WO2021028271A1 - Teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem - Google Patents

Teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem Download PDF

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WO2021028271A1
WO2021028271A1 PCT/EP2020/071924 EP2020071924W WO2021028271A1 WO 2021028271 A1 WO2021028271 A1 WO 2021028271A1 EP 2020071924 W EP2020071924 W EP 2020071924W WO 2021028271 A1 WO2021028271 A1 WO 2021028271A1
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WO
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bus
signal
txd
subscriber station
state
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PCT/EP2020/071924
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Florian Hartwich
Steffen Walker
Arthur Mutter
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H04L12/40013—Details regarding a bus controller

Definitions

  • Subscriber station for a serial bus system and method for communication in a serial bus system
  • the present invention relates to a subscriber station for a serial bus system and a method for communication in a serial bus system which operates with a high data rate and great error resistance.
  • a bus system is often provided in a technical system, which enables communication between sensors and control devices of the system.
  • a bus system is often used in which data is transmitted as messages in the ISO11898-1: 2015 standard as a CAN protocol specification with CAN FD.
  • the messages are transmitted between the bus participants in the bus system, such as sensors, control units, transmitters, etc.
  • CAN FD In order to be able to transmit data with a higher bit rate than with CAN, an option for switching to a higher bit rate within a message was created in the CAN FD message format. With such techniques the maximum possible data rate increased by using a higher clock rate in the area of the data fields beyond a value of 1 MBil / s.
  • Such messages are also referred to below as CAN FD frames or CAN FD messages.
  • CAN FD With CAN FD, the useful data length is extended from 8 to up to 64 bytes and the data transmission rates are significantly higher than with CAN.
  • An advantage of a communication network based on CAN or CAN FD is, for example, its robustness against errors.
  • a network has a significantly lower speed compared to data transmission with, for example, 100 Base-Tl Ethernet.
  • the user data length of up to 64 bytes previously achieved with CAN FD is too short for some applications.
  • a subscriber station for a serial bus system and a method for communication in a serial bus system which solve the aforementioned problems.
  • a subscriber station for a serial bus system and a method for communication in a serial bus system are to be provided, in which a high data rate and an increase in the amount of useful data per frame can be achieved with great error resistance.
  • the object is achieved by a subscriber station for a serial bus system with the features of claim 1.
  • the subscriber station has one Communication control device for generating a transmission signal in order to control the exchange of messages between the subscriber station and at least one other subscriber station of the bus system, a transmission connection for outputting the transmission signal from the communication control device to a transmission / reception device which is designed to be a signal based on the transmission signal to send to a bus of the bus system, a receiving connection for receiving the signal from the bus, and a device for evaluating the transmitted signal and / or for evaluating a received signal that was generated by the transmitting / receiving device from the signal received from the bus, wherein the transmission signal is designed such that the transmission / reception device is to be switched to a first state for sending the transmission signal on the bus in a first communication phase of the transmission signal and to be switched to at least a second or third state in a second communication phase
  • the transmission of the transmission signal is to be switched to the bus, and the device is designed to output a first
  • the subscriber station implements the signaling to the transmitting / receiving device for switching from the second communication phase to the first communication phase via the connection for a received signal.
  • This signaling takes place via RxD signal sequences or received signal sequences.
  • the signaling takes less time than switching over the connection for a transmit signal.
  • the pulse for the first signaling option described above can be long compared to a bit time in the second communication phase or a data bit time. This makes the signaling uncritical, so that the signaling can be implemented inexpensively.
  • Another advantage is that no additional connection is required between the microcontroller and the transmitting / receiving device and this solution can therefore be implemented very cheaply.
  • the device in the bus system therefore makes it possible, in particular, to maintain an arbitration known from CAN in a first communication phase, and yet to increase the transmission rate again considerably compared to CAN or CAN FD.
  • the method carried out by the device can also be used if at least one CAN FD is tolerant in the bus system CAN subscriber station that is designed in accordance with the standard of ISO 11898-1: 2015 and / or at least one CAN FD subscriber station is / is present that send / send messages according to the CAN protocol and / or CAN FD protocol.
  • the identifier for switching from the second or third state to the first state is a pulse that is the inverse of the data state that is expected in the received signal on the basis of the transmitted signal.
  • bus states of the signal received from the bus in the first communication phase are generated with a different physical layer than bus states of the signal received in the second communication phase.
  • bits of the transmission signal in the first communication phase have a bit time that is at least a factor of 10 greater than a bit time of bits of the second communication phase.
  • the identifier for switching from the second or third state to the first state can have a time duration that is less than a bit time of the first communication phase and is greater than a bit time of the second communication phase.
  • the identifier for switching from the second or third state to the first state has a time duration which is greater than a bit time of the first communication phase and is smaller than a time duration of an error frame which is sent in the transmission signal to avoid an error in the communication to signal on the bus.
  • the device is designed to compare the digital received signal with the digital transmitted signal in order to determine whether the data flow at the receiving port is to be reversed for the period of time for sending the identifier in order to transfer the identifier from the communication control device to the transmitter via the receiving port - / receiving device to send.
  • the device is configured to cause the communication control device, in the time in which the device reverses the data flow of the digital received signal, at the connection for the digital received signal to send the identifier with a predetermined value and a predetermined period of time to the transmitting / receiving device send.
  • the subscriber station described above can have the transmitting / receiving device, which optionally has a transmitting module for sending messages as the signal on the bus and a receiving module for receiving the signal from the bus, the transmitting / receiving device being configured to its transmission module lock, so that the transmission signal is not sent from the transmission connection to the bus when the transmission / reception device is switched to the second state.
  • the communication control device may have the device.
  • the subscriber station described above can be part of a bus system which also comprises a bus and at least two subscriber stations which are connected to one another via the bus in such a way that they can communicate with one another serially.
  • at least one of the at least two subscriber stations is a previously described subscriber station.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for communication in a serial bus system according to claim 13.
  • the method is carried out with a subscriber station for a bus system which has a communication control device, a transmission connection, a reception connection and a device, the method comprising the steps of generating, with the communication control device, a transmission signal in order to exchange messages between the Controlling subscriber station and at least one other subscriber station of the bus system, outputting, with the transmission connection, the transmission signal from the communication control device to a transmission / reception device which is designed to send a signal to a bus of the bus system based on the transmission signal, the transmission signal , is designed such that the transmitting / receiving device is to be switched in a first communication phase of the transmission signal to a first state for sending the transmission signal on the bus and in a second communication phase in at least a second or third state for sending the transmission signal to the bus is to be switched, receiving, with the receiving connection, the signal from the bus, evaluating, with the device, the transmitting signal and
  • the method offers the same advantages as mentioned above with regard to the subscriber station.
  • FIG. 1 shows a simplified block diagram of a bus system according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a diagram to illustrate the structure of messages that can be sent by a transmitting / receiving device for a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a simplified schematic block diagram of a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment in a first operating mode
  • FIG. 4 shows a simplified schematic block diagram of the subscriber station of FIG. 3 in a second operating mode
  • FIG. 5 shows an example of a time profile of a digital transmission signal TxD which is sent from a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment to a bus of the bus system;
  • FIG. 6 shows a time profile of analog bus signals CAN-XL_H and CAN-XL_L, which occur on the bus in normal operation as a result of the transmit signal TxD from FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a time profile of a differential voltage VDIFF that results from the bus signals CAN-XL_H and CAN-XL_L from FIG. 6;
  • FIGS. 6 and 7 shows a time profile of a digital received signal RxD, which a subscriber station of the bus system receives from the bus and generates from the signals from FIGS. 6 and 7;
  • FIG. 9 shows an example of the time profile of signals when switching the operating modes or operating states of the transmitting / receiving device of FIG Subscriber station of FIGS. 3 and 4 between the different communication phases of a message;
  • 10 and 11 show an example of a time profile of signals RxDO, RxD, TxD, which a communication control device of the subscriber station according to the first embodiment drives at its connections TXD, RXD when the subscriber station acts as a sender of a message on the bus and has detected an error;
  • FIGS. 12 and 13 show an example of a time profile of signals RxDO, RxD, TxD, which a communication control device of the subscriber station drives at its connections TXD, RXD according to a first exemplary embodiment when the subscriber station acts as a sender of a message on the bus and has detected an error.
  • FIG. 1 shows a bus system 1 which, in particular, is fundamentally designed for a CAN bus system, a CAN FD bus system, a CAN XL bus system, and / or modifications thereof, as described below.
  • the bus system 1 can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, an airplane, etc., or in a hospital, etc. use.
  • the bus system 1 has a multiplicity of subscriber stations 10, 20, 30, each of which is connected to a bus 40 with a first bus core 41 and a second bus core 42.
  • the bus wires 41, 42 can also be called CAN_H and CAN_L or CAN-XL_H and CAN-XL_L and are used for electrical signal transmission after coupling in the differential level or generating recessive levels for a signal in the transmission state.
  • Messages 45, 46 in the form of signals between the individual subscriber stations 10, 20, 30 can be transmitted serially via bus 40. If an error 47 occurs during communication on bus 40, as indicated by the jagged black block arrow shown in Fig. 1, an error frame 48 (error flag) can be sent.
  • the subscriber stations 10, 20, 30 are, for example, control devices, sensors, display devices, etc. of a motor vehicle.
  • the subscriber station 10 has a
  • the subscriber station 20 has a communication control device 21 and a transmitting / receiving device 22.
  • the subscriber station 30 has a communication control device 31, a transmitting / receiving device 32 and a switching signaling device 35 Transmitting / receiving devices 12, 22, 32 of subscriber stations 10, 20, 30 are each connected directly to bus 40, even if this is not illustrated in FIG. 1.
  • the communication control devices 11, 21, 31 each serve to control communication between the respective subscriber station 10, 20, 30 via the bus 40 with at least one other subscriber station of the subscriber stations 10, 20, 30 that are connected to the bus 40.
  • the communication control device 11 creates and reads first messages 45, which are modified CAN messages 45, for example.
  • the modified CAN messages 45 are structured on the basis of a CAN XL format, which is described in more detail with reference to FIG. 2.
  • the communication control device 21 can be designed like a conventional CAN controller according to ISO 11898-1: 2015.
  • the communication control device 21 creates and reads second messages 46, for example Classical CAN messages 46.
  • the Classical CAN messages 46 are structured according to the Classical basic format, in which the message 46 can contain up to 8 data bytes.
  • the Classical CAN message 46 is structured as a CAN FD message, in which a number of up to 64 data bytes can be included, which are also transmitted at a significantly faster data rate than with the Classical CAN message 46.
  • the communication control device 21 is designed like a conventional CAN FD controller.
  • the communication control device 31 can be designed to provide a CAN XL message 45 or a Classical CAN message 46 for the transmitting / receiving device 32 or to receive it from it, as required.
  • the communication control device 31 thus creates and reads a first message 45 or second message 46, the first and second messages 44, 46 differing in their data transmission standard, namely in this case CAN XL or CAN.
  • the Classical CAN message 46 is structured as a CAN FD message. In the latter case, the communication control device 31 is designed like a conventional CAN FD controller.
  • the transmitting / receiving device 12 can be designed as a CAN XL transceiver apart from the differences described in more detail below.
  • the transmitting / receiving device 22 can be designed like a conventional CAN transceiver or CAN FD transceiver.
  • the transmitting / receiving device 32 can be designed to provide messages 45 according to the CAN XL format or messages 46 according to the current CAN basic format for the communication control device 31 or to receive them from it, as required.
  • the transmitting / receiving devices 12, 32 can additionally or alternatively be designed like a conventional CAN FD transceiver.
  • FIG. 2 shows a CAN XL frame 450 for the message 45, as it is sent by the transmitting / receiving device 12 or the transmitting / receiving device 32.
  • the CAN XL frame 450 is divided into different communication phases 451 to 453 for the CAN communication on the bus 40, namely an arbitration phase 451, a data phase 452 and a frame end phase 453.
  • an identifier is used to negotiate bit by bit between the subscriber stations 10, 20, 30 which subscriber station 10, 20, 30 would like to send the message 45, 46 with the highest priority and therefore gets exclusive access to the bus 40 of the bus system 1 for the next time for sending in the subsequent data phase 452.
  • the useful data can have, for example, up to 4096 bytes or a larger value in accordance with the value range of a data length code.
  • a checksum field can contain a checksum over the data of data phase 452 including the stuff bits, which are inserted as inverse bits by the sender of message 45 after a predetermined number of identical bits, in particular 10 identical bits.
  • at least one acknowledge bit can be contained in an end field in the frame end phase 453.
  • a physical layer is used as in CAN and CAN FD.
  • the physical layer corresponds to the bit transmission layer or layer 1 of the well-known OSI model (Open Systems Interconnection Model).
  • phase 451, 453 An important point during phases 451, 453 is that the known CSMA / CR method is used, which allows subscriber stations 10, 20, 30 to access bus 40 simultaneously without the higher-priority message 45, 46 being destroyed. As a result, further bus subscriber stations 10, 20, 30 can be added to bus system 1 relatively easily, which is very advantageous.
  • a sender of the message 45 does not begin sending bits of the data phase 452 on the bus 40 until the subscriber station 10 as the sender has won the arbitration and the subscriber station 10 as the sender thus has exclusive access to the bus 40 of the bus system 1 for sending .
  • the following different properties can be implemented in the bus system with CAN XL compared to CAN or CAN FD: a) Adoption and, if necessary, adaptation of proven properties that are responsible for the robustness and user-friendliness of CAN and CAN FD, in particular frame structure with identifier and arbitration according to the CSMA / CR method, b) increasing the net data transmission rate to around 10 megabits per second, c) increasing the size of the user data per frame to around 4 kbytes.
  • the communication control device 11 can be a TxD via a transmission connection TXD, which is also referred to below as a TXD connection -Send signal and / or an identifier 455 to the transmitting / receiving device 12.
  • TXD transmission connection
  • RXD receiving connection
  • the communication control device 11 can send an identifier 457 to the transmitting / receiving device 12 via the RXD connection, as illustrated in FIG. 4.
  • the data flow at the RXD connection is temporarily reversed from the direction according to FIG. 3.
  • the reversal of the data flow at the connection RXD for the signal RxD can be carried out in particular with a switch or switching block with at least one transistor.
  • the subscriber station 30 is constructed in a manner similar to that in FIG. 3 and FIG.
  • switchover signaling device 35 is not integrated into the communication control device 31, but is provided separately from the communication control device 31 and the transceiver 32.
  • the subscriber station 30 and the device 35 are therefore not described separately.
  • the functions of the switchover signaling device 15 described below are identical in the switchover signaling device 35.
