmerstation eine Datenübertragungseinrichtung zum Übertragen von Daten über das Bordnetz des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist (sogenannte Powerline-Communication, PLC).
Als weitere Lösung der oben genannten Aufgabe wird eine Teilnehmerstation eines Bussystems mit den Merkmalen des Anspruchs 7 vorgeschlagen. Mit einer solchen Teilnehmerstation wird beim Betrieb des Bussystems sichergestellt, dass es zu keiner Zerstörung der über den zweiten Kanal zu übertragenden Daten infolge von Kollisionen auf dem zweiten Kanal kommt. Denn jede an das Bussystem angebundene Teilnehmerstation stellt sicher, dass zu jedem
Zeitpunkt höchstens eine Teilnehmerstation auf den zweiten Kanal zugreift. Bei der Teilnehmerstation kann es sich beispielsweise um eine elektronische Komponente eines Kraftfahrzeugs, insbesondere um ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs handeln.
Vorzugsweise weist die Teilnehmerstation ein zweites Steuerelement zum Steuern des Zugriffs auf den zweiten Kanal auf. Bei dem zweiten Steuerelement kann es sich um einen Kommunikationscontroller beliebiger Art handeln, der kein Protokoll zum Steuern des Zugriffs auf den zweiten Kanal ausführen muss. Der Kommunikationscontroller kann einfach als ein Controller zum Senden und
Empfangen eines asynchronen seriellen Datenstroms realisiert werden. Um den Zugriff auf den zweiten Kanal ohne Verwendung eines gesonderten Medienzugriffssteuerverfahrens oder -Protokolls koordinieren zu können, ist besonders bevorzugt, dass das zweite Steuerelement mit dem ersten Steuerelement derart gekoppelt ist, dass das zweite Steuerelement, vorzugsweise mittels eines von dem ersten Steuerelement erzeugten Zugriffssteuersignals, zum Freigeben des Zugriffs auf den zweiten Kanal steuerbar ist. Hierbei kann vorgesehen werden, dass das erste Steuerelement einen Ausgang zum Ausgeben des Zugriffssteuersignals und das zweite Steuerelement einen entsprechenden Steuereingang aufweist, der mit dem
Ausgang verbunden ist.
Weiter ist bevorzugt, dass die Teilnehmerstation ein Koppelelement aufweist, mit dem die beiden Steuerelemente mit einer gemeinsame Signalleitung derart verbindbar sind, dass die ersten Daten und die zweiten Daten über die gemeinsame Signalleitung zwischen verschiedenen Teilnehmerstationen übertragbar sind. Hierdurch wird eine einfache Leitungsführung zwischen den Teilnehmerstationen des Bussystems möglich.
Alternativ hierzu kann jedoch vorgesehen werden, dass die Teilnehmerstation eine erste Transceiver-Schaltung zum Anschließen der Teilnehmerstation an eine erste Signalleitung und eine zweite Transceiver-Schaltung zum Anschließen der Teilnehmerstation an eine von der ersten Signalleitung getrennten zweite Signalleitung aufweist. Auf diese Weise lassen sich vergleichsweise hohe Bitraten auf dem zweiten Kanal mit relativ geringem Aufwand, insbesondere mit kostengünstigen Teilnehmerstationen, realisieren.
Vorzugsweise ist die Teilnehmerstation zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet, sodass sie dessen Vorteile realisiert.
Als eine noch weitere Lösung der oben genannten Aufgabe wird ein Steuerelement mit den Merkmalen des Anspruchs 13 vorgeschlagen. Bei dem Steuerelement handelt es sich vorzugsweise um einen CAN-Controller.
Das Steuerelement bzw. der CAN-Controller kann gegenüber bekannten
Steuerelementen bzw. CAN-Controller so erweitert sein, dass das Steuerelement bzw. der CAN-Controller zum Erzeugen eines Zugriffssteuersignals eingerichtet ist, das anzeigt, ob der zweite Kanal vom Steuerelement zum Zugriff durch die Teilnehmerstation freigegeben ist. Insbesondere kann das Steuerelement bzw. der CAN-Controller einen Ausgang zum Ausgeben des Zugriffssteuersignals aufweisen.
Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verwirklichen, ist besonders bevorzugt, dass das Steuerelement bzw. der CAN-Controller zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
Das Steuerelement bzw. der CAN-Controller kann mittels mindestens einer integrierten Schaltung realisiert werden. Bei der integrierten Schaltung kann es sich beispielsweise um eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application specific integrated circuit, ASIC) oder um eine entsprechend programmierte Logikschaltung (programmable logic device, PLD) handeln.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher exemplarische Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Bussystems mit mehreren Teilnehmerstationen;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer der Teilnehmerstationen aus Figur 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Teils einer Teilnehmerstation gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 4 einen zeitlichen Verlauf einer Belegung eines Kanals des Bussystems; und
Figur 5 einen zeitlicher Verlauf der Kanalbelegung während der Übertragung eines Rahmens über den Kanal. Figur 1 zeigt eine Übersicht über ein Bussystem 1 1 eines Kraftfahrzeugs, das mehrere Teilnehmerstationen 13, 13a und einen von diesen Teilnehmerstationen 13, 13a gemeinsam genutzten ersten Kanal 15 umfasst. In den gezeigten Ausführungsbeispielen bilden die Teilnehmerstationen 13, 13a und der erste Kanal 15 eine CAN-Domäne 17. Allerdings lässt sich die vorliegende Erfindung nicht nur auf CAN, sondern auch auf andere Arten von Kommunikationsnetzen anwenden, bei denen zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Station auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist. Bei den Teilnehmerstationen 13, 13a kann es sich beispielsweise um Steuergeräte oder Anzeigevorrichtungen des Kraftfahrzeugs handeln.
