WO2021148348A1 - Transmitting/receiving device for a subscriber station of a serial bus system, and method for communication in a serial bus system - Google Patents

Transmitting/receiving device for a subscriber station of a serial bus system, and method for communication in a serial bus system Download PDF

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WO2021148348A1
WO2021148348A1 PCT/EP2021/050938 EP2021050938W WO2021148348A1 WO 2021148348 A1 WO2021148348 A1 WO 2021148348A1 EP 2021050938 W EP2021050938 W EP 2021050938W WO 2021148348 A1 WO2021148348 A1 WO 2021148348A1
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WO
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signal
operating mode
bus
rxd
transmitting
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Application number
PCT/EP2021/050938
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German (de)
French (fr)
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Florian Hartwich
Steffen Walker
Arthur Mutter
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to CN202180023384.7A priority patent/CN115244901A/en
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L12/40006Architecture of a communication node
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L2012/40208Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215Controller Area Network CAN

Definitions

  • the present invention relates to a transmitting / receiving device for a subscriber station of a serial bus system and a method for communication in a serial bus system that operates with a high data rate and great error resistance.
  • a bus system is often used for communication between sensors and control units, for example in vehicles, 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 subscribers of the bus system, such as sensor, control unit, encoder, etc., as analog signals.
  • Each bus subscriber in the bus system is connected to the bus with a transmitting / receiving device.
  • At least one receiving comparator is provided in the transmitting / receiving device, which receives the analog signals from the bus and converts them into a digital signal.
  • the content of the digital signal can be interpreted by a protocol controller.
  • the protocol controller can create a signal for the transmission on the bus and send it to the bus with the transmitting / receiving device, so that information can be exchanged between the bus users.
  • the CAN FD message format and the CAN XL message format created an option to switch to a higher bit rate within a message.
  • the maximum possible data rate is increased by using a higher clock rate in the area of the data fields compared to CAN.
  • the maximum possible data rate is increased beyond a value of 1 Mbit / s.
  • the useful data length has been extended from 8 to up to 64 bytes.
  • CAN XL in which the speed of data transmission is to be increased in the range of example 10 Base-TlS Ethernet and the user data length of up to 64 bytes previously achieved with CAN FD is to be greater.
  • the robustness of the CAN or CAN FD-based communication network can advantageously be retained.
  • transmission levels and reception thresholds for the at least one input comparator of the transmitting / receiving device (transceiver) of each subscriber station have now been set for CAN XL.
  • the transmission level and reception thresholds have been optimized for the most flexible possible design of the bus line topology and a distinction is made in the various operating modes of the transmission / reception device (transceiver).
  • the two logical bit levels on the CAN bus line are not always clearly identified if the receiving transceiver is set to receive thresholds other than the transmit level being transmitted on the bus. This can occur in particular when a transmitting / receiving device (transceiver) is woken up from an idle state and tries to reintegrate into the ongoing communication on the bus.
  • a third reception threshold T_OoB Threshold Out-of-Bounds inserted, which has a value of -0.4 V, for example.
  • reception threshold T_OoB can disrupt a synchronization of the subscriber stations.
  • the reason for this is that the reception threshold T_OoB when switching back from the data phase to the Arbitration phase shifts bit edges at the connection of the transmitting / receiving device for an RxD signal, which is formed from the signal received from the bus.
  • a transmitting / receiving device for a subscriber station of a serial bus system and a method for communication in a serial bus system are to be provided, in which the integration of a CAN subscriber station into the ongoing communication is improved.
  • the transmitting / receiving device has a first connection for receiving a transmission signal from a communication control device, a transmission module for transmitting the transmission signal on a bus of the bus system, in which bus system at least a first communication phase and a second communication phase are used to exchange messages between subscriber stations of the bus system , a receiving module for receiving the signal from the bus, wherein the receiving module is configured to generate a digital received signal from the signal received from the bus, a second connection for sending the digital received signal to the communication control device for receiving an operating mode switchover signal from the
  • the mode switchover block is designed to switch the transmission module and / or the receiver module depending on a result of the evaluation in one of three different operating modes, and the mode switchover block is designed to switch the operating mode of the second communication phase in the operating mode of the first To delay the communication phase up to a bit limit of a switching phase between the communication phases.
  • the transmitting / receiving device With the transmitting / receiving device it is possible that a "false positive" is prevented in the CAN idle detection. As a result, the integration of a subscriber station into the ongoing communication on the bus can be made possible. In addition, the synchronization of the transmitting / receiving device and thus the higher-level subscriber station (CAN node) is still enabled or maintained.
  • an arbitration known from CAN can be retained with the transmitting / receiving device in one of the communication phases and the transmission rate can still be increased considerably compared to CAN or CAN FD.
  • This can be achieved in that two communication phases with different bit rates are used and the beginning of the second communication phase, in which the user data is transmitted with a higher bit rate than in the arbitration, is reliably identified for the transmitting / receiving device.
  • the transceiver can therefore safely switch from a first communication phase to the second communication phase or back.
  • a significant increase in the bit rate and thus the transmission speed from the transmitter to the receiver can be achieved.
  • a high level of error resistance is guaranteed.
  • the method carried out by the transmitting / receiving device can also be used if the bus system also has at least one CAN subscriber station and / or at least one CAN FD subscriber station that send messages according to the CAN protocol and / or CAN FD protocol .
  • the operating mode switchover block may be configured to carry out the switchover of the operating mode when switching from the second communication phase to the first communication phase, if in the received signal output by the receiving module an edge occurs between different bus states and the transmitting / receiving device is not the sender of the message.
  • the operating mode switchover block can be designed to switch off the transmission module in an operating mode of the second communication phase in which the transmitting / receiving device is not the sender of the message.
  • the operating mode switchover block may be configured to switch the operating mode when switching from the second communication phase to the first communication phase if the transceiver is the sender of the message in the second communication phase and an edge occurs between different bus states in the transmission signal.
  • the transmission module may be configured to drive bits of the signals onto the bus in the first communication phase with a first bit time that is at least a factor of 10 greater than a second bit time of bits that the transmission module drives onto the bus in the second communication phase.
  • the operating mode switchover signal via the second connection for signaling the switchover of the operating mode can have at least one pulse with a pulse duration that is approximately the same as the second bit time or is shorter than the second bit time.
  • the communication control device can be configured to send an identifier with a predetermined value to the receiving module at the connection for the digital received signal as an operating mode switchover signal when it is necessary to switch from the first communication phase to the second communication phase.
  • the identifier is a bit with a predetermined value or pulse pattern or the identifier is a predetermined bit pattern.
  • the signal received from the bus in the first communication phase is generated with a different physical layer than the signal received from the bus in the second communication phase. It is conceivable that in the first communication phase it is negotiated which of the subscriber stations of the bus system gets an at least temporarily exclusive, collision-free access to the bus in the subsequent second communication phase.
  • the transmission / reception device described above and the communication control device described above can be part of a subscriber station 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 has a transmitting / receiving device as described above.
  • 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 transmitting / receiving device of a subscriber station for a bus system in which at least a first communication phase and a second communication phase are used to exchange messages between subscriber stations of the bus system, the subscriber station having a transmit module, a receive module, and an operating mode switchover block , having a first connection and a second connection, and wherein the method has the steps of receiving, with the receiving module, a signal from the bus of the bus system,
  • the receiving module from the signal received from the bus, generating a digital received signal and outputting the digital received signal at the second connection, evaluating, with the operating mode switching block, an operating mode switching signal received by the communication control device at the second connection, and switching, with the operating mode switching block, the transmission module and / or the receiving module depending on a result of the evaluation in one of three different operating modes, the operating mode switching block switching the operating mode of the second communication phase to the operating mode of the first communication phase up to a bit limit of a switching phase delayed between the communication phases.
  • the method offers the same advantages as mentioned above with regard to the transceiver and / or the communication control device.
  • 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 subscriber stations 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
  • FIG. 4 shows an electrical circuit diagram of an operating mode switchover block for switching over the operating mode of a transmitting / receiving device of the subscriber station of FIG. 3;
  • 5 to 9 show a time profile of signals according to the first exemplary embodiment for a time phase in which a first operating mode of the transmitting / receiving device, which is switched on in the arbitration phase (first communication phase), is switched to one of two operating modes of the transmitting / receiving device.
  • / Receiving device is switched into which the transmitting / receiving device can be switched in a data phase as a second communication phase;
  • 10 to 15 show a time profile of signals according to the first embodiment for a time phase in which the operating mode of the transmitting / receiving device for the second communication phase, the operating mode of the transmitting / receiving device for the data phase, returns to the first operating mode the operating mode of the transmitting / receiving device for the arbitration phase is switched over;
  • 15 to 17 show a time profile of signals at the subscriber station of FIG. 3 when the subscriber station tries to integrate itself into an ongoing communication on the bus;
  • FIG. 18 shows an electrical circuit diagram of an operating mode switchover block for switching the operating mode of a transmitting / receiving device of the subscriber station of FIG. 3 according to a second exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a bus system 1 which is designed in particular fundamentally for a CAN bus system, a CAN FD bus system, a CAN FD successor 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 wire 41 and a second bus wire 42.
  • the bus wires 41, 42 can also be called CAN_H and CAN_L and are used for electrical signal transmission after coupling in the dominant 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.
  • the subscriber stations 10, 20, 30 are, for example, control devices, sensors, display devices, etc. of a motor vehicle. As shown in Fig. 1, 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 block 35 Transmitting / receiving devices 12, 22, 32 of the subscriber stations 10, 20, 30 are each connected directly to the bus 40, even if this is not illustrated in FIG. 1.
  • the messages 45, 46 are encoded in the form of frames via a TXD line and an RXD line bit by bit between the respective communication control device 11, 21, 31 and the associated transmitting / receiving devices 12, 22, 32 exchanged. This is described in more detail below.
  • 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 devices 11, 31 create and read first messages 45, which are, for example, modified CAN messages 45, which are also referred to below as CAN XL messages 45.
  • modified CAN messages 45 or CAN XL messages 45 are structured on the basis of a CAN FD successor format, which is described in more detail with reference to FIG. 2.
  • the communication control devices 11, 31 can also be designed to provide a CAN XL message 45 or a CAN FD message 46 for the transmitting / receiving devices 12, 32 or to receive it from them, as required.
  • Communication control devices 11, 31 thus create and read a first message 45 or second message 46, the first and second messages 45, 46 differing in their data transmission standard, namely in this case CAN XL or CAN FD.
  • the communication control device 21 can be designed like a conventional CAN protocol controller or CAN controller according to ISO 11898-1: 2015, in particular like a CAN FD tolerant classical CAN controller or a CAN FD controller.
  • the communication control device 21 creates and reads second messages 46, for example Classical CAN messages or CAN FD messages 46.
  • the CAN FD messages 46 can include a number of 0 to 64 data bytes, which also have a significantly faster data rate than a Classical CAN message. In the latter case, the communication control device 21 is designed like a conventional CAN FD controller.
  • the transmitting / receiving devices 12, 32 can be designed as CAN XL transceivers, apart from the differences described in more detail below.
  • the transmitting / receiving devices 12, 32 can additionally or alternatively be designed like a conventional CAN FD transceiver.
  • the transmitting / receiving device 22 can be designed like a conventional CAN transceiver or 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 455 for the CAN communication on the bus 40, namely an arbitration phase 451, a first switchover phase 452, which is at the end of the arbitration phase 451, a data phase 453, and a second switchover phase 454 , which is at the end of the data phase 453, and an end-of-frame phase 455.
  • a bit is sent at the beginning, which is also called the SOF bit and indicates the beginning of the frame or start of frame.
  • an identifier with 11 bits, for example, is sent to identify the sender of the message 45.
  • the switchover from the arbitration phase 451 to the data phase 453 is prepared in the first switchover phase 452.
  • protocol format information contained in at least one bit is sent, which is suitable for distinguishing CAN XL frames from CAN frames or CAN FD frames.
  • the switchover phase 452 can have a bit ALI that has the bit duration T_B1 of a bit of the arbitration phase 451 and is sent with the physical layer of the arbitration phase 451.
  • the physical layer corresponds to the bit transmission layer or layer 1 of the well-known OSI model (Open Systems Interconnection Model).
  • a data length code for example 12 bits long, can be sent, which can then assume values from 1 to 4096, in particular up to 2048, or another value with a step size of 1, or alternatively values of 0 to 4095 or higher.
  • the data length code can alternatively comprise fewer or more bits, so that the value range and the step size can assume different values.
  • the user data of the CAN XL frame 450 or the message 45 are sent, which can also be referred to as the data field of the message 45.
  • the useful data can have data in accordance with the value range of the data length code, for example with a number of up to 4096 bytes or a larger number of bytes or any other number of data.
  • a checksum field can contain a checksum over the data of the data phase 453 including the stuff bits, which are inserted as an inverse bit by the sender of the message 45 after a predetermined number of identical bits, in particular 10 identical bits.
  • the checksum is a frame checksum F_CRC with which all bits of the frame 450 up to the checksum field are secured. This can be followed by an FCP field with a predetermined value, for example 1100.
  • the switchover from the data phase 453 to the frame end phase 455 is prepared. In this case, protocol format information contained in at least one bit is sent, which is suitable for realizing the switchover.
  • the switchover phase 454 can have a bit AH1 that has the bit duration T_B1 of a bit of the arbitration phase 451, but is sent with the physical layer of the data phase 453.
  • At least one acknowledge bit ACK can be contained in an end field in the frame end phase 455. This can be followed by a sequence of 11 identical bits, which indicate the end of the CAN XL frame 450.
  • the at least one acknowledge bit ACK can be used to indicate whether or not a recipient has discovered an error in the received CAN XL frame 450 or message 45.
  • a physical layer as in CAN and CAN-FD is used.
  • a physical layer as with CAN and CAN-FD can be used.
  • a physical layer as with CAN and CAN-FD can be used at least partially, that is to say at the end.
  • phase 451, 455 An important point during phases 451, 455, at the beginning of phase 452 and at the end of phase 454 is that the known CSMA / CR method is used, which allows simultaneous access by the subscriber stations 10,
  • bus subscriber stations 10, 20, 30 allowed on the bus 40 without the higher priority message 45, 46 being destroyed.
  • further bus subscriber stations 10, 20, 30 can be added to the bus system 1 relatively easily, which is very advantageous.
  • the bit rate in the phases 451, 452, 454, 455 is selected as 500 kbit / s, which results in a bit time of approx. 2ps, whereas the bit rate in the data phase 453 is selected as 5 to 10 Mbit / s or more, from which a bit time of approx. 0, lps and less follows.
  • the bit time of the signal in the other communication phases 451, 452, 454, 455 is thus at least a factor of 10 greater than the bit time of the signal in the data phase 453.
  • a sender of the message 45 for example the subscriber station 10, does not begin sending bits of the switchover phase 452 and the subsequent data phase 453 on the bus 40 until the subscriber station 10 as the sender has won the arbitration and the subscriber station 10 as the sender is ready to send has exclusive access to bus 40 of bus system 1.
  • the transmitter can either switch to the faster bit rate and / or the other physical layer after part of the switchover phase 452 or switch to the faster bit rate and / or the other physical layer only with the first bit, i.e. at the beginning of the subsequent data phase 453 .
  • the following properties that differ from CAN or CAN FD can be implemented in the bus system with CAN XL: 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 the frame structure Identifier and arbitration according to the CSMA / CR method, b) increase the net data transmission rate to around 10 megabits per second, and c) increase the size of the user data per frame to around 4kbytes or any other value.
  • FIG. 3 shows the basic structure of the subscriber station 10 with the communication control device 11, the transmitting / receiving device 12 and the switchover block 15.
  • the subscriber station 30 is similar constructed as shown in FIG. 3, except that the block 35 is provided separately from the communication control device 31 and the transceiver 32. The subscriber station 30 and the block 35 are therefore not described separately.
  • the functions of the switchover block 15 described below are identical in the switchover block 35.
  • the communication control device 11 also has a communication control module 111, a transmission signal output driver 112 and an RxD connection configuration module 113.
  • Communication control device 11 is designed as a microcontroller or has a microcontroller.
  • the communication control device 11 processes signals from any application, for example a control device for an engine, a safety system for a machine or a vehicle, or other applications.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • SBC system base chip
  • the transmitting / receiving device 12 and an energy supply device which supplies the transmitting / receiving device 12 with electrical energy can be installed in the system ASIC.
  • the energy supply device usually supplies a voltage CAN_Supply of 5 V. Depending on requirements, however, the energy supply device can supply a different voltage with a different value and / or be designed as a current source.
  • the transmission / reception device 12 also has a transmission module 121, a reception module 122, a driver 123 for the transmission signal TxD, a reception signal output driver 124 and a driver 125 which outputs a signal RxD_TC to the switchover block 15.
  • the switching block 15 forms an operating state switching signal S_OP for switching the transmission module 121 and / or the receiving module 122 from the signal RxD_TC and a signal S_SW, which is the output signal of the receiving module 122.
  • the switching block 15 forms the signal S_OP and the signals TxD, S_SW an operating state switching signal S_OPT for switching reception thresholds of the Receiving module 122.
  • the switching signal S_OP can contain the switching signal for the sending module 121 and the receiving module 122 in one bit, for example.
  • the switching signal S_OP can be a two-bit-wide signal in order to control transmission module 121 and reception module 122 separately, for example by providing the first bit for switching the transmission module 121 and the second bit for switching the reception module 122.
  • the transmission module 121 is also referred to as a transmitter.
  • the receiving module 122 is also referred to as a receiver.
  • the switchover block 15 can be designed as a switch block which, in particular, has at least one flip-flop. This is described in more detail below with reference to FIGS. 4 to 14.
  • the transmission module 121 and the reception module 122 can be constructed in the same way as in a conventional transmission / reception device 22.
  • 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 and its second bus core 42 for CAN_L.
  • the first and second bus wires 41, 42 are connected in the transmitting / receiving device 12 to the transmitting module 121 and to the receiving module 122.
  • the voltage supply for the energy supply device for supplying the first and second bus wires 41, 42 with electrical energy takes place as usual.
  • the connection to ground or CAN_GND is implemented as usual.
  • the switchover block 15 is designed to recognize the beginning of the respective switchover phases 452, 454 in a received message 45 from the bus 40 and then to switch over the properties of the transmitting / receiving device 12.
