WO2015014550A1 - Teilnehmerstation für ein bussystem und verfahren zur verbesserung der fehlerrobustheit einer teilnehmerstation eines bussystems - Google Patents

Teilnehmerstation für ein bussystem und verfahren zur verbesserung der fehlerrobustheit einer teilnehmerstation eines bussystems Download PDF

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signal
bus system
bus
transmitting
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Patrick Nickel
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Robert Bosch Gmbh
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    • H04L2012/40215Controller Area Network CAN

Definitions

  • the present invention relates to a subscriber station for a bus system and a method for improving the error robustness of a subscriber station of a bus system, in which in particular the error robustness in an information transfer on a bus system even under unfavorable
  • the CAN bus system has gained wide acceptance for communication between sensors and ECUs.
  • messages are transmitted by means of the CAN protocol, as described in the CAN specification in IS011898.
  • techniques have recently been proposed for this, such as CAN-FD, in which messages according to the specification "CAN with Flexible Data Rate,
  • the bus line should be terminated on both sides with the line impedance, so that the
  • a subscriber station of a CAN bus system consists of a
  • Communications processor which is usually integrated in a microcontroller, and a transmitter / receiver, which is also called a transceiver and is usually designed as a separate chip with direct connection to the bus line.
  • the reception path usually comprises only a comparator with upstream voltage dividers for bias voltage adaptation, which also
  • the transmission path consists of a pull-up and pull-down transistor for the two bus wires of the CAN bus system, which are also called CAN high (C_H) and CAN low (C_L) and for coupling in the dominant levels in the CAN bus system
  • Transmission state can be used.
  • the recessive levels set when both transistors are not switched, so that the input resistance of the
  • Error probabilities in the receiver which may also be called receivers, due to the slower transition from dominant to recessive bus level. Since with CAN-FD an increase of the data rate is achieved especially by shortening the symbol duration in the data part, which is sent after arbitration, this property could restrict the application scenarios for the bus system.
  • the distance of the received signal to the decision threshold is very greatly reduced, so that a superimposed noise interference with a much higher probability can lead to a false detection in the CAN transceiver.
  • a subscriber station for a bus system and a method which solve the aforementioned problems.
  • a subscriber station is to be provided for a bus system and a method in which the transmission quality for information transmission on a bus system, which is in particular a CAN bus system, is improved even under the aforementioned unfavorable conditions of a real bus line.
  • the object is achieved by a subscriber station for a bus system with the features of claim 1.
  • the subscriber station comprises a transmitting / receiving device for transmitting a signal via the bus system to a further subscriber station and for receiving a signal via the bus
  • Bus system in which at least temporarily an exclusive, collision-free access of a subscriber station to a bus line of the bus system
  • a modification device for modifying the transmission properties of a transmission path of the transmitting / receiving device and / or the reception properties of a receiving path of the transmitting / receiving device.
  • an improvement of the signal on the bus line is achieved by additional measures in the transmitting / receiving device.
  • the subscriber station offers a great advantage for the transition from dominant to recessive states, which also applies to CAN and possibly also to FlexRay.
  • the subscriber station is especially suitable for the problems at higher switching speeds in the data part of CAN-FD.
  • the subscriber station is also suitable for use in higher clocked systems, such as CAN-FD, etc.
  • the functionality of the subscriber station with respect to the signal to be transmitted and / or the received signal can also be used in one embodiment in particular as preprocessing in a transceiver or a CAN transceiver or a transceiver chip set or a CAN transceiver.
  • the considered functionality is embedded either in the transceiver as a separate electronic component (chip) or in an integrated overall solution in which only one electronic component (chip) is present.
  • the subscriber station is suitable for improving the transmission quality in the transmission of information on a CAN bus system even under the aforementioned unfavorable conditions of an actual or real bus topology.
  • the subscriber station is also suitable for use in higher clocked systems as a standard CAN bus system and can be in one Implementation in the transmit path and / or receive path of a transceiver, in particular a CAN transceiver chipset realize.
  • Subscriber station has this for an additional processing level compared to currently available solutions.
  • the modification device may comprise a transmitter output stage for predistorting the signal to be transmitted by the transmitter / receiver device in order to achieve a settling of the bus level on a transmission channel within one cycle of the signal to be transmitted, and / or the modification device may be a receiver modification device for changing the
  • the transmitter output stage can be designed to predistort the signal to be transmitted by the transmitting / receiving device in such a way that it transmits the
  • the transmitter output stage can be designed for predistorting the data section of the signal to be transmitted by the transmitting / receiving device.
  • the transmitter output stage for predistorting the signal to be transmitted by the transmitting / receiving device is designed such that it modifies the voltage level of the signal to be transmitted or the output resistance of the transceiver.
  • Transmitter output stage be designed such that they both the
  • the state change of the transmission signal may in particular be a change from a dominant to a recessive state of the transmission signal.
  • the transmitter output stage comprises a first transistor which can be driven by a first drive signal, a second transistor, which can be driven by a second drive signal, a third transistor, which can be driven by a third drive signal, and a fourth transistor, which is a fourth drive signal is controllable, wherein the first and second Transistor are connected to a terminal for a first bus wire, and wherein the third and fourth transistor are connected to a terminal for a second bus wire.
  • the transmitter output stage is designed such that it controls the first to fourth transistor in each case linearly to set a level with a defined internal resistance for the first and second bus load.
  • the transmitter output stage is designed such that it controls the first to fourth transistor in each case linearly to set a level with a defined internal resistance for the first and second bus load.
  • Transmitter output stage designed to be within each
  • Bitschreibs predetermined time courses for the first to fourth drive signal for predistortion of the signal to be transmitted and impedance of a transmission path of the transmitting / receiving device is used.
  • the subscriber station described above may be part of a bus system having a bus line, and at least two subscriber stations, which are connected to one another via the bus line (4) such that they can communicate with each other.
  • at least one of the at least two subscriber stations is a subscriber station described above.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for improving the error robustness of a subscriber station of a bus system.
  • the method comprises the steps of transmitting, with a transmitting / receiving device of the subscriber station, a signal via the bus system to a further subscriber station or receiving, with the transmitting / receiving device of the subscriber station, a signal via the bus system, wherein at least temporarily an exclusive , collision-free access of a subscriber station to a bus line of the bus system is ensured, and predistorting, with a transmitter output stage of the subscriber station, the signal to be transmitted by the transceiver to a settling of the
  • Subscriber station are called.
  • FIG. 1 is a simplified block diagram of a bus system according to a first embodiment
  • Fig. 2 is an electrical circuit diagram of a transmitting / receiving device of
  • Fig. 3 shows a waveform of a transmitted signal, which via the
  • Bus system is transmitted according to the first embodiment, and a waveform of an associated control signal TX;
  • Fig. 5 is an example of an eye diagram corresponding to the waveform of Fig. 4;
  • FIG. 7 is a simplified block diagram of a bus system according to a second embodiment
  • Fig. 8 is an electrical circuit diagram of a transmitter / Empfangseinrichtu
  • Bus system according to the second embodiment is an electrical circuit diagram of a transmitter output stage of the transmitting / receiving device of the bus system according to the second
  • FIG. 11 shows an example of a drive signal for the transmitter output stage according to the second embodiment
  • FIG. 13 shows a profile of the output signals of the transmitter output stage according to the second exemplary embodiment for the signals from FIGS. 11 and 12;
  • bus system 1 shows a bus system 1, which may be, for example, a CAN bus system, a CAN FD bus system, etc.
  • the bus system 1 can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, an aircraft, etc., or in the hospital, etc.