Ein Teil der Teilnehmerstationen 13 ist an einen von diesem Teil der Teilnehmerstationen 13 gemeinsam genutzten zweiten Kanal 19 angeschlossen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind alle Teilnehmerstationen 13 bis auf die Teilnehmerstation 13a an beide Kanäle 15, 19 angeschlossen. Bei dieser
Teilnehmerstation 13a handelt es sich um eine herkömmliche Teilnehmerstation 13a, die zwar die Protokolle des CAN beherrscht, jedoch nicht zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die anderen Teilnehmerstationen 13 sind gemäß der Erfindung um zusätzliche Funktionen erweitert, so dass sie zusätzlich über den zweiten Kanal 19 kommunizieren können. Bei dem in der Figur 1 gezeigten Bussystem 1 1 können somit herkömmliche Teilnehmerstationen 13a und die erweiterten Teilnehmerstationen 13 miteinander verbunden werden. Es können auch mehrere herkömmliche Teilnehmerstationen 13a in dem Bussystem vorgesehen werden; es ist jedoch auch denkbar, in dem Bussystem 1 1 lediglich die erweiterten
Teilnehmerstationen 13 vorzusehen, welche an beide Kanäle 15, 19 angeschlossen sind.
Figur 2 zeigt eine erweiterte Teilnehmerstation 13 im Detail. Diese Teilnehmerstation 13 weist einen Mikrocomputer 21 auf, der beispielsweise als ein Mikrocontroller ausgebildet sein kann. An den Mikrocomputer 21 ist ein erstes Steuerelement der Teilnehmerstation in Form eines CAN-Controllers 23 über eine erste Koppeleinrichtung 25 angebunden. Außerdem weist die Teilnehmerstation 13 ein zweites Steuerelement in Form eines Kommunikationscontrollers 27, der über eine zweite Koppeleinrichtung 29 mit dem Mikrocomputer 21 verbunden ist. Die beiden Koppeleinrichtungen 25, 29 sind zum Austausch von über das Bussystem 1 1 zu übertragenden Daten sowie von Konfigurations-, Steuer- und Statusinformationen zwischen dem Mikrocomputer 21 und den beiden Steuerelementen 23, 27 eingerichtet. Der Kommunikationscontroller 27 ist mit dem CAN-Controller 23 derart gekoppelt, dass der CAN-Controller mittels eines von ihm erzeugten Zugriffssteuersignals a den Kommunikationscontroller 27 steuern kann. Hierzu ist ein Steuereingang 28 des Kommunikationscontrollers 27 an einen Steuerausgang 24 des CAN- Controllers 23 angeschlossen.
Des Weiteren weist die Teilnehmerstation 13 eine erste Transceiver-Schaltung auf, die als ein CAN-T ransceiver 31 ausgebildet ist. Der CAN-T ransceiver 31 ist derart mit dem CAN-Controller 23 verbunden, dass über die CAN-Domäne 17, das heißt den ersten Kanal 15 zu übertragende erste Daten zwischen dem CAN- Controller 23 und dem CAN-T ransceiver 31 ausgetauscht werden können (Pfeil 33). Des Weiteren ist der CAN-Transceiver 31 so an den CAN-Controller 23 angebunden, dass der CAN-Controller 23 Steuersignale an den CAN- Transceiver übertragen kann (Pfeil 35). Der CAN-Transceiver 31 ist an den ersten Kanal 15 angeschlossen.
Ferner weist die Teilnehmerstation 13 eine zweite Transceiver-Schaltung 37 auf, die an den Kommunikationscontroller 27 zum Übertragen von über die CAN- Domäne 17 auszutauschende erste Daten (Pfeil 39) sowie zum Übertragen von Steuersignalen (Pfeil 41 ) zwischen dem Kommunikationscontroller 27 und der zweiten Transceiver-Schaltung 37 angebunden. Die zweite Transceiver- Schaltung 37 ist an den zweiten Kanal 19 angeschlossen.
Außerdem können die beiden Transceiver-Schaltungen 31 , 37 an den Mikrocomputer 21 angebunden sein, so dass der Mikrocomputer 21 die beiden Transceiver-Schaltungen 31 , 37 steuern kann und Statusinformationen aus den beiden Transceiver-Schaltungen 31 , 37 auslesen kann (siehe Pfeile 43 und 45).
Eine solche Anbindung des Mikrocomputers 21 an die Transceiver-Schaltungen 31 , 37 ist jedoch fakultativ, die Erfindung kann auch ohne eine solche Anbindung realisiert werden.