  • the switchover block 15 can switch between the following operating modes of the transmitting / receiving device 12: a) first operating mode: transmit / receive properties for the arbitration phase 451, b) second operating mode: transmit / receive properties for the data phase 453 as a transmitter (transmit node), Transmitting / receiving device 12 acts as a sender and thus also a receiver of the message 45 or a frame 450, c) third operating mode: transmitting / receiving properties for the data phase 453 as a receiver (receiving node), transmitting / receiving device 12 is not a transmitter, but acts only as the recipient of the message 45 or a frame 450.
  • the RxD connection configuration module 113 configures the connection RxD depending on the required communication direction using signals S1, S2 at its input, as described below.
  • the signal S1 can be referred to as RxD_out_ena, which does not enable the additional signal RxD_TC to be driven via the RxD connection (first connection operating mode) or the additional signal RxD_TC to be driven via the RxD connection (second connection operating mode).
  • the signal S2 can be referred to as RxD_out_val.
  • the communication control device 11 drives the connection RxD at the switching times between the two different communication phases to signal the operating mode to be set to the transmitting / receiving device 12, i.e.
  • connection RxD in a third connection operating mode, also called “talk mode” can, in which internal communication between the devices 11, 12 is possible.
  • the connection RxD as is common in CAN in particular, is an input for the communication control device 11, that is to say not an output, as described above, so that the communication control device 11 does not drive the connection RxD.
  • the Connection RxD can thus be operated bidirectionally with the aid of the RxD connection configuration module 113 and the signals S1, S2.
  • the port RxD is a bidirectional port.
  • the communication control device 11 and the output driver 124 are designed in such a way that the communication control device 11 drives the connection RxD more strongly than the output driver 124 when driving for the purpose of signaling Communication control device 11 and output driver 124 drives connection RxD and the two signal sources are superimposed at connection RxD. With such a superposition of the two signal sources at the connection RxD, the communication control device 11 always prevails. This always determines the value of the RxD line.
  • the switchover block 15 can thus provide the option of signaling the setting of one of the three previously mentioned operating modes in the transmitting / receiving device 12 via the RxD connection, which modes form different operating states of the transmitting / receiving device 12.
  • An additional connection to the transmitting / receiving device 12 and thus also to the communication control device 11 is not required for this.
  • the switchover block 15 is provided with the three inputs according to FIG. 3, via which a signal RxD_TC, the signal TxD and the signal S_SW are fed into the switchover block 15.
  • the signal RxD_TC is based on a signal which is sent from the communication control device 11 to the transmitting / receiving device 12 via the connection for the RxD signal.
  • the communication control device 11 signals to the transceiver device 12 on the one hand that the transceiver device 12 now has to switch to the operating mode for the data phase 453.
  • the communication control device 11 signals to the transceiver device 12 on the one hand that the transceiver device 12 now has to switch to the operating mode for the data phase 453.
  • the transmitting / receiving device 12 carries the signal RxD_TC from the connection RxD via the driver 125 to the connection of the switchover block 15 for the signal RxD_TC.
  • the signal S_SW is generated from the signal received from bus 40.
  • the signal RxD_TC is passed between the connection for the RxD signal and the output of the receive signal driver 124 to the switchover block 15.
  • the signal S_SW is passed from the output of the receiving module 122 and before the input of the receiving signal driver 124 to the switchover block 15.
  • the switching block 15 has two D flip-flops 151, 152, into which the signal RxD_TC is input as a clock signal.
  • the two D flip-flops 151, 152 respond to rising clock edges of the clock signal, that is to say of the signal RxD_TC.
  • a high state or a first binary signal state is also present at the input of the D flip-flop 151 with the signal S_H.
  • the inverted signal S_SW is input to the D flip-flops 151, 152 as a reset.
  • the signal S_SW is passed via an inverter 155 before being input to D flip-flops 151, 152.
  • the D flip-flops 151, 152 are connected to logic gates 156, 157, namely an AND gate 156 and an OR gate 157.
  • a time-out signal S_TO is also fed as a reset, which indicates the expiry of a predetermined time period TO.
  • the signal S_TO becomes active if no edges are detected on the bus 40 for a predetermined time period TO, for example 11 bit times.
  • the D flip-flop 158 responds to rising clock edges.
  • an inverter 159 is connected between the D flip-flop 158 and an input of the AND gate 156. In the specific example of FIG. 4, while the signal S_SW is high, the third D flip-flop 158 is switched from 0 to 1 by two falling edges of the signal RxD_TC.
  • the transceiver 12 can initially do the transition from the data phase 453 to the frame end phase 455 Store toggle signal RxD_TC, which contains at least one high pulse driven by communication control device 11. This is described in more detail below with reference to FIGS. 5 to 14.
  • the D flip-flop 158 drives the binary operating state switching signal S_OP. If the switching signal S_OP is to be two bits wide, or if more than two operating states are to be displayed, additional D flip-flops with different switching conditions than described above are required.
  • the switchover block 15 detects the switchover phase 452
  • the signal S_OP output from the switchover block 15 is used to switch the operating state of the transmitter module 121 and / or the receiver module 122 and thus the operating mode of the transmitter / receiver device 12. This is explained in more detail with reference to FIGS. 5 to 9.
  • the transmission module 121 when the subscriber station 10 acts as a transmitter, converts a transmission signal TxD of the communication control device 11 into corresponding signals CAN_H and CAN_L for the bus wires 41, 42 and sends these signals CAN_H and CAN_L to the bus 40, such as 5 for the transition from arbitration phase 451 with switchover phase 452 to data phase 453.
  • a bit duration T_B1 of the arbitration phase 451 is switched to a shorter bit duration T_B2 of the data phase 453.
  • signals CAN_H and CAN_L are mentioned here for the transmitting / receiving device 12, these are to be understood in relation to the message 45 as signals CAN-XL_H and CAN-XL_L, which in the data phase 453 of the conventional signals CAN_H and CAN_L differ in at least one feature, in particular with regard to the formation of the bus states for the various data states of the signal TxD and / or with regard to the voltage or the physical layer and / or the bit rate.
  • the signals CAN-XL_H and CAN-XL_L deviate in the data phase 453 with regard to the formation of the bus states for the various data states of the signal TxD and with regard to the voltage or the physical layer and the bit rate the conventional signals CAN_H and CAN_L in phases 451, 452.
  • 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 subscriber station 10 The sender of the message 45 is or is not.
  • the receiving module 122 uses a receiving threshold T_a in the arbitration phase 451 and at the beginning of the switchover phase 452. At the end of the switchover phase 452 and in the data phase 453, the receiving module 122 exclusively uses a receiving threshold T_d which is between 0V and +/- 0.1V.
  • the receiving module 122 forms a signal S_SW and forwards this via the received signal output driver 124 as a digital received signal RxD to the communication control device 11, as shown in FIG. 3. If the transmitting / receiving device 12 is switched to the operating mode for the arbitration phase 451, the device 12 cannot reliably recognize the “0” bits of the data phase 453 because the current switching threshold or reception threshold T_a is in its lower tolerance range and thus below it of VDIFF_D0_Min could be.
  • FIG. 7 shows part of the transmission signal TxD, which is transmitted, for example, from the subscriber station 10 to the bus 40.
  • T_TLD delay time that occurs during operation
  • the subscriber station 10 receives a signal as a transmitter and uses it to form a digital received signal RxD_T with the receiving module 122 and the driver 124, as shown in FIG. 8.
  • the delay time T_TLD depends on the temperature, operating voltage and production tolerances and is usually in the data sheet of the transmission / Receiving device 12 specified specified in a tolerance range. In the ideal case, there is no delay period T_TLD.
  • the communication control device 11 sends an FDF bit and an XLF bit, each with the high state (first binary signal state), one after the other in the transmit signal TxD before the switchover phase 452. This is followed by a resXL bit that is sent with the low state (second binary signal state) and is followed by an ALl bit that is sent with the low state (second binary signal state). Thereafter, at the end of the arbitration phase 451, on the basis of a signal RxD_TC, which is shown in FIG.
  • the pulse duration T_B3 is approximately the same or shorter or shorter than the bit time T_B2.
  • the pulse duration T_B3 is equal to the bit time T_B2.
  • the pulse duration T_B3 is smaller or shorter than the bit time T_B1.
  • bits DH1, DL1 of data phase 453 follow and then the user data.
  • the signal RxD_TC only switches the analog components 121, 122 of the transmitting / receiving device 12.
  • the lengths of the bit times T_B1, T_B2 are only switched within the digital communication control device 11.
  • the subscriber station 30, which is only the receiver of the signal from the bus 40, for example, receives the signal from the bus 40 with an additional delay period T_BLD, which is also referred to as the bus line delay.
  • the subscriber station 30 forms a digital received signal RxD_R therefrom, as shown in FIG. 9.
  • the received signal RxD_R is therefore additionally delayed by the delay period T_BLD compared to the received signal RxD_T.
  • the transmitting / receiving device 12 of the subscriber station 10 sees a received signal RxD_T, which differs from the previously described course of the TxD signal of FIG. 7, in the ALl bit, which has the second binary signal state (low). has two high pulses AL_2.
  • the communication control device 11 sends a signal RxD_TC via the RxD connection, in which the AL bit contains a Identifier in the form of two pulses AL_2 with the first binary signal state (high), i.e. with the inverse signal state, can be sent.
  • the signal RxD_TC causes the switchover with the switchover block 15 at the edge S_TD.
  • the subscriber station 10 acts as a transmitter and as a receiver of the message 45 or of the frame 450.
  • the transmitting / receiving device 32 of the subscriber station 30 sees a received signal RxD_R which has a high pulse AL_1 in the AL1 bit, in contrast to the previously described course of the TxD signal of FIG. 7.
  • the communication control device 31 sends a signal RxD_TC via its RxD connection, in which an identifier in the form of a pulse AL_1 with the first binary signal state, (high), i.e. with the inverse signal state, is sent in the AL bit .
  • the signal RxD_TC causes the switchover with the switchover block 15 at the edge S_RD.
  • the subscriber station 30 In the third operating mode, the subscriber station 30 only acts as a recipient of the frame 450, that is, the subscriber station 30 has lost the previous arbitration or is currently not sending a message 45.
  • the signaling can thus take place in such a way that a sequence of two high pulses AL_2 indicates the transition from the arbitration phase 451 (first operating mode) to the data phase 452 as a transmitter (second operating mode), as shown in FIG. 8, and that a high Pulse AL_1 indicates the transition from the arbitration phase 451 (first operating mode) to the data phase 452 as a receiver (third operating mode), as shown in FIG. 9. Thereafter, the transmission of the data of the data field 453 of a frame 450 can be carried out.
  • the time delay of the block 160 is set to the value zero.
  • the receiving module 122 thus switches its receiving threshold T_a to the arbitration phase 451 the reception threshold T_d of the data phase 453 immediately. If the transmitter / receiver device 12 is to be switched to the second operating mode, that is, if the transmitter / receiver device 12 acts as the transmitter of the frame 450, the transmitter module 121 switches when the transmission signal TxD switches to low (second signal state). Of course, other switching conditions are also conceivable.
  • the transceiver 12 proceeds as follows during the transition from the data phase 453 to the frame end phase 455.
  • the transmitting / receiving device 12 initially stores the switchover signal RxD_TC, which contains a low pulse driven by the communication control device 12, as shown in FIG. 13.
  • the block 160 then waits for an edge on the TxD signal according to FIG. 12 and then simultaneously switches its transmission module 122 and the reception threshold of its reception module from the reception threshold T_d of the data phase 453 to the reception threshold T_a for the arbitration, i.e. the switching thresholds of their reception comparator .
  • the transmitting / receiving device 12 switches on a receiving threshold T_OoB (Threshold Out-of-Bounds) for its receiving comparator in the receiving module.
  • T_OoB Threshold Out-of-Bounds
  • the transceiver 32 which in the example shown is only the receiver of the frame 450, proceeds during the transition from the data phase 453, as can be seen from FIGS. 11 and 14.
  • the transmitting / receiving device 32 waits for an edge S_TH on the bus 40, i.e. an edge of the signal S_SW, and only then switches the reception threshold of its reception module from the reception threshold T_d of the data phase 453 to the reception threshold T_a for the arbitration, i.e. the switching thresholds of its Receiving comparator.
  • the transmitting / receiving device 32 switches on a receiving threshold T_OoB (Threshold Out-of-Bounds) for its receiving comparator in the receiving module.
  • T_OoB Threshold Out-of-Bounds
  • the communication control device 12, 32 signals its associated transmitting / receiving device 12, 32 to switch the operating mode of the transmitting / receiving device 12, 32, the transmitting / receiving device 12, 32 delays the switching until the transmitting / receiving device 12, 32 / Receiving device 12, 32 recognizes a bit limit.
  • the transmitting / receiving device 12 in the transmitter recognizes the bit limit on an edge on the TxD input pin.
  • the transmitting / receiving device 12 recognizes the bit limit on an edge on the TxD input pin.
  • the reception threshold T_OoB can thus be used when integrating a subscriber station 10, 20, 30 into an ongoing communication, as shown in FIGS. 15 to 17.
  • the bus is then recognized as idle, i.e. in the idle state.
  • This sequence of 11 recessive bits occurs between the dominant ACK bit of one CAN frame 450 and the start bit SOF of the following CAN frame 450 or even if no frames 450 are sent at all.
  • the reception threshold T_OoB (Threshold Out-of-Bounds) has become necessary because the reception threshold T_a of the arbitration phase 451 cannot reliably recognize the logical "0" bits in the data phase 453.
  • the subscriber station 10 forms the received signal RxD_R from the signals received from the bus 40 according to FIG. 15 and FIG. 16 on the basis of the reception thresholds T_a and T_OoB.
  • states D_D the differential voltage of which is below the reception threshold T_OoB, are recognized as dominant. This also applies to the state D_D, which is present at time t1.
  • the value for the threshold T_a is in the range from 0.5V to 0.9V due to the tolerances described above.
  • the reception threshold T_OoB causes the 1‘ bits in the data phase 453 to be output as 0‘ bits and compensates for 0‘ bits that were not recognized if their differential voltage VDIFF is weakened in the unsafe area of T_a.
  • the reception threshold T_OoB thus prevents such a subscriber station from mistakenly recognizing a sequence of data bits as the idle state of the bus 40 and therefore assumes that the CAN bus 40 is free and therefore starts its own frame that interferes with the frame that has already been sent.
  • the block 15 needs advantageously no additional connection that is not available on a standard housing of the transmitter / receiver device 12. As a result of the block 15, it is therefore not necessary to change to another, larger and more expensive housing in order to provide an additional connection.
  • the operating mode switchover block 15 enables the transceiver device 12 not to require any protocol controller functionality.
  • a protocol controller could, among other things, recognize the switchover phase 452 of the message 45 and, depending on this, initiate the data phase 453.
  • the operating mode switchover block 15 brings about a significant reduction in the resource requirement.
  • the interconnection of the operating mode switchover block 15 with a conventional transmitter / receiver device offers a very inexpensive and inexpensive solution for making the transmitter / receiver device 12 know that a switchover and which switchover is to be made between its various operating modes, namely in particular from the first operating mode to the second operating mode or from the first operating mode to the third operating mode or from the second operating mode to the first operating mode or some other switchover of operating modes.
  • the operating mode switchover block 15, 35 can be designed or be able to react to other switchover signals. In this case, the operating mode switching block 15, 35 can switch the transmission module 121 and / or the receiving module 122 to one of at least two different operating modes and at least one of the operating modes after one of the operating mode switching blocks 15, 35 has elapsed, depending on a result of its evaluation switch to another of the operating modes for the preset time period TO.
  • FIG. 18 shows a variant for a switchover block 150 which, according to a second exemplary embodiment, can be used in a subscriber station 10 instead of the switchover block 15.
  • the switchover block 150 uses the S_OP signal as an input instead of the RxD_TC signal.
  • bus system 1 in the second exemplary embodiment is constructed in the same way as described above with reference to the first exemplary embodiment.
  • 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 that are generated for the different communication phases differ.
  • the invention is useful for developments of others serial communication networks such as Ethernet and / or 10 Base-TlS Ethernet, field bus systems, etc. can be used.
  • bus system 1 according to the exemplary embodiments is described using a bus system based on the CAN protocol. That
  • Bus system 1 can, however, also be a different type of 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, at least for certain periods of time, an exclusive, collision-free access of a
  • Subscriber station 10, 20, 30 is guaranteed on a common channel.
  • 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.

Abstract

The invention relates to a transmitting/receiving device (12;32) for a subscriber station (10; 30) of a serial bus system (1), and to a method for communication in a serial bus system (1). The transmitting/receiving device (12; 32) comprises: a first connection for receiving a transmission signal (TxD) from a communication control device (11; 31); a transmitter (121) for transmitting the transmission signal (TxD) to a bus (40) of the bus system (1), in which bus system (1) at least one first communication phase (451, 452, 454, 454) and a second communication phase (453) are used to exchange messages (45; 46) between subscriber stations (10, 20, 30) of the bus system (1); a receiver (122) for receiving the signal from the bus (40), wherein the receiver (122) is designed to generate a digital receiver signal (RxD) from the signal received from the bus (40); a second connection for transmitting the digital receiver signal (RxD; RxD_T; RxD_R) to the communication control device (11; 31) and for receiving an operating mode switching signal (RxD_TC) from the communication control device (11; 31); and an operating mode switching block (15; 35 150) for evaluating the operation mode switching signal (RxD_TC) received by the communication device on the second connection, wherein the operating mode switching block (15; 35; 150) is designed to switch the transmitter (121) and/or the receiver (122) into one of three different operating modes according to a result of the evaluation, and the operating mode switching block (15; 35; 150) is designed to time delay a switching of the operating mode of the second communication phase (453) to the operating mode of the first communication phase (454, 455, 451, 452) up to a bit limit of a switchover phase (454) between the communication phases. Fig. 3 Nothing to translate into English

Description

Beschreibung description
Sende-/Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation eines seriellenTransmitting / receiving device for a subscriber station of a serial
Bussystems und Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem Bus system and method for communication in a serial bus system
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sende-/Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem, das mit hoher Datenrate und großer Fehlerrobustheit arbeitet. The present invention relates to a transmitting / receiving device for a subscriber station of a serial bus system and a method for communication in a serial bus system that operates with a high data rate and great error resistance.