  • the bus system 1 has a plurality of subscriber stations 10, 20, 30 which are each connected to a bus line 40 having a first bus core 41 and a second bus wire 42.
  • the bus wires 41, 42 can also be called CAN high (C_H) and CAN low (C_L) and serve to couple the dominant levels in the transmission state.
  • messages 45, 46, 47 may be in the form of signals between each other Subscriber stations 10, 20, 30 are transmitted.
  • the subscriber stations 10, 20, 30 may be, for example, control devices or display devices of a motor vehicle. As shown in FIG. 1, the subscriber stations 10, 30 each have one
  • the subscriber station 20 has a communication control device 11 and a transmitting / receiving device 14.
  • Subscriber stations 10, 20, 30 are each connected directly to the bus line 40, although this is not shown in Fig. 1.
  • the communication control device 11 is for controlling a
  • Receiver modification device 12 serves to improve the
  • Communication controller 11 may be implemented like a conventional CAN controller.
  • the transceiver 13 may be implemented in terms of its transmission functionality, like a conventional CAN transceiver.
  • Fig. 2 shows the structure of a transmitting / receiving device 13 of
  • the transmitting / receiving device 13 has a transmission path 131 and a reception path 132.
  • the transmission path 131 serves to transmit a signal to be transmitted, which is based on one of the messages 45, 46, 47.
  • the reception path 132 is used to receive the
  • the transmission path 131 and the reception path 132 are each constructed as in a conventional CAN subscriber station.
  • the transmitting / receiving device 13 in the receiving path 132 has a first and second input terminal C_H, C_L for connecting the bus wires 41, 42.
  • the receiving path 132 two resistors 133, 134, a comparator 135, a processing member 136, and a
  • Output terminal 137 arranged.
  • the resistor 133 is disposed between a first input of the comparator 135, which input is at positive potential, and the first input terminal C_H.
  • the resistor 134 is disposed between a second input of the comparator 135, which input is at negative potential, and the second input terminal C_L.
  • a pull-up transistor 138 and pull-down transistor 139 are arranged for the two bus wires 41, 42.
  • FIG. 3 shows two waveforms over time that result at a subscriber station 20.
  • an example of a measured difference signal C_L-C_H between the bus wires 41, 42 of the bus line 40 is shown.
  • the associated control signal TX for the transmission path 131 is shown.
  • the switching delay are measured in the
  • Difference signal C_L-C_H especially the different time constants recognizable, which sets the desired bus level.
  • Fig. 4 is an idealized waveform with exponentially decaying
  • Receiver modification device 12 the receiving characteristics of the transmitting / receiving device 13. This is shown in Fig. 5, which will be explained in connection with the method shown in Fig. 6 for improving the error robustness of a subscriber station 10, 30.
  • step S2 Reception quality of the transmitting / receiving device 13 is sufficient or not. If the answer is YES in step S2, the process is finished. On the other hand, if the answer is NO in step S2, the flow proceeds to step S3.
  • Receiver modifier 12 modified so that it is right in the hatched area of the eye diagram of Fig. 5.
  • the thus modified detection time T Di would be slightly below 0.6 on the horizontal axis.
  • step S4 the receiver modification device 12 modifies the decision threshold E in FIG. 5 by the receiver modification device 12 slightly raising the decision threshold E up to the modified decision threshold E1 in FIG. 5.
  • the modified decision threshold E1 at about 0.7 on the vertical axis. Thereafter, the process returns to the step S2.
  • the receiver modification device 12 moves the detection time point T D to the right at the modified detection time point T Di and raises the decision threshold E slightly upwards to the modified decision threshold level El.
  • the step S3 also after the Step S4 or performed together with this.
  • only the step S3 or the step S4 may be performed.
  • Fig. 7 shows a bus system 2 according to a second embodiment.
  • the bus system 2 comprises, in addition to at least one subscriber station 10, which is constructed as in the first embodiment, at least one
  • Subscriber station 50 and at least one subscriber station 60 are subscriber station 50 and at least one subscriber station 60.
  • Subscriber stations 10, 50, 60 are each connected to the bus line 40, as in the first embodiment. Via the bus line 40, the messages 45, 46, 47 in the form of signals between the individual
  • Subscriber stations 10, 50, 60 are transmitted, as in the first
  • the subscriber stations 50, 60 can be any one of Embodiment.
  • the subscriber stations 50, 60 can be any one of Embodiment.
  • control devices or display devices of a motor vehicle etc., be.
  • the subscriber stations 50, 60 each have one in addition to the communication device 11 and the transmitting / receiving device 13
  • the subscriber stations 10, 60 also each have a receiver modification device 12, whereas the subscriber station 50 has no receiver modification device 12.
  • the receiver modification device 12 is constructed in the same manner as described in the first embodiment.
  • FIG. 8 shows the structure of a transmitting / receiving device 13 of FIG.
  • the transmitting / receiving device 13 again has a transmission path 131 and a reception path 132, wherein the Receive path 132 is constructed as in the first embodiment.
  • the transmission path 131 in this exemplary embodiment has a first transistor 141, which is driven by a drive signal S H + , a second transistor 142, which is driven by a drive signal S H , a third transistor 143, which is driven by a drive signal S L + , a fourth transistor 144, which is driven by a drive signal S L -.
  • the first transistor 141 is connected via a resistor 145 to a terminal A.
  • the second transistor 142 is connected to a terminal B via a resistor 146.
  • the third transistor 143 is connected via a resistor 147 to the terminal A.
  • the fourth transistor 144 is connected via a resistor 148 to the terminal B.
  • the first and second transistors 141, 142 are connected to a terminal C_H for the first bus wire 41 of the bus line 40.
  • the third and fourth transistors 143, 144 are connected to a terminal C_L for the second bus wire 42 of the bus line 40.
  • a logic module 149 connects the transmission path 131 with other components of the transceiver 13 which are not described in greater detail here.
  • the transistors 141 to 144 and the resistors 145 to 148 form a transmitter output stage 150, which is shown separately in FIG. 9.
  • the terminal A is designated by the voltage VDD and the terminal B by the ground GND.
  • the transmitter output stage 150 is for modifying a signal to be transmitted, as shown for example in FIG. 4 with respect to the first embodiment.
  • the transmitter output stage 150 is set up in such a way that it predistorted the signal to be transmitted, which can also be called a transmission signal, in order to achieve a faster settling of the desired bus level on the bus line 40.
  • the predistortion can be achieved by modifying the voltage level of the respective drive signals S H +, S H -, S L +, S L -.
  • Voltage level is adjusted depending on the time after a state change of the respective drive signal S H +, S H -, S L +, S L -.
  • the transistors 141 to 144 of Fig. 8 and Fig. 9 are not operated hard in saturation, but linearly driven, so that for both terminals C_L and C_H and thus the bus wires 41, 42 of the bus line 40 has a level defined internal resistance can be adjusted.
  • the drive signals S H + and S H - are here for the terminal C_H and thus the bus wire
  • the desired levels can be achieved as quickly as possible, which brings advantages in particular for the transition from dominant to recessive states in the data part of CAN-FD.
  • the signal to be transmitted by the transmission path 131 is determined at a step S10.
  • a subsequent step Sil the signal to be transmitted is predistorted by means of the transmitter output stage 150 by the voltage levels of the respective drive signals S H +, S H -, S L +, S L - are modified. Thereafter, the process is completed.
  • FIG. 11 shows an example of a drive signal Xi which has been predistorted for the drive signal X 2 shown in FIG.
  • the illustrated form of the overshoots of the voltage level in each case at the state change of the voltage level of the signal is only a specific example.