  • ASIC application-specific Integrated circuit
  • SBC system base chip
  • an energy supply device 17 is installed in the system ASIC 16, which supplies the transmitting / receiving device 12 with electrical energy.
  • the energy supply device 17 usually supplies a voltage CAN_Supply of 5 V. However, depending on requirements, the energy supply device 17 can supply a different voltage with a different value. Additionally or alternatively, the energy supply device can be configured as a power source.
  • the transmitting / receiving device 12 also has a transmitting module 121, a receiving module 122, and an evaluation module 125.
  • the evaluation module 125 can be designed as a switching block, which in particular has at least one transistor. This is described in more detail below.
  • the transmission module 121 and the reception module 122 can as in a conventional transceiver 22 be constructed.
  • the transmission module 121 can in particular have at least one operational amplifier and / or one transistor.
  • the receiving module 122 can in particular have at least one operational amplifier and / or one transistor.
  • the transmitting / receiving device 12 is connected to the bus 40, more precisely its first bus core 41 for CAN_H or CAN-XL_H and its second bus core 42 for CAN_L or CAN-XL_L.
  • the voltage supply for the energy supply device 17 for supplying the first and second bus wires 41, 42 with electrical energy, in particular with the CAN supply voltage, takes place via at least one connection 43.
  • the connection to ground or CAN_GND is implemented via a connection 44.
  • the first and second bus wires 41, 42 are terminated with a terminating resistor 49.
  • the first and second bus wires 41, 42 are connected in the transmitting / receiving device 12 to the transmitting module 121, which is also referred to as a transmitter, and to the receiving module 122, which is also referred to as a receiver, even if the connection in FIG. 3 and Fig. 4 is not shown for simplicity.
  • the transmission module 121 sets a transmission signal TxD or TxD, which is shown in FIG. 5 and was generated by the communication control device 11, into corresponding signals CAN-XL_H and CAN-XL_L according to FIG. 6 for the bus wires 41, 42 and sends these signals CAN-XL_H and CAN-XL_L to the connections for CAN-XL_H and CAN-XL_L on bus 40.
  • a differential voltage VDIFF CAN-XL_H - is formed on bus 40.
  • CAN-XL_L which is illustrated in FIG. 7.
  • the receiving module 122 forms a received signal RxD from the signals CAN-XL_H and CAN-XL_L received from the bus 40 according to FIG. 6 or their differential voltage VDIFF according to FIG. 7, as shown in FIG. 8, and sends this to the communication control device 11 continue.
  • the transmitting / receiving device 12 with the receiving module 122 always listens to a transmission of data or messages 45, 46 on the bus 40 in normal operation, regardless of whether the transmission - / receiving device 12 is the sender of the message 45 or not.
  • the bit rate in phases 451, 453, that is to say in the case of arbitration and the end of the frame, has a value of a maximum of 1 Mbit / s.
  • the bit rate in the data phase 452 can have the same value, as shown in FIGS. 6 to 6.
  • the bit rate in the data phase 452 can have a higher value than in the phases 451, 453, in particular 8 Mbit / s or 10 Mbit / s or even higher.
  • a bit time t_btl in phases 451, 453 is significantly longer than a bit time t_bt2 in data phase 452.
  • the signals CAN-XL_H and CAN-XL_L have the dominant and recessive bus levels 401, 402 in the aforementioned communication phases 451, 453, as known from CAN.
  • the signals CAN-XL_H and CAN-XL_L in the data phase 452 differ from the conventional signals CAN_H and CAN_L, as described in more detail below.
  • the transmission module 121 drives the dominant states 402 of the differential signals CAN-XL_H and CAN-XL_L differently only in the aforementioned communication phases 451, 453.
  • the bus levels on the bus wires 41, 42 for the recessive states 401 in the aforementioned communication phases 451, 453 are equal to the voltage Vcc or CAN supply of, for example, about 2.5 V.
  • VDIFF CAN- XL_H - CAN-XL_L for the recessive states 401 (logical, 1 'or H of the transmission signal TxD) a value of 0V and for the dominant states 402 (logical, 0' or L of the transmission signal TxD) a value of approx. 2 , 0 V.
  • the transmitting / receiving device 12 detects the end of the arbitration phase 451, the transmitting / receiving device 12 is in a second operating mode switched.
  • the transmission module 121 of the transmitting / receiving device 12 changes from a state ZI in which the bus states 401, 402 according to the left part of FIG. 6 and FIG. 7, respectively, are switched to a second state Z2 for the data phase 452, in which the transmitting / receiving device 12 only acts as a receiver in the following data phase 452.
  • the transmitting / receiving device 12, more precisely its receiving module 122 is thus switched from a first operating mode to a second operating mode.
  • the transmission module 121 of the transmitting / receiving device 12 is switched to a state Z3 in the second operating mode, in which the data states Data_0 or L and Data_l or H of the transmit signal TXD of FIG. 5, the bus states U_D0, U_D1 are generated according to the right part of FIG. 6 and FIG. 7, respectively.
  • the transmitting / receiving device 12, more precisely its transmitting module 121 is thus switched from a first operating mode to a second operating mode or from a state ZI to a state Z2 and / or to a state Z3.
  • the voltage VDIFF of FIG. 7 only serves to illustrate the function of the transmitting / receiving device 12.
  • the sequence of the data states Data_0 or L and Data_l or H in the transmission signal TxD and thus the resulting bus states U_D0, U_D1 can be selected as required .
  • bus levels between approximately -0.6 V and approximately -2 V are present on the bus line of bus 40 in the Data_0 state and between approximately 0.6 V and approximately 2 V in the Data_l state.
  • the differential voltage VDIFF CAN-XL_H-CAN-XL_L has a maximum amplitude of approximately 1.4 V, even if FIG. 7 shows an amplitude for VDIFF as 2 V in a special example.
  • the transmission module 121 according to FIG. 6 generates a first data state, for example Data_0 or L, as a bus state 402 with different bus levels for two bus wires 41, 42 of the bus line and a second data state, for example Data_l or H, in a first operating mode. as bus state 401 with the same bus level for the two bus wires 41, 42 of the bus line of bus 40.
  • a bus state 403 is established, for example.
  • the transmission module 121 forms the first and second data status Data_0, Data_l as bus status U_D0, U_D1 with different bus levels for the two bus wires for the temporal progressions of the signals CAN-XL_H, CAN-XL_L in a second operating mode, which includes the data phase 452 41, 42 of the bus line of bus 40. This is shown in FIGS. 6 and 7.
  • the reception module 122 uses the first reception threshold T_a known from CAN / CAN-FD, in particular with the typical position of 0.7 V according to ISO11898-2: 2016, to determine the bus states 401, 402 to be able to reliably recognize in the first operating mode.
  • the receiving module 122 uses a receiving threshold T_d, which is approximately 0 V, in the data phase 452. Additional reception thresholds can be used as an option.
  • the switchover signaling device 15 of FIGS. 3 and 4 is designed to recognize in a message 45 received from the bus 40 when it is necessary to switch between the communication phases 451, 452 or between the communication phases 452, 453.
  • the switchover signaling device 15 can at least partially interpret the communication protocol used in the bus system 1 for messages 45, more precisely for the frame 450 of FIG. 2.
  • the switchover signaling device 15 with the identifier 457 can signal different states ZI, Z2, Z3 into which the transceiver device 12 is to be switched when switching.
  • the evaluation module 125 evaluates the identifiers 457_Z1, 457_Z2, 457_Z3, 457_F_Z1 in order to switch the transmitting / receiving device 12 to the respective states ZI, Z2, Z3, which are specified by the respective identifier 457, 457_Z1, 457_Z2, 457_Z3, 457_F_Z1 .
  • the signal TxD is a transmission signal TxD for a frame 450 at the transition to the data phase 452 at the TXD connection of the subscriber station 10.
  • the signal RxD is the resulting received signal RxD, which the transmitting / receiving device 12 sends to the communication control device 11 via the connection RXD .
  • the signal RxDJ is a received signal RxDJ which the transmitting / receiving device 12 sees at the connection RXD, since the communication control device 11, after reversing the RXD connection, as shown in FIG. 4 and described above, with a signal RxD (FIG. 12 ) sends an identifier 457_Z3 via the RXD connection.
  • the identifier 457_Z3 is the identifier 457 in which the transmitting / receiving device 12 is to be switched from the state ZI to the state Z3.
  • FIG. 9 shows the second switchover section of the signal TxD, RxD, RxDJ during the switchover from the data phase 452 to the frame end phase 453.
  • the levels of the signal TxD and thus of the resulting RxD, RxDJ result from the user data to be sent, which is shown with dashed lines for the signals TxD, RxD, RxDJ
  • the transmitting / receiving device 12 uses a physical layer 451_P both in the arbitration phase 451 and in the frame end phase 453.
  • the transceiver 12 uses a physical layer 452_P in the data phase 452, which is different from the physical layer 451_P differs, as already described above and illustrated in FIGS. 6 and 7.
  • the resXL bit is always sent with an L or 0 level in the frame 450.
  • the resXL bit may be used differently in subsequent formats to frame 450.
  • the device 15 Since the device 15 recognizes on the basis of the H level of the FDF bit and the XLF bit in the example of FIG. 9 that a switch is to be made to the data phase 452, the device 15 reverses the data flow at the connection RXD for the received signal RxD and during a bit AH sends the identifier 457 in a signal RxD via the connection RXD, as shown in FIG. 10 or FIG. In the example of FIG. 9, the identifier 457_Z3 is sent in the signal RxD.
  • the identifier 457 has two bits when the transmitting / receiving device 12 is to be switched from the state ZI to the state Z3.
  • the evaluation module 125 causes the transmitter / receiver device 12 to switch from state ZI to state Z2 after the first pulse and then switch to state Z3 after the second pulse .
  • the subscriber station 10 is allowed to send its message 45 in the data phase 452, has thus won the arbitration and is therefore the sender of the message 45 in the data phase 452.
  • Such a switchover and the state Z3 are shown in FIG. 9 and in FIG. 12 and 13 illustrated.
  • the state ZI can alternatively be referred to as the arbitration phase mode.
  • the state Z2 can alternatively be referred to as Rx data phase mode.
  • the state Z3 can alternatively be referred to as Tx data phase mode.
  • the identifier 457 has only one of the two bits of the identifier 457_Z3 as identifier 457_Z2 in the present exemplary embodiment when the transceiver 12 switches from the state ZI during the arbitration phase 451 for the data phase 452 to the state Z2 is.
  • the subscriber station 10 is only a receiver in the data phase 452, has thus lost the arbitration and is therefore not allowed to transmit in the data phase 452.
  • the transmitting / receiving device 12 therefore locks its driver or the transmitting module 121 and switches the CAN wire pair CAN_H / CAN_L, for example, to a high resistance.
  • the reception thresholds T_a, T_d are adapted, as described above. Such a switchover and the state Z2 are not illustrated in more detail here, since the state Z2 is no longer relevant for the present invention.
  • the device 15 ends the reversal of the data flow at the connection RXD for the received signal RxD, so that the operating mode of FIG. 3 is again present.
  • the switchover signaling device 15 again provides signaling with an identifier 457 via the connection RXD.
  • the switchover signaling device 15 signals at the end of the data phase 452 during a bit sequence AH with an identifier 457_Z1 via the connection RXD that the transmitting / receiving device 12 has to switch the physical layer 452_P of the data phase 452 to the physical layer 451_P of the frame end phase 453.
  • FIGS. 10 and 11 serve to illustrate the case in which an error 47 occurs during the transmission of a frame 450 in the data phase 452, as shown in FIG. 10 in the RxD signal with the jagged arrow.
  • the subscriber stations 10, 20, 30 can possibly no longer receive a signal from the bus 40 and / or no valid signal RxD generate more.
  • the subscriber station 10 is a sending subscriber station 10, which has thus won the arbitration and acts as the sender of the frame 450 in the data phase 452, the subscriber station 10 is switched to the state Z3 in the data phase 452, as shown in FIG.
  • the transmission module 121 is active in the transmitting / receiving device 12 in order to drive the corresponding bus states for the level 0 or 1 onto the bus 40 in the data phase 452, depending on the level of the transmission signal TxD.
  • Communication control device 11 sends the previous frame 450 and instead sends an error frame 48 with the TxD signal, as shown in FIG. 10 with the identifier 455_48.
  • the error frame 48 has a length of 6 bits of the arbitration phase 451, for example.
  • the length of the error frame 48 depends on the stuffing rule, according to which a stuff bit with an inverse level is inserted after a predetermined number of bits with the same level.
  • the transceiver 12 drives the error frame 48 with the physical layer 452_P of the data phase 452 and thus with the levels of the data phase 452 via the connection TXD of the subscriber station 10. This is for no problem for a certain time, since those subscriber stations that are not yet sending an error frame 47 are in state Z2 (data mode as receiver, receiving node) and will soon themselves detect an error and send an error frame 47.
  • the RxD signal Due to the transmitted error frame 48, the RxD signal has the value 0 with a very high probability, as shown in FIG. 10. Since the RxD signal is is stable, the communication control device 11, in particular its protocol controller, can signal something to the transceiver device 12 in the microcontroller (uC) 13 via an RxDO signal. This is shown in Fig. 10 with the identifier 457_F_Z1 as an example.
  • the device 15 for signaling the switchover after the error 47 changes the data flow at the connection for the received signal RxD of FIG. 10. Therefore, at the connection for the received signal RxD, the data are then passed from the communication control device 11 to the transceiver device 12, more precisely its receiver 122, as illustrated in FIG. 4.
  • the device 15 can use the evaluation that is already being carried out by the communication control device 11, and optionally also carry out an evaluation of the received signal RxD itself. The plausibility of the evaluation result of device 15 can thereby be checked. If necessary, one of the evaluations can be rated higher than the other, so that the evaluation can implement different security levels for the detection of the switchover.
  • the identifier 457_F_Z1 which is shown in FIG. 10, can be used to signal the switchover.
  • the identifier 457_F_Z1 of FIG. 10 is an RxDO pulse which has a duration TI.
  • the time period TI is shorter than an arbitration bit time t_btl.
  • the identifier 457_F_Z1 in the first bit of the error frame 48 is sent as a long 1-pulse at the RxD connection
  • the length or duration TI of the 1-pulse of the identifier 457_F_Z1 could be 700ns, for example, because this fits easily into the shortest permitted arbitration bit time t_btl of 1000ns. This RxD pattern from FIG. 10 is therefore not bit rate dependent. Another time period TI can of course be selected. According to a variant of the identifier 457_F_Z1 described above, the pulse can be sent in any bit of the error frame 48. The identifier 457_F_Z1 thus corresponds to a bit with a predetermined value.