Für die genaue Ausgestaltung des Kommunikationscontrollers 27 und der zweiten Transceiver-Schaltung 37 bestehen hohe Freiheitsgrade. Es ist lediglich erforderlich, dass der Kommunikationscontroller 27 und die zweite Transceiver- Schaltung 37 eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen von zweiten Daten zwischen den erweiterten Teilnehmerstationen 13 bereitstellt. Ein Protokoll zum Steuern des Medienzugriffs auf den zweiten Kanal (Media Access Control Protocol, MAC-Protokoll) muss über den zweiten Kanal 19 nicht ausgeführt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Kommunikationscontroller 27 zum Senden und Empfangen eines asynchronen seriellen Datenstroms eingerichtet. Als zweite Transceiver-Schaltung 37 kann beispielsweise eine Transceiver-Schaltung, die eigentlich für CAN vorgesehen ist, eingesetzt werden. Da über den zweiten Kanal 19 kein Medienzugriffsverfahren und somit auch nicht die bitweise Arbitrierung des CAN ausgeführt werden muss, kann die zweite Transceiver-Schaltung 37 mit einer Bitrate betrieben werden, die höher ist, als die für den Betrieb der zweiten Transceiver-Schaltung gemäß den Protokollen des CAN zulässige Bitrate. Sind die beiden Transeiver-Schaltungen 31 , 37 baugleich als CAN-T ransceiver ausgebildet, dann kann der zweite Kanal 19 mit einer höheren Bitrate als der erste Kanal 15 betrieben werden. Die Bitrate des zweiten Kanals 19 kann beispielsweise 3 bis 4 Mbit/s betragen.
Soll eine noch höhere Bitrate für Datenübertragungen über den zweiten Kanal 19 vorgesehen werden, kann als die zweite Transceiver-Schaltung 37 beispielsweise eine Transceiver-Schaltung für das Kommunikationssystem "FlexRay" oder für lokale Rechnernetze, wie beispielsweise "Ethernet" verwendet werden. Hierdurch kann beispielsweise eine Bitrate von 10 Mbit/s oder 100 Mbit/s auf dem zweiten Kanal 19 realisiert werden. Der zweite Kanal 19 kann als eine elektrische und/oder eine optische Verbindung zwischen den zweiten
Transceiver-Schaltungen 37 der Teilnehmerstationen 13 ausgebildet sein.
Des Weiteren kann der zweite Kanal auch von einem Bordnetz 49 eines Kraftfahrzeugs, in dem das Bussystem 1 1 eingebaut ist, gebildet sein ("Powerline-Communication", PLC). In diesem Fall weist die zweite Transceiver-
Schaltung 37 ein PLC-Modem 47 auf, das mit dem Bordnetz 49 des Kraftfahrzeugs zum Übertragen der zweiten Daten über das Bordnetz 49 gekoppelt ist.
Bei dem in der Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Kanal 15 von einer ersten Signalleitung 51 gebildet. Der zweite Kanal 19 wird durch eine von der ersten Signalleitung 51 getrennten zweiten Signalleitung 53 gebildet. Bei der ersten Signalleitung 51 handelt es sich beispielsweise um eine bei CAN übliche Zwei-Draht-Leitung zum differenziellen Übertragen von den über den ersten Kanal 15 zu übertragenden ersten Daten (in Figur 2 dargestellt als erster Bitstrom bi). Die zweite Signalleitung 53 ist zum Übertragen von über den zweiten Kanal 19 zu übertragenden Daten, das heißt zum Übertragen eines zweiten Bitstroms b2, eingerichtet. Die zweite Signalleitung 53 kann als eine weitere Zwei-Draht-Leitung zum differenziellen Übertragen der zweiten Daten b2 bzw. des zweiten Bitstroms b2 oder auf andere Weise ausgebildet sein.
In Figur 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der für die beiden Kanäle 15, 19 eine gemeinsame Signalleitung 55 vorgesehen ist. Die gemeinsame Signalleitung 55 umfasst ein Leiterpaar bestehend aus einem ersten Leiter CANH und einem zweiten Leiter CANL. In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei der gemeinsamen Signalleitung 55 um eine herkömmliche für ein auf CAN basierendes Bussystem geeignete Busleitung.
Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, ist auch bei einer Teilnehmerstation 13, die zum Anschluss an die gemeinsame Signalleitung 55 ausgelegt ist, der CAN- Transceiver 31 vorhanden. An zwei Busanschlüssen 57 des CAN-T ransceivers
31 ist eine Gleichtaktdrossel 59 angeordnet. Zwischen der Gleichtaktdrossel 59 und dem Leiterpaar CANH, CANL der gemeinsamen Signalleitung 55 befindet sich ein Koppelelement 61 . Außerdem ist zwischen dem ersten Leiter CANH und dem zweiten Leiter CANL eine Busabschlussschaltung 63 angeordnet, die zwei in Serie geschaltete Abschlusswiderstände 65 aufweist, wobei die äußeren
Enden dieser Serienschaltung an die Leiter CANH, CANL angeschlossen sind und ein Mittelabgriff dieser Serienschaltung über eine Kapazität 67 mit Masse verbunden ist. In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist die Gleichtaktdrossel 59 und/oder die Busabschlussschaltung 63 nicht vorgesehen.