Stand der Technik State of the art
Für die Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten, beispielsweise 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., als analoge Signale übertragen. A bus system is often used for communication between sensors and control units, for example in vehicles, 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 subscribers of the bus system, such as sensor, control unit, encoder, etc., as analog signals.
Jeder Busteilnehmer des Bussystems ist mit einer Sende-/Empfangseinrichtung an den Bus angeschlossen. In der Sende-/Empfangseinrichtung ist mindestens ein Empfangskomparator vorgesehen, der die analogen Signale von dem Bus empfängt und in ein digitales Signal umsetzt. Der Inhalt des digitalen Signals kann von einem Protokollkontroller interpretiert werden. Zudem kann der Protokollkontroller ein Signal für die Übertragung auf dem Bus erstellen und mit der Sende-/Empfangseinrichtung auf den Bus senden, so dass zwischen den Busteilnehmern Informationen austauschbar sind. Each bus subscriber in the bus system is connected to the bus with a transmitting / receiving device. At least one receiving comparator is provided in the transmitting / receiving device, which receives the analog signals from the bus and converts them into a digital signal. The content of the digital signal can be interpreted by a protocol controller. In addition, the protocol controller can create a signal for the transmission on the bus and send it to the bus with the transmitting / receiving device, so that information can be exchanged between the bus users.
Um Daten mit höherer Bitrate über den Bus übertragen zu können als bei CAN, wurde im CAN FD Nachrichten- Format sowie im CAN XL 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 im Vergleich zu CAN gesteigert. Dabei wird bei CAN FD-Rahmen oder CAN FD-Nachrichten die maximal mögliche Datenrate über einen Wert von 1 MBit/s hinaus gesteigert. Zudem ist die Nutzdatenlänge von 8 auf bis zu 64 Bytes erweitert. Ähnliches gilt für CAN XL, bei welchem die Schnelligkeit der Datenübertragung in den Bereich von Beispiel 10 Base-TlS Ethernet gesteigert sein soll und die bisher mit CAN FD erreichte Nutzdatenlänge von bis zu 64 Bytes größer sein soll. Dadurch kann die Robustheit des CAN oder CAN FD basierten Kommunikationsnetzwerks vorteilhaft beibehalten werden. In order to be able to transmit data with a higher bit rate via the bus than with CAN, the CAN FD message format and the CAN XL message format created an option to switch to a higher bit rate within a message. With such techniques, the maximum possible data rate is increased by using a higher clock rate in the area of the data fields compared to CAN. In the case of CAN FD frames or CAN FD messages, the maximum possible data rate is increased beyond a value of 1 Mbit / s. In addition, the useful data length has been extended from 8 to up to 64 bytes. The same applies to CAN XL, in which the speed of data transmission is to be increased in the range of example 10 Base-TlS Ethernet and the user data length of up to 64 bytes previously achieved with CAN FD is to be greater. As a result, the robustness of the CAN or CAN FD-based communication network can advantageously be retained.
Im Laufe der Spezifikation der analogen seriellen Datenübertragung auf der CAN-Busleitung wurden für CAN XL mittlerweile Sendepegel und Empfangsschwellen für den mindestens einen Eingangskomparator der Sende- /Empfangseinrichtung (Transceiver) jeder Teilnehmerstation festgelegt. Die Sendepegel und Empfangsschwellen sind auf eine möglichst flexible Auslegung der Busleitungstopologie optimiert worden und unterscheiden sind in den verschiedenen Betriebsmodi der Sende-/Empfangseinrichtung (Transceiver). In the course of the specification of the analog serial data transmission on the CAN bus line, transmission levels and reception thresholds for the at least one input comparator of the transmitting / receiving device (transceiver) of each subscriber station have now been set for CAN XL. The transmission level and reception thresholds have been optimized for the most flexible possible design of the bus line topology and a distinction is made in the various operating modes of the transmission / reception device (transceiver).
Nachteilig daran ist, dass die beiden logischen Bitpegel auf der CAN-Busleitung nicht immer eindeutig erkannt werden, wenn die empfangende Sende- /Empfangseinrichtung auf andere Empfangsschwellen eingestellt ist als Sendepegel auf dem Bus übertragen werden. Dies kann insbesondere auftreten, wenn eine Sende-/Empfangseinrichtung (Transceiver) aus einem Ruhezustand aufgeweckt wird und versucht, sich wieder in die laufende Kommunikation auf dem Bus zu integrieren. Um eine solche Integration einer CAN-Teilnehmerstation zu ermöglichen, bei der die CAN-Teilnehmerstation noch nicht weiß, welche die korrekte Betriebsart für die Sende-/Empfangseinrichtung ist, wurde für den mindestens einen Eingangskomparator eine dritte Empfangsschwelle T_OoB (Threshold Out-of-Bounds eingefügt, die einen Wert von beispielsweise -0,4 V hat. The disadvantage of this is that the two logical bit levels on the CAN bus line are not always clearly identified if the receiving transceiver is set to receive thresholds other than the transmit level being transmitted on the bus. This can occur in particular when a transmitting / receiving device (transceiver) is woken up from an idle state and tries to reintegrate into the ongoing communication on the bus. In order to enable such an integration of a CAN subscriber station in which the CAN subscriber station does not yet know which is the correct operating mode for the transmitting / receiving device, a third reception threshold T_OoB (Threshold Out-of-Bounds inserted, which has a value of -0.4 V, for example.
Problematisch ist jedoch, dass die Empfangsschwelle T_OoB eine Synchronisation der Teilnehmerstationen stören kann. Grund dafür ist, dass die Empfangsschwelle T_OoB beim Zurückschalten von der Datenphase in die Arbitrationsphase Bitflanken an dem Anschluss der Sende-/Empfangseinrichtung für ein RxD-Signal verschiebt, das aus dem vom Bus empfangenen Signal gebildet wird. The problem, however, is that the reception threshold T_OoB can disrupt a synchronization of the subscriber stations. The reason for this is that the reception threshold T_OoB when switching back from the data phase to the Arbitration phase shifts bit edges at the connection of the transmitting / receiving device for an RxD signal, which is formed from the signal received from the bus.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sende- /Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen eine Sende- /Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem bereitgestellt werden, bei welchen die Integration einer CAN-Teilnehmerstation in die laufende Kommunikation verbessert wird. It is therefore the object of the present invention to provide a transmitting / receiving device for a subscriber station of a serial bus system and a method for communication in a serial bus system which solve the aforementioned problems. In particular, a transmitting / receiving device for a subscriber station of a serial bus system and a method for communication in a serial bus system are to be provided, in which the integration of a CAN subscriber station into the ongoing communication is improved.
Die Aufgabe wird durch eine Sende-/Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Sende-/Empfangseinrichtung hat einen ersten Anschluss zum Empfang eines Sendesignals von einer Kommunikationssteuereinrichtung, ein Sendemodul zum Senden des Sendesignals auf einen Bus des Bussystems, bei welchem Bussystem zum Austausch von Nachrichten zwischen Teilnehmerstationen des Bussystems mindestens eine erste Kommunikationsphase und eine zweite Kommunikationsphase verwendet werden, ein Empfangsmodul zum Empfang des Signals von dem Bus, wobei das Empfangsmodul ausgestaltet ist, aus dem von dem Bus empfangenen Signal ein digitales Empfangssignal zu erzeugen, einen zweiten Anschluss zum Senden des digitalen Empfangssignals an die Kommunikationssteuereinrichtung zum Empfang eines Betriebsart-Umschaltsignals von derThe object is achieved by a transmitting / receiving device for a subscriber station of a serial bus system with the features of claim 1. The transmitting / receiving device has a first connection for receiving a transmission signal from a communication control device, a transmission module for transmitting the transmission signal on a bus of the bus system, in which bus system at least a first communication phase and a second communication phase are used to exchange messages between subscriber stations of the bus system , a receiving module for receiving the signal from the bus, wherein the receiving module is configured to generate a digital received signal from the signal received from the bus, a second connection for sending the digital received signal to the communication control device for receiving an operating mode switchover signal from the
Kommunikationssteuereinrichtung, und einen Betriebsart-Umschaltblock zur Auswertung des an dem zweiten Anschluss von derCommunication control device, and an operating mode switchover block for evaluating the at the second connection of the
Kommunikationssteuereinrichtung empfangenen Betriebsart-Umschaltsignals, wobei der Betriebsart-Umschaltblock ausgestaltet ist, das Sendemodul und/oder das Empfangsmodul abhängig von einem Ergebnis der Auswertung in eine von drei verschiedenen Betriebsarten zu schalten, und wobei der Betriebsart-Umschaltblock ausgestaltet ist, eine Umschaltung der Betriebsart der zweiten Kommunikationsphase in die Betriebsart der ersten Kommunikationsphase bis zu einer Bitgrenze einer Umschaltphase zwischen den Kommunikationsphasen zeitlich zu verzögern. Communication control device received mode switchover signal, wherein the mode switchover block is designed to switch the transmission module and / or the receiver module depending on a result of the evaluation in one of three different operating modes, and the mode switchover block is designed to switch the operating mode of the second communication phase in the operating mode of the first To delay the communication phase up to a bit limit of a switching phase between the communication phases.
Mit der Sende-/Empfangseinrichtung ist es möglich, dass ein „false positive“ bei der CAN-Idle-Detection verhindert wird. Als Folge davon kann die Integration einer Teilnehmerstation in die laufende Kommunikation am Bus ermöglicht werden. Zudem wird dennoch die Synchronisation der Sende- /Empfangseinrichtung und damit der übergeordneten Teilnehmerstation (CAN- Knoten) ermöglicht oder bleibt erhalten. With the transmitting / receiving device it is possible that a "false positive" is prevented in the CAN idle detection. As a result, the integration of a subscriber station into the ongoing communication on the bus can be made possible. In addition, the synchronization of the transmitting / receiving device and thus the higher-level subscriber station (CAN node) is still enabled or maintained.
Außerdem kann mit der Sende-/Empfangseinrichtung in einer der Kommunikationsphasen eine von CAN bekannte Arbitration beibehalten werden und dennoch die Übertragungsrate gegenüber CAN oder CAN FD nochmals beträchtlich gesteigert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass zwei Kommunikationsphasen mit unterschiedlicher Bitrate verwendet werden und der Beginn der zweiten Kommunikationsphase, in welcher die Nutzdaten mit höherer Bitrate als in der Arbitration übertragen werden, für die Sende- /Empfangseinrichtung sicher kenntlich gemacht wird. Daher kann die Sende- /Empfangseinrichtung sicher von einer ersten Kommunikationsphase in die zweite Kommunikationsphase umschalten oder zurück. 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. In addition, an arbitration known from CAN can be retained with the transmitting / receiving device in one of the communication phases and the transmission rate can still be increased considerably compared to CAN or CAN FD. This can be achieved in that two communication phases with different bit rates are used and the beginning of the second communication phase, in which the user data is transmitted with a higher bit rate than in the arbitration, is reliably identified for the transmitting / receiving device. The transceiver can therefore safely switch from a first communication phase to the second communication phase or back. As a result, a significant increase in the bit rate and thus the transmission speed from the transmitter to the receiver can be achieved. At the same time, however, a high level of error resistance is guaranteed.
Das von der Sende-/Empfangseinrichtung durchgeführte Verfahren kann auch zum Einsatz kommen, wenn in dem Bussystem auch mindestens eine CAN- Teilnehmerstation und/oder mindestens eine CAN FD Teilnehmerstation vorhanden ist, die Nachrichten nach dem CAN-Protokoll und/oder CAN FD Protokoll senden. The method carried out by the transmitting / receiving device can also be used if the bus system also has at least one CAN subscriber station and / or at least one CAN FD subscriber station that send messages according to the CAN protocol and / or CAN FD protocol .
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Sende-/Empfangseinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Advantageous further refinements of the transmitting / receiving device are given in the dependent claims.
Möglicherweise ist der Betriebsart-Umschaltblock ausgestaltet, bei der Umschaltung von der zweiten Kommunikationsphase in die erste Kommunikationsphase die Umschaltung der Betriebsart vorzunehmen, wenn in dem von dem Empfangsmodul ausgegebenen Empfangssignal eine Flanke zwischen verschiedenen Buszuständen auftritt und die Sende- /Empfangseinrichtung nicht der Sender der Nachricht ist. The operating mode switchover block may be configured to carry out the switchover of the operating mode when switching from the second communication phase to the first communication phase, if in the received signal output by the receiving module an edge occurs between different bus states and the transmitting / receiving device is not the sender of the message.
Der Betriebsart-Umschaltblock kann ausgestaltet sein, das Sendemodul in einer Betriebsart der zweiten Kommunikationsphase abzuschalten, in welcher die Sende-/Empfangseinrichtung nicht der Sender der Nachricht ist. The operating mode switchover block can be designed to switch off the transmission module in an operating mode of the second communication phase in which the transmitting / receiving device is not the sender of the message.
Möglicherweise ist der Betriebsart-Umschaltblock ausgestaltet, bei der Umschaltung von der zweiten Kommunikationsphase in die erste Kommunikationsphase die Umschaltung der Betriebsart vorzunehmen, wenn die Sende-/Empfangseinrichtung in der zweiten Kommunikationsphase Sender der Nachricht ist und in dem Sendesignal eine Flanke zwischen verschiedenen Buszuständen auftritt. The operating mode switchover block may be configured to switch the operating mode when switching from the second communication phase to the first communication phase if the transceiver is the sender of the message in the second communication phase and an edge occurs between different bus states in the transmission signal.
Möglicherweise ist das Sendemodul ausgestaltet, in der ersten Kommunikationsphase Bits der Signale auf den Bus mit einer ersten Bitzeit zu treiben, die um mindestens den Faktor 10 größer als eine zweite Bitzeit von Bits ist, die das Sendemodul in der zweiten Kommunikationsphase auf den Bus treibt. Hierbei kann das Betriebsart-Umschaltsignal über den zweiten Anschluss zur Signalisierung der Umschaltung der Betriebsart mindestens einen Puls mit einer Pulszeitdauer haben, die in etwa gleich der zweiten Bitzeit ist oder kürzer als die zweite Bitzeit ist. The transmission module may be configured to drive bits of the signals onto the bus in the first communication phase with a first bit time that is at least a factor of 10 greater than a second bit time of bits that the transmission module drives onto the bus in the second communication phase. In this case, the operating mode switchover signal via the second connection for signaling the switchover of the operating mode can have at least one pulse with a pulse duration that is approximately the same as the second bit time or is shorter than the second bit time.
Die Kommunikationssteuereinrichtung kann ausgestaltet sein, an dem Anschluss für das digitale Empfangssignal als Betriebsart-Umschaltsignal eine Kennung mit einem vorbestimmten Wert an das Empfangsmodul zu senden, wenn von der ersten Kommunikationsphase in die zweite Kommunikationsphase umzuschalten ist. The communication control device can be configured to send an identifier with a predetermined value to the receiving module at the connection for the digital received signal as an operating mode switchover signal when it is necessary to switch from the first communication phase to the second communication phase.
Beispielsweise ist die Kennung ein Bit mit einem vorbestimmten Wert oder Pulsmuster oder die Kennung ist ein vorbestimmtes Bitmuster. For example, the identifier is a bit with a predetermined value or pulse pattern or the identifier is a predetermined bit pattern.
Gemäß einer Option ist das in der ersten Kommunikationsphase von dem Bus empfangene Signal mit einem anderen Physical Layer erzeugt als das in der zweiten Kommunikationsphase von dem Bus empfangene Signal. 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. According to one option, the signal received from the bus in the first communication phase is generated with a different physical layer than the signal received from the bus in the second communication phase. It is conceivable that in the first communication phase it is negotiated which of the subscriber stations of the bus system gets an at least temporarily exclusive, collision-free access to the bus in the subsequent second communication phase.
Die zuvor beschriebene Sende-/Empfangseinrichtung und die zuvor beschriebene Kommunikationssteuereinrichtung können Teil einer Teilnehmerstation 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 weist mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen eine zuvor beschriebene Sende-/Empfangseinrichtung auf. The transmission / reception device described above and the communication control device described above can be part of a subscriber station 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. In this case, at least one of the at least two subscriber stations has a transmitting / receiving device as described above.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem nach Anspruch 13 gelöst. Das Verfahren wird mit einer Sende-/Empfangseinrichtung einer Teilnehmerstation für ein Bussystem ausgeführt, bei welchem zum Austausch von Nachrichten zwischen Teilnehmerstationen des Bussystems mindestens eine erste Kommunikationsphase und eine zweite Kommunikationsphase verwendet werden, wobei die Teilnehmerstation ein Sendemodul, ein Empfangsmodul, einen Betriebsart-Umschaltblock, einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist, Empfangen, mit dem Empfangsmodul, eines Signals von dem Bus des Bussystems,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 transmitting / receiving device of a subscriber station for a bus system in which at least a first communication phase and a second communication phase are used to exchange messages between subscriber stations of the bus system, the subscriber station having a transmit module, a receive module, and an operating mode switchover block , having a first connection and a second connection, and wherein the method has the steps of receiving, with the receiving module, a signal from the bus of the bus system,
Erzeugen, mit dem Empfangsmodul, aus dem von dem Bus empfangenen Signal eines digitalen Empfangssignals und Ausgeben des digitalen Empfangssignals an dem zweiten Anschluss, Auswerten, mit dem Betriebsart-Umschaltblock, eines an dem zweiten Anschluss von der Kommunikationssteuereinrichtung empfangenen Betriebsart-Umschaltsignals, und Schalten, mit dem Betriebsart- Umschaltblock, des Sendemoduls und/oder des Empfangsmoduls abhängig von einem Ergebnis der Auswertung in eine von drei verschiedenen Betriebsarten, wobei der Betriebsart-Umschaltblock eine Umschaltung der Betriebsart der zweiten Kommunikationsphase in die Betriebsart der ersten Kommunikationsphase bis zu einer Bitgrenze einer Umschaltphase zwischen den Kommunikationsphasen zeitlich verzögert. Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die Sende- /Empfangseinrichtung und/oder die Kommunikationssteuereinrichtung genannt sind. Using the receiving module, from the signal received from the bus, generating a digital received signal and outputting the digital received signal at the second connection, evaluating, with the operating mode switching block, an operating mode switching signal received by the communication control device at the second connection, and switching, with the operating mode switching block, the transmission module and / or the receiving module depending on a result of the evaluation in one of three different operating modes, the operating mode switching block switching the operating mode of the second communication phase to the operating mode of the first communication phase up to a bit limit of a switching phase delayed between the communication phases. The method offers the same advantages as mentioned above with regard to the transceiver and / or the communication control device.