  • the amplitude of the overshoots can also each have the same amount.
  • the time characteristic of at least one or all overshoots may also be in the form of a sinusoidal arc, in particular one uniform in all overshoots
  • the resulting output signals Yi, Y 2 of the transmitter output stage 150 are shown in FIG. 13.
  • the signal drawn with a dashed line in FIG. 13 stands for the output signal Yi, which is due to the drive signal of Fig. 11 results.
  • the signal drawn with a solid line in FIG. 13 represents the output signal Y 2 , which results from the drive signal of FIG. 12. It follows that in the output signal Y 2 , which consists of a predistortion with the
  • Transmitter output stage 150 results in setting levels earlier than the non-predistorted signal.
  • the predistortion can occur in the step Sil by modifying the output resistance of the transceiver 13. Also, the output resistance is adjusted depending on the time after a state change.
  • the method according to the present embodiment with its two alternatives is particularly suitable for the transition from dominant to recessive states. This applies to both a CAN bus system and FlexRay.
  • the method is also particularly suitable for the problem at higher switching speeds in the data part of CAN-FD.
  • the present embodiment is easier to achieve the best possible error robustness than the first embodiment, since the transmission path 131 affects the problem to be solved more relevant.
  • a predistortion according to the second embodiment is performed. Therefore, the bus system according to the third embodiment is largely constructed in the same manner as the bus system according to the second embodiment.
  • Section of a message 45, 46, 47 which is also called CAN frame, the transmitter characteristics of the transceiver 13 adapted to improve the switching edges.
  • FIG. 14 shows, as an example of a CAN frame, the message 45.
  • the message 45 has a message header 451, a data section 452, and a
  • the data section 452 comprises the data intended for the operation of the respective subscriber station 10, 20, 50, 60.
  • the transmitter characteristics of the transceiver 13 are adjusted. With regard to the message header 451 and the message end 453, however, the transmitter characteristics of the transceiver 13 remain unchanged.
  • This provides the ability to arbitrate at header 451 and message end 453 and improves the quality of the signal on the bus, especially in the higher clocking portion of the data. At the same time, the possibility of transmitting error bursts can be maintained by appropriate design.
  • a predistortion according to the second embodiment is also performed. Therefore, the bus system according to the fourth embodiment is largely constructed in the same manner as the bus system according to the second embodiment.
  • the predistortion of the drive signals S H +, S H -, S L +, S L - used in addition to the predistortion of the transmission signal for the dynamic adjustment of the impedance of the transmitter output stage 150.
  • Subscriber stations 10, 20, 30, 50, 60 and the method according to the first to fourth embodiments can be used individually or in all possible ways
  • Embodiment is described based on a based on the CAN protocol bus system.
  • the bus system 1, 2 according to the first to fourth
  • an embodiment may also be another type of communication network. It is advantageous, but not necessarily a prerequisite, that in the case of the bus system 1, 2, at least for certain periods of time, an exclusive,
  • Bus line 40 or a common channel of the bus line 40 is ensured.
  • the bus system 1, 2 is in particular a CAN network or a CAN FD network or a LIN network or a FlexRay network.
  • the number and arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30, 50, 60 in the bus systems 1, 2 according to the first to fourth embodiments is arbitrary. In particular, only subscriber stations 10 or
  • Subscriber stations 50 or subscriber stations 60 in the bus systems 1, 2 of the first to fourth embodiments be present.
  • the method can be optimized separately for each specific application, for example CAN-FD, FlexRay, etc.
  • the application can also be automatically detected and adapted accordingly.
  • the method according to the first exemplary embodiment is faster in CAN-FD than in CAN, so that there is no delay longer than that tolerated by the respective protocol.
  • the subscriber stations 10, 30, 50, 60 represent a possibility, especially for CAN-FD, of increasing the reception quality of CAN-FD in the range of customary CAN transmissions when using a significantly higher data rate.
  • Embodiment also in a communication control device 61, etc. implement. Additionally or alternatively, it can be integrated into existing products.

Abstract

Es ist eine Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) für ein Bussystem (1; 2) und ein Verfahren zur Verbesserung der Fehlerrobustheit einer Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) eines Bussystems (1; 2) gezeigt. Die Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) umfasst eine Sende-/Empfangseinrichtung (13) zum Senden eines Signals über das Bussystem (1; 2) an eine weitere Teilnehmerstation und zum Empfangen eines Signals über das Bussystem (1; 2), bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation (10, 20, 30, 50, 60) auf eine Busleitung (40) des Bussystems (1; 2) gewährleistet ist, und eine Modifikationseinrichtung (12; 14) zur Modifikation der Sendeeigenschaften eines Sendepfads (131) der Sende-/Empfangseinrichtung (13) und/oder der Empfangseigenschaften eines Empfangspfads (132) der Sende-/Empfangseinrichtung (13).

Description

Beschreibung Titel
Teilnehmerstation für ein Bussystem und Verfahren zur Verbesserung der Fehlerrobustheit einer Teilnehmerstation eines Bussystems
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren zur Verbesserung der Fehlerrobustheit einer Teilnehmerstation eines Bussystems, bei welchen insbesondere die Fehlerrobustheit bei einer Informationsübertragung auf einem Bussystem auch unter ungünstigen
Bedingungen, wie sie beispielsweise aufgrund von Abzweigungen,
Fehlabschlüssen, Fehlanpassung, gequetschter Kabelführung im Bussystem vorliegen, verbessert ist.
Stand der Technik
Für die Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten hat das CAN- Bussystem eine weite Verbreitung gefunden. Beim CAN-Bussystem werden Nachrichten mittels des CAN-Protokolls übertragen, wie es in der CAN- Spezifikation in der IS011898 beschrieben ist. In jüngster Zeit wurden hierfür zudem Techniken vorgeschlagen, wie beispielsweise CAN-FD, bei welchem Nachrichten entsprechend Spezifikation„CAN with Flexible Data- Rate,
Specification Version 1.0" (Quelle http://www.semiconductors.bosch.de) übertragen werden, usw. Bei solchen Techniken wird die maximal mögliche Datenrate durch Einsatz einer höheren Taktung im Bereich der Datenfelder über einen Wert von 1 MBi1/s hinaus gesteigert. Dies kann im Allgemeinen zu Lasten der Übertragungsqualität gehen, beispielsweise in Form einer höheren
Bitfehlerrate, sofern man tatsächlich vorhandene Bustopologien zugrunde legt. Tatsächlich vorhandene Bustopologien weichen in der Regel von der Theorie dahingehend ab, dass auf der Busleitung Reflexionen an Stellen entstehen, an denen die Busleitung einen von der Theorie abweichenden Wellenwiderstand aufweist. Solche Stellen sind beispielsweise Abzweigungen, Fehlabschlüsse,
Fehlanpassung, gequetschte Kabelführung, die in praktischen Ausführungen oft bei beispielsweise Stichleitungen, passiven Sternpunkten, usw. anzutreffen sind. Die dadurch entstehenden Reflexionen führen zum zeitlichen Übersprechen von Zuständen auf der Busleitung derart, dass ein gesendetes Symbol bzw. Bit auf die zeitlich folgenden Symbole überspricht und deren Erfassung gegebenenfalls verfälscht.