Das Koppelelement 61 gehört zu einer Anschlussschaltung 69 der Teilnehmerstation 13, die in der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform anstelle der zweiten Transceiver-Schaltung 37 vorgesehen ist. Ein Modem 71 der Anschlussschaltung 69 ist einerseits mit dem Mikrocomputer 21 verbunden und andererseits an das Koppelelement 61 angeschlossen. Das Modem 71 weist einen Modulator 73 zum Erzeugen eines in Abhängigkeit von dem zweiten Bitstrom b2 modulierten Signals m auf. Ferner weist das Modem 71 einen Demodulator 75 zum Demodulieren des von einer anderen Teilnehmerstation 13 über die gemeinsame Signalleitung 55 gesendeten modulierten Signals m auf.
Im Folgenden wird anhand der Figuren 4 und 5 die Funktionsweise der
Teilnehmerstationen 13 und des Bussystems 1 1 näher erläutert. Beim Betrieb des Bussystems 1 1 steuern die Mikrocomputer 21 der einzelnen Teilnehmerstationen 13 die einzelnen CAN-Controller 23 und CAN-T ransceiver 31 so, dass gemäß den Protokollen des CAN zwischen den Teilnehmerstationen 13, 13a Nachrichten ausgetauscht werden können, indem Rahmen, die die
Nachrichten enthalten, über den ersten Kanal 15 übertragen werden.
In der gezeigten Ausführungsform unterstützen die einzelnen Teilnehmerstationen 13 die Erweiterung TTCAN. Gemäß TTCAN wird die Zeit in sich regelmäßig wiederholende Gesamtzyklen unterteilt. Ein solcher
Gesamtzyklus 77 ist in Figur 4 schematisch dargestellt. Der Gesamtzyklus 77 beginnt zum Zeitpunkt t0 und endet zum Zeitpunkt tm. Man erkennt, dass der Gesamtzyklus 77 wiederum in mehrere Basiszyklen 79 unterteilt ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Gesamtzyklus 77 in vier Basiszyklen 79 unterteilt. Der erste Basiszyklus 79 (in Figur 4 oben eingezeichnet) beginnt zum
Zeitpunkt t0 und endet zu einem Zeitpunkt tM. Zu diesem Zeitpunkt tbi beginnt auch der auf den ersten Basiszyklus 79 folgende zweite Basiszyklus 79, der zu einem Zeitpunkt tb2 endet. In entsprechender Weise beginnt der dritte Basiszyklus zum Zeitpunkt tb2 und endet zu einem Zeitpunkt tb3. Der vierte Basiszyklus beginnt zum Zeitpunkt tb3 und endet zu dem Zeitpunkt tm und beendet somit den Gesamtzyklus 77.
Die einzelnen Basiszyklen 79 sind in mehrere, in der gezeigten Ausführungsform in sechs Zeitfenster 81 unterteilt, wobei die Unterteilung der Basiszyklen 79 in die Zeitfenster 81 für jeden Basiszyklus 79 identisch ist. Durch die Gesamtzyklen 77 wird eine sich regelmäßig wiederholende Zeitfensterstruktur definiert, die aufgrund der identischen Unterteilung der einzelnen Basiszyklen 79 in die Zeitfenster 81 einen matrixartigen Aufbau aufweist und somit üblicherweise als Kommunikationsmatrix bezeichnet wird. Ein erstes Zeitfenster 81 a ist für die Übertragung von Referenznachrichten über den ersten Kanal 15 vorgesehen. Die Referenznachrichten dienen insbesondere zur Synchronisation der einzelnen Teilnehmerstationen 13 untereinander, so dass die zeitliche Lage der einzelnen Zeitfenster 81 aus Sicht der einzelnen Teilnehmerstationen 13 zumindest im Wesentlichen gleich ist. Ein Teil der
Zeitfenster 81 ist einem bestimmten Nachrichtentyp zugewiesen, das heißt innerhalb dieser Zeitfenster 81 werden ausschließlich Datenrahmen mit einer bestimmten Kennung übertragen. Es kann beispielsweise vorgesehen werden, dass die mit 81 b bezeichneten Zeitfenster 81 zum Übertragen der Nachricht des bestimmten Typs reserviert sind.