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. Further possible implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
Zeichnungen drawings
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen: The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings and with the aid of exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 shows a simplified block diagram of a bus system according to a first exemplary embodiment;
Fig. 2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus von Nachrichten, die von Teilnehmerstationen des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden können; 2 shows a diagram to illustrate the structure of messages that can be sent by subscriber stations of the bus system according to the first exemplary embodiment;
Fig. 3 ein vereinfachtes schematisches Blockschaltbild einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; 3 shows a simplified schematic block diagram of a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment;
Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild eines Betriebsart-Umschaltblocks zur Umschaltung der Betriebsart einer Sende-/Empfangseinrichtung der Teilnehmerstation von Fig. 3; FIG. 4 shows an electrical circuit diagram of an operating mode switchover block for switching over the operating mode of a transmitting / receiving device of the subscriber station of FIG. 3; FIG.
Fig. 5 bis Fig. 9 einen zeitlichen Verlauf von Signalen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel für eine Zeitphase, bei der eine erste Betriebsart der Sende- /Empfangseinrichtung, die in der Arbitrationsphase (erste Kommunikationsphase) eingeschaltet wird, in eine von zwei Betriebsarten der Sende- /Empfangseinrichtung geschaltet wird, in welche die Sende- /Empfangseinrichtung in einer Datenphase als zweite Kommunikationsphase umschaltbar ist; Fig. 10 bis Fig. 15 einen zeitlichen Verlauf von Signalen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel für eine Zeitphase, bei der die Betriebsart der Sende- /Empfangseinrichtung für die zweite Kommunikationsphase, der Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung für die Datenphase, zurück in die erste Betriebsart umgeschaltet wird, welche die Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung für die Arbitrationsphase ist; 5 to 9 show a time profile of signals according to the first exemplary embodiment for a time phase in which a first operating mode of the transmitting / receiving device, which is switched on in the arbitration phase (first communication phase), is switched to one of two operating modes of the transmitting / receiving device. / Receiving device is switched into which the transmitting / receiving device can be switched in a data phase as a second communication phase; 10 to 15 show a time profile of signals according to the first embodiment for a time phase in which the operating mode of the transmitting / receiving device for the second communication phase, the operating mode of the transmitting / receiving device for the data phase, returns to the first operating mode the operating mode of the transmitting / receiving device for the arbitration phase is switched over;
Fig. 15 bis Fig. 17 einen zeitlichen Verlauf von Signalen bei der Teilnehmerstation von Fig. 3, wenn sich die Teilnehmerstation in eine laufende Kommunikation auf dem Bus zu integrieren versucht; und 15 to 17 show a time profile of signals at the subscriber station of FIG. 3 when the subscriber station tries to integrate itself into an ongoing communication on the bus; and
Fig. 18 ein elektrisches Schaltbild eines Betriebsart-Umschaltblocks zur Umschaltung der Betriebsart einer Sende-/Empfangseinrichtung der Teilnehmerstation von Fig. 3 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. 18 shows an electrical circuit diagram of an operating mode switchover block for switching the operating mode of a transmitting / receiving device of the subscriber station of FIG. 3 according to a second exemplary embodiment.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts Anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen. In the figures, elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols, unless otherwise specified.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the exemplary embodiments
Fig. 1 zeigt als Beispiel ein Bussystem 1, das insbesondere grundlegend für ein CAN-Bussystem, ein CAN FD-Bussystem, ein CAN FD- Nachfolge- 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. As an example, FIG. 1 shows a bus system 1 which is designed in particular fundamentally for a CAN bus system, a CAN FD bus system, a CAN FD successor 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.
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 genannt werden und dienen zur elektrischen Signalübertragung nach Einkopplung der dominanten 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. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind beispielsweise Steuergeräte, Sensoren, Anzeigevorrichtungen, usw. eines Kraftfahrzeugs. Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Teilnehmerstation 10 eineIn FIG. 1, 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 wire 41 and a second bus wire 42. The bus wires 41, 42 can also be called CAN_H and CAN_L and are used for electrical signal transmission after coupling in the dominant 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. The subscriber stations 10, 20, 30 are, for example, control devices, sensors, display devices, etc. of a motor vehicle. As shown in Fig. 1, the subscriber station 10 has a
Kommunikationssteuereinrichtung 11, eine Sende-/Empfangseinrichtung 12 und einen Umschaltblock 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 einen Umschaltblock 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. Communication control device 11, a transmitting / receiving device 12 and a switching block 15. The subscriber station 20, on the other hand, 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 block 35 Transmitting / receiving devices 12, 22, 32 of the subscriber stations 10, 20, 30 are each connected directly to the bus 40, even if this is not illustrated in FIG. 1.
In jeder Teilnehmerstation 10, 20, 30 werden die Nachrichten 45, 46 kodiert in Form von Rahmen über eine TXD-Leitung und eine RXD-Leitung bitweise zwischen der jeweiligen Kommunikationssteuereinrichtung 11, 21, 31 und der zugehörigen Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 ausgetauscht. Dies ist nachfolgend genauer beschrieben. In each subscriber station 10, 20, 30, the messages 45, 46 are encoded in the form of frames via a TXD line and an RXD line bit by bit between the respective communication control device 11, 21, 31 and the associated transmitting / receiving devices 12, 22, 32 exchanged. This is described in more detail below.
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. 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.
Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 31 erstellen und lesen erste Nachrichten 45, die beispielsweise modifizierte CAN Nachrichten 45 sind, die nachfolgend auch CAN XL Nachrichten 45 genannt werden. Hierbei sind die modifizierten CAN Nachrichten 45 oder CAN XL Nachrichten 45 auf der Grundlage eines CAN FD- Nachfolgeformats aufgebaut, das in Bezug auf Fig. 2 detaillierter beschrieben ist. Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 31 können zudem ausgeführt sein, um je nach Bedarf eine CAN XL-Nachricht 45 oder eine CAN FD-Nachricht 46 für die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 32 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. DieThe communication control devices 11, 31 create and read first messages 45, which are, for example, modified CAN messages 45, which are also referred to below as CAN XL messages 45. Here, the modified CAN messages 45 or CAN XL messages 45 are structured on the basis of a CAN FD successor format, which is described in more detail with reference to FIG. 2. The communication control devices 11, 31 can also be designed to provide a CAN XL message 45 or a CAN FD message 46 for the transmitting / receiving devices 12, 32 or to receive it from them, as required. the
Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 31 erstellen und lesen also eine erste Nachricht 45 oder zweite Nachricht 46, wobei sich die erste und zweite Nachricht 45, 46 durch ihren Datenübertragungsstandard unterscheiden, nämlich in diesem Fall CAN XL oder CAN FD. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 kann wie ein herkömmlicher CAN- Protokollkontroller bzw. CAN-Controller nach ISO 11898-1:2015 ausgeführt sein, insbesondere wie ein CAN FD toleranter Classical CAN-Controller oder ein CAN FD-Controller. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 46, beispielsweise Classical CAN Nachrichten oder CAN FD- Nachrichten 46. Bei den CAN FD-Nachrichten 46 kann eine Anzahl von 0 bis zu 64 Datenbytes umfasst sein, die noch dazu mit einer deutlich schnelleren Datenrate als bei einer Classical CAN-Nachricht übertragen werden. Im letzteren Fall ist die Kommunikationssteuereinrichtung 21 wie ein herkömmlicher CAN FD- Controller ausgeführt. Communication control devices 11, 31 thus create and read a first message 45 or second message 46, the first and second messages 45, 46 differing in their data transmission standard, namely in this case CAN XL or CAN FD. The communication control device 21 can be designed like a conventional CAN protocol controller or CAN controller according to ISO 11898-1: 2015, in particular like a CAN FD tolerant classical CAN controller or a CAN FD controller. The communication control device 21 creates and reads second messages 46, for example Classical CAN messages or CAN FD messages 46. The CAN FD messages 46 can include a number of 0 to 64 data bytes, which also have a significantly faster data rate than a Classical CAN message. In the latter case, the communication control device 21 is designed like a conventional CAN FD controller.
Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 32 können bis auf die nachfolgend noch genauer beschriebenen Unterschiede als CAN XL-Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 32 sind zusätzlich oder alternativ wie ein herkömmlicher CAN FD Transceiver ausführbar. Die Sende- /Empfangseinrichtung 22 kann wie ein herkömmlicher CAN Transceiver oder CAN FD Transceiver ausgeführt sein. The transmitting / receiving devices 12, 32 can be designed as CAN XL transceivers, apart from the differences described in more detail below. The transmitting / receiving devices 12, 32 can additionally or alternatively be designed like a conventional CAN FD transceiver. The transmitting / receiving device 22 can be designed like a conventional CAN transceiver or CAN FD transceiver.
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. With the two subscriber stations 10, 30, it is possible to create and then transmit messages 45 with the CAN XL format and to receive such messages 45.
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 455 unterteilt, nämlich eine Arbitrationsphase 451, eine erste Umschaltphase 452, die am Ende der Arbitrationsphase 451 liegt, eine Datenphase 453, eine zweite Umschaltphase 454, die am Ende der Datenphase 453 liegt, und eine Rahmenendphase 455. 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 455 for the CAN communication on the bus 40, namely an arbitration phase 451, a first switchover phase 452, which is at the end of the arbitration phase 451, a data phase 453, and a second switchover phase 454 , which is at the end of the data phase 453, and an end-of-frame phase 455.
In der Arbitrationsphase 451 wird beispielsweise am Anfang ein Bit gesendet, das auch SOF-Bit genannt wird und den Beginn des Rahmens bzw. Start of Frame anzeigt. In der Arbitrationsphase 451 wird außerdem ein Identifizierer mit beispielsweise 11 Bit zur Identifikation des Senders der Nachricht 45 gesendet. Bei der Arbitration wird mit Hilfe des 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 Umschaltphase 452 und der anschließenden Datenphase 453 einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 bekommt. In the arbitration phase 451, for example, a bit is sent at the beginning, which is also called the SOF bit and indicates the beginning of the frame or start of frame. In addition, in the arbitration phase 451, an identifier with 11 bits, for example, is sent to identify the sender of the message 45. In the case of arbitration, bit-by-bit between the Subscriber stations 10, 20, 30 negotiated which subscriber station 10, 20, 30 would like to send the message 45, 46 with the highest priority and therefore exclusive access to the bus 40 for the next time for sending in the switchover phase 452 and the subsequent data phase 453 of the bus system 1 gets.
In der ersten Umschaltphase 452 wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Umschaltung von der Arbitrationsphase 451 in die Datenphase 453 vorbereitet. Dabei wird eine in mindestens einem Bit enthaltene Protokollformatinformation gesendet, welche geeignet ist, CAN XL- Rahmen gegenüber CAN-Rahmen oder CAN FD-Rahmen zu unterscheiden. Die Umschaltphase 452 kann ein Bit ALI haben, das die Bitdauer T_B1 eines Bits der Arbitrationsphase 451 hat und mit dem Physical Layer der Arbitrationsphase 451 gesendet wird. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell). Zusätzlich kann ein beispielsweise 12 Bit langer Datenlängencode (Data-Length-Code) gesendet werden, der dann zum Beispiel Werte von 1 bis zu 4096, insbesondere bis zu 2048 oder einen sonstigen Wert mit der Schrittweite von 1 annehmen kann, oder alternativ Werte von 0 bis 4095 oder höher annehmen kann. Der Datenlängencode kann alternativ weniger oder mehr Bit umfassen, so dass der Wertebereich und die Schrittweite andere Werte annehmen können. In the present exemplary embodiment, the switchover from the arbitration phase 451 to the data phase 453 is prepared in the first switchover phase 452. In this case, protocol format information contained in at least one bit is sent, which is suitable for distinguishing CAN XL frames from CAN frames or CAN FD frames. The switchover phase 452 can have a bit ALI that has the bit duration T_B1 of a bit of the arbitration phase 451 and is sent with the physical layer of the arbitration phase 451. The physical layer corresponds to the bit transmission layer or layer 1 of the well-known OSI model (Open Systems Interconnection Model). In addition, a data length code, for example 12 bits long, can be sent, which can then assume values from 1 to 4096, in particular up to 2048, or another value with a step size of 1, or alternatively values of 0 to 4095 or higher. The data length code can alternatively comprise fewer or more bits, so that the value range and the step size can assume different values.
In der Datenphase 453 werden die Nutzdaten des CAN XL-Rahmens 450 bzw. der Nachricht 45 gesendet, was auch als Datenfeld der Nachricht 45 bezeichnet werden kann. Die Nutzdaten können entsprechend dem Wertebereich des Datenlängencodes Daten aufweisen, beispielsweise mit einer Anzahl von bis zu 4096 Bytes oder einer größeren Anzahl von Bytes oder eine sonstige beliebige Anzahl von Daten. Am Ende der Datenphase 453 kann beispielsweise in einem Prüfsummenfeld eine Prüfsumme über die Daten der Datenphase 453 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. Insbesondere ist die Prüfsumme eine Rahmenprüfsumme F_CRC, mit welcher alle Bits des Rahmens 450 bis zum Prüfsummenfeld abgesichert werden. Danach kann ein FCP-Feld mit vorbestimmtem Wert, beispielsweise 1100, folgen. In der zweiten Umschaltphase 454 wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Umschaltung von der Datenphase 453 in die Rahmenendphase 455 vorbereitet. Dabei wird eine in mindestens einem Bit enthaltene Protokollformatinformation gesendet, welche geeignet ist, die Umschaltung zu realisieren. Die Umschaltphase 454 kann ein Bit AH1 haben, das die Bitdauer T_B1 eines Bits der Arbitrationsphase 451 hat, jedoch mit dem Physical Layer der Datenphase 453 gesendet wird. In the data phase 453, the user data of the CAN XL frame 450 or the message 45 are sent, which can also be referred to as the data field of the message 45. The useful data can have data in accordance with the value range of the data length code, for example with a number of up to 4096 bytes or a larger number of bytes or any other number of data. At the end of the data phase 453, for example, a checksum field can contain a checksum over the data of the data phase 453 including the stuff bits, which are inserted as an inverse bit by the sender of the message 45 after a predetermined number of identical bits, in particular 10 identical bits. In particular, the checksum is a frame checksum F_CRC with which all bits of the frame 450 up to the checksum field are secured. This can be followed by an FCP field with a predetermined value, for example 1100. In the second switchover phase 454, in the present exemplary embodiment, the switchover from the data phase 453 to the frame end phase 455 is prepared. In this case, protocol format information contained in at least one bit is sent, which is suitable for realizing the switchover. The switchover phase 454 can have a bit AH1 that has the bit duration T_B1 of a bit of the arbitration phase 451, but is sent with the physical layer of the data phase 453.
In der Rahmenendphase 455 kann nach zwei Bits AL2, AH2 in einem Endefeld in der Rahmenendphase 455 mindestens ein Acknowledge-Bit ACK enthalten sein. Danach kann eine Folge von 11 gleichen Bits folgen, welche das Ende des CAN XL-Rahmens 450 anzeigen. Mit dem mindestens einen Acknowledge-Bit ACK kann mitgeteilt werden, ob ein Empfänger in dem empfangenen CAN XL- Rahmen 450 bzw. der Nachricht 45 einen Fehler entdeckt hat oder nicht. In the frame end phase 455, after two bits AL2, AH2, at least one acknowledge bit ACK can be contained in an end field in the frame end phase 455. This can be followed by a sequence of 11 identical bits, which indicate the end of the CAN XL frame 450. The at least one acknowledge bit ACK can be used to indicate whether or not a recipient has discovered an error in the received CAN XL frame 450 or message 45.
Mindestens in der Arbitrationsphase 451 und der Rahmenendphase 455 wird ein Physical Layer wie bei CAN und CAN-FD verwendet. Zusätzlich kann in der ersten Umschaltphase 452 zumindest teilweise, also am Anfang, ein Physical Layer wie bei CAN und CAN-FD verwendet werden. Zusätzlich kann in der zweiten Umschaltphase 454 zumindest teilweise, also am Ende, ein Physical Layer wie bei CAN und CAN-FD verwendet werden. At least in the arbitration phase 451 and the frame end phase 455, a physical layer as in CAN and CAN-FD is used. In addition, in the first switchover phase 452, at least in part, that is to say at the beginning, a physical layer as with CAN and CAN-FD can be used. In addition, in the second switchover phase 454, a physical layer as with CAN and CAN-FD can be used at least partially, that is to say at the end.
Ein wichtiger Punkt während der Phasen 451, 455, am Anfang der Phase 452 und am Ende der Phase 454 ist, dass das bekannte CSMA/CR-Verfahren Verwendung findet, welches gleichzeitigen Zugriff der Teilnehmerstationen 10,An important point during phases 451, 455, at the beginning of phase 452 and at the end of phase 454 is that the known CSMA / CR method is used, which allows simultaneous access by the subscriber stations 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. 20, 30 allowed on the bus 40 without the higher priority message 45, 46 being destroyed. As a result, further bus subscriber stations 10, 20, 30 can be added to the bus system 1 relatively easily, which is very advantageous.
Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20,The consequence of the CSMA / CR method is that there must be so-called recessive states on the bus 40, which other subscriber stations 10, 20,
30 mit dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können. 30 can be overwritten with dominant states on bus 40.