  • the pulse in the first bit of the error frame 48 cannot be sent starting with the first edge of the error frame 48, but rather with a time delay to the first edge of the error frame 48.
  • a pulse can be sent in more than one bit, in particular in each bit, of the error frame 48.
  • the identifier 457_F_Z1 thus forms a predetermined bit pattern in which each pulse of the identifier 457_F_Z1 corresponds to one bit.
  • the probability can be increased that the transceiver 12 will detect the signaling by the identifier 457_F_Z1. This is advantageous in the following case, for example.
  • the subscriber station 30 From the third bit of the error frame 48 of the subscriber station 10, the subscriber station 30 also recognizes an error 47 and sends an error frame 48 itself.Thus, from the third bit of the error frame 47, the RxD signal at the subscriber station 10 and the transceiver 12 are stable recognizes the signaling through the identifier 457_F_Z1. Based on the identifier 457_F_Z1, the transmitting / receiving device 12 switches from the state Z3 to the state ZI. Therefore, the physical layer 452_P of the data phase 452 is switched to the physical layer 451_P of the phases 451, 453.
  • the transmitting / receiving device 12 can also include the length or duration TI of the identifier 457_F_Z1 or of the at least one pulse.
  • a minimum length or minimum duration TI may be necessary here in order to prevent accidental switching.
  • the device 15 for signaling the switchover after the error 47 changes the data flow at the connection for the received signal RxD back to the operating state of FIG the received signal RxD passes the data back from the transceiver 12, more precisely its receiver 122, to the communication control device 11, as illustrated in FIG. 3.
  • the device 15 thus only changes the data flow at the connection RXD for the received signal RxD for signaling the switchover. Therefore, as usual, at the connection for the received signal RxD, the data are passed from the transceiver 12, more precisely its receiver 122, to the communication control device 11.
  • the device 15 makes the switchover from the data phase 452 to the arbitration phase 451 with a lower bit rate during the error frame 48 recognizable.
  • the information about this point in time is thus available to the transmitting / receiving device 12 in order to be able to switch to the slower arbitration phase 451. Due to the design of the subscriber stations 10, 30, no galvanic connection is required through an additional connection to the communication control device 11 and the transmitting / receiving device 12 connected to it
  • Communication control device 11 can transmit the time of the switchover between the states ZI, Z2, Z3 to the transmitting / receiving device 12. That is to say, the device 15 advantageously does not require any additional connection which is not available on a standard housing. As a result of the device 15, there is no need to change to another, larger and more expensive housing in order to provide an additional connection.
  • the device 15 makes it possible that no integration of a protocol controller functionality in the transmitting / receiving device 12 is required.
  • Such a protocol controller could, among other things, recognize the switchover phase of the message 45 and, depending on this, initiate the data phase 452 and switch back to the phase 451 from the data phase. Since such an additional protocol controller would, however, require a considerable amount of space in the transmitting / receiving device 12 or the ASIC 16, the device 15, which can additionally or alternatively use the already existing functionality of the communication control device 11, significantly reduces the resource requirement.
  • the device 15 and the evaluation unit 125 offer a very uncomplicated and inexpensive solution for making the transceiver 12 aware of the switchover between the communication phases 451, 452, 453.
  • FIGS. 12 and 13 illustrate a switchover with an identifier 457_F_Z1 according to a second exemplary embodiment.
  • the identifier 457_F_Z1 is sent in the event that an error 47 occurs during the transmission of a frame 450 in the data phase 452, as shown in FIG. 12 in the RxD signal with the jagged arrow.
  • the identifier 457_F_Z1 of FIG. 12 is an RxDO pulse that has a duration T2.
  • the time period T2 is longer than an arbitration bit time t_btl. This is possible because the communication control device 11, in particular its protocol controller, sends an error frame 47 which, for example, consists of 6 bits.
  • the length of the 1-pulse at the RXD connection is longer than in FIG. 10.
  • the time duration T2 of the 1-pulse at the RXD connection is therefore approx. 3000 ns. This corresponds to 3 arbitration bit times t_btl at the highest possible arbitration bit rate of 1 Mbit / s. Another time period T2 can of course be selected.
  • the transmitting / receiving device 12 could, for example, switch to state 1 from a detected pulse length or duration T2 of 1500 ns.
  • the detection of the signaling in the transmitting / receiving device 12 can be implemented in a particularly robust and cost-effective manner.
  • the identifier 457_F_Z1 from FIG. 12 can also be sent as a long 1-pulse at the RxD connection from the communication control device 11, in particular its protocol controller, at the beginning of the first bit of the error frame 48.
  • the pulse can be sent starting with any bit of the error frame 48, in particular so that the pulse ends with the error frame 48.
  • the pulse of the identifier 457_F_Z1 described above can be sent with a time delay from the first bit of the error frame 48 to the first edge of the error frame 48.
  • a pulse can be sent in more than one bit of the error frame 48.
  • the previously described identifier 457_F_Z1 here forms a predetermined bit pattern. The bits of the bit pattern can have different lengths.
  • the transmitting / receiving device 12 switches from the state Z3 to the state ZI. Therefore, the physical layer 452_P of the data phase 452 is switched to the physical layer 451_P of the phases 451, 453.
  • the transmitting / receiving device 12 can also include the length or duration T2 of the identifier 457_F_Z1 or of the at least one pulse.
  • a minimum length or minimum duration T2 may be necessary here in order to prevent accidental switching.
  • the device 15 for signaling the switchover after the error 47 changes the data flow at the connection for the received signal RxD back to the operating state of FIG the received signal RxD passes the data back from the transceiver 12, more precisely its receiver 122, to the communication control device 11, as illustrated in FIG. 3.
  • the mode of operation of the bus system 1 is the same as the mode of operation that is described with reference to the previous exemplary embodiment.
  • a subscriber station of the bus system 1 which is only the recipient of the message 45 or of the frame 450 in the current data phase also uses the identifier 457_F_Z1.
  • Such a subscriber station of the bus system 1 has lost the previous arbitration and has therefore switched to the Z2 state before the start of the data phase 452.
  • the receiving subscriber station for example subscriber station 30, does not normally send anything, which is why its signal TxD is constant. If, however, the subscriber station 30 sends an error frame 47 in the state Z2 after the error 47 has been recognized, the transceiver 32 must switch back to the state ZI.
  • the method described above is used as an alternative or in addition to an error frame 48 during any other bit.
  • an error frame 48 For example in the frame end phase during the End-Of-Frame (EOF) field.
  • EEF End-Of-Frame
  • the switching back of the transmitting / receiving device 12 to the arbitration mode (state ZI) is achieved even more reliably in that a further switchover condition is introduced. Accordingly, the transmitting / receiving device 12 switches when the state of the bus 40 or of the signal RxD remains constant for a predetermined period of time T_C is, for example for a period of time that is longer than the duration of an error frame 48, from any state Z2, Z3 to the arbitration mode (state ZI).
  • each subscriber station 10, 20, 30 switches back to the arbitration mode (state ZI) at the end of a frame 450, at the latest in the EOF field. This ensures that the bus 40 is not accidentally blocked by a transmitting / receiving device 12, in particular because the transmitting / receiving device 12 is switched to state Z3.
  • the reception threshold T_d shown in the figures is based on the assumption that in the bus system 1 the bus states U_D0, U_D1 are driven inversely with respect to one another with the same VDIFF levels. Alternatively, however, it is possible to adapt the reception threshold T_d accordingly in the case when the bus states U_D0 and U_D1 are driven with e.g. two different positive VDIFF levels.
  • the invention can be used in any communication network and / or communication method in which two different communication phases are used in which the bus states are located differentiate that are generated for the different communication phases.
  • the invention can be used in the development of other serial communication networks, such as Ethernet and / or 100 Base-Tl Ethernet, field bus systems, etc.
  • the bus system 1 can be a communication network in which data can be transmitted serially at two different bit rates. It is advantageous, but not a mandatory prerequisite, that in the bus system 1 an exclusive, collision-free access of a subscriber station 10, 20, 30 to a common channel is guaranteed at least for certain periods of time.
  • the number and arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary.
  • the subscriber station 20 in the bus system 1 can be omitted.
  • one or more of the subscriber stations 10 or 30 can be present in the bus system 1.
  • all subscriber stations in the bus system 1 are configured identically, that is to say only subscriber station 10 or only subscriber station 30 are present.
  • bit duration t_bt2 in the data phase 452 compared to the bit duration t_btl which is used in the arbitration phase 451 and frame end phase 453.
  • the data phase 452 sends at a higher bit rate than the arbitration phase 451 and frame end phase 453. In this way, the transmission speed in bus system 1 can be increased even further.

Abstract

Es ist eine Teilnehmerstation (10; 30) für ein serielles Bussystem (1) und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem (1) bereitgestellt. Die Teilnehmerstation (10; 30) hat eine Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31) zum Erzeugen eines Sendesignals (TxD), um den Austausch von Nachrichten (45; 46) zwischen der Teilnehmerstation (10; 30) und mindestens einer anderen Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) zu steuern, einen Sendeanschluss (TXD) zum Ausgeben des Sendesignals von der Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31) an eine Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32), die ausgestaltet ist, basierend auf dem Sendesignal (TxD) ein Signal auf einen Bus (40) des Bussystems (1) zu senden, einen Empfangsanschluss (RXD) zum Empfangen des Signals von dem Bus (40), und eine Einrichtung (15; 35) zur Auswertung des Sendesignals (TxD) und/oder zur Auswertung eines Empfangssignals (RxD), das von der Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) aus dem von dem Bus (40) empfangenen Signal erzeugt wurde, wobei das Sendesignal (TxD) derart ausgestaltet ist, dass die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) in einer ersten Kommunikationsphase (451, 453) des Sendesignals (TxD) in einen ersten Zustand (ZI) zum Senden des Sendesignals (TxD) auf den Bus (40) zu schalten ist und in einer zweiten Kommunikationsphase (452) in mindestens einen zweiten oder dritten Zustand (Z2, Z3) zum Senden des Sendesignals (TxD) auf den Bus (40) zu schalten ist, und wobei die Einrichtung (15; 35) ausgestaltet ist, über den Empfangsanschluss (RXD) eine Kennung (457_F_Z1) an die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) auszugeben, wenn die Auswertung der Einrichtung (15; 35) ergibt, dass bei der Kommunikation auf dem Bus ein Fehler (47) aufgetreten ist und in Folge dessen in dem Sendesignal (TxD) ein Fehler (47) signalisiert wird, aufgrund dessen die Sende- /Empfangseinrichtung (12; 32) von dem zweiten oder dritten Zustand (Z2, Z3) in den ersten Zustand (ZI) zu schalten ist.

Description

Beschreibung
Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem, das mit hoher Datenrate und großer Fehlerrobustheit arbeitet.
Stand der Technik
In einer technischen Anlage ist heutzutage häufig ein Bussystem vorgesehen, das eine Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten der Anlage ermöglicht. Insbesondere in Fahrzeugen, wird häufig ein Bussystem eingesetzt, in welchem Daten als Nachrichten im Standard ISO11898-l:2015 als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD übertragen werden. Die Nachrichten werden zwischen den Busteilnehmern des Bussystems, wie Sensor, Steuergerät, Geber, usw., übertragen.
Oft ist gewünscht, dass technische Anlagen immer mehr Funktionen bieten. Dies gilt insbesondere für Fahrzeuge. Die zunehmende Anzahl der Funktionen bedingt, dass auch der Datenverkehr im Bussystem zunimmt. Noch dazu ist es oft gefordert, dass die Daten schneller vom Sender zum Empfänger zu übertragen sind als bisher. Folge davon ist, dass die geforderte Bandbreite des Bussystems weiter steigen wird.
Um Daten mit höherer Bitrate übertragen zu können als bei CAN, wurde im CAN FD Nachrichten- Format eine Option zur Umschaltung auf eine höhere Bitrate innerhalb einer Nachricht geschaffen. Bei solchen Techniken wird die maximal mögliche Datenrate durch Einsatz einer höheren Taktung im Bereich der Datenfelder über einen Wert von 1 MBil/s hinaus gesteigert. Solche Nachrichten werden nachfolgend auch als CAN FD-Rahmen oder CAN FD-Nachrichten bezeichnet. Bei CAN FD ist die Nutzdatenlänge von 8 auf bis zu 64 Bytes erweitert und sind die Datenübertragungsraten deutlich höher als bei CAN.
Vorteilhaft an einem CAN oder CAN FD basiertes Kommunikationsnetzwerk ist beispielsweise seine Robustheit gegen Fehler. Jedoch hat ein solches Netzwerk doch eine deutlich geringere Schnelligkeit im Vergleich zu einer Datenübertragung bei zum Beispiel 100 Base-Tl Ethernet. Außerdem ist die bisher mit CAN FD erreichte Nutzdatenlänge von bis zu 64 Bytes für einige Anwendungen zu gering.
Wird die Schnelligkeit der Datenübertragung derart erhöht, dass Nutzdaten mit einer noch höheren Datenrate übertragen werden als bei CAN FD, so ist es notwendig, auch die Datenzustände für Steuerdaten und für Nutzdaten unterschiedlich zu erzeugen. Wird bei einem solchen Bussystem ein Fehler erkannt, ist es notwendig, dass der Fehler nicht nur auf dem Bus signalisiert wird. Zusätzlich ist es notwendig, dass die Sende-/Empfangseinrichtung, die auch Transceiver genannt wird, einer sendenden Teilnehmerstation in den Arbitrationsmodus zurückschaltet. Somit ist die Fehlerbehandlung von CAN FD nicht mehr ausreichend, um die geforderte Fehlerrobustheit zu gewährleisten.