Da bei CAN eine Nachricht eines bestimmten Typs, das heißt mit einer bestimmten Kennung, nur von einer Teilnehmerstation 13 erzeugt werden kann, sind die Zeitfenster 81 b dieser Teilnehmerstation 13 exklusiv zugewiesen. Das heißt, zu einem Anfangszeitpunkt ta1, ta2, ta3 beziehungsweise ta4 beginnt ein
Freigabeintervall AT1, AT2, AT3 beziehungsweise AT4, innerhalb dessen diese Teilnehmerstation 13 exklusiven Zugriff auf den ersten Kanal 15 hat. Das Freigabeintervall AT1, AT2, AT3 beziehungsweise AT4 endet jeweils am Ende des zugehörigen Zeitfensters 81 b, das heißt zu dem Zeitpunkt te1, te2, te3 beziehungsweise tte4. In der gezeigten Ausführungsform entspricht das
Freigabeintervall AT1, AT2, AT3 beziehungsweise AT4 dem jeweiligen Zeitfenster 81 b des Gesamtzyklusses. Abweichend hiervon kann jedoch auch vorgesehen werden, dass das Freigabeintervall lediglich AT1, AT2, AT3 beziehungsweise AT4 einem Teil des jeweiligen Zeitfensters 81 b entspricht. Wesentlich für die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass das das Freigabeintervall AT1, AT2,
AT3 beziehungsweise AT4 in zeitlicher Hinsicht vollständig von einem Zeitfenster 81 b oder von mehreren unmittelbar aufeinander folgenden Zeitfenster 81 b abgedeckt wird.
Jede Teilnehmerstation 13 erfasst die Zeitpunkte t0, tb1, tb2, tb3, zu denen die einzelnen Referenznachrichten empfangen werden und berechnet die zeitliche Lage zumindest derjenigen Zeitfenster 81 , innerhalb denen sie auf den Bus zugreifen möchte. Die Teilnehmerstation 13, die zum Versenden derjenigen Nachrichten zuständig ist, denen das Zeitfenster 81 b zugewiesen ist, berechnet die Lage des in Figur 4 eingezeichneten Freigabeintervalls AT1, AT2, AT3 beziehungsweise AT4 . In der gezeigten Ausführungsform nimmt der CAN- Controller 23 diese Berechnungen vor. Es kann jedoch auch vorgesehen werden, dass diese Berechnungen vom Mikrocomputer 21 durchgeführt werden. Ferner erzeugt der CAN-Controller 23 das Zugriffssteuersignal a und leitet dies dem Kommunikationscontroller 27 zu (siehe Figur 2). Das Zugriffssteuersignal a ist immer innerhalb des Freigabeintervalls AT1, AT2, AT3 beziehungsweise AT4 aktiv.
Der Kommunikationscontroller 27 wertet das Zugriffssteuersignal a aus und greift nur dann auf den zweiten Kanal 19 zu, wenn das Zugriffssteuersignal a aktiv ist. Ist das Zugriffssteuersignal a nicht aktiv, dann hält der Kommunikationscontroller 27 den zweiten Kanal 19 frei, so dass andere Teilnehmerstationen 13 auf den zweiten Kanal 19 zugreifen können. Die Teilnehmerstationen 13 sind also so eingerichtet, dass der CAN-Controller 23 in Abhängigkeit von dem in CAN- Domäne ausgeführten Zugriffssteuerungsverfahren den Kommunikationscontroller 27 derart steuert, dass der Kommunikationscontroller 27 auf den zweiten Kanal 19 nur dann zugreift, wenn gemäß dem Medienzugriffssteuerungsverfahren der CAN-Domäne 17 auch ein Zugriff auf den ersten Kanal 15 erlaubt ist.
Ferner sind innerhalb des Gesamtzyklus 77 weitere Zeitfenster 81 c vorgesehen, innerhalb derer Nachrichten eines beliebigen Typs übertragen werden dürfen. Innerhalb dieser Zeitfenster 81 c ist der exklusive Zugriff einer bestimmten Station auf den ersten Kanal nicht garantiert. Deshalb wird innerhalb der Zeitfenster 81 c eine bitweise Arbitrierung gemäß den Protokollen des CAN durchgeführt. Die bitweise Arbitrierung beruht darauf, dass für den Fall, dass mehrere Teilnehmerstationen 13 gleichzeitig auf den ersten Kanal 15 zugreifen und Bits mit verschiedenen Werten senden, von allen Stationen stets ein Bit mit einem bestimmten Wert empfangen wird. Der Wert dieses Bits wird als „dominantes Bit" bezeichnet und entspricht im gezeigten Beispiel dem Wert 0. Ferner ist die erste Signalleitung 51 so aufgebaut, dass jede Teilnehmerstation 13 über ihren CAN- Transceiver 31 während sie auf den ersten Kanal 15 zugreift empfangen kann. Somit kann jede Teilnehmerstation 13 während sie zum Senden eines Bits auf den ersten Kanal 15 zugreift, den momentanen Zustand des ersten Kanals 15 lesen, um festzustellen, ob dieser Zustand dem gesendeten Bit entspricht.