Die Arbitration am Anfang eines Rahmens 450 bzw. der Nachricht 45, 46 und das Acknowledgement in der Rahmenendphase 455 des Rahmens 450 bzw. der Nachricht 45, 46 ist nur dann möglich, wenn die Bitzeit deutlich mehr als doppelt so lang ist wie die Signal-Laufzeit zwischen zwei beliebigen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 des Bussystems 1. Daher wird die Bitrate in der ArbitrationsphaseThe arbitration at the beginning of a frame 450 or the message 45, 46 and the acknowledgment in the frame end phase 455 of the frame 450 or the Message 45, 46 is only possible if the bit time is significantly more than twice as long as the signal transit time between any two subscriber stations 10, 20, 30 of the bus system 1. The bit rate is therefore in the arbitration phase
451, der Rahmenendphase 455 und zumindest teilweise in den Umschaltphasen451, the frame end phase 455 and at least partially in the switching phases
452, 454 langsamer gewählt als in der Datenphase 453 des Rahmens 450. Insbesondere wird die Bitrate in den Phasen 451, 452, 454, 455 als 500 kbit/s gewählt, woraus eine Bitzeit von ca. 2ps folgt, wohingegen die Bitrate in der Datenphase 453 als 5 bis 10 Mbit/s oder mehr gewählt wird, woraus eine Bitzeit von ca. 0,lps und kürzer folgt. Somit ist die Bitzeit des Signals in den anderen Kommunikationsphasen 451, 452, 454, 455 um mindestens den Faktor 10 größer als die Bitzeit des Signals in der Datenphase 453. 452, 454 is selected to be slower than in the data phase 453 of the frame 450. In particular, the bit rate in the phases 451, 452, 454, 455 is selected as 500 kbit / s, which results in a bit time of approx. 2ps, whereas the bit rate in the data phase 453 is selected as 5 to 10 Mbit / s or more, from which a bit time of approx. 0, lps and less follows. The bit time of the signal in the other communication phases 451, 452, 454, 455 is thus at least a factor of 10 greater than the bit time of the signal in the data phase 453.
Ein Sender der Nachricht 45, beispielsweise die Teilnehmerstation 10, beginnt ein Senden von Bits der Umschaltphase 452 und der anschließenden Datenphase 453 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. Der Sender kann entweder nach einem Teil der Umschaltphase 452 auf die schnellere Bitrate und/oder den anderen Physical Layer wechseln oder erst mit dem ersten Bit, also mit dem Beginn, der anschließenden Datenphase 453 auf die schnellere Bitrate und/oder den anderen Physical Layer wechseln. A sender of the message 45, for example the subscriber station 10, does not begin sending bits of the switchover phase 452 and the subsequent data phase 453 on the bus 40 until the subscriber station 10 as the sender has won the arbitration and the subscriber station 10 as the sender is ready to send has exclusive access to bus 40 of bus system 1. The transmitter can either switch to the faster bit rate and / or the other physical layer after part of the switchover phase 452 or switch to the faster bit rate and / or the other physical layer only with the first bit, i.e. at the beginning of the subsequent data phase 453 .
Ganz allgemein können in dem Bussystem mit CAN XL im Vergleich zu CAN oder CAN FD insbesondere 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, und c) Anheben der Größe der Nutzdaten pro Rahmen auf etwa 4kbyte oder auf einen beliebigen anderen Wert. In general, the following properties that differ from CAN or CAN FD can be implemented in the bus system with CAN XL: 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 the frame structure Identifier and arbitration according to the CSMA / CR method, b) increase the net data transmission rate to around 10 megabits per second, and c) increase the size of the user data per frame to around 4kbytes or any other value.
Fig. 3 zeigt den grundlegenden Aufbau der Teilnehmerstation 10 mit der Kommunikationssteuereinrichtung 11, der Sende-/Empfangseinrichtung 12 und dem Umschaltblock 15. Die Teilnehmerstation 30 ist in ähnlicher Weise aufgebaut, wie in Fig. 3 gezeigt, außer dass der Block 35 separat von der Kommunikationssteuereinrichtung 31 und der Sende-/Empfangseinrichtung 32 vorgesehen ist. Daher werden die Teilnehmerstation 30 und der Block 35 nicht separat beschrieben. Die nachfolgend beschriebenen Funktionen des Umschaltblocks 15 sind bei dem Umschaltblock 35 identisch vorhanden. 3 shows the basic structure of the subscriber station 10 with the communication control device 11, the transmitting / receiving device 12 and the switchover block 15. The subscriber station 30 is similar constructed as shown in FIG. 3, except that the block 35 is provided separately from the communication control device 31 and the transceiver 32. The subscriber station 30 and the block 35 are therefore not described separately. The functions of the switchover block 15 described below are identical in the switchover block 35.
Gemäß Fig. 3 hat die Kommunikationssteuereinrichtung 11 zudem ein Kommunikationssteuermodul 111, einen Sendesignal-Ausgangstreiber 112 und ein RxD- Anschluss- Konfigurationsmodul 113. DieAccording to FIG. 3, the communication control device 11 also has a communication control module 111, a transmission signal output driver 112 and an RxD connection configuration module 113. The
Kommunikationssteuereinrichtung 11 ist als Mikrocontroller ausgestaltet oder weist einen Mikrocontroller auf. Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 verarbeitet Signale einer beliebigen Anwendung, beispielsweise eines Steuergeräts für einen Motor, eines Sicherheitssystems für eine Maschine oder ein Fahrzeug, oder sonstige Anwendungen. Communication control device 11 is designed as a microcontroller or has a microcontroller. The communication control device 11 processes signals from any application, for example a control device for an engine, a safety system for a machine or a vehicle, or other applications.
Nicht gezeigt in Fig. 3 ist jedoch eine System-ASIC (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 können unter anderem die Sende-/Empfangseinrichtung 12 und eine nicht dargestellte Energieversorgungseinrichtung eingebaut sein, welche die Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit elektrischer Energie versorgt. Die Energieversorgungseinrichtung liefert üblicherweise eine Spannung CAN_Supply von 5 V. Je nach Bedarf kann die Energieversorgungseinrichtung jedoch eine andere Spannung mit einem anderen Wert liefern und/oder als Stromquelle ausgestaltet sein. However, not shown in FIG. 3 is a system ASIC (ASIC = application-specific integrated circuit), which can alternatively be a system base chip (SBC) on which several functions necessary for an electronic assembly of the subscriber station 10 are combined. Among other things, the transmitting / receiving device 12 and an energy supply device (not shown) which supplies the transmitting / receiving device 12 with electrical energy can be installed in the system ASIC. The energy supply device usually supplies a voltage CAN_Supply of 5 V. Depending on requirements, however, the energy supply device can supply a different voltage with a different value and / or be designed as a current source.
Gemäß Fig. 3 hat die Sende-/Empfangseinrichtung 12 zudem ein Sendemodul 121, ein Empfangsmodul 122, einen Treiber 123 für das Sendesignal TxD, einen Empfangssignal-Ausgangstreiber 124 und einen Treiber 125, der ein Signal RxD_TC an den Umschaltblock 15 ausgibt. Der Umschaltblock 15 bildet aus dem Signal RxD_TC und einem Signal S_SW, welches das Ausgangssignal des Empfangsmoduls 122 ist, ein Betriebszustand-Schaltsignal S_OP zum Schalten des Sendemoduls 121 und/oder des Empfangsmoduls 122. Zusätzlich bildet der Umschaltblock 15 aus dem Signal S_OP und den Signalen TxD, S_SW ein Betriebszustand-Schaltsignal S_OPT zum Schalten von Empfangsschwellen des Empfangsmoduls 122. Das Schaltsignal S_OP kann beispielsweise in einem Bit das Schaltsignal für das Sendemodul 121 und das Empfangsmodul 122 enthalten. Alternativ kann das Schaltsignal S_OP ein zwei Bit breites Signal sein, um Sendemodul 121 und Empfangsmodul 122 getrennt anzusteuern, indem beispielsweise das erste Bit zum Schalten des Sendemoduls 121 und das zweite Bit zum Schalten des Empfangsmoduls 122 vorgesehen ist. Selbstverständlich sind beliebige alternative Möglichkeiten der Ausgestaltung des Schaltsignals S_OP denkbar. Das Sendemodul 121 wird auch als Transmitter bezeichnet. Das Empfangsmodul 122 wird auch als Receiver bezeichnet. According to FIG. 3, the transmission / reception device 12 also has a transmission module 121, a reception module 122, a driver 123 for the transmission signal TxD, a reception signal output driver 124 and a driver 125 which outputs a signal RxD_TC to the switchover block 15. The switching block 15 forms an operating state switching signal S_OP for switching the transmission module 121 and / or the receiving module 122 from the signal RxD_TC and a signal S_SW, which is the output signal of the receiving module 122. In addition, the switching block 15 forms the signal S_OP and the signals TxD, S_SW an operating state switching signal S_OPT for switching reception thresholds of the Receiving module 122. The switching signal S_OP can contain the switching signal for the sending module 121 and the receiving module 122 in one bit, for example. Alternatively, the switching signal S_OP can be a two-bit-wide signal in order to control transmission module 121 and reception module 122 separately, for example by providing the first bit for switching the transmission module 121 and the second bit for switching the reception module 122. Of course, any alternative options for the configuration of the switching signal S_OP are conceivable. The transmission module 121 is also referred to as a transmitter. The receiving module 122 is also referred to as a receiver.
Der Umschaltblock 15 kann als Schaltblock ausgestaltet sein, der insbesondere mindestens ein Flipflop aufweist. Dies ist nachfolgend in Bezug auf Fig. 4 bis Fig. 14 noch genauer beschrieben. The switchover block 15 can be designed as a switch block which, in particular, has at least one flip-flop. This is described in more detail below with reference to FIGS. 4 to 14.
Auch wenn nachfolgend immer von der Sende-/Empfangseinrichtung 12 gesprochen wird, 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. Even if the transmitting / receiving device 12 is always referred to below, it is alternatively possible to provide the receiving module 122 in a separate device external to the transmitting module 121. The transmission module 121 and the reception module 122 can be constructed in the same way as in a conventional transmission / reception device 22. 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.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die Sende-/Empfangseinrichtung 12 an den Bus 40 angeschlossen, genauer gesagt dessen erste Busader 41 für CAN_H und dessen zweite Busader 42 für CAN_L. Die erste und zweite Busader 41, 42 sind in der Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit dem Sendemodul 121 und mit dem Empfangsmodul 122 verbunden. Die Spannungsversorgung für die Energieversorgungseinrichtung zum Versorgen der ersten und zweiten Busader 41, 42 mit elektrischer Energie erfolgt wie üblich. Außerdem ist die Verbindung mit Masse bzw. CAN_GND wie üblich realisiert. Ähnliches gilt für die Terminierung der ersten und zweiten Busader 41, 42 mit einem Abschlusswiderstand. Der Umschaltblock 15 ist ausgestaltet, in einer empfangenen Nachricht 45 vom Bus 40, den Beginn der jeweiligen Umschaltphasen 452, 454 zu erkennen und dann die Eigenschaften der Sende-/Empfangseinrichtung 12 umzuschalten.As shown in FIG. 3, the transmitting / receiving device 12 is connected to the bus 40, more precisely its first bus core 41 for CAN_H and its second bus core 42 for CAN_L. The first and second bus wires 41, 42 are connected in the transmitting / receiving device 12 to the transmitting module 121 and to the receiving module 122. The voltage supply for the energy supply device for supplying the first and second bus wires 41, 42 with electrical energy takes place as usual. In addition, the connection to ground or CAN_GND is implemented as usual. The same applies to the termination of the first and second bus wires 41, 42 with a terminating resistor. The switchover block 15 is designed to recognize the beginning of the respective switchover phases 452, 454 in a received message 45 from the bus 40 and then to switch over the properties of the transmitting / receiving device 12.
Dabei kann der Umschaltblock 15 zwischen den folgenden Betriebsarten der Sende-/Empfangseinrichtung 12 umschalten: a) erste Betriebsart: Sende-/Empfangseigenschaften für die Arbitrationsphase 451, b) zweite Betriebsart: Sende-/Empfangseigenschaften für die Datenphase 453 als Sender (Sendeknoten), Sende-/Empfangseinrichtung 12 agiert als Sender und damit auch Empfänger der Nachricht 45 bzw. eines Rahmens 450, c) dritte Betriebsart: Sende-/Empfangseigenschaften für die Datenphase 453 als Empfänger (Empfangsknoten), Sende-/Empfangseinrichtung 12 ist kein Sender, sondern agiert nur als Empfänger der Nachricht 45 bzw. eines Rahmens 450. The switchover block 15 can switch between the following operating modes of the transmitting / receiving device 12: a) first operating mode: transmit / receive properties for the arbitration phase 451, b) second operating mode: transmit / receive properties for the data phase 453 as a transmitter (transmit node), Transmitting / receiving device 12 acts as a sender and thus also a receiver of the message 45 or a frame 450, c) third operating mode: transmitting / receiving properties for the data phase 453 as a receiver (receiving node), transmitting / receiving device 12 is not a transmitter, but acts only as the recipient of the message 45 or a frame 450.
Das RxD-Anschluss-Konfigurationsmodul 113 konfiguriert den Anschluss RxD je nach der erforderlichen Kommunikationsrichtung unter Verwendung von Signalen Sl, S2 an seinem Eingang, wie nachfolgend beschrieben. Das Signal S1 kann als RxD_out_ena bezeichnet werden, welches kein Treiben des zusätzlichen Signals RxD_TC über den RxD-Anschluss (erste Anschluss-Betriebsart) oder ein Treiben des zusätzlichen Signals RxD_TC über den RxD-Anschluss (zweite Anschluss-Betriebsart) ermöglicht. Das Signal S2 kann als RxD_out_val bezeichnet werden. Je nach Wert des Signals S2 treibt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 den Anschluss RxD an den Umschaltzeitpunkten zwischen den zwei verschiedenen Kommunikationsphasen zur Signalisierung der einzustellenden Betriebsart an die Sende- /Empfangseinrichtung 12, also zum einen in der ersten Umschaltphase 452 zur Umschaltung zwischen Arbitrationsphase 451 und Datenphase 453 und zum anderen in der zweiten Umschaltphase 454 zur Umschaltung zwischen Datenphase 453 und Rahmenendphase 455. Optional kann die Kommunikationssteuereinrichtung 11, je nach Wert des Signals S2, den Anschluss RxD in einer dritten Anschluss-Betriebsart treiben, die auch „Talk- Mode“ genannt werden kann, in welcher eine interne Kommunikation zwischen den Einrichtungen 11, 12 möglich ist. Ansonsten ist der Anschluss RxD, wie insbesondere bei CAN üblich, für die Kommunikationssteuereinrichtung 11 ein Eingang (Input), also kein Ausgang, wie zuvor beschrieben, so dass die Kommunikationssteuereinrichtung 11 den Anschluss RxD nicht treibt. Der Anschluss RxD kann somit mit Hilfe des RxD- Anschluss- Konfigurationsmoduls 113 und der Signale Sl, S2 bidirektional betrieben werden. In anderen Worten, der Anschluss RxD ist ein bidirektionaler Anschluss. The RxD connection configuration module 113 configures the connection RxD depending on the required communication direction using signals S1, S2 at its input, as described below. The signal S1 can be referred to as RxD_out_ena, which does not enable the additional signal RxD_TC to be driven via the RxD connection (first connection operating mode) or the additional signal RxD_TC to be driven via the RxD connection (second connection operating mode). The signal S2 can be referred to as RxD_out_val. Depending on the value of the signal S2, the communication control device 11 drives the connection RxD at the switching times between the two different communication phases to signal the operating mode to be set to the transmitting / receiving device 12, i.e. on the one hand in the first switching phase 452 for switching between the arbitration phase 451 and data phase 453 and on the other hand in the second switching phase 454 for switching between data phase 453 and frame end phase 455. Optionally, depending on the value of signal S2, communication control device 11 can drive connection RxD in a third connection operating mode, also called “talk mode” can, in which internal communication between the devices 11, 12 is possible. Otherwise, the connection RxD, as is common in CAN in particular, is an input for the communication control device 11, that is to say not an output, as described above, so that the communication control device 11 does not drive the connection RxD. the Connection RxD can thus be operated bidirectionally with the aid of the RxD connection configuration module 113 and the signals S1, S2. In other words, the port RxD is a bidirectional port.
Hierfür sind die Kommunikationssteuereinrichtung 11 und der Ausgangstreiber 124 derart ausgestaltet, dass die Kommunikationssteuereinrichtung 11 den Anschluss RxD beim Treiben zum Zweck der Signalisierung stärker treibt als der Ausgangstreiber 124. Dadurch ist vermieden, dass der Wert der RxD-Leitung unbestimmt sein könnte, wenn sowohl die Kommunikationssteuereinrichtung 11 als auch der Ausgangstreiber 124 den Anschluss RxD treibt und es zu einer Überlagerung der beiden Signal-Quellen an dem Anschluss RxD kommt. Bei einer solchen Überlagerung der beiden Signal-Quellen an dem Anschluss RxD setzt sich somit immer die Kommunikationssteuereinrichtung 11 durch. Dadurch ist der Wert der RxD-Leitung immer bestimmt. For this purpose, the communication control device 11 and the output driver 124 are designed in such a way that the communication control device 11 drives the connection RxD more strongly than the output driver 124 when driving for the purpose of signaling Communication control device 11 and output driver 124 drives connection RxD and the two signal sources are superimposed at connection RxD. With such a superposition of the two signal sources at the connection RxD, the communication control device 11 always prevails. This always determines the value of the RxD line.
Damit kann der Umschaltblock 15 die Möglichkeit bereitstellen, über den RxD- Anschluss ein Einstellen einer der zuvor genannten drei Betriebsarten in der Sende-/Empfangseinrichtung 12 zu signalisieren, die verschiedene Betriebszustände der Sende-/Empfangseinrichtung 12 bilden. Ein zusätzlicher Anschluss an der Sende-/Empfangseinrichtung 12 und damit auch an der Kommunikationssteuereinrichtung 11 ist dafür nicht erforderlich. The switchover block 15 can thus provide the option of signaling the setting of one of the three previously mentioned operating modes in the transmitting / receiving device 12 via the RxD connection, which modes form different operating states of the transmitting / receiving device 12. An additional connection to the transmitting / receiving device 12 and thus also to the communication control device 11 is not required for this.