Offenbarung der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem bereitgestellt werden, bei welchen bei großer Fehlerrobustheit eine hohe Datenrate und eine Steigerung der Menge der Nutzdaten pro Rahmen realisiert werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Teilnehmerstation hat eine Kommunikationssteuereinrichtung zum Erzeugen eines Sendesignals, um den Austausch von Nachrichten zwischen der Teilnehmerstation und mindestens einer anderen Teilnehmerstation des Bussystems zu steuern, einen Sendeanschluss zum Ausgeben des Sendesignals von der Kommunikationssteuereinrichtung an eine Sende-/Empfangseinrichtung, die ausgestaltet ist, basierend auf dem Sendesignal ein Signal auf einen Bus des Bussystems zu senden, einen Empfangsanschluss zum Empfangen des Signals von dem Bus, und eine Einrichtung zur Auswertung des Sendesignals und/oder zur Auswertung eines Empfangssignals, das von der Sende- /Empfangseinrichtung aus dem von dem Bus empfangenen Signal erzeugt wurde, wobei das Sendesignal, derart ausgestaltet ist, dass die Sende- /Empfangseinrichtung in einer ersten Kommunikationsphase des Sendesignals in einen ersten Zustand zum Senden des Sendesignals auf den Bus zu schalten ist und in einer zweiten Kommunikationsphase in mindestens einen zweiten oder dritten Zustand zum Senden des Sendesignals auf den Bus zu schalten ist, und wobei die Einrichtung ausgestaltet ist, über den Sendeanschluss eine erste Kennung an die Sende-/Empfangseinrichtung auszugeben, wenn die Auswertung der Einrichtung ergibt, dass die Sende-/Empfangseinrichtung von dem zweiten oder dritten Zustand in den ersten Zustand zu schalten ist, wobei die Einrichtung ausgestaltet ist, über den Empfangsanschluss eine Kennung an die Sende- /Empfangseinrichtung auszugeben, wenn die Auswertung der Einrichtung ergibt, dass bei der Kommunikation auf dem Bus ein Fehler aufgetreten ist und in Folge dessen in dem Sendesignal ein Fehler signalisiert wird, aufgrund dessen die Sende-/Empfangseinrichtung von dem zweiten oder dritten Zustand in den ersten Zustand zu schalten ist.
Mit der Teilnehmerstation ist es insbesondere möglich, in einer ersten Kommunikationsphase eine von CAN bekannte Arbitration beizubehalten und dennoch die Übertragungsrate gegenüber CAN oder CAN FD nochmals beträchtlich zu steigern. Dies kann dadurch erreicht werden, dass zwei Kommunikationsphasen mit unterschiedlicher Bitrate verwendet werden und zumindest im Fehlerfall eine Umschaltung von der zweiten Kommunikationsphase in die erste Kommunikationsphase sicher kenntlich gemacht wird. Dies ist sehr vorteilhaft, da die Sende-/Empfangseinrichtung selbst bei Fehlerfällen, wo die normale Zurückschaltung in den Arbitrationszustand aufgrund von starken Störungen nicht funktioniert hat, sicher von der zweiten Kommunikationsphase in die erste Kommunikationsphase umschalten kann. Als Folge davon ist eine deutliche Steigerung der Bitrate und damit der Übertragungsgeschwindigkeit von Sender zum Empfänger realisierbar. Hierbei ist jedoch gleichzeitig eine große Fehlerrobustheit gewährleistet. Dies trägt mit dazu bei, eine Nettodatenrate von mindestens 10 Mbps zu realisieren. Noch dazu kann die Größe der Nutzdaten bis zu 4096 Byte pro Rahmen betragen.
Die Teilnehmerstation realisiert die Signalisierung an die Sende- /Empfangseinrichtung für die Umschaltung von der zweiten Kommunikationsphase in die erste Kommunikationsphase über den Anschluss für ein Empfangssignal. Diese Signalisierung erfolgt über RxD-Signalfolgen bzw. Empfangssignalfolgen. Die Signalisierung benötigt weniger Zeit als eine Umschaltung über den Anschluss für ein Sendesignal.
Zudem ist das durchgeführte Verfahren nicht bitratenabhängig und damit sehr einfach.
Noch dazu kann der Puls für die zuvor beschriebene erste Signalisierungsmöglichkeit verglichen mit einer Bitzeit in der zweiten Kommunikationsphase oder einer Datenbitzeit lang sein. Dies gestaltet die Signalisierung unkritisch, so dass die Signalisierung günstig zu implementieren ist.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass kein zusätzlicher Anschluss zwischen dem Mikrokontroller und der Sende-/Empfangseinrichtung benötigt wird und diese Lösung damit sehr günstig zu realisieren ist.
Daher ermöglicht die Einrichtung in dem Bussystem insbesondere, in einer ersten Kommunikationsphase eine von CAN bekannte Arbitration beizubehalten und dennoch die Übertragungsrate gegenüber CAN oder CAN FD nochmals beträchtlich zu steigern.
Das von der Einrichtung durchgeführte Verfahren kann auch zum Einsatz kommen, wenn in dem Bussystem auch mindestens eine CAN FD tolerante CAN-Teilnehmerstation, die gemäß dem Standard der ISO 11898-1:2015 ausgestaltet ist, und/oder mindestens eine CAN FD Teilnehmerstation vorhanden sind/ist, die Nachrichten nach dem CAN-Protokoll und/oder CAN FD Protokoll senden/sendet.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Teilnehmerstation sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer anderen Option ist die Kennung zum Umschalten von dem zweiten oder dritten Zustand in den ersten Zustand ein Puls, der invers zu dem Datenzustand ist, welcher aufgrund des Sendesignals in dem Empfangssignal erwartet wird.
Optional sind Buszustände des in der ersten Kommunikationsphase von dem Bus empfangenen Signals mit einem anderen Physical Layer erzeugt als Buszustände des in der zweiten Kommunikationsphase empfangenen Signals.
Möglicherweise haben Bits des Sendesignals in der ersten Kommunikationsphase eine Bitzeit, die um mindestens den Faktor 10 größer als eine Bitzeit von Bits der zweiten Kommunikationsphase ist. Hierbei kann die Kennung zum Umschalten von dem zweiten oder dritten Zustand in den ersten Zustand eine Zeitdauer haben, die kleiner als eine Bitzeit der ersten Kommunikationsphase ist und größer als eine Bitzeit der zweiten Kommunikationsphase ist. Alternativ hat die Kennung zum Umschalten von dem zweiten oder dritten Zustand in den ersten Zustand eine Zeitdauer, die größer als eine Bitzeit der ersten Kommunikationsphase ist und kleiner als eine Zeitdauer eines Fehlerrahmens ist, der in dem Sendesignal gesendet wird, um einen Fehler bei der Kommunikation auf dem Bus zu signalisieren.
Denkbar ist, dass die Einrichtung ausgestaltet ist, das digitale Empfangssignal mit dem digitalen Sendesignal zu vergleichen, um zu bestimmen, ob der Datenfluss am Empfangsanschluss für die Zeitdauer zum Senden der Kennung umzukehren ist, um die Kennung über den Empfangsanschluss von der Kommunikationssteuereinrichtung an die Sende-/Empfangseinrichtung zu senden. Optional ist die Einrichtung ausgestaltet, die Kommunikationssteuereinrichtung zu veranlassen, in der Zeit, in welcher die Einrichtung den Datenfluss des digitalen Empfangssignals umkehrt, an dem Anschluss für das digitale Empfangssignal die Kennung mit einem vorbestimmten Wert und einer vorbestimmten Zeitdauer an die Sende-/Empfangseinrichtung zu senden.
Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann die Sende-/Empfangseinrichtung aufweisen, welche optional ein Sendemodul zum Senden von Nachrichten als das Signal auf den Bus und ein Empfangsmodul zum Empfang des Signals von dem Bus aufweist, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet ist, ihr Sendemodul zu verriegeln, so dass das Sendesignal von dem Sendeanschluss nicht auf den Bus gesendet wird, wenn die Sende-/Empfangseinrichtung in den zweiten Zustand geschaltet ist.
Möglicherweise weist die Kommunikationssteuereinrichtung die Einrichtung auf.
Denkbar ist, dass in der ersten Kommunikationsphase ausgehandelt wird, welche der Teilnehmerstationen des Bussystems in der nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase einen zumindest zeitweise exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus bekommt.
Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann Teil eines Bussystems sein, das zudem einen Bus und mindestens zwei Teilnehmerstationen umfasst, welche über den Bus derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell 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 Kommunikation in einem seriellen Bussystem nach Anspruch 13 gelöst. Das Verfahren wird mit einer Teilnehmerstation für ein Bussystem ausgeführt, die eine Kommunikationssteuereinrichtung, einen Sendeanschluss, einen Empfangsanschluss und eine Einrichtung aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, Erzeugen, mit der Kommunikationssteuereinrichtung, eines Sendesignals, um den Austausch von Nachrichten zwischen der Teilnehmerstation und mindestens einer anderen Teilnehmerstation des Bussystems zu steuern, Ausgeben, mit dem Sendeanschluss, des Sendesignals von der Kommunikationssteuereinrichtung an eine Sende-/Empfangseinrichtung, die ausgestaltet ist, basierend auf dem Sendesignal ein Signal auf einen Bus des Bussystems zu senden, wobei das Sendesignal, derart ausgestaltet ist, dass die Sende-/Empfangseinrichtung in einer ersten Kommunikationsphase des Sendesignals in einen ersten Zustand zum Senden des Sendesignals auf den Bus zu schalten ist und in einer zweiten Kommunikationsphase in mindestens einen zweiten oder dritten Zustand zum Senden des Sendesignals auf den Bus zu schalten ist, Empfangen, mit dem Empfangsanschluss, des Signals von dem Bus, Auswerten, mit der Einrichtung, des Sendesignals und/oder eines Empfangssignals, das von der Sende-/Empfangseinrichtung aus dem von dem Bus empfangenen Signal erzeugt wurde, und Ausgeben, mit der Einrichtung über den Sendeanschluss einer ersten Kennung an die Sende-/Empfangseinrichtung, wenn die Auswertung der Einrichtung ergibt, dass die Sende- /Empfangseinrichtung von dem zweiten oder dritten Zustand in den ersten Zustand zu schalten ist, und Ausgeben, mit der Einrichtung über den Empfangsanschluss einer Kennung an die Sende-/Empfangseinrichtung, wenn die Auswertung der Einrichtung ergibt, dass bei der Kommunikation auf dem Bus ein Fehler aufgetreten ist und in Folge dessen in dem Sendesignal ein Fehler signalisiert wird, aufgrund dessen die Sende-/Empfangseinrichtung von dem zweiten oder dritten Zustand in den ersten Zustand zu schalten ist.
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 Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus von Nachrichten, die von einer Sende-/Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden können;
Fig. 3 ein vereinfachtes schematisches Blockschaltbild einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer ersten Betriebsart;
Fig. 4 ein vereinfachtes schematisches Blockschaltbild der Teilnehmerstation von Fig. 3 in einer zweiten Betriebsart;
Fig. 5 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals TxD, das von einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf einen Bus des Bussystems gesendet wird;
Fig. 6 einen zeitlichen Verlauf von analogen Bussignalen CAN-XL_H und CAN- XL_L, die sich im Normalbetrieb in Folge des Sendesignals TxD von Fig. 5 auf dem Bus einstellen;
Fig. 7 einen zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF, die aus den Bussignalen CAN-XL_H und CAN-XL_L von Fig. 6 resultiert;
Fig. 8 einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Empfangssignals RxD, das eine Teilnehmerstation des Bussystems von dem Bus empfängt und aus den Signalen von Fig. 6 und Fig. 7 erzeugt;
Fig. 9 ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf von Signalen beim Umschalten der Betriebsarten bzw. Betriebszustände der Sende-/Empfangseinrichtung der Teilnehmerstation von Fig. 3 und Fig. 4 zwischen den verschiedenen Kommunikationsphasen einer Nachricht;
Fig. 10 und Fig. 11 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf von Signalen RxDO, RxD, TxD, welche eine Kommunikationssteuereinrichtung der Teilnehmerstation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel an ihren Anschlüssen TXD, RXD treibt, wenn die Teilnehmerstation als Sender einer Nachricht auf den Bus agiert und einen Fehler erkannt hat; und
Fig. 12 und Fig. 13 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf von Signalen RxDO, RxD, TxD, welche eine Kommunikationssteuereinrichtung der Teilnehmerstation gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel an ihren Anschlüssen TXD, RXD treibt, wenn die Teilnehmerstation als Sender einer Nachricht auf den Bus agiert und einen Fehler erkannt hat.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt als Beispiel ein Bussystem 1, das insbesondere grundlegend für ein CAN-Bussystem, ein CAN FD-Bussystem, ein CAN XL-Bussystem, und/oder Abwandlungen davon, ausgestaltet ist, wie nachfolgend beschrieben. 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 einen Bus 40 mit einer ersten Busader 41 und einer zweiten Busader 42 angeschlossen sind. Die Busadern 41, 42 können auch CAN_H und CAN_L oder CAN-XL_H und CAN-XL_L genannt werden und dienen zur elektrischen Signalübertragung nach Einkopplung der Differenz- Pegel bzw. Erzeugung von rezessiven Pegeln für ein Signal im Sendezustand. Über den Bus 40 sind Nachrichten 45, 46 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 seriell übertragbar. Tritt bei der Kommunikation auf dem Bus 40 ein Fehler 47 auf, wie durch den gezackten schwarzen Blockpfeil in Fig. 1 dargestellt, kann ein Fehlerrahmen 48 (Error Flag) gesendet werden.
Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind beispielsweise Steuergeräte, Sensoren, Anzeigevorrichtungen, usw. eines Kraftfahrzeugs.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Teilnehmerstation 10 eine
Kommunikationssteuereinrichtung 11, eine Sende-/Empfangseinrichtung 12 und eine Umschaltsignalisierungseinrichtung 15. Die Teilnehmerstation 20 hat dagegen eine Kommunikationssteuereinrichtung 21 und eine Sende- /Empfangseinrichtung 22. Die Teilnehmerstation 30 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 31, eine Sende-/Empfangseinrichtung 32 und eine Umschaltsignalisierungseinrichtung 35. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind jeweils direkt an den Bus 40 angeschlossen, auch wenn dies in Fig. 1 nicht veranschaulicht ist.
Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21, 31 dienen jeweils zur Steuerung einer Kommunikation der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 30 über den Bus 40 mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die an den Bus 40 angeschlossen sind.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 erstellt und liest erste Nachrichten 45, die beispielsweise modifizierte CAN Nachrichten 45 sind. Hierbei sind die modifizierten CAN Nachrichten 45 auf der Grundlage eines CAN XL-Formats aufgebaut, das in Bezug auf Fig. 2 detaillierter beschrieben ist.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 kann wie ein herkömmlicher CAN- Controller nach ISO 11898-1:2015 ausgeführt sein. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 46, beispielsweise Classical CAN-Nachrichten 46. Die Classical CAN-Nachrichten 46 sind gemäß dem Classical Basisformat aufgebaut, bei welchem in der Nachricht 46 eine Anzahl von bis zu 8 Datenbytes umfasst sein können. Alternativ ist die Classical CAN-Nachricht 46 als CAN FD Nachricht aufgebaut, bei welcher eine Anzahl von bis zu 64 Datenbytes umfasst sein können, die noch dazu mit einer deutlich schnelleren Datenrate als bei der Classical CAN-Nachricht 46 übertragen werden. Im letzteren Fall ist die Kommunikationssteuereinrichtung 21 wie ein herkömmlicher CAN FD-Controller ausgeführt. Die Kommunikationssteuereinrichtung 31 kann ausgeführt sein, um je nach Bedarf eine CAN XL-Nachricht 45 oder eine Classical CAN-Nachricht 46 für die Sende-/Empfangseinrichtung 32 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Die Kommunikationssteuereinrichtung 31 erstellt und liest also eine erste Nachricht 45 oder zweite Nachricht 46, wobei sich die erste und zweite Nachricht 44, 46 durch ihren Datenübertragungsstandard unterscheiden, nämlich in diesem Fall CAN XL oder CAN. Alternativ ist die Classical CAN-Nachricht 46 als CAN FD Nachricht aufgebaut. Im letzteren Fall ist die Kommunikationssteuereinrichtung 31 wie ein herkömmlicher CAN FD-Controller ausgeführt.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 kann bis auf die nachfolgend noch genauer beschriebenen Unterschiede als CAN XL-Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 kann wie ein herkömmlicher CAN Transceiver oder CAN FD Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung 32 kann ausgeführt sein, um je nach Bedarf Nachrichten 45 gemäß dem CAN XL- Format oder Nachrichten 46 gemäß dem derzeitigen CAN-Basisformat für die Kommunikationssteuereinrichtung 31 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 32 sind zusätzlich oder alternativ wie ein herkömmlicher CAN FD Transceiver ausführbar.