Figur 5 zeigt einen Ausschnitt eines zeitlichen Verlaufs des logischen Zustande (Wert 0 oder 1 ) des ersten Kanals 15 innerhalb des Zeitfensters 81 c. Nach einer
Leerlaufzeit 82, in welcher der erste Kanal 15 von keiner Teilnehmerstation 13 belegt war, beginnt eine betrachtete Teilnehmerstation 13 ein Startbit 83 eines Rahmens 85 zu senden. Nach Übertragung des Startbits 83 sendet die Teilnehmerstation 13 ein Arbitrierungsfeld 87, das insbesondere die Kennung der Nachricht, die den Typ der Nachricht anzeigt, enthält. Während der Übertragung des Arbitrierungsfelds 87 vergleicht die Teilnehmerstation 13 den logischen
Zustand des ersten Kanals 15 mit dem jeweils gesendeten Bit des Arbitrierungsfelds 87. Stellt die Teilnehmerstation 13 während der Übertragung des Arbitrierungsfelds 87 fest, dass der erfasste Zustand des ersten Kanals nicht dem gesendeten Bit entspricht, dann bricht die Teilnehmerstation 13 die Übertragung des Rahmens 85 ab. Somit ist sichergestellt, dass nach der
Übertragung des Arbitrierungsfelds 87 zu einem Zeitpunkt ta5 eine Teilnehmerstation 13 exklusiven Zugriff auf den ersten Kanal 15 hat. Alle anderen Stationen, die gleichzeitig auf den ersten Kanal 15 zugegriffen haben, um einen Rahmen 85 zu übertragen, haben zum Zeitpunkt ta5 ihre Übertragung und somit ihren Zugriff auf den ersten Kanal 15 abgebrochen. Somit entspricht der Zeitpunkt ta5 dem Beginn eines weiteren Freigabeintervalls AT5. Nach dem Senden des Arbitrierungsfelds 87 sendet die Teilnehmerstation 13 ein Steuerfeld 89 des Rahmens 85, ein Datenfeld 91 des Rahmens 85 sowie ein Prüffeld 93 (sog. CRC-Feld).
In einem auf das Prüffeld 93 folgenden Quittierungsfeld 95 können andere Teilnehmerstationen 13 ein Quittierungsbit über den ersten Kanal 15 übertragen, das heißt auf den ersten Kanal 15 zugreifen. Somit endet das Freigabeintervall AT5, innerhalb dessen die betrachtete Teilnehmerstation 13 exklusiven Zugriff auf den ersten Kanal 15 hat, zum Ende der Übertragung des Prüffelds 93, das heißt zu einem Zeitpunkt te5. Auf das Quittierungsfeld 95 folgt ein Feld mit Stoppbits 97. Abweichend von der gezeigten Ausführungsform, kann das Freigabeintervall auch kürzer gewählt werden; es muss jedoch innerhalb des Intervalls AT5 liegen, in welchem die Teilnehmerstation 13 den exklusiven Zugriff auf den ersten Kanal 15 hat.
Während den Zeitfenstern 81 c sorgt der CAN-Controller 23 dafür, dass das Zugriffssteuersignal a nur während des Freigabeintervalls AT5 aktiv ist, so dass der Kommunikationscontroller 27 innerhalb der Zeitfenster 81 c nur während des Freigabeintervalls AT5 auf den zweiten Kanal 19 zugreift. Abweichend von der gezeigten Ausführungsform kann auch vorgesehen werden, dass der CAN-Controller 23 das Freigabesignal a zum Freigeben des Zugriffs auf den zweiten Kanal 19 nur innerhalb solcher Zeitfenster 81 , die zum Übertragen von Nachrichten eines bestimmten Typs freigibt, das heißt beispielsweise innerhalb der Zeitfenster 81 b. Während diejenigen Zeitfenster (z. B. die
Zeitfenster 81 c), die zum Übertragen Nachrichten unterschiedlichen Typs verwendet werden, das heißt innerhalb deren die bitweise Arbitrierung stattfindet, wird bei dieser Ausführungsform der zweite Kanal 19 nicht genutzt. Es ist auch denkbar, dass ein Zugriff auf den zweiten Kanal während des Intervalls AT5 nur dann freigegeben wird, wenn TTCAN beispielsweise wegen eines Fehlers in der
CAN-Domäne 17 nicht verfügbar ist. Hierdurch wird ein Notlauf des Bussystems 1 1 , insbesondere des zweiten Kanals 19 bei nicht verfügbarem TTCAN, das heißt bei fehlender Zeitfensterstruktur 77 ermöglicht.
Weiter kann vorgesehen werden, dass die Erfindung auf eine CAN-Domäne 17 angewendet wird, die die Erweiterung TTCAN nicht unterstützt. Bei einer solchen CAN-Domäne 17 fehlt die Zeitfensterstruktur 77. Somit findet dort stets eine bitweise Arbitrierung statt. Bei einer solchen CAN-Domäne 17 wird der Zugriff auf den zweiten Kanal 19 während des in Figur 5 eingezeichneten Freigabeintervalls AT5 freigegeben.
Ist das Zugriffssteuersignal a aktiv, das heißt der Zugriff auf den zweiten Kanal 19 freigegeben, dann gibt im Falle der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform die zweite Transceiver-Schaltung 37 den zweiten Bitstrom b2 aus. Wird die zweite Signalleitung 53 durch das Bordnetz 49 gebildet, dann moduliert bei der sendenden Teilnehmerstation 13 das PLC-Modem 47 den Bitstrom b2 und gibt ein entsprechend moduliertes Signal an das Bordnetz 49 ab. Bei den empfangenden Teilnehmerstationen 13 demoduliert das PLC-Modem 47 das von der sendenden Teilnehmerstation 13 abgegebene modulierte Signal und rekonstruiert dadurch den gesendeten Bitstrom b2 und gibt die im zweiten
Bitstrom b2 enthaltenen zweiten Daten an den Kommunikationscontroller 27 weiter.