Der Umschaltblock 15 ist hierfür gemäß Fig. 3 mit den drei Eingängen versehen, über die in den Umschaltblock 15 ein Signal RxD_TC, das Signal TxD und das Signal S_SW eingespeist werden. Das Signal RxD_TC basiert auf einem Signal, das von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 über den Anschluss für das RxD-Signal an die Sende-/Empfangseinrichtung 12 gesendet wird. Mit dem Signal RxD_TC signalisiert die Kommunikationssteuereinrichtung 11 der Sende- /Empfangseinrichtung 12 zum einen, dass die Sende-/Empfangseinrichtung 12 nun die Umschaltung in die Betriebsart für die Datenphase 453 vorzunehmen hat. Am Ende der Datenphase 453 kann die KommunikationssteuereinrichtungFor this purpose, the switchover block 15 is provided with the three inputs according to FIG. 3, via which a signal RxD_TC, the signal TxD and the signal S_SW are fed into the switchover block 15. The signal RxD_TC is based on a signal which is sent from the communication control device 11 to the transmitting / receiving device 12 via the connection for the RxD signal. With the RxD_TC signal, the communication control device 11 signals to the transceiver device 12 on the one hand that the transceiver device 12 now has to switch to the operating mode for the data phase 453. At the end of the data phase 453, the communication control device
11 mit dem Signal RxD_TC die Umschaltung der Sende-/Empfangseinrichtung11 with the signal RxD_TC the switchover of the transmitting / receiving device
12 von der Betriebsart der Datenphase 453 in die Betriebsart für die Arbitrationsphase 451 vornehmen. Außerdem können mit dem Signal RxD_TC beliebige andere Informationen von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 an die Sende-/Empfangseinrichtung 12 gesendet werden, wie zuvor erwähnt. Gemäß Fig. 3 führt die Sende-/Empfangseinrichtung 12 das Signal RxD_TC von dem Anschluss RxD über den Treiber 125 zum Anschluss des Umschaltblocks 15 für das Signal RxD_TC. Das Signal S_SW wird dagegen aus dem vom Bus 40 empfangenen Signal generiert. Das Signal RxD_TC wird zwischen dem Anschluss für das RxD-Signal und dem Ausgang des Empfangssignaltreibers 124 zu dem Umschaltblock 15 geleitet. Das Signal S_SW wird von dem Ausgang des Empfangsmoduls 122 und vor dem Eingang des Empfangssignaltreibers 124 zu dem Umschaltblock 15 geleitet. 12 from the operating mode of the data phase 453 to the operating mode for the arbitration phase 451. In addition, any other information can be sent from the communication control device 11 to the transceiver device 12 with the signal RxD_TC, as mentioned above. According to FIG. 3, the transmitting / receiving device 12 carries the signal RxD_TC from the connection RxD via the driver 125 to the connection of the switchover block 15 for the signal RxD_TC. The signal S_SW, on the other hand, is generated from the signal received from bus 40. The signal RxD_TC is passed between the connection for the RxD signal and the output of the receive signal driver 124 to the switchover block 15. The signal S_SW is passed from the output of the receiving module 122 and before the input of the receiving signal driver 124 to the switchover block 15.
Gemäß einem speziellen Beispiel, das in Fig. 4 gezeigt ist, hat der Umschaltblock 15 zwei D- Flipflops 151, 152, in welche das Signal RxD_TC als Taktsignal eingegeben wird. Die beiden D-Flipflops 151, 152 reagieren auf steigende Taktflanken des Taktsignals, also des Signals RxD_TC. An dem Eingang des D-Flipflops 151 liegt zudem mit dem Signal S_H ein High-Zustand oder ein erster binärer Signalzustand an. Außerdem wird in die D-Flipflops 151, 152 das invertierte Signal S_SW als Reset eingegeben. Das Signal S_SW wird vor der Eingabe in D-Flipflops 151, 152 über einen Inverter 155 geleitet. Die D- Flipflops 151, 152 sind mit Logikgattern 156, 157 verschaltet, nämlich einem UND-Gatter 156 und einem ODER-Gatter 157. Der Ausgang des ODER-GattersAccording to a specific example shown in FIG. 4, the switching block 15 has two D flip-flops 151, 152, into which the signal RxD_TC is input as a clock signal. The two D flip-flops 151, 152 respond to rising clock edges of the clock signal, that is to say of the signal RxD_TC. A high state or a first binary signal state is also present at the input of the D flip-flop 151 with the signal S_H. In addition, the inverted signal S_SW is input to the D flip-flops 151, 152 as a reset. The signal S_SW is passed via an inverter 155 before being input to D flip-flops 151, 152. The D flip-flops 151, 152 are connected to logic gates 156, 157, namely an AND gate 156 and an OR gate 157. The output of the OR gate
157 wird einem D-Flipflop 158 als Taktsignal zugeführt, in welches auch ein Time-Out-Signal S_TO als Reset gespeist wird, das den Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer TO anzeigt. Das Signal S_TO wird aktiv, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer TO, beispielsweise 11 Bitzeiten, lang keine Flanken auf dem Bus 40 festgestellt werden. Das D-Flipflop 158 reagiert auf steigende Taktflanken. Zudem ist zwischen das D-Flipflop 158 und einen Eingang des UND-Gatters 156 ein Inverter 159 geschaltet. In dem speziellen Beispiel von Fig. 4 wird, während das Signal S_SW High ist, das dritte D-Flipflop 158 durch zwei fallende Flanken des Signals RxD_TC von 0 auf 1 geschaltet. Wenn das Flipflop157 is fed as a clock signal to a D flip-flop 158, into which a time-out signal S_TO is also fed as a reset, which indicates the expiry of a predetermined time period TO. The signal S_TO becomes active if no edges are detected on the bus 40 for a predetermined time period TO, for example 11 bit times. The D flip-flop 158 responds to rising clock edges. In addition, an inverter 159 is connected between the D flip-flop 158 and an input of the AND gate 156. In the specific example of FIG. 4, while the signal S_SW is high, the third D flip-flop 158 is switched from 0 to 1 by two falling edges of the signal RxD_TC. When the flip-flop
158 auf 1 steht, wird es, während das Signal S_SW High ist, durch eine fallende Flanke des Signals RxD_TC von 1 auf 0 geschaltet. Wenn das Signal S_SW Low ist, werden die beiden D-Flipflops 151, 152 zurückgesetzt und reagieren nicht auf steigende Flanken des Signals RxD_TC. 158 is 1, while the S_SW signal is high, it is switched from 1 to 0 by a falling edge of the RxD_TC signal. When the signal S_SW is low, the two D flip-flops 151, 152 are reset and do not respond to rising edges of the signal RxD_TC.
Mit Hilfe eines Blocks 160 kann die Sende-/Empfangseinrichtung 12 bei dem Übergang von der Datenphase 453 zu der Rahmenendphase 455 zunächst das Umschalt-Signal RxD_TC speichern, das mindestens einen von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 getriebenen High-Puls enthält. Dies ist in Bezug auf Fig. 5 bis Fig. 14 nachfolgend genauer beschrieben. With the help of a block 160, the transceiver 12 can initially do the transition from the data phase 453 to the frame end phase 455 Store toggle signal RxD_TC, which contains at least one high pulse driven by communication control device 11. This is described in more detail below with reference to FIGS. 5 to 14.
Die zuvor beschriebenen Umschaltbedingungen können selbstverständlich anders festgelegt werden, beispielsweise steigende Flanken auf dem Signal RxD_TC während das Signal S_SW Low ist. Außerdem sind andere Pegel und/oder andere Zahlen von Flanken möglich, mit anderen Schaltungen im Umschaltblock 15. The switching conditions described above can of course be defined differently, for example rising edges on the RxD_TC signal while the S_SW signal is low. In addition, other levels and / or other numbers of edges are possible with other circuits in switchover block 15.
In dem speziellen Beispiel von Fig. 4 treibt das D-Flipflop 158 das binäre Betriebszustand-Schaltsignal S_OP. Wenn das Schaltsignal S_OP zwei Bit breit sein soll, oder wenn mehr als zwei Betriebszustände dargestellt werden sollen, werden zusätzliche D- Flipflops mit anderen Umschaltbedingungen benötigt als zuvor beschrieben. In the specific example of FIG. 4, the D flip-flop 158 drives the binary operating state switching signal S_OP. If the switching signal S_OP is to be two bits wide, or if more than two operating states are to be displayed, additional D flip-flops with different switching conditions than described above are required.
Erkennt der Umschaltblock 15 die Umschaltphase 452, wird mit dem aus dem Umschaltblock 15 ausgegebenen Signal S_OP der Betriebszustand des Sendemoduls 121 und/oder des Empfangsmoduls 122 und damit die Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung 12 geschaltet. Dies ist in Bezug auf Fig. 5 bis Fig. 9 näher erläutert. If the switchover block 15 detects the switchover phase 452, the signal S_OP output from the switchover block 15 is used to switch the operating state of the transmitter module 121 and / or the receiver module 122 and thus the operating mode of the transmitter / receiver device 12. This is explained in more detail with reference to FIGS. 5 to 9.
Im Betrieb des Bussystems 1 setzt das Sendemodul 121, wenn die Teilnehmerstation 10 als Sender agiert, ein Sendesignal TxD der Kommunikationssteuereinrichtung 11 in entsprechende Signale CAN_H und CAN_L für die Busadern 41, 42 um und sendet diese Signale CAN_H und CAN_L auf den Bus 40, wie in Fig. 5 für den Übergang von Arbitrationsphase 451 mit der Umschaltphase 452 zu der Datenphase 453 gezeigt. Dabei wird von einer Bitdauer T_B1 der Arbitrationsphase 451 zu einer kürzeren Bitdauer T_B2 der Datenphase 453 umgeschaltet. Auch wenn hier für die Sende- /Empfangseinrichtung 12 die Signale CAN_H und CAN_L genannt sind, so sind diese in Bezug auf die Nachricht 45 als Signale CAN-XL_H und CAN-XL_L zu verstehen, die in der Datenphase 453 von den herkömmlichen Signalen CAN_H und CAN_L in mindestens einem Merkmal abweichen, insbesondere in Bezug auf die Bildung der Buszustände für die verschiedenen Datenzustände des Signals TxD und/oder in Bezug auf die Spannung bzw. den Physical Layer und/oder die Bitrate. Bei dem Beispiel von Fig. 5 weichen die Signale CAN-XL_H und CAN-XL_L in der Datenphase 453 in Bezug auf die Bildung der Buszustände für die verschiedenen Datenzustände des Signals TxD und in Bezug auf die Spannung bzw. den Physical Layer und die Bitrate von den herkömmlichen Signalen CAN_H und CAN_L in den Phasen 451, 452 ab. When the bus system 1 is in operation, the transmission module 121, when the subscriber station 10 acts as a transmitter, converts a transmission signal TxD of the communication control device 11 into corresponding signals CAN_H and CAN_L for the bus wires 41, 42 and sends these signals CAN_H and CAN_L to the bus 40, such as 5 for the transition from arbitration phase 451 with switchover phase 452 to data phase 453. A bit duration T_B1 of the arbitration phase 451 is switched to a shorter bit duration T_B2 of the data phase 453. Even if the signals CAN_H and CAN_L are mentioned here for the transmitting / receiving device 12, these are to be understood in relation to the message 45 as signals CAN-XL_H and CAN-XL_L, which in the data phase 453 of the conventional signals CAN_H and CAN_L differ in at least one feature, in particular with regard to the formation of the bus states for the various data states of the signal TxD and / or with regard to the voltage or the physical layer and / or the bit rate. In the example of FIG. 5, the signals CAN-XL_H and CAN-XL_L deviate in the data phase 453 with regard to the formation of the bus states for the various data states of the signal TxD and with regard to the voltage or the physical layer and the bit rate the conventional signals CAN_H and CAN_L in phases 451, 452.
Wie in Fig. 6 gezeigt, bildet sich in Folge der Signale auf dem Bus 40 ein Differenzsignal VDIFF = CAN_H - CAN_L aus. 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 Teilnehmerstation 10 Sender der Nachricht 45 ist oder nicht. Hierbei verwendet das Empfangsmodul 122 in der Arbitrationsphase 451 und zu Beginn der Umschaltphase 452 eine Empfangsschwelle T_a. Am Ende der Umschaltphase 452 und in der Datenphase 453 verwendet das Empfangsmodul 122 ausschließlich eine Empfangsschwelle T_d, die zwischen bei 0V bzw. zwischen +/- 0.1V liegt. Der minimale Wert für eine Differenzspannung eines Buszustands DO in der Datenphase 453, der als VDIFF_D0_Min bezeichnet ist, liegt in dem unteren Bereich für die Empfangsschwelle T_a. Das Empfangsmodul 122 bildet dabei ein Signal S_SW und gibt dieses über den Empfangssignal-Ausgangstreiber 124 als digitales Empfangssignal RxD an die Kommunikationssteuereinrichtung 11 weiter, wie in Fig. 3 gezeigt. Ist die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart für die Arbitrationsphase 451 geschaltet, kann die Einrichtung 12 die „0“-Bits der Datenphase 453 nicht sicher erkennen, weil die aktuelle Schaltschwelle bzw. Empfangsschwelle T_a in ihrem unteren Toleranzbereich liegt, und damit unterhalb von VDIFF_D0_Min liegen könnte. As shown in FIG. 6, a differential signal VDIFF = CAN_H - CAN_L is formed as a result of the signals on bus 40. With the exception of an idle or standby state, 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 subscriber station 10 The sender of the message 45 is or is not. Here, the receiving module 122 uses a receiving threshold T_a in the arbitration phase 451 and at the beginning of the switchover phase 452. At the end of the switchover phase 452 and in the data phase 453, the receiving module 122 exclusively uses a receiving threshold T_d which is between 0V and +/- 0.1V. The minimum value for a differential voltage of a bus state DO in the data phase 453, which is designated as VDIFF_D0_Min, lies in the lower range for the reception threshold T_a. The receiving module 122 forms a signal S_SW and forwards this via the received signal output driver 124 as a digital received signal RxD to the communication control device 11, as shown in FIG. 3. If the transmitting / receiving device 12 is switched to the operating mode for the arbitration phase 451, the device 12 cannot reliably recognize the “0” bits of the data phase 453 because the current switching threshold or reception threshold T_a is in its lower tolerance range and thus below it of VDIFF_D0_Min could be.
Fig. 7 zeigt einen Teil des Sendesignals TxD, das beispielsweise von der Teilnehmerstation 10 auf den Bus 40 gesendet wird. Mit einer sich im Betrieb einstellenden Verzögerungszeitdauer T_TLD, die auch als Transmitter Loop Delay bezeichnet wird, empfängt die Teilnehmerstation 10 als Sender ein Signal und bildet daraus mit dem Empfangsmodul 122 und dem Treiber 124 ein digitales Empfangssignal RxD_T, wie in Fig. 8 gezeigt. Die Verzögerungszeitdauer T_TLD hängt von Temperatur, Betriebsspannung und Produktions-Toleranzen ab und ist üblicherweise im Datenblatt der Sende- /Empfangseinrichtung 12 angegeben in einem Toleranzbereich spezifiziert. Im Idealfall ist keine Verzögerungszeitdauer T_TLD vorhanden. FIG. 7 shows part of the transmission signal TxD, which is transmitted, for example, from the subscriber station 10 to the bus 40. With a delay time T_TLD that occurs during operation, which is also referred to as transmitter loop delay, the subscriber station 10 receives a signal as a transmitter and uses it to form a digital received signal RxD_T with the receiving module 122 and the driver 124, as shown in FIG. 8. The delay time T_TLD depends on the temperature, operating voltage and production tolerances and is usually in the data sheet of the transmission / Receiving device 12 specified specified in a tolerance range. In the ideal case, there is no delay period T_TLD.
Gemäß Fig. 5 bis Fig. 7 sendet die Kommunikationssteuereinrichtung 11 vor der Umschaltphase 452 in dem Sendesignal TxD nacheinander ein FDF-Bit und ein XLF-Bit jeweils mit dem Zustand High (erster binärer Signalzustand). Danach folgt ein resXL-Bit, das mit dem Zustand Low (zweiter binärer Signalzustand) gesendet wird und von einem ALl-Bit gefolgt wird, das mit dem Zustand Low (zweiter binärer Signalzustand) gesendet wird. Danach wird am Ende der Arbitrationsphase 451 aufgrund eines Signals RxD_TC, das in Fig. 8 gezeigt ist und eine Pulszeitdauer T_B3 hat, von den Bits der Arbitrationsphase 451 mit der Bitzeit T_B1 auf die Bitpegel und Schaltschwelle(n) der Datenphase 453 sowie mit der Bitzeit T_B2 umgeschaltet, wie in Fig. 5 bis 9 gezeigt. Die Pulszeitdauer T_B3 ist in etwa gleich oder kleiner bzw. kürzer als die Bitzeit T_B2. According to FIGS. 5 to 7, the communication control device 11 sends an FDF bit and an XLF bit, each with the high state (first binary signal state), one after the other in the transmit signal TxD before the switchover phase 452. This is followed by a resXL bit that is sent with the low state (second binary signal state) and is followed by an ALl bit that is sent with the low state (second binary signal state). Thereafter, at the end of the arbitration phase 451, on the basis of a signal RxD_TC, which is shown in FIG. 8 and has a pulse duration T_B3, from the bits of the arbitration phase 451 with the bit time T_B1 to the bit level and switching threshold (s) of the data phase 453 and with the bit time T_B2 is switched as shown in Figs. The pulse duration T_B3 is approximately the same or shorter or shorter than the bit time T_B2.
Insbesondere ist die Pulszeitdauer T_B3 gleich der Bitzeit T_B2. Die Pulszeitdauer T_B3 ist kleiner oder kürzer als die Bitzeit T_B1. Nach dem ALl- Bit folgen Bits DH1, DL1 der Datenphase 453 und anschließend die Nutzdaten. Das Signal RxD_TC schaltet nur die analogen Komponenten 121, 122 der Sende-/Empfangseinrichtung 12 um. Die Längen der Bitzeiten T_B1, T_B2 werden nur innerhalb der digitalen Kommunikationssteuereinrichtung 11 umgeschaltet. In particular, the pulse duration T_B3 is equal to the bit time T_B2. The pulse duration T_B3 is smaller or shorter than the bit time T_B1. After the ALl bit, bits DH1, DL1 of data phase 453 follow and then the user data. The signal RxD_TC only switches the analog components 121, 122 of the transmitting / receiving device 12. The lengths of the bit times T_B1, T_B2 are only switched within the digital communication control device 11.
Gemäß Fig. 9 empfängt die Teilnehmerstation 30, die beispielsweise nur Empfänger des Signals von dem Bus 40 ist, das Signal von dem Bus 40 mit einer zusätzlichen Verzögerungszeitdauer T_BLD, die auch als Bus Line Delay bezeichnet wird. Die Teilnehmerstation 30 bildet daraus ein digitales Empfangssignal RxD_R, wie in Fig. 9 gezeigt. Das Empfangssignal RxD_R ist also im Vergleich zu dem Empfangssignal RxD_T zusätzlich um die Verzögerungszeitdauer T_BLD verzögert. According to FIG. 9, the subscriber station 30, which is only the receiver of the signal from the bus 40, for example, receives the signal from the bus 40 with an additional delay period T_BLD, which is also referred to as the bus line delay. The subscriber station 30 forms a digital received signal RxD_R therefrom, as shown in FIG. 9. The received signal RxD_R is therefore additionally delayed by the delay period T_BLD compared to the received signal RxD_T.