Mit den beiden Teilnehmerstationen 10, 30 ist eine Bildung und dann Übertragung von Nachrichten 45 mit dem CAN XL- Format sowie der Empfang solcher Nachrichten 45 realisierbar.
Fig. 2 zeigt für die Nachricht 45 einen CAN XL Rahmen 450, wie er von der Sende-/Empfangseinrichtung 12 oder der Sende-/Empfangseinrichtung 32 gesendet wird. Der CAN XL-Rahmen 450 ist für die CAN-Kommunikation auf dem Bus 40 in unterschiedliche Kommunikationsphasen 451 bis 453 unterteilt, nämlich eine Arbitrationsphase 451, eine Datenphase 452 und eine Rahmenendphase 453.
In der Arbitrationsphase 451 wird mit Hilfe eines Identifizierers bitweise zwischen den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgehandelt, welche Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Nachricht 45, 46 mit der höchsten Priorität senden möchte und daher für die nächste Zeit zum Senden in der anschließenden Datenphase 452 einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 bekommt.
In der Datenphase 452 werden die Nutzdaten des CAN XL-Rahmens bzw. der Nachricht 45 gesendet. Die Nutzdaten können entsprechend dem Wertebereich eines Datenlängecodes beispielsweise bis zu 4096 Bytes oder einen größeren Wert aufweisen.
In der Rahmenendphase 453 kann beispielsweise in einem Prüfsummenfeld eine Prüfsumme über die Daten der Datenphase 452 einschließlich der Stuffbits enthalten sein, die vom Sender der Nachricht 45 nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl von gleichen Bits, insbesondere 10 gleichen Bits, als inverses Bit eingefügt werden. Zudem kann in einem Endefeld in der Rahmenendphase 453 mindestens ein Acknowledge-Bit enthalten sein. Außerdem kann eine Folge von 11 gleichen Bits vorhanden sein, welche das Ende des CAN XL-Rahmens 450 anzeigen. Mit dem mindestens einen Acknowledge-Bit kann mitgeteilt werden, ob ein Empfänger in dem empfangenen CAN XL-Rahmen 450 bzw. der Nachricht 45 einen Fehler 47 entdeckt hat oder nicht.
In der Arbitrationsphase 451 und der Rahmenendphase 453 wird ein Physical Layer wie bei CAN und CAN FD verwendet. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell).
Ein wichtiger Punkt während der Phasen 451, 453 ist, dass das bekannte CSMA/CR-Verfahren Verwendung findet, welches gleichzeitigen Zugriff der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 auf den Bus 40 erlaubt, ohne dass die höher priorisierte Nachricht 45, 46 zerstört wird. Dadurch können dem Bussystem 1 relativ einfach weitere Bus-Teilnehmerstationen 10, 20, 30 hinzugefügt werden, was sehr vorteilhaft ist.
Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20,
30 mit dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können. Im rezessiven Zustand herrschen an der einzelnen Teilnehmerstation 10, 20, 30 hochohmige Verhältnisse, was in Kombination mit den Parasiten der Busbeschaltung längere Zeitkonstanten zur Folge hat. Dies führt zu einer Begrenzung der maximalen Bitrate des heutigen CAN FD-Physical-Layer auf derzeit etwa 2 Megabit pro Sekunde im realen Fahrzeug- Einsatz.
Ein Sender der Nachricht 45 beginnt ein Senden von Bits der Datenphase 452 auf den Bus 40 erst, wenn die Teilnehmerstation 10 als der Sender die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 10 als Sender damit zum Senden einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 hat.
Ganz allgemein können in dem Bussystem mit CAN XL im Vergleich zu CAN oder CAN FD folgende abweichenden Eigenschaften realisiert werden: a) Übernahme und ggf. Anpassung bewährter Eigenschaften, die für die Robustheit und Anwenderfreundlichkeit von CAN und CAN FD verantwortlich sind, insbesondere Rahmenstruktur mit Identifier und Arbitrierung nach dem CSMA/CR- Verfahren, b) Steigerung der Netto-Datenübertragungsrate auf etwa 10 Megabit pro Sekunde, c) Anheben der Größe der Nutzdaten pro Rahmen auf etwa 4kbyte.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen den grundlegenden Aufbau der Teilnehmerstation 10 mit der Kommunikationssteuereinrichtung 11, der Sende-/Empfangseinrichtung 12 und der Umschaltsignalisierungseinrichtung 15. Über einen Sendeanschluss TXD, der nachfolgend auch TXD-Anschluss genannt wird, kann die Kommunikationssteuereinrichtung 11 ein TxD-Signal und/oder eine Kennung 455 an die Sende-/Empfangseinrichtung 12 senden. Über einen Empfangsanschluss RXD, der nachfolgend auch RXD-Anschluss genannt wird, kann die Sende- /Empfangseinrichtung 12 ein RxD-Signal an die
Kommunikationssteuereinrichtung 11 senden, wie in Fig. 3 veranschaulicht. Zudem kann die Kommunikationssteuereinrichtung 11 über den RXD-Anschluss eine Kennung 457 an die Sende-/Empfangseinrichtung 12 senden, wie in Fig. 4 veranschaulicht. Hierfür wird der Datenfluss an dem RXD-Anschluss von der Richtung gemäß Fig. 3 zeitweise umkehrt. Die Umkehrung des Datenflusses am Anschluss RXD für das Signal RxD ist insbesondere mit einem Schalter oder Schaltblock mit mindestens einem Transistor ausführbar. Die Teilnehmerstation 30 ist in ähnlicher Weise aufgebaut, wie in Fig. 3 und Fig.
4 gezeigt, außer dass die Umschaltsignalisierungseinrichtung 35 nicht in die Kommunikationssteuereinrichtung 31 integriert ist, sondern separat von der Kommunikationssteuereinrichtung 31 und der Sende-/Empfangseinrichtung 32 vorgesehen ist. Daher werden die Teilnehmerstation 30 und die Einrichtung 35 nicht separat beschrieben. Die nachfolgend beschriebenen Funktionen der Umschaltsignalisierungseinrichtung 15 sind bei der Umschaltsignalisierungseinrichtung 35 identisch vorhanden.
Gemäß Fig. 3 und Fig. 4 hat die Teilnehmerstation 10 zusätzlich zu der Kommunikationssteuereinrichtung 11, der Sende-/Empfangseinrichtung 12 und der Einrichtung 15 zudem einen Mikrocontroller 13, welchem die Kommunikationssteuereinrichtung 11 zugeordnet ist, und eine System-ASIC 16 (ASIC = Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung), die alternativ ein System Basis-Chip (SBC) sein kann, auf dem mehrere für eine Elektronik-Baugruppe der Teilnehmerstation 10 notwendige Funktionen zusammengefasst sind. In dem System-ASIC 16 ist zusätzlich zu der Sende-/Empfangseinrichtung 12 eine Energieversorgungseinrichtung 17 eingebaut, welche die Sende- /Empfangseinrichtung 12 mit elektrischer Energie versorgt. Die Energieversorgungseinrichtung 17 liefert üblicherweise eine Spannung CAN_Supply von 5 V. Je nach Bedarf kann die Energieversorgungseinrichtung 17 jedoch eine andere Spannung mit einem anderen Wert liefern. Zusätzlich oder alternativ kann die Energieversorgungseinrichtung als Stromquelle ausgestaltet sein.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 hat zudem ein Sendemodul 121, ein Empfangsmodul 122, und ein Auswertemodul 125. Das Auswertemodul 125 kann als Schaltblock ausgestaltet sein, der insbesondere mindestens einen Transistor aufweist. Dies ist nachfolgend noch genauer beschrieben.
Auch wenn nachfolgend immer von der Sende-/Empfangseinrichtung 12 gesprochen ist, ist es alternativ möglich, das Empfangsmodul 122 in einer separaten Einrichtung extern von dem Sendemodul 121 vorzusehen. Das Sendemodul 121 und das Empfangsmodul 122 können wie bei einer herkömmlichen Sende-/Empfangseinrichtung 22 aufgebaut sein. Das Sendemodul 121 kann insbesondere mindestens einen Operationsverstärker und/oder einen Transistor aufweisen. Das Empfangsmodul 122 kann insbesondere mindestens einen Operationsverstärker und/oder einen Transistor aufweisen.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 ist an den Bus 40 angeschlossen, genauer gesagt dessen erste Busader 41 für CAN_H oder CAN-XL_H und dessen zweite Busader 42 für CAN_L oder CAN-XL_L. Über mindestens einen Anschluss 43 erfolgt die Spannungsversorgung für die Energieversorgungseinrichtung 17 zum Versorgen der ersten und zweiten Busader 41, 42 mit elektrischer Energie, insbesondere mit der Spannung CAN-Supply. Die Verbindung mit Masse bzw. CAN_GND ist über einen Anschluss 44 realisiert. Die erste und zweite Busader 41, 42 sind mit einem Abschlusswiderstand 49 terminiert.
Die erste und zweite Busader 41, 42 sind in der Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit dem Sendemodul 121, das auch als Transmitter bezeichnet wird, und mit dem Empfangsmodul 122 verbunden, das auch als Receiver bezeichnet wird, auch wenn die Verbindung in Fig. 3 und Fig. 4 zur Vereinfachung nicht gezeigt ist.
Im Betrieb des Bussystems 1 setzt das Sendemodul 121 ein Sendesignal TxD oder TxD, das in Fig. 5 gezeigt ist und von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 erzeugt wurde, in entsprechende Signale CAN-XL_H und CAN-XL_L gemäß Fig. 6 für die Busadern 41, 42 um und sendet diese Signale CAN-XL_H und CAN-XL_L an den Anschlüssen für CAN-XL_H und CAN-XL_L auf den Bus 40. Auf dem Bus 40 bildet sich in Folge der Signale von Fig. 6 eine Differenzspannung VDIFF = CAN-XL_H - CAN-XL_L aus, die in Fig. 7 veranschaulicht ist.
Das Empfangsmodul 122 bildet aus den von dem Bus 40 empfangenen Signalen CAN-XL_H und CAN-XL_L gemäß Fig. 6 bzw. deren Differenzspannung VDIFF gemäß Fig. 7 ein Empfangssignal RxD, wie in Fig. 8 gezeigt, und gibt dieses an die Kommunikationssteuereinrichtung 11 weiter. Mit Ausnahme eines Leerlauf- oder Bereitschaftszustands (Idle oder Standby), hört die Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit dem Empfangsmodul 122 im Normalbetrieb immer auf eine Übertragung von Daten bzw. Nachrichten 45, 46 auf dem Bus 40 und zwar unabhängig davon, ob die Sende- /Empfangseinrichtung 12 Sender der Nachricht 45 ist oder nicht.
Auch wenn dies in Fig. 5 bis Fig. 8 nicht explizit angegeben ist, hat die Bitrate in den Phasen 451, 453, also bei Arbitration und Rahmenende, einen Wert von maximal 1 Mbit/s. Dagegen kann die Bitrate in der Datenphase 452 den gleichen Wert haben, wie in Fig. 6 bis Fig. 6 gezeigt. Alternativ kann die Bitrate in der Datenphase 452 einen höheren Wert als in den Phasen 451, 453 haben, insbesondere 8 Mbit/s oder 10 Mbit/s oder noch höher. Bei einer solchen Alternative ist eine Bitzeit t_btl in den Phasen 451, 453 deutlich länger als eine Bitzeit t_bt2 in der Datenphase 452.
Gemäß dem Beispiel von Fig. 6 haben die Signale CAN-XL_H und CAN-XL_L in den zuvor genannten Kommunikationsphasen 451, 453 die dominanten und rezessiven Buspegel 401, 402, wie von CAN bekannt. Dagegen unterscheiden sich die Signale CAN-XL_H und CAN-XL_L in der Datenphase 452 von den herkömmlichen Signalen CAN_H und CAN_L, wie nachfolgend noch genauer beschrieben.
Wie aus dem linken Teil von Fig. 6 ablesbar, treibt das Sendemodul 121 nur in den zuvor genannten Kommunikationsphasen 451, 453 die dominanten Zustände 402 der differentiellen Signale CAN-XL_H und CAN-XL_L unterschiedlich. Dagegen sind die Buspegel auf den Busadern 41, 42 für die rezessiven Zustände 401 in den zuvor genannten Kommunikationsphasen 451, 453 gleich der Spannung Vcc bzw. CAN-Supply von beispielsweise etwa 2,5 V. Somit ergibt sich für eine Spannung VDIFF = CAN-XL_H - CAN-XL_L für die rezessiven Zustände 401 (logische ,1‘ bzw. H des Sendesignals TxD) ein Wert von 0V und für die dominanten Zustände 402 (logische ,0‘ bzw. L des Sendesignals TxD) ein Wert von ca. 2,0 V.