Bei der in der Figur 3 gezeigten Ausführungsform erzeugt der Modulator 73 des Modems 71 der sendenden Teilnehmerstation 13 in Abhängigkeit von den zweiten Daten b2, die der Kommunikationscontroller 27 an die Anschlussschaltung 69 übermittelt hat, das modulierte Signal m. Das Koppelelement 61 überlagert ein vom CAN-T ransceiver 31 in Abhängigkeit von dem ersten Bitstrom bi erzeugtes Datensignal d mit dem in Abhängigkeit von dem zweiten Bitstrom b2 modulierten Signal m und gibt es an die beiden Leiter CANH und CANL der gemeinsamen Signalleitung 55 aus. In den empfangenden
Teilnehmerstationen 13 gibt das Koppelelement 61 ein über die beiden Leiter CANH und CANL empfangenes Signal an den CAN- Transceiver 31 weiter, wahlweise über die Gleichtaktdrossel 59, und führt es dem Demodulator 75 des Modems 71 zu. Der CAN-T ransceiver 31 extrahiert aus dem empfangenen Signal den ersten Bitstrom bi und gibt diesen an den CAN-Controller 23 weiter.
In entsprechender weise ermittelt der Demodulator 75 aus dem empfangenen Signal den zweiten Bitstrom b2. Dadurch, dass die wahlweise vorhandene Gleichtaktdrossel 59 zwischen dem CAN-T ransceiver 31 und dem Koppelelement 61 angeordnet ist, wird vermieden, dass die Gleichtaktdrossel 59 das modulierte Signal m innerhalb eines Signalpfades zwischen den Modems 71 zweier an die gemeinsame Signalleitung 55 angeschlossener Teilnehmerstationen 13 dämpft.
In der gezeigten Ausführungsform verwendet das Modem 71 als Modulationsverfahren eine Frequenzumtastung in Abhängigkeit des Werts der einzelnen zeitlich aufeinanderfolgenden Bits des zweiten Bitstroms b2. Abweichend hiervon kann anstelle der Frequenzumtastung auch eine Phasenmodulation oder ein beliebig anderes Modulationsverfahren angewendet werden.
Das Koppelelement 61 kann im einfachsten Fall als ein Widerstandsnetzwerk ausgebildet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen werden, dass das Koppelelement 61 ein oder mehrere Filter zum Trennen des dem CAN- Transceiver 31 zuzuführenden Datensignal d vom modulierten Signal m aufweist. Des weiteren wäre es denkbar, dass das Koppelelement 61 mit der
Gleichtaktdrossel 59 kombiniert wird, für die Gleichtaktdrossel 59 also statt einer einfachen Induktivität mit vier Anschlüssen eine Induktivität mit sechs oder mehr Anschlüssen verwendet wird. Auf diese Weise kann das HF-Signal induktiv ein- bzw. ausgekoppelt werden und der HF-Teil ist galvanisch vom CAN-Bus entkoppelt. Außerdem ergeben sich dadurch Kostenvorteile. Insgesamt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Teilnehmerstation 13 bereit, die es ermöglicht, die Nutzbitrate der CAN-Domäne 17 mittels des zusätzlichen, zweiten Kanals 19 erheblich zu erhöhen, so dass größere Datenblöcke über das Bussystem 1 1 problemlos übertragen werden können. Da der Zugriff auf den zweiten Kanal 19 in Abhängigkeit von der
Medienzugriffssteuerung der CAN-Domäne 17 gesteuert wird, können Kollisionen, das heißt Störungen in Folge unbeabsichtigten zeitgleichen Zugreifens mehrerer Teilnehmerstationen 13 auf den zweiten Kanal 19, vermieden werden. Somit ergibt sich ein Bussystem 1 1 , das die in der Kraftfahrzeugtechnik auftretenden Echtzeitbedingungen einhalten kann,
Übertragungen mit relativ hohen Bitraten ermöglicht und trotzdem kostengünstig realisiert werden kann.