Nach der CAN-Spezifikation in der IS011898 sollte die Busleitung zu beiden Seiten mit der Leitungsimpedanz abgeschlossen sein, so dass die
Einschwingvorgänge für die spezifizierte maximale Kabellänge innerhalb eines gesendeten Symbols abklingen und sich ein eindeutiger Zustand am Ende des Symbolintervalls ergibt. In der Realität ist jedoch oft ein Übersprechen zwischen zwei oder mehreren CAN-Symbolen nicht zu vermeiden. Eine Teilnehmerstation eines CAN- Bussystems besteht aus einem
Kommunikationsprozessor, der meist in einem Mikrocontroller integriert ist, und einem Sender/Empfänger, der auch Transceiver genannt wird und meist als separater Chip mit direkter Verbindung zur Busleitung ausgeführt ist. Bei einem solchen Transceiver umfasst der Empfangspfad meist lediglich einen Komparator mit vorgeschalteten Spannungsteilern zur Vorspannungsanpassung, die auch
Bias-Anpassung genannt wird, der Buspegel. Der Komparator wertet die
Buspegel von dominanten und rezessiven Bitzuständen direkt aus und bildet am Ausgang eine Entscheidung. Der Sendepfad besteht aus jeweils einen Pullup- und Pulldown-Transistor für die beiden Busadern des CAN- Bussystems, die auch CAN High (C_H) und CAN Low (C_L) genannt werden und zur Einkopplung der dominanten Pegel im
Sendezustand genutzt werden. Die rezessiven Pegel stellen sich ein, wenn beide Transistoren nicht geschaltet sind, so dass der Eingangswiderstand des
Empfangspfades die Pegel der beiden Busadern der Busleitung auf ein mittleres Niveau ziehen. Aufgrund unterschiedlicher Innenwiderstände im dominanten und rezessiven Zustand lässt sich die Arbitrierung mehrerer Teilnehmerstationen des Bussystems durchführen. Die Sendepegel werden durch die zuvor beschriebenen Schaltvorgänge eingestellt. Hierbei findet durch die vorrangig kapazitiven Eigenschaften der Busleitung des Bussystems ein Umladevorgang statt, wodurch sich die gewünschten Buspegel erst nach einer gewissen Zeit einstellen. Hierbei findet der Übergang von dominantem Pegel zu rezessivem Pegel und von rezessivem Pegel zu dominantem Pegel mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bzw.
Zeitkonstante statt.
Aus diesen unterschiedlichen Zeiten ergeben sich höhere
Fehlerwahrscheinlichkeiten in der Empfangseinrichtung, die auch Empfänger genannt werden kann, durch den langsameren Übergang von dominantem zu rezessivem Buspegel. Da bei CAN-FD eine Erhöhung der Datenrate besonders durch Verkürzung der Symboldauer im Datenteil, der nach erfolgter Arbitrierung gesendet wird, erreicht wird, könnte diese Eigenschaft die Einsatzszenarien für das Bussystem einschränken.
Hierbei ist der Abstand des Empfangssignals zur Entscheiderschwelle sehr stark vermindert, so dass eine überlagerte Rauschstörung mit sehr viel höherer Wahrscheinlichkeit zu einer falschen Detektion in der CAN-Sende- /Empfangseinrichung führen kann.
Offenbarung der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere soll eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren bereitgestellt werden, bei welchen die Sendequalität für eine Informationsübertragung auf einem Bussystem, das insbesondere ein CAN- Bussystem ist, auch unter den genannten ungünstigen Bedingungen einer realen Busleitung verbessert ist Die Aufgabe wird durch eine Teilnehmerstation für ein Bussystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Teilnehmerstation umfasst eine Sende- /Empfangseinrichtung zum Senden eines Signals über das Bussystem an eine weitere Teilnehmerstation und zum Empfangen eines Signals über das
Bussystem, bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation auf eine Busleitung des Bussystems
gewährleistet ist, und eine Modifikationseinrichtung zur Modifikation der Sendeeigenschaften eines Sendepfads der Sende-/Empfangseinrichtung und/oder der Empfangseigenschaften eines Empfangspfads der Sende- /Empfangseinrichtung.
Bei der Teilnehmerstation wird durch zusätzliche Maßnahmen in der Sende- /Empfangseinrichtung eine Verbesserung des Signals auf der Busleitung erzielt.
Die Teilnehmerstation bietet einen großen Vorteil für den Übergang von dominanten zu rezessiven Zuständen, was auch bei CAN und gegebenenfalls auch bei FlexRay gilt. Die Teilnehmerstation ist speziell für die Problematik bei höheren Schaltgeschwindigkeiten im Datenteil von CAN- FD geeignet.
Somit ist die Teilnehmerstation auch für den Einsatz in höher getakteten Systemen, wie beispielsweise CAN- FD, usw., geeignet. Die Funktionalität der Teilnehmerstation in Bezug auf das zu sendende Signal und/oder das empfangene Signal kann auch in einer Ausführungsform insbesondere als Vorverarbeitung in einer Sende-/Empfangseinrichtung bzw. Transceiver oder einem CAN-Transceiver oder einem Transceiver-Chipsatz oder einem CAN- Transceiver-Chipsatz realisiert sein. Insbesondere ist es möglich, dass die betrachtete Funktionalität entweder im Transceiver als separater elektronischer Baustein (Chip) oder in einer integrierten Gesamtlösung, bei welchem nur ein elektronischer Baustein (Chip) vorhanden ist, eingebettet wird.
Die Teilnehmerstation eignet sich zur Verbesserung der Sendequalität bei der Informationsübertragung auf einem CAN-Bussystem auch unter den genannten ungünstigen Bedingungen einer tatsächlichen oder realen Bustopologie. Die Teilnehmerstation ist auch für den Einsatz in höher getakteten Systemen als einem Standard-CAN-Bussystem geeignet und lässt sich in einer Implementierung im Sendepfad und/oder Empfangspfad eines Transceivers, insbesondere eines CAN-Transceiver-Chipsatzes, realisieren. Die
Teilnehmerstation weist hierfür im Vergleich zu derzeit verfügbaren Lösungen eine zusätzliche Verarbeitungsstufe auf.
Die Modifikationseinrichtung kann eine Senderausgangsstufe umfassen zur Vorverzerrung des von der Sende-/Empfangseinrichtung zu sendenden Signals, um ein Einschwingen des Buspegels auf einem Sendekanal innerhalb einen Takt des zu sendenden Signals zu erzielen, und/oder die Modifikationseinrichtung kann eine Empfängermodifikationseinrichtung sein zur Änderung des
Detektionszeitpunkt nach rechts im Augendiagramm und der
Entscheiderschwelle nach oben im Augendiagramm.
Die Senderausgangsstufe kann zur Vorverzerrung des von der Sende- /Empfangseinrichtung zu sendenden Signals derart ausgestaltet ist, dass sie die
Sendereigenschaften der Teilnehmerstation abhängig vom Abschnitt eines Frames des Bussystems anpasst. Hierbei kann die Senderausgangsstufe zur Vorverzerrung des Datenabschnitts des von der Sende-/Empfangseinrichtung zu sendenden Signals ausgestaltet sein.
Möglicherweise ist die Senderausgangsstufe zur Vorverzerrung des von der Sende-/Empfangseinrichtung zu sendenden Signals derart ausgestaltet, dass sie den Spannungspegel des zu sendenden Signals oder den Ausgangswiderstand der Sende-/Empfangseinrichtung modifiziert. Hierbei kann die
Senderausgangsstufe derart ausgestaltet sein, dass sie sowohl den
Spannungspegel als auch den Ausgangswiderstand abhängig von der Zeit nach einem Zustandswechsel des Sendesignals anpasst. Hierbei kann zudem der Zustandswechsel des Sendesignals insbesondere ein Wechsel von einem dominanten zu einem rezessiven Zustand des Sendesignals sein.