Erkennt die Sende/Empfangseinrichtung 12 das Ende der Arbitrationsphase 451, so wird die Sende/Empfangseinrichtung 12 in eine zweite Betriebsart umgeschaltet. In der zweiten Betriebsart wird das Sendemodul 121 der Sende- /Empfangseinrichtung 12, wenn die Teilnehmerstation 10 in der Phase 451 die Arbitration verloren hat und daher in der Datenphase 452 nicht senden darf, von einem Zustand ZI, in welchem die Buszustände 401, 402 gemäß dem linken Teil von Fig. 6 bzw. Fig. 7 erzeugt werden, für die Datenphase 452 in einen zweiten Zustand Z2 geschaltet, in welchem die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in der folgenden Datenphase 452 nur als Empfänger agiert. In diesem Fall wird die Sende-/Empfangseinrichtung 12, genauer gesagt ihr Empfangsmodul 122, somit von einer ersten Betriebsart in eine zweite Betriebsart umgeschaltet. Dagegen wird das Sendemodul 121 der Sende-/Empfangseinrichtung 12, wenn die Teilnehmerstation 10 die Arbitration gewonnen hat und daher ihre Nachricht 45 auf den Bus 40 senden darf, in der zweiten Betriebsart in einen Zustand Z3 umgeschaltet, in welchem aus den Datenzuständen Data_0 bzw. L und Data_l bzw. H des Sendesignals TXD von Fig. 5 die Buszustände U_D0, U_D1 gemäß dem rechten Teil von Fig. 6 bzw. Fig. 7 erzeugt werden. Die Sende- /Empfangseinrichtung 12, genauer gesagt ihr Sendemodul 121 wird somit von einer ersten Betriebsart in eine zweite Betriebsart oder von einem Zustand ZI in einen Zustand Z2 und/oder in einen Zustand Z3 umgeschaltet.
Die Abfolge der Datenzustände Data_0 bzw. L und Data_l bzw. H in dem Sendesignal TxD von Fig. 5 und somit der daraus resultierenden Buszustände U_D0, U_D1 für die Signale CAN-XL_H, CAN-XL_L in Fig. 6 und der daraus resultierende Verlauf der Spannung VDIFF von Fig. 7 dient nur der Veranschaulichung der Funktion der Sende-/Empfangseinrichtung 12. Die Abfolge der Datenzustände Data_0 bzw. L und Data_l bzw. H in dem Sendesignal TxD und somit der daraus resultierenden Buszustände U_D0, U_D1 ist je nach Bedarf wählbar.
Bei den zuvor beschriebenen Zuständen sind auf der Busleitung des Busses 40 bei dem Zustand Data_0 Buspegel zwischen etwa -0,6 V und etwa -2 V und bei dem Zustand Data_l Buspegel zwischen etwa 0,6 V und etwa 2 V vorhanden.
Bei den Zuständen Data_0 und Data_l hat die Differenzspannung VDIFF = CAN- XL_H - CAN-XL_L also insbesondere eine maximale Amplitude von etwa 1,4 V, auch wenn Fig. 7 in einem speziellen Beispiel eine Amplitude für VDIFF als 2 V darstellt. Mit anderen Worten erzeugt das Sendemodul 121 gemäß Fig. 6 in einer ersten Betriebsart einen ersten Datenzustand, beispielsweise Data_0 bzw. L, als Buszustand 402 mit unterschiedlichen Buspegeln für zwei Busadern 41, 42 der Busleitung und einen zweiten Datenzustand, beispielsweise Data_l bzw. H, als Buszustand 401 mit demselben Buspegel für die zwei Busadern 41, 42 der Busleitung des Busses 40.
Beim Umschalten zwischen der Arbitrationsphase 451 und der Datenphase 452 stellt sich beispielsweise ein Buszustand 403 ein.
Außerdem bildet das Sendemodul 121 für die zeitlichen Verläufe der Signale CAN-XL_H, CAN-XL_L in einer zweiten Betriebsart, welche die Datenphase 452 umfasst, den ersten und zweiten Datenzustand Data_0, Data_l jeweils als Buszustand U_D0, U_D1 mit unterschiedlichen Buspegeln für die zwei Busadern 41, 42 der Busleitung des Busses 40. Dies ist in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigt.
Wie in Fig. 7 dargestellt, verwendet das Empfangsmodul 122 in den Kommunikationsphasen 451, 453 die von CAN/CAN-FD bekannte erste Empfangsschwelle T_a, insbesondere mit der typischen Lage von 0,7 V gemäß der ISO11898-2:2016, um die Buszustände 401, 402 in der ersten Betriebsart sicher erkennen zu können. Dagegen verwendet das Empfangsmodul 122 in der Datenphase 452 eine Empfangsschwelle T_d, welche bei etwa 0 V liegt. Optional sind zusätzliche Empfangsschwellen verwendbar.
Die Umschaltsignalisierungseinrichtung 15 von Fig. 3 und Fig. 4 ist ausgestaltet, in einer vom Bus 40 empfangenen Nachricht 45 zu erkennen, wann zwischen den Kommunikationsphasen 451, 452 oder zwischen den Kommunikationsphasen 452, 453 umzuschalten ist. Hierfür kann die Umschaltsignalisierungseinrichtung 15 das in dem Bussystem 1 verwendete Kommunikationsprotokoll für Nachrichten 45, genauer gesagt für Rahmen 450 von Fig. 2, zumindest teilweise interpretieren. Außerdem kann die Umschaltsignalisierungseinrichtung 15 mit der Kennung 457 verschiedene Zustände ZI, Z2, Z3 signalisieren, in welche die Sende-/Empfangseinrichtung 12 beim Umschalten zu schalten ist. Hierfür verwendet die Umschaltsignalisierungseinrichtung 15 und/oder die
Kommunikationssteuereinrichtung 11 nach Umkehrung des Signalflusses am RXD-Anschluss eine der Kennungen 457_Z1, 457_Z2, 457_Z3, 457_F_Z1, wie nachfolgend in Bezug auf Fig. 9 bis Fig. 13 genauer beschrieben. Das Auswertemodul 125 wertet die Kennungen 457_Z1, 457_Z2, 457_Z3, 457_F_Z1 aus, um die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die jeweiligen Zustände ZI, Z2, Z3 zu schalten, die von der jeweiligen Kennung 457, 457_Z1, 457_Z2, 457_Z3, 457_F_Z1 vorgegeben werden.
Fig. 9 zeigt auf der linken Seite Signale TxD, RxD, RxDJ in einem ersten Umschaltabschnitt. Das Signal TxD ist ein Sendesignal TxD für einen Rahmen 450 am Übergang zur Datenphase 452 an dem TXD-Anschluss der Teilnehmerstation 10. Das Signal RxD ist das resultierende Empfangssignal RxD, das die Sende-/Empfangseinrichtung 12 über den Anschluss RXD an die Kommunikationssteuereinrichtung 11 sendet. Das Signal RxDJ ist ein Empfangssignal RxDJ, welches die Sende-/Empfangseinrichtung 12 an dem Anschluss RXD sieht, da die Kommunikationssteuereinrichtung 11 nach Umkehrung des RXD-Anschlusses, wie in Fig. 4 gezeigt und zuvor beschrieben, mit einem Signal RxD (Fig. 12) eine Kennung 457_Z3 über den RXD-Anschluss sendet. Die Kennung 457_Z3 ist die Kennung 457, bei welcher die Sende- /Empfangseinrichtung 12 von dem Zustand ZI in den Zustand Z3 umzuschalten ist.
Auf der rechten Seite von Fig. 9 ist der zweite Umschaltabschnitt des Signals TxD, RxD, RxDJ bei der Umschaltung von der Datenphase 452 in die Rahmenendphase 453 gezeigt. Zwischen dem ersten und zweiten Umschaltabschnitt von Fig. 9 ergeben sich die Pegel des Signals TxD und somit der resultierenden RxD, RxDJ aus den jeweils zu sendenden Nutzdaten, was mit gestrichelten Linien für die Signale TxD, RxD, RxDJ dargestellt ist
Wie in Fig. 9 gezeigt, verwendet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 sowohl in der Arbitrationsphase 451 als auch in der Rahmenendphase 453 einen Physical Layer 451_P. Dagegen verwendet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in der Datenphase 452 einen Physical Layer 452_P, der sich von dem Physical Layer 451_P unterscheidet, wie bereits zuvor beschrieben und in Fig. 6 und Fig. 7 veranschaulicht.
In dem Sendesignal TxD signalisieren die Pegel H oder 1 des FDF-Bits und des XLF-Bits, dass in die Datenphase 452 eines Rahmens 450 umzuschalten ist. Das resXL-Bit wird in dem Rahmen 450 immer mit einem Pegel L oder 0 gesendet. Das resXL-Bit kann in Nachfolgeformaten zu dem Rahmen 450 anders verwendet werden.
Da die Einrichtung 15 aufgrund der H-Pegel des FDF-Bits und des XLF-Bits bei dem Beispiel von Fig. 9 erkennt, dass eine Umschaltung in die Datenphase 452 vorzunehmen ist, kehrt die Einrichtung 15 den Datenfluss am Anschluss RXD für das Empfangssignal RxD um und sendet während eines Bits AH die Kennung 457 in einem Signal RxD über den Anschluss RXD, wie in Fig. 10 oder Fig. 12 gezeigt. Bei dem Beispiel von Fig. 9 wird die Kennung 457_Z3 in dem Signal RxD gesendet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Kennung 457 zwei Bits, wenn die Sende-/Empfangseinrichtung 12 von dem Zustand ZI in den Zustand Z3 umzuschalten ist. Bei einer derartigen Kennung 457, die genauer als Kennung 457_Z3 bezeichnet ist, bewirkt das Auswertemodul 125, dass die Sende- /Empfangseinrichtung 12 nach dem ersten Puls von dem Zustand ZI in den Zustand Z2 umschaltet und dann nach dem zweiten Puls in den Zustand Z3 umschaltet. In dem Zustand Z3 darf die Teilnehmerstation 10 in der Datenphase 452 ihre Nachricht 45 senden, hat also die Arbitration gewonnen und ist somit in der Datenphase 452 Sender der Nachricht 45. Eine derartige Umschaltung und der Zustand Z3 sind in Fig. 9 sowie in Fig. 12 und Fig. 13 veranschaulicht. Der Zustand ZI kann alternativ als Arbitration-Phase-Mode bezeichnet werden. Der Zustand Z2 kann alternativ als Rx- Data- Phase- Mode bezeichnet werden. Der Zustand Z3 kann alternativ als Tx-Data-Phase-Mode bezeichnet werden.
Zudem hat die Kennung 457 als Kennung 457_Z2 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nur eines der beiden Bits der Kennung 457_Z3, wenn die Sende-/Empfangseinrichtung 12 von dem Zustand ZI während der Arbitrationsphase 451 für die Datenphase 452 in den Zustand Z2 umzuschalten ist. In dem Zustand Z2 ist die Teilnehmerstation 10 in der Datenphase 452 nur Empfänger, hat also die Arbitration verloren und darf somit in der Datenphase 452 nicht senden. Daher verriegelt die Sende-/Empfangseinrichtung 12 ihren Treiber bzw. das Sendemodul 121 und schaltet das CAN Adernpaar CAN_H/CAN_L beispielsweise hochohmig. Außerdem werden die Empfangsschwellen T_a, T_d angepasst, wie zuvor beschrieben. Eine derartige Umschaltung und der Zustand Z2 sind hier nicht genauer veranschaulicht, da der Zustand Z2 für die vorliegende Erfindung nicht weiter relevant ist.
Ergibt die Auswertung, dass derzeit nicht (mehr) umzuschalten ist, beendet die Einrichtung 15 die Umkehrung des Datenflusses am Anschluss RXD für das Empfangssignal RxD, so dass wieder die Betriebsart von Fig. 3 vorliegt.
Erkennt die Einrichtung 15 aufgrund des Empfangs der Prüfsumme CRC und des darauffolgenden Empfangs der Bitfolge DH2, DL2 in dem Sendesignal TxD, wie auf der rechten Seite von Fig. 9 gezeigt, dass eine Umschaltung von der Datenphase 452 zu der Rahmenendphase 453 vorzunehmen ist, nimmt die Umschaltsignalisierungseinrichtung 15 wieder eine Signalisierung mit einer Kennung 457 über den Anschluss RXD vor. Hierfür signalisiert die Umschaltsignalisierungseinrichtung 15 am Ende der Datenphase 452 während einer Bitfolge AH mit einer Kennung 457_Z1 über den Anschluss RXD, dass die Sende-/Empfangseinrichtung 12 eine Umschaltung des Physical Layers 452_P der Datenphase 452 zu dem Physical Layer 451_P der Rahmenendphase 453 vorzunehmen hat.
Ganz allgemein wird für die Rückschaltung in den Zustand ZI am Ende der Datenphase 452 als Kennung 457 mindestens ein Puls mit inverser Polarität, verglichen mit den vorherigen Pulsen, von der Einrichtung 11 zu der Einrichtung 12 über den RXD Anschluss gesendet.
Fig. 10 und Fig. 11 dienen zur Veranschaulichung des Falls, bei dem während der Übertragung eines Rahmens 450 in der Datenphase 452 ein Fehler 47 auftritt, wie in Fig. 10 in dem RxD-Signal mit dem gezackten Pfeil gezeigt. In einem solchen Fall können die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 gegebenenfalls kein Signal mehr vom Bus 40 empfangen und/oder kein gültiges Signal RxD mehr erzeugen. Ist die Teilnehmerstation 10 eine sendende Teilnehmerstation 10, die also die Arbitration gewonnen hat und in der Datenphase 452 als Sender des Rahmens 450 agiert, ist die Teilnehmerstation 10 in der Datenphase 452 in den Zustand Z3 geschaltet, wie in Fig. 11 gezeigt. Bei dem Zustand Z3 ist das Sendemodul 121 in der Sende-/Empfangseinrichtung 12 aktiv, um in der Datenphase 452 je nach dem Pegel des Sendesignals TxD die entsprechenden Buszustände für die Pegel 0 oder 1 auf den Bus 40 zu treiben.
Bei dem Fehlerfall von Fig. 10 erfolgt die Umschaltung des Physical Layers 452_P der Datenphase 452 zu dem Physical Layer 451_P nicht mit der zuvor beschriebenen Umschaltung mittels der Kennung 457. Stattdessen wird folgendermaßen vorgegangen.
Wenn die Kommunikationssteuereinrichtung 11, insbesondere ihr Protocol Controller, einen Fehler detektiert, so beendet die
Kommunikationssteuereinrichtung 11 das Senden des bisherigen Rahmens 450 und sendet stattdessen einen Fehlerrahmen 48 mit dem TxD-Signal, wie in Fig. 10 mit der Kennzeichnung 455_48 gezeigt. Der Fehlerrahmen 48 hat beispielsweise eine Länge von 6 Bits der Arbitrationsphase 451. Die Bits des Fehlerrahmens 48 haben bei dem Beispiel von Fig. 10 jeweils den Wert 0, so dass gilt TxD:=0. Die Länge des Fehlerrahmens 48 hängt von der Stuffing- Regel ab, gemäß welcher nach einer vorbestimmten Anzahl von Bits mit dem gleichen Pegel ein Stuff-Bit mit inversem Pegel eingefügt wird.