Gemäß Fig. 8 sieht somit die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 10 ein Empfangssignal RxD_T, das in dem ALl-Bit, das den zweiten binären Signalzustand hat (Low) abweichend von dem zuvor beschriebenen Verlauf des TxD-Signals von Fig. 7, zwei High-Pulse AL_2 aufweist. Mit anderen Worten, die Kommunikationssteuereinrichtung 11 sendet über den RxD-Anschluss ein Signal RxD_TC, in welchem in dem AL-Bit eine Kennung in Form von zwei Pulsen AL_2 mit dem ersten binären Signalzustand (High), also mit dem inversen Signalzustand, gesendet werden. Dadurch wird der Sende-/Empfangseinrichtung 12 signalisiert, dass von ihrer ersten Betriebsart in ihre zweite Betriebsart umzuschalten ist, um aus den folgenden Bits des Sendesignal TxD das Bussignal CAN_H, CAN_L zu erzeugen. Das Signal RxD_TC bewirkt an der Flanke S_TD die Umschaltung mit dem Umschaltblock 15. In der zweiten Betriebsart agiert die Teilnehmerstation 10 als Sender und als Empfänger der Nachricht 45 bzw. des Rahmens 450. According to FIG. 8, the transmitting / receiving device 12 of the subscriber station 10 sees a received signal RxD_T, which differs from the previously described course of the TxD signal of FIG. 7, in the ALl bit, which has the second binary signal state (low). has two high pulses AL_2. In other words, the communication control device 11 sends a signal RxD_TC via the RxD connection, in which the AL bit contains a Identifier in the form of two pulses AL_2 with the first binary signal state (high), i.e. with the inverse signal state, can be sent. This signals to the transmitting / receiving device 12 that it is necessary to switch from its first operating mode to its second operating mode in order to generate the bus signal CAN_H, CAN_L from the following bits of the transmit signal TxD. The signal RxD_TC causes the switchover with the switchover block 15 at the edge S_TD. In the second operating mode, the subscriber station 10 acts as a transmitter and as a receiver of the message 45 or of the frame 450.
Gemäß Fig. 9 sieht dagegen die Sende-/Empfangseinrichtung 32 der Teilnehmerstation 30 ein Empfangssignal RxD_R, das in dem ALl-Bit, abweichend von dem zuvor beschriebenen Verlauf des TxD-Signals von Fig. 7, einen High-Pulse AL_1 aufweist. Mit anderen Worten, die Kommunikationssteuereinrichtung 31 sendet über ihren RxD-Anschluss ein Signal RxD_TC, in welchem in dem AL-Bit eine Kennung in Form von einem Puls AL_1 mit dem ersten binären Signalzustand, (High), also mit dem inversen Signalzustand, gesendet wird. Dadurch wird der Sende-/Empfangseinrichtung 32 signalisiert, dass von ihrer ersten Betriebsart in ihre dritte Betriebsart umzuschalten ist. Das Signal RxD_TC bewirkt an der Flanke S_RD die Umschaltung mit dem Umschaltblock 15. In der dritten Betriebsart agiert die Teilnehmerstation 30 nur als Empfänger des Rahmens 450, das heißt die Teilnehmerstation 30 hat die vorangehende Arbitration verloren oder derzeit keine Nachricht 45 zu senden. According to FIG. 9, on the other hand, the transmitting / receiving device 32 of the subscriber station 30 sees a received signal RxD_R which has a high pulse AL_1 in the AL1 bit, in contrast to the previously described course of the TxD signal of FIG. 7. In other words, the communication control device 31 sends a signal RxD_TC via its RxD connection, in which an identifier in the form of a pulse AL_1 with the first binary signal state, (high), i.e. with the inverse signal state, is sent in the AL bit . This signals to the transmitting / receiving device 32 that it is necessary to switch from its first operating mode to its third operating mode. The signal RxD_TC causes the switchover with the switchover block 15 at the edge S_RD. In the third operating mode, the subscriber station 30 only acts as a recipient of the frame 450, that is, the subscriber station 30 has lost the previous arbitration or is currently not sending a message 45.
Die Signalisierung kann somit derart erfolgen, dass eine Folge von zwei High- Pulsen AL_2 den Übergang von der Arbitrationsphase 451 (erste Betriebsart) in die Datenphase 452 als Sender (zweite Betriebsart) anzeigt, wie in Fig. 8 gezeigt, und dass ein High-Puls AL_1 den Übergang von der Arbitrationsphase 451 (erste Betriebsart) in die Datenphase 452 als Empfänger (dritte Betriebsart) anzeigt, wie in Fig. 9 gezeigt. Danach kann die Übertragung der Daten des Datenfelds 453 eines Rahmens 450 ausgeführt werden. The signaling can thus take place in such a way that a sequence of two high pulses AL_2 indicates the transition from the arbitration phase 451 (first operating mode) to the data phase 452 as a transmitter (second operating mode), as shown in FIG. 8, and that a high Pulse AL_1 indicates the transition from the arbitration phase 451 (first operating mode) to the data phase 452 as a receiver (third operating mode), as shown in FIG. 9. Thereafter, the transmission of the data of the data field 453 of a frame 450 can be carried out.
Bei dem Übergang der Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung 12 von der ersten Betriebsart (Arbitration) zu der zweiten oder dritten Betriebsart ist die Zeitverzögerung des Blocks 160 auf den Wert Null eingestellt. Somit schaltet das Empfangsmodul 122 seine Empfangsschwelle T_a der Arbitrationsphase 451 auf die Empfangsschelle T_d der Datenphase 453 sofort. Ist die Sende- /Empfangseinrichtung 12 in die zweite Betriebsart zu schalten, also wenn die Sende-/Empfangseinrichtung 12 als Sender des Rahmens 450 agiert, schaltet das Sendemodul 121, wenn das Sendesignal TxD auf Low (zweiter Signalzustand) schaltet. Selbstverständlich sind andere Schaltbedingungen ebenfalls vorstellbar. When the operating mode of the transmitting / receiving device 12 changes from the first operating mode (arbitration) to the second or third operating mode, the time delay of the block 160 is set to the value zero. The receiving module 122 thus switches its receiving threshold T_a to the arbitration phase 451 the reception threshold T_d of the data phase 453 immediately. If the transmitter / receiver device 12 is to be switched to the second operating mode, that is, if the transmitter / receiver device 12 acts as the transmitter of the frame 450, the transmitter module 121 switches when the transmission signal TxD switches to low (second signal state). Of course, other switching conditions are also conceivable.
Wie anhand von Fig. 10 bis Fig. 14 erkennbar, geht die Sende- /Empfangseinrichtung 12 bei dem Übergang von der Datenphase 453 zu der Rahmenendphase 455 folgendermaßen vor. Mit Hilfe des Blocks 160 speichert die Sende-/Empfangseinrichtung 12 zunächst das Umschalt-Signal RxD_TC, das einen von der Kommunikationssteuereinrichtung 12 getriebenen Low-Puls enthält, wie in Fig. 13 gezeigt. Der Block 160 wartet dann auf eine Flanke auf dem TxD-Signal gemäß Fig. 12 und schaltet dann gleichzeitig sein Sendemodul 122 sowie die Empfangsschwelle seines Empfangsmoduls von der Empfangsschwelle T_d der Datenphase 453 auf die Empfangsschwelle T_a für die Arbitration um, also die Schaltschwellen ihres Empfangskomparators. Zusätzlich schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 eine Empfangsschwelle T_OoB (Threshold Out-of-Bounds) für ihren Empfangskomparator im Empfangsmodul ein. As can be seen from FIGS. 10 to 14, the transceiver 12 proceeds as follows during the transition from the data phase 453 to the frame end phase 455. With the aid of block 160, the transmitting / receiving device 12 initially stores the switchover signal RxD_TC, which contains a low pulse driven by the communication control device 12, as shown in FIG. 13. The block 160 then waits for an edge on the TxD signal according to FIG. 12 and then simultaneously switches its transmission module 122 and the reception threshold of its reception module from the reception threshold T_d of the data phase 453 to the reception threshold T_a for the arbitration, i.e. the switching thresholds of their reception comparator . In addition, the transmitting / receiving device 12 switches on a receiving threshold T_OoB (Threshold Out-of-Bounds) for its receiving comparator in the receiving module.
Dagegen geht die Sende-/Empfangseinrichtung 32, die bei dem gezeigten Beispiel nur Empfänger des Rahmens 450 ist, beim Übergang von der Datenphase 453 vor, wie aus Fig. 11 und Fig. 14 erkennbar. Die Sende- /Empfangseinrichtung 32 wartet auf eine Flanke S_TH auf dem Bus 40, also eine Flanke des Signals S_SW und schaltet dann erst die Empfangsschwelle seines Empfangsmoduls von der Empfangsschwelle T_d der Datenphase 453 auf die Empfangsschwelle T_a für die Arbitration um, also die Schaltschwellen ihres Empfangskomparators. Zusätzlich schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 32 eine Empfangsschwelle T_OoB (Threshold Out-of-Bounds) für ihren Empfangskomparator im Empfangsmodul ein. In contrast, the transceiver 32, which in the example shown is only the receiver of the frame 450, proceeds during the transition from the data phase 453, as can be seen from FIGS. 11 and 14. The transmitting / receiving device 32 waits for an edge S_TH on the bus 40, i.e. an edge of the signal S_SW, and only then switches the reception threshold of its reception module from the reception threshold T_d of the data phase 453 to the reception threshold T_a for the arbitration, i.e. the switching thresholds of its Receiving comparator. In addition, the transmitting / receiving device 32 switches on a receiving threshold T_OoB (Threshold Out-of-Bounds) for its receiving comparator in the receiving module.
Mit anderen Worten, signalisiert die Kommunikationssteuereinrichtung 12, 32 ihrer zugehörigen Sende-/Empfangseinrichtung 12, 32, die Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung 12, 32 umzuschalten, verzögert die Sende- /Empfangseinrichtung 12, 32 das Umschalten, bis die Sende- /Empfangseinrichtung 12, 32 eine Bitgrenze erkennt. Die Sende-In other words, if the communication control device 12, 32 signals its associated transmitting / receiving device 12, 32 to switch the operating mode of the transmitting / receiving device 12, 32, the transmitting / receiving device 12, 32 delays the switching until the transmitting / receiving device 12, 32 / Receiving device 12, 32 recognizes a bit limit. The broadcast
/Empfangseinrichtung 12 im Sender erkennt die Bitgrenze an einer Flanke auf dem TxD-Eingangs-Pin. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12,/ Receiving device 12 in the transmitter recognizes the bit limit on an edge on the TxD input pin. The transmitting / receiving device 12,
32 im Empfänger, der kein Sender des Rahmens 450 ist, erkennt die Bitgrenze an einer Flanke auf dem CAN-Bus 40. 32 in the receiver, which is not a sender of the frame 450, recognizes the bit boundary on an edge on the CAN bus 40.
Dies verhindert, dass die Empfangsschwelle T_OoB das Zurückschalten des Sende-/Empfangseinrichtung 12 von der Datenphase 453 zu der Betriebsart der Arbitrationsphase 455, 451 stört, indem die zweite Flanke des AHl-Bits an dem RxD- Anschluss verschoben wird. Dadurch wird die Synchronisierung der Teilenehmerstationen 10, 20, 30 des Bussystems 1 nicht gestört, die sonst durch ein Verschieben der zweiten Flanke des AHl-Bits an dem RxD-Anschluss verschoben würde. This prevents the reception threshold T_OoB from interfering with the switching back of the transmitting / receiving device 12 from the data phase 453 to the operating mode of the arbitration phase 455, 451 by shifting the second edge of the AHl bit at the RxD connection. As a result, the synchronization of the subscriber stations 10, 20, 30 of the bus system 1 is not disturbed, which would otherwise be shifted by shifting the second edge of the AH1 bit at the RxD connection.
Somit ist die Empfangsschwelle T_OoB bei der Integration einer Teilnehmerstation 10, 20, 30 in eine laufende Kommunikation verwendbar, wie in Fig. 15 bis Fig. 17 gezeigt. Dazu sucht die Teilnehmerstation 10, 20, 30 nach einer ununterbrochenen Folge von 11 rezessiven Bits, das heißt RxD = 1 bzw. RxD_R = 1 bzw. RxD_T = 1. Danach wird der Bus als Idle, also im Ruhezustand, erkannt. Diese Folge von 11 rezessiven Bits tritt zwischen dem dominanten ACK- Bit des einen CAN-Rahmens 450 und dem Start-Bit SOF des folgenden CAN- Rahmens 450 auf oder auch wenn gar keine Rahmen 450 gesendet werden. The reception threshold T_OoB can thus be used when integrating a subscriber station 10, 20, 30 into an ongoing communication, as shown in FIGS. 15 to 17. To this end, the subscriber station 10, 20, 30 searches for an uninterrupted sequence of 11 recessive bits, that is, RxD = 1 or RxD_R = 1 or RxD_T = 1. The bus is then recognized as idle, i.e. in the idle state. This sequence of 11 recessive bits occurs between the dominant ACK bit of one CAN frame 450 and the start bit SOF of the following CAN frame 450 or even if no frames 450 are sent at all.
Bei dem Beispiel von Fig. 15 bis Fig. 17 geht die Kommunikation auf dem Bus 40 nach der Übertragung der Phasen 451, 452 in die Datenphase 453. Die Teilnehmerstation, die eingeschaltet wurde, agiert zunächst nur als Empfänger und erzeugt dabei als Signal RxD ein Empfangssignal RxD_R, wie in Fig. 17 gezeigt. Die Teilnehmerstation ist beispielsweise die Teilnehmerstation 10. Bei der Teilnehmerstation 10 ist die Sende-/Empfangseinrichtung 12 somit nach dem Einschalten zunächst in die Betriebsart für die Arbitrationsphase 451 geschaltet. Dabei sind bei dem Empfangsmodul 122 die Empfangsschwellen T_a, T_OoB eingeschaltet, wie in Fig. 16 veranschaulicht. Die Empfangsschwelle T_OoB (Threshold Out-of-Bounds) ist notwendig geworden, weil die Empfangsschwelle T_a der Arbitrationsphase 451 die logischen ,0‘-Bits in der Datenphase 453 nicht sicher erkennen kann. Grund dafür ist, dass die Empfangsschwelle T_a je nach Fertigungstoleranzen, Temperatur und Betriebs-Spannung im Bereich von 0.5V bis 0.9V liegt, wie in ISO 11898-2 spezifiziert. Liegt die Differenzspannung VDIFF darüber, ist RxD = ‘0‘ = dominant. Liegt die Differenzspannung VDIFF darunter, ist RxD = = rezessiv. Liegt die Differenzspannung VDIFF in dem genannten Bereich, ist RxD unbestimmt. Eine logische ,0‘ sollte in der Datenphase 453 als VDIFF = IV gesendet werden. Wird diese Spannung über die Busleitung an den empfangenden Teilnehmerstationen (Empfangsknoten) auf VDIFF = 0.8V abgeschwächt, kann diese Spannung VDIFF mit der Empfangsschwelle T_a nicht sicher erkannt werden. In the example of FIGS. 15 to 17, after the transmission of phases 451, 452, communication on bus 40 goes into data phase 453. The subscriber station that was switched on initially only acts as a receiver and generates signal RxD in the process Received signal RxD_R as shown in FIG. The subscriber station is, for example, the subscriber station 10. In the subscriber station 10, the transmitting / receiving device 12 is thus initially switched to the operating mode for the arbitration phase 451 after being switched on. The reception thresholds T_a, T_OoB are switched on in the reception module 122, as illustrated in FIG. 16. The reception threshold T_OoB (Threshold Out-of-Bounds) has become necessary because the reception threshold T_a of the arbitration phase 451 cannot reliably recognize the logical "0" bits in the data phase 453. The reason for this is that the reception threshold T_a, depending on manufacturing tolerances, temperature and operating voltage, is in the range of 0.5V up to 0.9V, as specified in ISO 11898-2. If the differential voltage VDIFF is higher, RxD = '0' = dominant. If the differential voltage VDIFF is below this, RxD = = recessive. If the differential voltage VDIFF is in the range mentioned, RxD is indefinite. A logical '0' should be sent in data phase 453 as VDIFF = IV. If this voltage is weakened to VDIFF = 0.8V via the bus line at the receiving subscriber stations (receiving nodes), this voltage VDIFF cannot be reliably identified with the reception threshold T_a.
Gemäß Fig. 17 bildet die Teilnehmerstation 10 aus den von dem Bus 40 empfangenen Signalen gemäß Fig. 15 und Fig. 16 das Empfangssignal RxD_R aufgrund der Empfangsschwellen T_a und T_OoB. Zustände DA_R, deren Spannungswerte U für die Differenzspannung VDIFF = CAN_H - CAN_L nicht oberhalb der Obergrenze des für die Empfangsschwelle T_a festgelegten Toleranzbereichs liegen, werden beispielsweise als rezessiv erkannt. Dagegen werden Zustände D_D, deren Differenzspannung unterhalb der Empfangsschwelle T_OoB liegt, als dominant erkannt. Dies gilt auch für den Zustand D_D, der bei dem Zeitpunkt tl vorliegt. Der Wert für die Schwelle T_a liegt aufgrund der oben beschriebenen Toleranzen im Bereich von 0.5V bis 0.9V. According to FIG. 17, the subscriber station 10 forms the received signal RxD_R from the signals received from the bus 40 according to FIG. 15 and FIG. 16 on the basis of the reception thresholds T_a and T_OoB. States DA_R whose voltage values U for the differential voltage VDIFF = CAN_H-CAN_L are not above the upper limit of the tolerance range defined for the reception threshold T_a are recognized as recessive, for example. In contrast, states D_D, the differential voltage of which is below the reception threshold T_OoB, are recognized as dominant. This also applies to the state D_D, which is present at time t1. The value for the threshold T_a is in the range from 0.5V to 0.9V due to the tolerances described above.