Vorzugsweise umfasst die Senderausgangsstufe einen ersten Transistor, der von einem ersten Ansteuersignal ansteuerbar ist, einen zweiten Transistor, der von einem zweiten Ansteuersignal ansteuerbar ist, einen dritten Transistor, der von einem dritten Ansteuersignal ansteuerbar ist, und einen vierten Transistor, der von einem vierten Ansteuersignal ansteuerbar ist, wobei der erste und zweite Transistor mit einem Anschluss für eine erste Busader verbunden sind, und wobei der dritte und vierte Transistor mit einem Anschluss für eine zweite Busader verbunden sind. Hierbei kann die Senderausgangsstufe derart ausgestaltet ist, dass sie den ersten bis vierten Transistor jeweils linear ansteuert, um für die erste und zweite Busader einen Pegel mit definiertem Innenwiderstand einzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann die
Senderausgangsstufe derart ausgestaltet sein, dass sie innerhalb jedes
Bitzustands vorbestimmte Zeitverläufe für das erste bis vierte Ansteuersignal zur Vorverzerrung des zu sendenden Signals und Impedanz eines Sendepfads der Sende-/Empfangseinrichtung einsetzt.
Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann Teil eines Bussystems sein, das eine Busleitung, und mindestens zwei Teilnehmerstationen aufweist, welche über die Busleitung (4) derart miteinander verbunden sind, dass sie miteinander kommunizieren können. Hierbei ist mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen eine zuvor beschriebene Teilnehmerstation.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Verbesserung der Fehlerrobustheit einer Teilnehmerstation eines Bussystems gelöst. Das Verfahren umfasst die Schritte, Senden, mit einer Sende-/Empfangseinrichtung der Teilnehmerstation, eines Signals über das Bussystem an eine weitere Teilnehmerstation oder Empfangen, mit der Sende-/Empfangseinrichtung der Teilnehmerstation, eines Signals über das Bussystem, bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation auf eine Busleitung des Bussystems gewährleistet ist, und Vorverzerren, mit einer Senderausgangsstufe der Teilnehmerstation, des von der Sende- /Empfangseinrichtung zu sendenden Signals, um ein Einschwingen des
Buspegels auf einem Sendekanal innerhalb der Taktung des zu sendenden Signals zu erzielen.
Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die
Teilnehmerstation genannt sind.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Zeichnungen
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild einer Sende-/Empfangseinrichtung des
Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 einen Signalverlauf eines gesendeten Signals, welches über das
Bussystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel übertragen wird, und einen Signalverlauf eines zugehörigen Steuersignals TX;
Fig. 4 einen idealisierten (genormten) Signalverlauf mit exponentiell abfallender Charakteristik der Ausgangsstufe der Sende-/Empfangseinrichtung von Fig. 2 und einer Busleitung des Bussystems;
Fig. 5 ein Beispiel für ein Augendiagramm entsprechend dem Signalverlauf von Fig. 4;
Fig. 6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 ein elektrisches Schaltbild einer Sende-/Empfangseinrichtu
Bussystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; Fig. 9 ein elektrisches Schaltbild einer Senderausgangsstufe der Sende- /Empfangseinrichtung des Bussystems gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel;
Fig.10 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
Fig. 11 ein Beispiel für ein Ansteuersignal für die Senderausgangsstufe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 12 ein Beispiel für ein vorverzerrtes Ansteuersignal für die
Senderausgangsstufe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 13 einen Verlauf der Ausgangssignale der Senderausgangsstufe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel für die Signale von Fig. 11 und Fig. 12; und
Fig. 14 ein Beispiel für den Aufbau einer über das Bussystem gesendeten Nachricht.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt ein Bussystem 1, das beispielsweise ein CAN- Bussystem, ein CAN- FD-Bussystem, usw., sein kann. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden.
In Fig. 1 hat das Bussystem 1 eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an eine Busleitung 40 mit einer ersten Busader 41 und einer zweiten Busader 42 angeschlossen sind. Die Busadern 41, 42 können auch CAN High (C_H) und CAN Low (C_L) genannt werden und dienen zur Einkopplung der dominanten Pegel im Sendezustand. Über die Busleitung 40 können Nachrichten 45, 46, 47 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 übertragen werden. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 können beispielsweise Steuergeräte oder Anzeigevorrichtungen eines Kraftfahrzeugs sein. Wie in Fig. 1 gezeigt, haben die Teilnehmerstationen 10, 30 jeweils eine
Kommunikationssteuereinrichtung 11, eine Empfängermodifikationseinrichtung 12 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 13. Die Teilnehmerstation 20 hat dagegen eine Kommunikationssteuereinrichtung 11 und eine Sende- /Empfangseinrichtung 14. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 13 der
Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind jeweils direkt an die Busleitung 40 angeschlossen, auch wenn dies in Fig. 1 nicht dargestellt ist.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 dient zur Steuerung einer
Kommunikation der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 30 über die Busleitung 40 mit einer anderen Teilnehmerstation der an die Busleitung 40
angeschlossenen Teilnehmerstationen 10, 20, 30. Die
Empfängermodifikationseinrichtung 12 dient zur Verbesserung der
Empfangsqualität der von der Sende-/Empfangseinrichtung 13 empfangenen Nachricht 45, 46, 47, wie später noch ausführlicher beschrieben. Die
Kommunikationssteuereinrichtung 11 kann wie ein herkömmlicher CAN- Controller ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung 13 kann in Bezug auf ihre Sendefunktionalität, wie ein herkömmlicher CAN-Transceiver ausgeführt sein.
Fig. 2 zeigt den Aufbau einer Sende-/Empfangseinrichtung 13 der
Teilnehmerstation 20 als Beispiel genauer. Die Sende-/Empfangseinrichtung 13 hat einen Sendepfad 131 und einen Empfangspfad 132. Der Sendepfad 131 dient zum Senden eines zu sendenden Signals, das auf einer der Nachrichten 45, 46, 47 basiert. Der Empfangspfad 132 dient zum Empfang des
entsprechenden gesendeten Signals. Der Sendepfad 131 und der Empfangspfad 132 sind jeweils aufgebaut, wie bei einer herkömmlichen CAN-Teilnehmerstation.
In Fig. 2 hat die Sende-/Empfangseinrichtung 13 in dem Empfangspfad 132 einen ersten und zweiten Eingangsanschluss C_H , C_L zum Anschluss der Busadern 41, 42. Außerdem sind in dem Empfangspfad 132 zwei Widerstände 133, 134, ein Komparator 135, ein Bearbeitungsglied 136, und ein
Ausgangsanschluss 137 angeordnet. Der Widerstand 133 ist zwischen einem ersten Eingang des Komparators 135, welcher Eingang auf positivem Potential liegt, und dem ersten Eingangsanschluss C_H angeordnet. Der Widerstand 134 ist zwischen einem zweiten Eingang des Komparators 135, welcher Eingang auf negativem Potential liegt, und dem zweiten Eingangsanschluss C_L angeordnet. In dem Sendepfad 131 sind ein Heraufsetztransistor (Pullup-Transistor) 138 und Herabsetztransistor (Pulldown-Transistor) 139 für die beiden Busadern 41, 42 angeordnet.