So lange die Sende- Empfangseinrichtung 12 noch in dem Zustand Z3 ist, treibt die Sende-Empfangseinrichtung 12 den Fehlerrahmen 48 mit dem Physical Layer 452_P der Datenphase 452 und somit mit den Pegeln der Datenphase 452 über den Anschluss TXD der Teilnehmerstation 10. Das ist für eine gewisse Zeit kein Problem, da diejenigen Teilnehmerstationen, die noch keinen Fehlerrahmen 47 senden, sich im Zustand Z2 befinden (Daten-Modus als Empfänger, Empfangsknoten) und bald selbst einen Fehler detektieren und einen Fehlerrahmen 47 senden werden.
Aufgrund des gesendeten Fehlerrahmens 48 hat das RxD-Signal mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit den Wert 0, wie in Fig. 10 gezeigt. Da das RxD-Signal also stabil ist, kann die Kommunikationssteuereinrichtung 11, insbesondere ihr Protocol Controller, im Mikrokontroller (uC) 13 via RxDO-Signal etwas an die Sende-Empfangseinrichtung 12 signalisieren. Dies ist in Fig. 10 mit der Kennung 457_F_Z1 als Beispiel gezeigt.
Hierfür nimmt die Einrichtung 15 für die Signalisierung der Umschaltung nach dem Fehler 47 eine Änderung des Datenflusses am Anschluss für das Empfangssignal RxD von Fig. 10 vor. Daher werden dann am Anschluss für das Empfangssignal RxD die Daten von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 zu der Sende-/Empfangseinrichtung 12, genauer gesagt deren Empfänger 122, geleitet, wie in Fig. 4 veranschaulicht.
Um zu erkennen, dass umzuschalten ist, kann die Einrichtung 15 die Auswertung verwenden, die bereits von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 durchgeführt wird, und optional zusätzlich selbst eine Auswertung des Empfangssignals RxD durchführen. Dadurch kann das Auswerteergebnis der Einrichtung 15 plausibilisiert werden. Gegebenenfalls kann eine der Auswertungen höher bewertet werden als die andere, so dass die Auswertung verschiedene Sicherheitsstufen für die Erkennung des Umschaltens realisieren kann.
Für die Signalisierung der Umschaltung ist insbesondere die Kennung 457_F_Z1 verwendbar, die in Fig. 10 dargestellt ist. Die Kennung 457_F_Z1 von Fig. 10 ist ein RxDO Puls, der eine Zeitdauer TI hat. Die Zeitdauer TI ist kürzer als eine Arbitrations- Bitzeit t_btl.
Damit die Sende-Empfangseinrichtung 12 die Signalisierung möglichst leicht erkennen kann, wird die Kennung 457_F_Z1 im ersten Bit des Fehlerrahmens 48 als ein langer 1-Puls am RxD-Anschluss von der
Kommunikationssteuereinrichtung 11, insbesondere ihrem Protocol Controller, gesendet. Die Länge bzw. Zeitdauer TI des 1-Pulses der Kennung 457_F_Z1 könnte beispielsweise 700ns sein, weil das problemlos in die kürzeste erlaubte Arbitrations- Bitzeit t_btl von 1000ns passt. Damit ist dieses RxD Muster von Fig. 10 nicht bitratenabhängig. Selbstverständlich ist eine andere Zeitdauer TI wählbar. Gemäß einer Variante der zuvor beschriebenen Kennung 457_F_Z1 kann der Puls in einem beliebigen Bit des Fehlerrahmens 48 gesendet werden. Damit entspricht die Kennung 457_F_Z1 einem Bit mit einem vorbestimmten Wert.
Gemäß einer anderen Variante der zuvor beschriebenen Kennung 457_F_Z1 kann der Puls im ersten Bit des Fehlerrahmens 48 nicht beginnend mit der ersten Flanke des Fehlerrahmens 48, sondern zeitverzögert zu der ersten Flanke des Fehlerrahmens 48 gesendet werden. Dasselbe gilt für die anderen Bits des Fehlerrahmens 48, wenn in mindestens einem dieser Bits ein Puls der zuvor beschriebenen Kennung 457_F_Z1 gesendet wird.
Gemäß noch einer anderen Variante der zuvor beschriebenen Kennung 457_F_Z1 kann in mehr als einem Bit, insbesondere in jedem Bit, des Fehlerrahmens 48 jeweils ein Puls gesendet werden. Damit bildet die Kennung 457_F_Z1 ein vorbestimmtes Bitmuster, in dem jeder Puls der Kennung 457_F_Z1 einem Bit entspricht. Mit dieser Variante kann die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, dass die Sende-Empfangseinrichtung 12 die Signalisierung durch die Kennung 457_F_Z1 detektiert. Dies ist beispielsweise für den folgenden Fall vorteilhaft.
Es kann spezielle, seltene Fehlerfälle geben, bei denen zwei CAN XL Teilnehmerstationen 10, 30 gleichzeitig in der Datenphase 452 senden. In einem solchen Fall kann es Vorkommen, dass beispielsweise die Teilnehmerstation 10 bereits einen Fehlerrahmen 48 sendet, die Teilnehmerstation 30 jedoch noch keinen Fehler entdeckt hat. Da die Bits des Sendesignals TxD der Teilnehmerstation 30 das RxD-Signal an der Teilnehmerstation 10 stören können, kann es Vorkommen, dass die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 10 die Signalisierung bzw. die Kennung 457_F_Z1 in den ersten zwei Bits des Fehlerrahmens 48 nicht erkennen kann. Ab dem dritten Bit des Fehlerrahmens 48 der Teilnehmerstation 10 erkennt die Teilnehmerstation 30 auch einen Fehler 47 und sendet selbst einen Fehlerrahmen 48. Somit ist ab dem dritten Bit des Fehlerrahmens 47 das RxD-Signal bei der Teilnehmerstation 10 stabil und die Sende-/Empfangseinrichtung 12 erkennt die Signalisierung durch die Kennung 457_F_Z1. Aufgrund der Kennung 457_F_Z1 schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 von dem Zustand Z3 in den Zustand ZI um. Daher wird der Physical Layer 452_P der Datenphase 452 zu dem Physical Layer 451_P der Phasen 451, 453 umgeschaltet.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 kann als Umschaltbedingung die Kombination aus beiden Flanken der Kennung 457_F_Z1 nehmen, also 1=>0 und anschließend 0=>1, oder nur die erste oder nur die zweite Flanke.
Alternativ kann die Sende-/Empfangseinrichtung 12 noch die Länge oder Zeitdauer TI der Kennung 457_F_Z1 bzw. des mindestens einen Pulses einbeziehen. Hierbei kann eine Mindestlänge oder Mindestzeitdauer TI notwendig sein, um ein versehentliches Umschalten zu verhindern.
Nach dem Senden der Kennung, spätestens aber nach dem Senden des Fehlerrahmens 48 ändert die Einrichtung 15 für die Signalisierung der Umschaltung nach dem Fehler 47 den Datenfluss am Anschluss für das Empfangssignal RxD wieder in den Betriebszustand von Fig. 3. Daher werden dann am Anschluss für das Empfangssignal RxD die Daten wieder von der Sende-/Empfangseinrichtung 12, genauer gesagt deren Empfänger 122, zu der Kommunikationssteuereinrichtung 11 geleitet, wie in Fig. 3 veranschaulicht.
Somit nimmt die Einrichtung 15 nur für die Signalisierung der Umschaltung eine Änderung des Datenflusses am Anschluss RXD für das Empfangssignal RxD vor. Daher werden dann wie gewöhnlich am Anschluss für das Empfangssignal RxD die Daten von der Sende-/Empfangseinrichtung 12, genauer gesagt deren Empfänger 122, zu der Kommunikationssteuereinrichtung 11 geleitet.
Auf diese Weise macht die Einrichtung 15 die Umschaltung von der Datenphase 452 in die Arbitrationsphase 451 mit niedrigerer Bitrate während des Fehlerrahmens 48 kenntlich. Damit liegt der Sende-/Empfangseinrichtung 12 die Information über diesen Zeitpunkt vor, um in die langsamere Arbitrationsphase 451 umschalten zu können. Aufgrund der Ausgestaltung der Teilnehmerstationen 10, 30 ist keine galvanische Verbindung durch jeweils einen zusätzlichen Anschluss an der Kommunikationssteuereinrichtung 11 und damit verbundenen Sende- /Empfangseinrichtung 12 erforderlich, damit die
Kommunikationssteuereinrichtung 11 den Zeitpunkt der Umschaltung zwischen den Zuständen ZI, Z2, Z3 an die Sende-/Empfangseinrichtung 12 übertragen kann. Das heißt, die Einrichtung 15 benötigt vorteilhaft keinen zusätzlichen Anschluss, der an einem Standardgehäuse nicht verfügbar ist. Somit ist durch die Einrichtung 15 kein Wechsel auf ein anderes größeres und kostenintensives Gehäuse notwendig, um einen zusätzlichen Anschluss bereitzustellen.
Außerdem ermöglicht die Einrichtung 15, dass keine Integration einer Protokoll- Controller- Funktionalität in der Sende-/Empfangseinrichtung 12 erforderlich ist.
Ein solcher Protocol-Controller, könnte unter anderem die Umschaltphase der Nachricht 45 erkennen und abhängig davon die Datenphase 452 einleiten und aus der Datenphase wieder zur Phase 451 zurückschalten. Da ein solcher zusätzlicher Protokoll-Controller jedoch beachtlich Fläche in der Sende- /Empfangseinrichtung 12 oder dem ASIC 16 benötigen würde, bewirkt die Einrichtung 15, welche zusätzlich oder alternativ die bereits vorhandene Funktionalität der Kommunikationssteuereinrichtung 11 verwenden kann, eine deutliche Senkung des Ressourcenbedarfs.
Dadurch bieten die Einrichtung 15 und die Auswerteeinheit 125 eine sehr unaufwändige und kostengünstige Lösung, um der Sende-/Empfangseinrichtung 12 die Umschaltung zwischen den Kommunikationsphasen 451, 452, 453 kenntlich zu machen.
Fig. 12 und Fig. 13 veranschaulichen eine Umschaltung mit einer Kennung 457_F_Z1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Kennung 457_F_Z1 wird in dem Fall gesendet, bei dem während der Übertragung eines Rahmens 450 in der Datenphase 452 ein Fehler 47 auftritt, wie in Fig. 12 in dem RxD- Signal mit dem gezackten Pfeil gezeigt.
Im Unterschied zu der Funktionsweise des vorangehenden Ausführungsbeispiels erfolgt bei dem Fehlerfall von Fig. 12 die Umschaltung des Physical Layers 452_P der Datenphase 452 zu dem Physical Layer 451_P der Phasen 453, 451 mit insbesondere der Kennung 457_F_Z1, die in Fig. 12 dargestellt ist. Hierbei erfolgt die Signalisierung der Umschaltung mit der Einrichtung 15, wie zuvor in Bezug auf das vorangehende Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Kennung 457_F_Z1 von Fig. 12 ist ein RxDO-Puls, der eine Zeitdauer T2 hat. Die Zeitdauer T2 ist länger als eine Arbitrations- Bitzeit t_btl. Dies ist möglich, weil die Kommunikationssteuereinrichtung 11, insbesondere ihr Protocol Controller, einen Fehlerrahmen 47 sendet, der aus beispielsweise 6 Bits besteht.
Gemäß der speziellen Variante von Fig. 12 ist die Länge des 1-Pulses am RXD- Anschluss länger als bei Fig. 10. Somit beträgt die Zeitdauer T2 des 1-Pulses am RXD- Anschluss ca. 3000ns. Das entspricht 3 Arbitrations- Bitzeiten t_btl bei der höchsten möglichen Arbitrations- Bitrate von 1 Mbit/s. Selbstverständlich ist eine andere Zeitdauer T2 wählbar.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 könnte beispielsweise ab einer detektierten Pulslänge bzw. Zeitdauer T2 von 1500ns in den Zustand 1 schalten.
Durch diese langen Zeiten und die dadurch großen Toleranzen kann die Detektion der Signalisierung in der Sende-/Empfangseinrichtung 12 besonders robust und kostengünstig implementiert werden.
Auch die Kennung 457_F_Z1 von Fig. 12 kann mit Beginn des ersten Bits des Fehlerrahmens 48 als ein langer 1-Puls am RxD-Anschluss von der Kommunikationssteuereinrichtung 11, insbesondere ihrem Protocol Controller, gesendet werden.
Gemäß einer Variante der zuvor beschriebenen Kennung 457_F_Z1 kann der Puls beginnend mit einem beliebigen Bit des Fehlerrahmens 48 gesendet werden, insbesondere so dass der Puls mit dem Fehlerrahmen 48 endet.
Gemäß einer anderen Variante der zuvor beschriebenen Kennung 457_F_Z1 kann der Puls der zuvor beschriebenen Kennung 457_F_Z1 ab dem ersten Bit des Fehlerrahmens 48 jedoch zeitverzögert zu der ersten Flanke des Fehlerrahmens 48 gesendet werden. Gemäß noch einer anderen Variante der zuvor beschriebenen Kennung 457_F_Z1 kann in mehr als einem Bit des Fehlerrahmens 48 jeweils ein Puls gesendet werden. Hierbei bildet die zuvor beschriebenen Kennung 457_F_Z1 ein vorbestimmtes Bitmuster. Die Bits des Bitmusters können unterschiedliche Längen haben.
Aufgrund der Kennung 457_F_Z1 schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 von dem Zustand Z3 in den Zustand ZI um. Daher wird der Physical Layer 452_P der Datenphase 452 zu dem Physical Layer 451_P der Phasen 451, 453 umgeschaltet.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 kann als Umschaltbedingung die Kombination aus beiden Flanken der Kennung 457_F_Z1 nehmen, also 1=>0 und anschließend 0=>1, oder nur die erste oder nur die zweite Flanke.
Alternativ kann die Sende-/Empfangseinrichtung 12 noch die Länge oder Zeitdauer T2 der Kennung 457_F_Z1 bzw. des mindestens einen Pulses einbeziehen. Hierbei kann eine Mindestlänge oder Mindestzeitdauer T2 notwendig sein, um ein versehentliches Umschalten zu verhindern.
Nach dem Senden der Kennung, spätestens aber nach dem Senden des Fehlerrahmens 48 ändert die Einrichtung 15 für die Signalisierung der Umschaltung nach dem Fehler 47 den Datenfluss am Anschluss für das Empfangssignal RxD wieder in den Betriebszustand von Fig. 3. Daher werden dann am Anschluss für das Empfangssignal RxD die Daten wieder von der Sende-/Empfangseinrichtung 12, genauer gesagt deren Empfänger 122, zu der Kommunikationssteuereinrichtung 11 geleitet, wie in Fig. 3 veranschaulicht.