Claims

Ansprüche
1 . Medienzugriffssteuerverfahren zum Steuern eines Zugriffs einer Teilnehmerstation (13) eines Bussystems (1 1 ) auf einen von mehreren Teilnehmerstationen (13) gemeinsam genutzten ersten Kanal (15) des Bussystems (1 1 ), wobei der erste Kanal (15) der Teilnehmerstation (13) während mindestens eines Freigabeintervalls (AT1, AT2, AT3, AT4, AT5) zum exklusiven Zugriff auf den ersten Kanal (15) hat, freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugriff auf einen von mehreren Teilnehmerstationen (13) genutzten zweiten Kanal (19) derart gesteuert wird, dass der zweite Kanal (19) nur innerhalb des Freigabeintervalls (AT1, AT2,
AT3, AT4, AT5) des ersten Kanals (15) für den Zugriff durch die Teilnehmerstation (13) freigegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als das mindestens eine Freigabeintervall (AT1, AT2, AT3, AT4, AT5) ein Zeitfenster
(81 b) oder ein Teil des Zeitfensters (81 b) innerhalb einer sich regelmäßig wiederholenden Zeitfensterstruktur (77) vorgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beginn (ta1, ta2, ta3, ta4, ta5) des Freigabeintervalls (AT1, AT2, AT3, AT4, AT5) von der Teilnehmerstation (13) mittels bitweiser Arbitrierung des ersten Kanals (15) ermittelt wird und ein Ende (te1, te2, te3, te4, te5) des Freigabeintervalls (AT1, AT2, AT3, AT4, AT5) vorgegeben wird, sobald die Teilnehmerstation (13) nach erfolgreicher Arbitrierung des ersten Kanals (15) diesen wieder freigibt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über den ersten Kanal (15) zu übertragende erste Daten (b-i) und über den zweiten Kanal (19) zu übertragende zweite Daten (b2) über eine gemeinsame Signalleitung (55) übertragen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den ersten Daten (bi) ein Datensignal (d) und ein mit den zweiten Daten (b2) moduliertes Signal (m) gebildet wird und dass das Datensignal (d) mit dem modulierten Signal (m) überlagert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Daten (bi) über eine erste Signalleitung (51 ) und die zweiten Daten (b2) über eine von der ersten Signalleitung (51 ) getrennte zweite Signalleitung (53) übertragen werden.
7. Teilnehmerstation (13) eines Bussystems (1 1 ), mit einem ersten Steuerelement (23) zum Steuern eines Zugriffs der Teilnehmerstation (13) auf einen von mehreren Teilnehmerstationen (13) gemeinsam genutzten ersten Kanal (15) des Bussystems (1 1 ), wobei das erste Steuerelement (23) zum Vorgeben eines Freigabeintervalls (AT1, AT2, AT3, AT4, AT5) eingerichtet ist, innerhalb dessen die Teilnehmerstation (13) exklusiven Zugriff auf den ersten Kanal (15) hat, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuerelement (23) zum Steuern eines Zugriffs der Teilnehmerstation (13) auf einen von mehreren Teilnehmerstationen (13) genutzten zweiten Kanal (19) derart eingerichtet ist, dass der zweite Kanal (19) nur innerhalb des
Freigabeintervalls (AT1, AT2, AT3, AT4, AT5) für den Zugriff durch die Teilnehmerstation (13) freigegeben ist.
8. Teilnehmerstation (13) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilnehmerstation (13) ein zweites Steuerelement (27) zum Steuern des
Zugriffs auf den zweiten Kanal (19) aufweist.
9. Teilnehmerstation (13) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steuerelement (27) mit dem ersten Steuerelement (23) derart gekoppelt ist, dass das zweite Steuerelement (27), vorzugsweise mittels eines von dem ersten Steuerelement (23) erzeugten Zugriffssteuersignals (a), zum Freigeben des Zugriffs auf den zweiten Kanal (19) steuerbar ist.
10. Teilnehmerstation (13) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilnehmerstation (13) ein Koppelelement (61 ) aufweist, mit dem die beiden Steuerelemente (23, 27) mit einer gemeinsame Signalleitung (55) derart verbindbar sind, dass über den ersten Kanal (15) zu übertragende erste Daten (bi) und über den zweiten Kanal (19) zu übertragende zweite Daten (b2) über die gemeinsame Signalleitung (55) zwischen verschiedenen Teilnehmerstationen (13) übertragbar sind.
1 1 . Teilnehmerstation (13) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilnehmerstation (13) eine erste Transceiver- Schaltung (31 ) zum Anschließen der Teilnehmerstation (13) an eine erste Signalleitung (51 ) und eine zweite Transceiver-Schaltung (37) zum Anschließen der Teilnehmerstation an eine von der ersten Signalleitung (51 ) getrennten zweite Signalleitung (53) aufweist.
12. Teilnehmerstation (13) nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Teilnehmerstation (13) zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eingerichtet ist.
13. Steuerelement (23) einer Teilnehmerstation (13) eines Bussystems (1 1 ), zum Steuern eines Zugriffs der Teilnehmerstation (13) auf einen von mehreren Teilnehmerstationen (13) gemeinsam genutzten ersten Kanals (15) des Bussystems (1 1 ), wobei das Steuerelement (23) zum Vorgeben eines Freigabeintervalls (AT1, AT2, AT3, AT4, AT5) eingerichtet ist, innerhalb dessen die Teilnehmerstation (13) exklusiven Zugriff auf den ersten Kanal (15) hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (23) zum Steuern eines Zugriffs der Teilnehmerstation (13) auf einen von mehreren Teilnehmerstationen (13) genutzten zweiten Kanal (19) derart eingerichtet ist, dass der zweite Kanal (19) nur innerhalb des Freigabeintervalls (AT1, AT2, AT3, AT4, AT5) für den Zugriff durch die Teilnehmerstation (13) freigegeben ist.
14. Steuerelement (23) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das
Steuerelement (23), zum Erzeugen eines Zugriffssteuersignals (a) eingerichtet ist, das anzeigt, ob der zweite Kanal (19) vom Steuerelement (23) zum Zugriff durch die Teilnehmerstation (13) freigegeben ist.
15. Steuerelement (23) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (23) zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eingerichtet ist.
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