Fig. 3 zeigt zwei Signalverläufe über der Zeit, die sich bei einer Teilnehmerstation 20 ergeben. Im oberen Teil von Fig. 3 ist ein Beispiel für ein gemessenes Differenzsignal C_L-C_H zwischen den Busadern 41, 42 der Busleitung 40 gezeigt. Im unteren Teil von Fig. 3 ist das dazugehörige Steuersignal TX für den Sendepfad 131 gezeigt. Neben der Schaltverzögerung sind im gemessenen
Differenzsignal C_L-C_H besonders die unterschiedlichen Zeitkonstanten erkennbar, mit denen sich der gewünschte Buspegel einstellt. Demzufolge findet der Übergang von dominantem Pegel zu rezessivem Pegel und von rezessivem Pegel zu dominantem Pegel mit unterschiedlicher Geschwindigkeit oder
Zeitkonstante statt. Der Grund dafür liegt darin, dass der Ausgangswiderstand der CAN-Sende-/Empfangseinrichung 13 vom Sendezustand des zu sendenden bzw. des gesendeten Signals abhängig ist.
In Fig. 4 ist ein idealisierter Signalverlauf mit exponentiell abfallender
Charakteristik der Sende-/Empfangseinrichtung 13 und der Busleitung 40 dargestellt über der Zeit normiert auf den Takt Ts des zu sendenden Signals oder des Sendesignals.
Im Augendiagramm von Fig. 5 ist erkennbar, dass sich der Abstand des
Empfangssignals zur Entscheiderschwelle E, die in Fig. 5 in der Mitte der vertikalen Achse bei 0.5 liegt, sehr stark vermindert. Dadurch kann eine
Rauschstörung, die dem über die Busleitung 40 gesendeten Signal überlagert ist, mit sehr viel höherer Wahrscheinlichkeit zu einer falschen Detektion führen. In Fig. 5 ist der für die Detektion nutzbare Bereich im Diagramm schraffiert eingezeichnet. Um eine bestmögliche Fehlerrobustheit zu erreichen, modifiziert die
Empfängermodifikationseinrichtung 12 die Empfangseigenschaften der Sende- /Empfangseinrichtung 13. Dies ist in Fig. 5 dargestellt, was im Zusammenhang mit dem in Fig. 6 gezeigten Verfahren zur Verbesserung der Fehlerrobustheit einer Teilnehmerstation 10, 30 erläutert wird.
In Fig. 6 wird nach dem Beginn des Verfahrens bei einem Schritt Sl das
Augendiagramm für das gesendete Signal erstellt.
Bei einem sich anschließenden Schritt S2 wird bestimmt, ob die
Empfangsqualität der Sende-/Empfangseinrichtung 13 ausreicht oder nicht. Lautet die Antwort bei dem Schritt S2 JA, ist das Verfahren beendet. Lautet die Antwort bei dem Schritt S2 hingegen NEIN, geht der Fluss zu einem Schritt S3 weiter.
Bei dem Schritt S3 wird der Detektionszeitpunkt TD in Fig. 5 von der
Empfängermodifikationseinrichtung 12 so modifiziert, dass er möglichst rechts im schraffierten Bereich des Augendiagramms von Fig. 5 liegt. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Fall würde der so modifizierte Detektionszeitpunkt TDi etwas unterhalb von 0,6 auf der horizontalen Achse liegen. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S4 weiter.
Bei dem Schritt S4 modifiziert die Empfängermodifikationseinrichtung 12 die Entscheiderschwelle E in Fig. 5, indem die Empfängermodifikationseinrichtung 12 die Entscheiderschwelle E leicht nach oben anhebt auf die modifizierte Entscheiderschwelle El in Fig. 5. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Fall liegt die modifizierte Entscheiderschwelle El bei ca. 0,7 auf der vertikalen Achse. Danach geht das Verfahren zu dem Schritt S2 zurück.
Anders ausgedrückt, die Empfängermodifikationseinrichtung 12 verlegt den Detektionszeitpunkt TD nach rechts zum modifizierten Detektionszeitpunkt TDi und hebt die Entscheiderschwelle E leicht nach oben an auf die modifizierte Entscheiderschwelle El. Alternativ kann hierbei der Schritt S3 auch nach dem Schritt S4 oder gemeinsam mit diesem durchgeführt werden. Alternativ kann auch nur der Schritt S3 oder der Schritt S4 durchgeführt werden.
Mit der Empfängermodifikationseinrichtung 12 kann folglich vermieden werden, dass sich aus diesen unterschiedlichen Zeiten höhere
Fehlerwahrscheinlichkeiten in dem Empfangspfad 132 ergeben, die durch den langsameren Übergang von dominantem zu rezessivem Buspegel verursacht werden. Demzufolge kann mit den beiden Teilnehmerstationen 10, 30 die Qualität des von ihrer Sende-/Empfangseinrichtung 13 empfangenen Signals, das auf einer der Nachrichten 45, 46, 47 basiert, verbessert werden und damit die Fehlerrobustheit der Teilnehmerstationen 10, 30 verbessert werden.
Fig. 7 zeigt ein Bussystem 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Bussystem 2 umfasst neben mindestens einer Teilnehmerstation 10, die wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist, mindestens eine
Teilnehmerstation 50 und mindestens eine Teilnehmerstation 60. Die
Teilnehmerstationen 10, 50, 60 sind jeweils an die Busleitung 40 angeschlossen, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Über die Busleitung 40 können die Nachrichten 45, 46, 47 in Form von Signalen zwischen den einzelnen
Teilnehmerstationen 10, 50, 60 übertragen werden, wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel. Auch die Teilnehmerstationen 50, 60 können
beispielsweise Steuergeräte oder Anzeigevorrichtungen eines Kraftfahrzeugs, usw., sein.
Die Teilnehmerstationen 50, 60 haben neben der Kommunikationseinrichtung 11 und der Sende-/Empfangseinrichtung 13 jeweils eine
Sendermodifikationseinrichtung 14. Die Teilnehmerstationen 10, 60 haben zudem jeweils eine Empfängermodifikationseinrichtung 12, wohingegen die Teilnehmerstation 50 keine Empfängermodifikationseinrichtung 12 aufweist. Die Empfängermodifikationseinrichtung 12 ist auf die gleiche Weise aufgebaut, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Fig. 8 zeigt den Aufbau einer Sende-/Empfangseinrichtung 13 der
Teilnehmerstation 50 als Beispiel genauer. Die Sende-/Empfangseinrichtung 13 hat wieder einen Sendepfad 131 und einen Empfangspfad 132, wobei der Empfangspfad 132 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist. Der Sendepfad 131 hat dagegen bei diesem Ausführungsbeispiel einen ersten Transistor 141, der von einem Ansteuersignal SH+ angesteuert wird, einen zweiten Transistor 142, der von einem Ansteuersignal SH- angesteuert wird, einen dritten Transistor 143, der von einem Ansteuersignal SL+ angesteuert wird, einen vierten Transistor 144, der von einem Ansteuersignal SL- angesteuert wird. Der erste Transistor 141 ist über einen Widerstand 145 mit einem Anschluss A verbunden. Der zweite Transistor 142 ist über einen Widerstand 146 mit einem Anschluss B verbunden. Der dritte Transistor 143 ist über einen Widerstand 147 mit dem Anschluss A verbunden. Der vierte Transistor 144 ist über einen Widerstand 148 mit dem Anschluss B verbunden. Zudem sind der erste und zweite Transistor 141, 142 mit einem Anschluss C_H für die erste Busader 41 der Busleitung 40 verbunden. Der dritte und vierte Transistor 143, 144 sind mit einem Anschluss C_L für die zweite Busader 42 der Busleitung 40 verbunden. Ein Logikbaustein 149 verbindet den Sendepfad 131 mit weiteren hier nicht genauer beschriebenen Komponenten der Sende-/Empfangseinrichtung 13.