Im Übrigen ist die Funktionsweise des Bussystems 1 gleich der Funktionsweise, die in Bezug auf das vorangehende Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel verwendet auch eine Teilnehmerstation des Bussystems 1, die in der laufenden Datenphase nur Empfänger der Nachricht 45 bzw. des Rahmens 450 ist, die Kennung 457_F_Z1. Eine solche Teilnehmerstation des Bussystems 1 hat die vorangehende Arbitration verloren und hat daher vor Beginn der Datenphase 452 in den Zustand Z2 geschaltet. In dem Zustand Z2 sendet die empfangende Teilnehmerstation, beispielsweise die Teilnehmerstation 30, normalerweise nichts, weshalb ihr Signal TxD konstant ist. Sendet die Teilnehmerstation 30 jedoch in dem Zustand Z2 nach Erkennen des Fehlers 47 einen Fehlerrahmen 47, so muss die Sende-/Empfangseinrichtung 32 in den Zustand ZI zurückschalten.
Dadurch wird auch der Fehler behoben, bei welchem die Sende- /Empfangseinrichtung 12 zu Beginn der Datenphase 452 aufgrund einer Störung auf dem Bus 40 anstatt in den Zustand Z2 in den Zustand Z3 schaltet. Zusätzlich dazu kann die Signalisierung im fehlerfreien Fall für eine Umschaltung zwischen den Zuständen ZI, Z2, Z3 gemäß dem rechten Teil von Fig. 9 erfolgen, wie zuvor beschrieben.
Auf diese Weise kann die Robustheit der Kommunikation auf dem Bus 40 noch weiter erhöht werden.
Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel wird das zuvor beschriebene Verfahren alternativ oder zusätzlich zu einem Fehlerrahmen 48 während eines beliebigen anderen Bits verwendet. Beispielsweise in der Rahmenendphase während der End-Of-Frame (EOF) Feldes.
Abhängig von dem Bit-Wert (0 oder 1) muss das von der Kommunikationssteuereinrichtung 11, insbesondere ihrem Protocol Controller, getriebene RxD-Signal invers gewählt werden. Demzufolge gilt, wenn TxD:=l ist und RxD=l erwartet wird, so muss die Kommunikationssteuereinrichtung 11, insbesondere ihrem Protocol Controller, das RxD Signal mit einer 0 treiben.
Gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel wird die Zurückschaltung der Sende- /Empfangseinrichtung 12 in den Arbitrations-Modus (Zustand ZI) noch sicherer dadurch erreicht, dass eine weitere Umschaltbedingung eingeführt ist. Demzufolge schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 12, wenn der Zustand des Busses 40 bzw. des Signals RxD für eine vorbestimmte Zeitdauer T_C konstant ist, beispielsweise für eine Zeitdauer, die länger als die Dauer eines Fehlerrahmens 48 ist, von einem beliebigen Zustand Z2, Z3 in den Arbitrations- Modus (Zustand ZI).
Die vorbestimmte Zeitdauer Zeit T_C ist so zu wählen, das bei keiner sinnvollen Bitrate in der Datenphase 452 so eine lange Zeit der gleiche Zustand auf dem Bus vorhanden ist. Flankenwechsel sind automatisch durch die bei CAN vorhandenen Stuff-Bits gegeben. Beispielsweise kann T_C = 6ps gewählt werden, .
Der Vorteil dieser zusätzlichen Umschaltbedingung ist, dass jede Teilnehmerstation 10, 20, 30 am Ende eines Rahmens 450, spätestens im EOF- Feld in den Arbitrations-Modus (Zustand ZI) zurück schaltet. Damit wird sichergestellt, dass der Bus 40 nicht versehentlich durch eine Sende- /Empfangseinrichtung 12 blockiert wird, insbesondere, weil die Sende- /Empfangseinrichtung 12 in den Zustand Z3 geschaltet ist.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Einrichtungen 15, 35, der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, des Bussystems 1 und des darin ausgeführten Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und/oder deren Modifikationen beliebig kombiniert werden. Zusätzlich oder alternativ sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Die in den Figuren gezeigte Empfangsschwelle T_d basiert auf der Annahme, dass in dem Bussystem 1 die Buszustände U_D0, U_D1 invers zueinander mit betragsmäßig gleichen VDIFF-Pegeln getrieben werden. Alternativ ist es jedoch möglich, die Empfangsschwelle T_d in dem Fall entsprechend anzupassen, wenn die Buszustände U_D0 und U_D1 mit z.B. zwei unterschiedlichen positiven VDIFF-Pegeln getrieben werden.
Auch wenn die Erfindung zuvor am Beispiel des CAN-Bussystems beschrieben ist, kann die Erfindung bei jedem Kommunikationsnetzwerk und/oder Kommunikationsverfahren eingesetzt werden, bei welchem zwei verschiedene Kommunikationsphasen verwendet werden, in denen sich die Buszustände unterscheiden, die für die unterschiedlichen Kommunikationsphasen erzeugt werden. Insbesondere ist die Erfindung bei Entwicklungen von sonstigen seriellen Kommunikationsnetzwerken, wie Ethernet und/oder 100 Base-Tl Ethernet, Feldbussystemen, usw. einsetzbar.
Insbesondere kann das Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen ein Kommunikationsnetzwerk sein, bei welchem Daten seriell mit zwei verschiedenen Bitraten übertragbar sind. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation 10, 20, 30 auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist.
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem Bussystem 1 der Ausführungsbeispiele ist beliebig. Insbesondere kann die Teilnehmerstation 20 in dem Bussystem 1 entfallen. Es ist möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 10 oder 30 in dem Bussystem 1 vorhanden sind. Denkbar ist, dass alle Teilnehmerstationen in dem Bussystem 1 gleich ausgestaltet sind, also nur Teilnehmerstation 10 oder nur Teilnehmerstation 30 vorhanden sind.
Zudem ist es möglich, die Bitzeitdauer t_bt2 in der Datenphase 452 im Vergleich zu der Bitzeitdauer t_btl zu verkürzen, die in der Arbitrationsphase 451 und Rahmenendphase 453 verwendet wird. In diesem Fall wird in der Datenphase 452 mit einer größeren Bitrate gesendet als in der Arbitrationsphase 451 und Rahmenendphase 453. Auf diese Weise lässt sich die Übertragungsgeschwindigkeit im Bussystem 1 noch weiter steigern.

Claims

Ansprüche
1) Teilnehmerstation (10; 30) für ein serielles Bussystem (1), mit einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31) zum Erzeugen eines Sendesignals (TxD), um den Austausch von Nachrichten (45; 46) zwischen der Teilnehmerstation (10; 30) und mindestens einer anderen Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) zu steuern, einem Sendeanschluss (TXD) zum Ausgeben des Sendesignals (TxD;) von der Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31) an eine Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32), die ausgestaltet ist, basierend auf dem Sendesignal (TxD) ein Signal auf einen Bus (40) des Bussystems (1) zu senden, einem Empfangsanschluss (RXD) zum Empfangen des Signals von dem Bus (40), und einer Einrichtung (15; 35) zur Auswertung des Sendesignals (TxD) und/oder zur Auswertung eines Empfangssignals (RxD), das von der Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) aus dem von dem Bus (40) empfangenen Signal erzeugt wurde, wobei das Sendesignal (TxD) derart ausgestaltet ist, dass die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) in einer ersten Kommunikationsphase (451, 453) des Sendesignals (TxD) in einen ersten Zustand (ZI) zum Senden des Sendesignals (TxD) auf den Bus (40) zu schalten ist und in einer zweiten Kommunikationsphase (452) in mindestens einen zweiten oder dritten Zustand (Z2, Z3) zum Senden des Sendesignals (TxD) auf den Bus (40) zu schalten ist, und wobei die Einrichtung (15; 35) ausgestaltet ist, über den Empfangsanschluss (RXD) eine Kennung (457_F_Z1) an die Sende- /Empfangseinrichtung (12; 32) auszugeben, wenn die Auswertung der Einrichtung (15; 35) ergibt, dass bei der Kommunikation auf dem Bus ein Fehler (47) aufgetreten ist und in Folge dessen in dem Sendesignal (TxD) ein Fehler (47) signalisiert wird, aufgrund dessen die Sende- /Empfangseinrichtung (12; 32) von dem zweiten oder dritten Zustand (Z2, Z3) in den ersten Zustand (ZI) zu schalten ist.
2) Teilnehmerstation (10; 30) nach Anspruch 1, wobei die Kennung (457_F_Z1) zum Umschalten von dem zweiten oder dritten Zustand (Z2, Z3) in den ersten Zustand (ZI) ein Puls ist, der invers zu dem Datenzustand ist, welcher aufgrund des Sendesignals (TxD) in dem Empfangssignal (RxD) erwartet wird.
3) Teilnehmerstation (10; 30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei Buszustände (401, 402) des in der ersten Kommunikationsphase (451; 453) von dem Bus (40) empfangenen Signals mit einem anderen Physical Layer (451_P) erzeugt sind als Buszustände des in der zweiten Kommunikationsphase (452) empfangenen Signals.
4) Teilnehmerstation (10; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Bits des Sendesignals (TxD) in der ersten Kommunikationsphase (451; 453) eine Bitzeit (t_btl) haben, die um mindestens den Faktor 10 größer als eine Bitzeit (t_bt2) von Bits der zweiten Kommunikationsphase (452) ist.
5) Teilnehmerstation (10; 30) nach Anspruch 4, wobei die Kennung (457_F_Z1) zum Umschalten von dem zweiten oder dritten Zustand (Z2, Z3) in den ersten Zustand (ZI) eine Zeitdauer (TI) hat, die kleiner als eine Bitzeit (t_btl) der ersten Kommunikationsphase (451; 453) ist und größer als eine Bitzeit (t_bt2) der zweiten Kommunikationsphase (452) ist.
6) Teilnehmerstation (10; 30) nach Anspruch 4, wobei die Kennung (457_F_Z1) zum Umschalten von dem zweiten oder dritten Zustand (Z2, Z3) in den ersten Zustand (ZI) eine Zeitdauer (T2) hat, die größer als eine Bitzeit (t_btl) der ersten Kommunikationsphase (451; 453) ist und kleiner als eine Zeitdauer eines Fehlerrahmens (48) ist, der in dem Sendesignal (TxD) gesendet wird, um einen Fehler (47) bei der Kommunikation auf dem Bus (40) zu signalisieren. 7) Teilnehmerstation (10; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (15; 35) ausgestaltet ist, das digitale Empfangssignal (RxD) mit dem digitalen Sendesignal (TxD) zu vergleichen, um zu bestimmen, ob der Datenfluss am Empfangsanschluss (RXD) für die Zeitdauer zum Senden der Kennung (457_F_Z1) umzukehren ist, um die Kennung (457_F_Z1) über den Empfangsanschluss (RXD) von der Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31) an die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) zu senden.
8) Teilnehmerstation (10; 30) nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung (15; 35) ausgestaltet ist, die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31) zu veranlassen, in der Zeit, in welcher die Einrichtung (15; 35) den Datenfluss des digitalen Empfangssignals (RxD) umkehrt, an dem Anschluss für das digitale Empfangssignal (RxD) die Kennung (457_F_Z1) mit einem vorbestimmten Wert und einer vorbestimmten Zeitdauer an die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) zu senden.
9) Teilnehmerstation (10; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit der Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32), welche ein Sendemodul (121) zum Senden von Nachrichten (45; 46) als das Signal auf den Bus (40) und ein Empfangsmodul (122) zum Empfang des Signals von dem Bus (40) aufweist, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) ausgestaltet ist, ihr Sendemodul (121) zu verriegeln, so dass das Sendesignal (TxD) von dem Sendeanschluss (TXD) nicht auf den Bus (40) gesendet wird, wenn die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) in den zweiten Zustand (Z2) geschaltet ist.
10) Teilnehmerstation (10; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31) die Einrichtung (15; 35) aufweist.
11) Teilnehmerstation (10; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in der ersten Kommunikationsphase (451, 453) ausgehandelt wird, welche der Teilnehmerstationen (10, 20, 30) des Bussystems (1) in der nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase (452) einen zumindest zeitweise exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus (40) bekommt.
12) Bussystem (1), mit einem Bus (40), und mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 20; 30), welche über den Bus (40) derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können und von denen mindestens eine Teilnehmerstation (10; 30) eine Teilnehmerstation (10; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche ist.
13) Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem (1), wobei das Verfahren mit einer Teilnehmerstation (10; 30) für ein Bussystem (1) ausgeführt wird, die eine Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31), einen Sendeanschluss (TXD), einen Empfangsanschluss (RXD), und eine Einrichtung (15; 35) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist,
Erzeugen, mit der Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31), eines Sendesignals (TxD), um den Austausch von Nachrichten (45; 46) zwischen der Teilnehmerstation (10; 30) und mindestens einer anderen Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) zu steuern,
Ausgeben, mit dem Sendeanschluss (TXD), des Sendesignals von der Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31) an eine Sende- /Empfangseinrichtung (12; 32), die ausgestaltet ist, basierend auf dem Sendesignal (TxD) ein Signal auf einen Bus (40) des Bussystems (1) zu senden, wobei das Sendesignal (TxD), derart ausgestaltet ist, dass die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) in einer ersten Kommunikationsphase (451, 453) des Sendesignals (TxD) in einen ersten Zustand (ZI) zum Senden des Sendesignals (TxD) auf den Bus (40) zu schalten ist und in einer zweiten Kommunikationsphase (452) in mindestens einen zweiten oder dritten Zustand (Z2, Z3) zum Senden des Sendesignals (TxD) auf den Bus (40) zu schalten ist, Empfangen, mit dem Empfangsanschluss (RXD), des Signals von dem Bus (40),
Auswerten, mit der Einrichtung (15; 35), des Sendesignals (TxD) und/oder eines Empfangssignals (RxD), das von der Sende- /Empfangseinrichtung (12; 32) aus dem von dem Bus (40) empfangenen
Signal erzeugt wurde, und
Ausgeben, mit der Einrichtung (15; 35) über den Empfangsanschluss (RXD) einer Kennung (457_F_Z1) an die Sende- /Empfangseinrichtung (12; 32), wenn die Auswertung der Einrichtung (15; 35) ergibt, dass bei der Kommunikation auf dem Bus ein Fehler (47) aufgetreten ist und in Folge dessen in dem Sendesignal (TxD) ein Fehler (47) signalisiert wird, aufgrund dessen die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) von dem zweiten oder dritten Zustand (Z2, Z3) in den ersten Zustand (ZI) zu schalten ist.
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