Bei der Sende-/Empfangseinrichtung 13 bilden die Transistoren 141 bis 144 und die Widerstände 145 bis 148 eine Senderausgangsstufe 150, die in Fig. 9 noch separat dargestellt ist. In Fig. 9 ist der Anschluss A mit der Spannung VDD bezeichnet und der Anschluss B mit der Erdung GND. Die Senderausgangsstufe 150 dient zum Modifizieren eines zu sendenden Signals, wie es beispielsweise in Fig. 4 in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel gezeigt ist.
Hierfür ist die Senderausgangsstufe 150 derart eingerichtet, dass sie das zu sendende Signal, das auch Sendesignal genannt werden kann, vorverzerrt, um ein schnelleres Einschwingen des gewünschten Buspegels auf der Busleitung 40 zu erreichen. Die Vorverzerrung kann durch Modifikation des Spannungspegels der jeweiligen Ansteuersignale SH+, SH-, SL+, SL- erreicht werden. Der
Spannungspegel wird abhängig von der Zeit nach einem Zustandswechsel des jeweiligen Ansteuersignais SH+, SH-, SL+, SL- angepasst.
Hierbei werden die Transistoren 141 bis 144 von Fig. 8 und Fig. 9 nicht hart in Sättigung betrieben, sondern linear angesteuert, damit für beide Anschlüsse C_L und C_H und damit die Busadern 41, 42 der Busleitung 40 ein Pegel mit definierten Innenwiderstand eingestellt werden kann. Die Ansteuersignale SH+ und SH- werden hierbei für den Anschluss C_H und damit die Busader
41eingestellt. Asymmetrisch hierzu werden die Ansteuersignale SL+ und SL- für den Anschluss C_L und damit die Busader 42 eingestellt. Um dynamische Effekte wie z. B. Umladevorgänge auszugleichen, werden innerhalb jedes Bitzustands, anders ausgedrückt im Bereich einer Symboldauer, bestimmte Ansteuerfunktionen, anders ausgedrückt Zeitverläufe, für die Ansteuersignale SH+, SH-, S|_+, Sl- zur Vorverzerrung des zu sendenden Signals und der Impedanz der Sendeausgangsstufe 150 eingesetzt.
Hierdurch können als Anwendungsbeispiel die gewünschten Pegel möglichst schnell erreicht werden, was besonders für den Übergang von dominanten zu rezessiven Zuständen im Datenteil von CAN-FD Vorteile bringt.
Fig. 10 zeigt ein dazugehöriges Verfahren zur Verbesserung der Fehlerrobustheit einer Teilnehmerstation 50, 60. Hierbei werden nach dem Beginn des Verfahrens bei einem Schritt S10 das von dem Sendepfad 131 zu sendende Signal bestimmt.
Bei einem nachfolgenden Schritt Sil wird das zu sendende Signal mittels der Senderausgangsstufe 150 vorverzerrt, indem die Spannungspegel der jeweiligen Ansteuersignale SH+, SH-, SL+, SL- modifiziert werden. Danach ist das Verfahren beendet.
Fig. 11 zeigt ein Beispiel für ein Ansteuersignal Xi, das für das in Fig. 12 gezeigte Ansteuersignal X2 vorverzerrt wurde. Bei dem Ansteuersignal X2 in Fig. 12 ist die dargestellte Form der Überschwingungen des Spannungspegels jeweils am Zustandswechsel der Spannungspegel des Signals nur ein spezielles Beispiel. Insbesondere kann die Amplitude der Überschwingungen auch jeweils den gleichen Betrag haben. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Zeitverlauf mindestens einer oder aller Überschwingungen die Form eines sinusförmigen Bogens, insbesondere eines bei allen Überschwingungen gleichförmigen
Bogens, haben Die sich daraus jeweils ergebenden Ausgangssignale Yi, Y2 der Senderausgangsstufe 150 sind in Fig. 13 gezeigt. Hierbei steht in Fig. 13 das mit einer gestrichelten Linie gezeichnete Signal für das Ausgangssignal Yi, das sich aufgrund des Ansteuersignais von Fig. 11 ergibt. Das in Fig. 13 mit einer durchgezogenen Linie gezeichnete Signal steht für das Ausgangssignal Y2, das sich aufgrund des Ansteuersignais von Fig. 12 ergibt. Hieraus folgt, dass sich bei dem Ausgangssignal Y2, das aus einer Vorverzerrung mit der
Senderausgangsstufe 150 resultiert, die Pegel früher einstellen als mit dem nicht vorverzerrten Signal.
Alternativ oder zusätzlich kann die Vorverzerrung bei dem Schritt Sil durch Modifikation des Ausgangswiderstands der Sende-/Empfangseinrichtung 13 geschehen. Auch der Ausgangswiderstand wird abhängig von der Zeit nach einem Zustandswechsel angepasst.
Das Verfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit seinen beiden Alternativen ist besonders geeignet für den Übergang von dominanten zu rezessiven Zuständen. Dies gilt sowohl für ein CAN-Bussystem als auch für FlexRay. Das Verfahren ist ferner speziell für die Problematik bei höheren Schaltgeschwindigkeiten im Datenteil von CAN- FD geeignet.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist für die Erzielung einer bestmöglichen Fehlerrobustheit einfacher als das erste Ausführungsbeispiel, da der Sendepfad 131 die zu lösende Problematik maßgeblicher beeinflusst.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel wird eine Vorverzerrung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt. Daher ist das Bussystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in weiten Teilen auf die gleiche Weise aufgebaut, wie das Bussystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden jedoch abhängig vom
Abschnitt einer Nachricht 45, 46, 47, der auch CAN- Frame genannt wird, die Sendereigenschaften der Sende-/Empfangseinrichtung 13 angepasst, um die Schaltflanken zu verbessern.
Fig. 14 zeigt als Beispiel für einen CAN- Frame die Nachricht 45. Die Nachricht 45 hat einen Nachrichtenkopf 451, einen Datenabschnitt 452, und ein
Nachrichtenende 453. Der Nachrichtenkopf 451 und das Nachrichtenende 453 dienen bei einem CAN-Bussystem zur Arbitrierung. Der Datenabschnitt 452 umfasst die Daten, die für den Betrieb der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 50, 60 bestimmt sind.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden bei dem Schritt Sil nur im Bezug auf den Datenabschnitt 452 die Sendereigenschaften der Sende- /Empfangseinrichtung 13 angepasst. Im Bezug auf den Nachrichtenkopf 451 und das Nachrichtenende 453 bleiben die Sendereigenschaften der Sende- /Empfangseinrichtung 13 jedoch unverändert.
Hierdurch wird die Möglichkeit zur Arbitrierung beim Nachrichtenkopf 451 und beim Nachrichtenende 453 erhalten und die Qualität des Signals auf der Busleitung, besonders im Datenabschnitt bei höherer Taktung, verbessert. Gleichzeitig kann die Möglichkeit zur Übertragung von Fehlerburst durch entsprechende Ausgestaltung erhalten bleiben.
Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel wird ebenfalls eine Vorverzerrung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt. Daher ist das Bussystem gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel in weiten Teilen auf die gleiche Weise aufgebaut, wie das Bussystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird jedoch die Vorverzerrung der Ansteuersignale SH+, SH-, SL+, SL- neben der Vorverzerrung des Sendesignals auch zur dynamischen Anpassung der Impedanz der Senderausgangsstufe 150 eingesetzt.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Bussystems 1, 2 der
Teilnehmerstationen 10, 20,30, 50, 60 und des Verfahrens gemäß dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel können einzeln oder in allen möglichen
Kombinationen Verwendung finden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Das zuvor beschriebene Bussystem 1, 2 gemäß dem ersten bis vierten
Ausführungsbeispiel ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1, 2 gemäß dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel kann jedoch auch eine andere Art von Kommunikationsnetz sein. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1, 2 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver,
kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation 10, 20, 30, 50, 60 auf die
Busleitung 40 oder einen gemeinsamen Kanal der Busleitung 40 gewährleistet ist.
Das Bussystem 1, 2 gemäß dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel ist insbesondere ein CAN-Netzwerk oder ein CAN FD-Netzwerk oder ein LIN- Netzwerk oder ein FlexRay-Netzwerk.
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, 50, 60 in den Bussystemen 1, 2 gemäß dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel ist beliebig. Insbesondere können auch nur Teilnehmerstationen 10 oder
Teilnehmerstationen 50 oder Teilnehmerstationen 60 in den Bussystemen 1, 2 des ersten bis vierten Ausführungsbeispiels vorhanden sein.
Das Verfahren kann für jede spezielle Anwendung, beispielsweise CAN-FD, FlexRay, usw. separat optimiert werden. Für mehrere Einsatzgebiete kann die Anwendung auch automatisch erkannt und entsprechend adaptiert werden.
Beispielsweise ist das Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bei CAN-FD schneller als bei CAN auszuführen, so dass keine Verzögerung entsteht, die länger als die vom jeweiligen Protokoll tolerierte ist.
Die Teilnehmerstationen 10, 30, 50, 60 stellen besonders für CAN-FD eine Möglichkeit dar, die Empfangsgüte von CAN-FD in den Bereich von üblichen CAN Übertragungen bei Nutzung einer deutlich höheren Datenrate anzuheben.
Die Funktionalität der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele lässt sich, in Bezug auf das erste bis vierte Ausführungsbeispiel in einem Transceiver bzw. einer Sende-/Empfangseinrichtung 13, und in Bezug auf das erste
Ausführungsbeispiel auch in einer Kommunikationssteuereinrichtung 61 , usw. umsetzen. Zusätzlich oder alternativ kann es in existierende Produkte integriert werden.

Claims

Ansprüche
1) Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) für ein Bussystem (1; 2), mit
einer Sende-/Empfangseinrichtung (13) zum Senden eines Signals über das Bussystem (1; 2) an eine weitere Teilnehmerstation und zum Empfangen eines Signals über das Bussystem (1; 2), bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation (10, 20, 30, 50, 60) auf eine Busleitung (40) des Bussystems (1; 2) gewährleistet ist, und
einer Modifikationseinrichtung (12; 14) zur Modifikation der Sendeeigenschaften eines Sendepfads (131) der Sende- /Empfangseinrichtung (13) und/oder der Empfangseigenschaften eines Empfangspfads (132) der Sende-/Empfangseinrichtung (13).
2) Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) nach Anspruch 1,
wobei die Modifikationseinrichtung (14) eine
Senderausgangsstufe (150) umfasst zur Vorverzerrung des von der Sende-/Empfangseinrichtung (13) zu sendenden Signals, um ein Einschwingen des Buspegels auf einem Sendekanal innerhalb eines Takts (Ts) des zu sendenden Signals zu erzielen, und/oder
wobei die Modifikationseinrichtung (12) eine
Empfängermodifikationseinrichtung ist zur Änderung des
Detektionszeitpunkts (TD) nach rechts im Augendiagramm und der Entscheiderschwelle (E) nach oben im Augendiagramm.
3) Teilnehmerstation (50; 60) nach Anspruch 2, wobei die
Senderausgangsstufe (150) zur Vorverzerrung des von der Sende- /Empfangseinrichtung (13) zu sendenden Signals derart ausgestaltet ist, dass sie die Sendereigenschaften der Teilnehmerstation (50; 60) abhängig vom Abschnitt eines Frames des Bussystems (2) anpasst. Teilnehmerstation (50; 60) nach Anspruch 3, wobei die
Senderausgangsstufe (150) zur Vorverzerrung des Datenabschnitts (452) des von der Sende-/Empfangseinrichtung (13) zu sendenden Signals ausgestaltet ist.
Teilnehmerstation (50; 60) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Senderausgangsstufe (150) zur Vorverzerrung des von der Sende- /Empfangseinrichtung (13) zu sendenden Signals derart ausgestaltet ist, dass sie den Spannungspegel des zu sendenden Signals oder den Ausgangswiderstand der Sende-/Empfangseinrichtung (13) modifiziert.
Teilnehmerstation (50; 60) nach Anspruch 5, wobei die
Senderausgangsstufe (150) derart ausgestaltet ist, dass sie sowohl den Spannungspegel als auch den Ausgangswiderstand abhängig von der Zeit nach einem Zustandswechsel des Sendesignals anpasst, und wobei der Zustandswechsel des Sendesignals insbesondere ein Wechsel von einem dominanten zu einem rezessiven Zustand des Sendesignals ist.
Teilnehmerstation (50; 60) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Senderausgangsstufe (150) aufweist
einen ersten Transistor (141), der von einem ersten
Ansteuersignal (SH+) ansteuerbar ist,
einen zweiten Transistor (142), der von einem zweiten
Ansteuersignal (SH-) ansteuerbar ist,
einen dritten Transistor (143), der von einem dritten
Ansteuersignal (SL+) ansteuerbar ist, und
einen vierten Transistor (144), der von einem vierten
Ansteuersignal (SL-) ansteuerbar ist,
wobei der erste und zweite Transistor (141, 142) mit einem Anschluss (C_H) für eine erste Busader (41) verbunden sind, und
wobei der dritte und vierte Transistor (143, 144) mit einem
Anschluss (C_L) für eine zweite Busader (42) verbunden sind.
Teilnehmerstation (50; 60) nach Anspruch 7, wobei die Senderausgangsstufe (150) derart ausgestaltet ist, dass sie den ersten bis vierten Transistor (141 bis 144) jeweils linear ansteuert, um für die erste und zweite Busader (41, 42) einen Pegel mit definiertem Innenwiderstand einzustellen, und/oder
wobei die Senderausgangsstufe (150) derart ausgestaltet ist, dass sie innerhalb jedes Bitzustands vorbestimmte Zeitverläufe für das erste bis vierte Ansteuersignal (SH+, SH-, SL+, SL-,.) zur Vorverzerrung des zu sendenden Signals und Impedanz eines Sendepfads (131) der SendevEmpfangseinrichtung (13) einsetzt.
Bussystem (1; 2), mit
einer Busleitung (40), und
mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 20; 30; 50; 60), welche über die Busleitung (4) derart miteinander verbunden sind, dass sie miteinander kommunizieren können,
wobei mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 20; 30; 50; 60) eine Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) nach einem der vorangehenden Ansprüche ist
Verfahren zur Verbesserung der Fehlerrobustheit einer
Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) eines Bussystems (1; 2), mit den Schritten
Senden, mit einer SendevEmpfangseinrichtung (13) der
Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60), eines Signals über das Bussystem (1; 2) an eine weitere Teilnehmerstation oder Empfangen, mit der Sende-/Empfangseinrichtung (13) der Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60), eines Signals über das Bussystem (1; 2), bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation (10, 20, 30, 50, 60) auf eine Busleitung des Bussystems gewährleistet ist, und
Modifizieren, mit einer Modifikationseinrichtung (12; 14) der Teilnehmerstation, der Sendeeigenschaften eines Sendepfads (131) der Sende-/Empfangseinrichtung (13) und/oder der Empfangseigenschaften eines Empfangspfads (132) der Sende-/Empfangseinrichtung (13).
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