So bewirkt die Empfangsschwelle T_OoB, dass die ,1‘-Bits in der Datenphase 453 als ,0‘-Bits ausgegeben werden und kompensiert so nicht erkannte ,0‘-Bits, wenn deren Differenzspannung VDIFF in den unsicheren Bereich von T_a abgeschwächt wird. Die Empfangsschwelle T_OoB verhindert also, dass eine solche Teilnehmerstation irrtümlich eine Folge von Datenbits fälschlicherweise als Ruhezustand des Busses 40 erkennt und daher annimmt, der CAN-Bus 40 sei frei und deshalb einen eigenen Rahmen startet, der den aktuell schon gesendeten Rahmen stört. The reception threshold T_OoB causes the 1‘ bits in the data phase 453 to be output as 0‘ bits and compensates for 0‘ bits that were not recognized if their differential voltage VDIFF is weakened in the unsafe area of T_a. The reception threshold T_OoB thus prevents such a subscriber station from mistakenly recognizing a sequence of data bits as the idle state of the bus 40 and therefore assumes that the CAN bus 40 is free and therefore starts its own frame that interferes with the frame that has already been sent.
Durch die zuvor beschriebene Ausgestaltung der Teilnehmerstation 10 ist keine galvanische Verbindung durch jeweils einen zusätzlichen Anschluss an der Kommunikationssteuereinrichtung 11 und der damit verbundenen Sende- /Empfangseinrichtung 12 erforderlich, damit die Kommunikationssteuereinrichtung 11 den Zeitpunkt der Bitpegel- und Schaltschwellen-Umschaltung oder sonstigen Daten an die Sende- /Empfangseinrichtung 12 übertragen kann. Das heißt, der Block 15 benötigt vorteilhaft keinen zusätzlichen Anschluss, der an einem Standardgehäuse der Sende-/Empfangseinrichtung 12 nicht verfügbar ist. Somit ist durch den Block 15 kein Wechsel auf ein anderes größeres und kostenintensives Gehäuse notwendig, um einen zusätzlichen Anschluss bereitzustellen. Due to the design of the subscriber station 10 described above, no galvanic connection is required through an additional connection to the communication control device 11 and the associated transmitting / receiving device 12 so that the communication control device 11 can send the time of the bit level and switching threshold switchover or other data to the Transmitting / receiving device 12 can transmit. That is, the block 15 needs advantageously no additional connection that is not available on a standard housing of the transmitter / receiver device 12. As a result of the block 15, it is therefore not necessary to change to another, larger and more expensive housing in order to provide an additional connection.
Außerdem ermöglicht der Betriebsart-Umschaltbock 15, dass die Sende- /Empfangseinrichtung 12 keine Protokollkontroller- Funktionalität benötigt. Ein solcher Protokollkontroller könnte unter anderem die Umschaltphase 452 der Nachricht 45 erkennen und abhängig davon die Datenphase 453 einleiten. Da ein solcher zusätzlicher Protokollkontroller jedoch beachtlich Fläche in der Sende-/Empfangseinrichtung 12 oder dem ASIC benötigen würde, bewirkt der Betriebsart-Umschaltbock 15 eine deutliche Senkung des Ressourcen bedarfs. In addition, the operating mode switchover block 15 enables the transceiver device 12 not to require any protocol controller functionality. Such a protocol controller could, among other things, recognize the switchover phase 452 of the message 45 and, depending on this, initiate the data phase 453. However, since such an additional protocol controller would require a considerable amount of space in the transmitting / receiving device 12 or the ASIC, the operating mode switchover block 15 brings about a significant reduction in the resource requirement.
Dadurch bietet die Verschaltung des Betriebsart-Umschaltbocks 15 mit einer üblichen Sende-/Empfangseinrichtung eine sehr unaufwändige und kostengünstige Lösung, um der Sende-/Empfangseinrichtung 12 kenntlich zu machen, dass eine Umschaltung und welche Umschaltung zwischen ihren verschiedenen Betriebsarten vorzunehmen ist, nämlich insbesondere von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart oder von der ersten Betriebsart in die dritte Betriebsart oder von der zweiten Betriebsart in die erste Betriebsart oder eine sonstige Umschaltung von Betriebsarten. As a result, the interconnection of the operating mode switchover block 15 with a conventional transmitter / receiver device offers a very inexpensive and inexpensive solution for making the transmitter / receiver device 12 know that a switchover and which switchover is to be made between its various operating modes, namely in particular from the first operating mode to the second operating mode or from the first operating mode to the third operating mode or from the second operating mode to the first operating mode or some other switchover of operating modes.
Durch die beschriebene Ausgestaltung der Sende-/Empfangseinrichtung(en) 12, 32 können in der Datenphase 452 weit höhere Datenraten als mit CAN oder CAN-FD erreicht werden. Zudem kann die Datenlänge in dem Datenfeld der Datenphase 453 beliebig gewählt werden, wie zuvor beschrieben. Dadurch können die Vorteile von CAN in Bezug auf die Arbitrierung beibehalten und dennoch eine größere Anzahl von Daten in kürzerer Zeit als bisher sehr sicher und damit effektiv übertragen werden, das heißt, ohne dass eine Wiederholung der Daten aufgrund eines Fehlers notwendig wäre, wie nachfolgend erläutert. As a result of the described configuration of the transmitting / receiving device (s) 12, 32, much higher data rates can be achieved in the data phase 452 than with CAN or CAN-FD. In addition, the data length in the data field of the data phase 453 can be selected as desired, as described above. As a result, the advantages of CAN in terms of arbitration can be retained and a larger number of data can still be transmitted very securely and thus effectively in a shorter time than before, i.e. without the need to repeat the data due to an error, as explained below .
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Fehlerrahmen in dem Bussystem 1 bei der Übertragung von Nachrichten 45 nicht benötigt werden, jedoch optional verwendet werden können. Werden keine Fehlerrahmen verwendet, werden Nachrichten 45 nicht mehr zerstört, was eine Ursache für die Notwendigkeit einer Doppelübertragung von Nachrichten beseitigt. Dadurch steigt die Nettodatenrate. Ist das Bussystem kein CAN Bussystem, kann der Betriebsart-Umschaltblock 15, 35 ausgelegt werden oder sein, auf andere Umschaltsignale zu reagieren. In diesem Fall kann der Betriebsart-Umschaltblock 15, 35 abhängig von einem Ergebnis seiner Auswertung das Sendemodul 121 und/oder das Empfangsmodul 122 in eine von mindestens zwei verschiedenen Betriebsarten schalten und mindestens eine der Betriebsarten nach Ablauf einer bei dem Betriebsart- Umschaltblock 15, 35 voreingestellten Zeitdauer TO in eine andere der Betriebsarten umschalten. Another advantage is that error frames are not required in the bus system 1 for the transmission of messages 45, but can be used optionally. If error frames are not used, messages 45 are no longer destroyed, which eliminates one cause of the need for double transmission of messages. This increases the net data rate. If the bus system is not a CAN bus system, the operating mode switchover block 15, 35 can be designed or be able to react to other switchover signals. In this case, the operating mode switching block 15, 35 can switch the transmission module 121 and / or the receiving module 122 to one of at least two different operating modes and at least one of the operating modes after one of the operating mode switching blocks 15, 35 has elapsed, depending on a result of its evaluation switch to another of the operating modes for the preset time period TO.
Fig. 18 zeigt eine Variante für einen Umschaltblock 150, der gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel bei einer Teilnehmerstation 10 anstelle des Umschaltblocks 15 einsetzbar ist. 18 shows a variant for a switchover block 150 which, according to a second exemplary embodiment, can be used in a subscriber station 10 instead of the switchover block 15.
Im Unterschied zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel verwendet der Umschaltblock 150 das Signal S_OP als Eingang anstelle des Signals RxD_TC. Auch auf diese Weise können die Vorteile des vorangehenden Ausführungsbeispiels erzielt werden. In contrast to the previous exemplary embodiment, the switchover block 150 uses the S_OP signal as an input instead of the RxD_TC signal. The advantages of the preceding exemplary embodiment can also be achieved in this way.
Ansonsten ist das Bussystem 1 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel auf die gleiche Weise aufgebaut, wie zuvor in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben. Otherwise, the bus system 1 in the second exemplary embodiment is constructed in the same way as described above with reference to the first exemplary embodiment.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Blöcke 15, 35, 150, 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. All of the above-described configurations of blocks 15, 35, 150, subscriber stations 10, 20, 30, bus system 1 and the method carried out therein can be used individually or in all possible combinations. In particular, all the features of the exemplary embodiments described above and / or their modifications can be combined as desired. In addition or as an alternative, the following modifications in particular are conceivable.
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 10 Base-TlS Ethernet, Feldbussystemen, usw. einsetzbar. Even if the invention is described above using the example of the CAN bus system, 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 that are generated for the different communication phases differ. In particular, the invention is useful for developments of others serial communication networks such as Ethernet and / or 10 Base-TlS Ethernet, field bus systems, etc. can be used.
Das zuvor beschriebene Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. DasThe above-described bus system 1 according to the exemplary embodiments is described using a bus system based on the CAN protocol. That
Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen kann jedoch auch eine andere Art von Kommunikationsnetz 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 einerBus system 1 according to the exemplary embodiments can, however, also be a different type of 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, at least for certain periods of time, an exclusive, collision-free access of a
Teilnehmerstation 10, 20, 30 auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist. Subscriber station 10, 20, 30 is guaranteed on a common channel.
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. The number and arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary. In particular, the subscriber station 20 in the bus system 1 can be omitted. It is possible for one or more of the subscriber stations 10 or 30 to be present in the bus system 1. It is conceivable that 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.

Claims

Ansprüche Expectations
1) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) für eine Teilnehmerstation (10; 30) eines seriellen Bussystems (1), mit einem ersten Anschluss zum Empfang eines Sendesignals (TxD) von einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31), einem Sendemodul (121) zum Senden des Sendesignals (TxD) auf einen Bus (40) des Bussystems (1), bei welchem Bussystem (1) zum Austausch von Nachrichten (45; 46) zwischen Teilnehmerstationen (10, 20, 30) des Bussystems (1) mindestens eine erste Kommunikationsphase (451, 452, 454, 455) und eine zweite Kommunikationsphase (453) verwendet werden, einem Empfangsmodul (122) zum Empfang des Signals von dem Bus (40), wobei das Empfangsmodul (122) ausgestaltet ist, aus dem von dem Bus (40) empfangenen Signal ein digitales Empfangssignal (RxD; RxD_T; RxD_R) zu erzeugen, einem zweiten Anschluss zum Senden des digitalen Empfangssignals (RxD; RxD_T; RxD_R) an die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31) und zum Empfang eines Betriebsart-Umschaltsignals (RxD_TC) von der Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31), und einem Betriebsart-Umschaltblock (15; 35; 150) zur Auswertung des an dem zweiten Anschluss von der1) Transmit / receive device (12; 32) for a subscriber station (10; 30) of a serial bus system (1), with a first connection for receiving a transmission signal (TxD) from a communication control device (11; 31), a transmission module (121 ) for sending the transmission signal (TxD) on a bus (40) of the bus system (1), in which bus system (1) for exchanging messages (45; 46) between subscriber stations (10, 20, 30) of the bus system (1) at least a first communication phase (451, 452, 454, 455) and a second communication phase (453) are used, a receiving module (122) for receiving the signal from the bus (40), the receiving module (122) being designed from that of the bus (40) received signal to generate a digital reception signal (RxD; RxD_T; RxD_R), a second connection for sending the digital reception signal (RxD; RxD_T; RxD_R) to the communication control device (11; 31) and for receiving an operating mode switchover signal (RxD_TC) from the communicat ion control device (11; 31), and an operating mode switchover block (15; 35; 150) for evaluating the at the second connection of the
Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31) empfangenen Betriebsart- Umschaltsignals (RxD_TC), wobei der Betriebsart-Umschaltblock (15; 35; 150) ausgestaltet ist, das Sendemodul (121) und/oder das Empfangsmodul (122) abhängig von einem Ergebnis der Auswertung in eine von drei verschiedenen Betriebsarten zu schalten, und wobei der Betriebsart-Umschaltblock (15; 35; 150) ausgestaltet ist, eine Umschaltung der Betriebsart der zweiten Kommunikationsphase (453) in die Betriebsart der ersten Kommunikationsphase (454, 455, 451, 452) bis zu einer Bitgrenze einer Umschaltphase (454) zwischen den Kommunikationsphasen zeitlich zu verzögern. Communication control device (11; 31) received mode switchover signal (RxD_TC), the mode switchover block (15; 35; 150) being configured, the transmission module (121) and / or the reception module (122) depending on a result of the evaluation in a to switch from three different operating modes, and wherein the operating mode switching block (15; 35; 150) is designed to switch the operating mode of the second communication phase (453) to the operating mode of the first communication phase (454, 455, 451, 452) up to a bit limit of a switching phase (454) between the communication phases.
2) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) nach Anspruch 1, wobei der Betriebsart-Umschaltblock (15; 35) ausgestaltet ist, bei der Umschaltung von der zweiten Kommunikationsphase (453) in die erste Kommunikationsphase (454, 455, 451, 452) die Umschaltung der Betriebsart vorzunehmen, wenn in dem von dem Empfangsmodul (122) ausgegebenen Empfangssignal (S_SW) eine Flanke zwischen verschiedenen Buszuständen auftritt und die Sende- /Empfangseinrichtung (12; 32) nicht der Sender der Nachricht (45) ist. 2) Transmitting / receiving device (12; 32) according to claim 1, wherein the operating mode switchover block (15; 35) is designed when switching from the second communication phase (453) to the first communication phase (454, 455, 451, 452) ) to switch over the operating mode if an edge occurs between different bus states in the received signal (S_SW) output by the receiving module (122) and the transmitting / receiving device (12; 32) is not the sender of the message (45).
3) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Betriebsart-Umschaltblock (15; 35) ausgestaltet ist, das Sendemodul (121) in einer Betriebsart der zweiten Kommunikationsphase (453) abzuschalten, in welcher die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) nicht der Sender der Nachricht (45) ist. 3) transmitting / receiving device (12; 32) according to claim 1 or 2, wherein the operating mode switchover block (15; 35) is designed to switch off the transmitting module (121) in an operating mode of the second communication phase (453) in which the transmission - / receiving device (12; 32) is not the sender of the message (45).
4) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Betriebsart-Umschaltblock (15; 35) ausgestaltet ist, bei der Umschaltung von der zweiten Kommunikationsphase (453) in die erste Kommunikationsphase (454, 455, 451, 452) die Umschaltung der Betriebsart vorzunehmen, wenn die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) in der zweiten Kommunikationsphase (453) Sender der Nachricht (45) ist und in dem Sendesignal (TxD) eine Flanke zwischen verschiedenen Buszuständen auftritt. 4) transmitting / receiving device (12; 32) according to claim 1 or 2, wherein the operating mode switchover block (15; 35) is designed when switching from the second communication phase (453) to the first communication phase (454, 455, 451) , 452) to switch the operating mode when the transceiver (12; 32) is the sender of the message (45) in the second communication phase (453) and an edge occurs between different bus states in the transmit signal (TxD).
5) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Sendemodul (121) ausgestaltet ist, in der ersten Kommunikationsphase (451) Bits der Signale auf den Bus (40) mit einer ersten Bitzeit (T_B1) zu treiben, die um mindestens den Faktor 10 größer als eine zweite Bitzeit (T_B2) von Bits ist, die das Sendemodul (121) in der zweiten Kommunikationsphase (453) auf den Bus (40) treibt. 6) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) nach Anspruch 5, wobei das Betriebsart-Umschaltsignal (RxD_TC) über den zweiten Anschluss zur Signalisierung der Umschaltung der Betriebsart mindestens einen Puls mit einer Pulszeitdauer (T_B3) hat, die in etwa gleich der zweiten Bitzeit (T_B2) ist oder kürzer als die zweite Bitzeit (T_B2) ist. 5) Transmit / receive device (12; 32) according to one of the preceding claims, wherein the transmission module (121) is designed to send bits of the signals to the bus (40) with a first bit time (T_B1) in the first communication phase (451) drive that is at least a factor of 10 greater than a second bit time (T_B2) of bits that the transmission module (121) drives on the bus (40) in the second communication phase (453). 6) transmitting / receiving device (12; 32) according to claim 5, wherein the operating mode switching signal (RxD_TC) via the second connection for signaling the switching of the operating mode has at least one pulse with a pulse duration (T_B3) that is approximately equal to the second Bit time (T_B2) is or shorter than the second bit time (T_B2).
7) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31) ausgestaltet ist, an dem Anschluss für das digitale Empfangssignal (RxD) als Betriebsart-Umschaltsignal (RxD_TC) eine Kennung (AL_1; AL_2) mit einem vorbestimmten Wert an das Empfangsmodul (122) zu senden, wenn von der ersten Kommunikationsphase (451, 452) in die zweite Kommunikationsphase (453) umzuschalten ist. 7) Transmitting / receiving device (12; 32) according to one of the preceding claims, wherein the communication control device (11; 31) is designed to have an identifier (AL_1; AL_1; AL_2) to be sent with a predetermined value to the receiving module (122) when it is necessary to switch from the first communication phase (451, 452) to the second communication phase (453).
8) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) nach Anspruch 7, wobei die Kennung (AH_2; AH_3) ein Bit mit einem vorbestimmten Wert oder Pulsmuster ist. 8) transmitting / receiving device (12; 32) according to claim 7, wherein the identifier (AH_2; AH_3) is a bit with a predetermined value or pulse pattern.
9) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) nach Anspruch 7, wobei die Kennung (AH_2; AH_3) ein vorbestimmtes Bitmuster ist. 9) transmitting / receiving device (12; 32) according to claim 7, wherein the identifier (AH_2; AH_3) is a predetermined bit pattern.
10) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das in der ersten Kommunikationsphase (451, 452, 454, 455) von dem Bus (40) empfangene Signal mit einem anderen Physical Layer erzeugt ist als das in der zweiten Kommunikationsphase (453) von dem Bus (40) empfangene Signal. 10) transmitting / receiving device (12; 32) according to one of the preceding claims, wherein the signal received from the bus (40) in the first communication phase (451, 452, 454, 455) is generated with a different physical layer than that in of the second communication phase (453) received from the bus (40).
11) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in der ersten Kommunikationsphase (451, 452, 454, 455) ausgehandelt wird, welche der Teilnehmerstationen (10, 20, 30) des Bussystems (1) in der nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase (453) einen zumindest zeitweise exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus (40) bekommt. 11) transmitting / receiving device (12; 32) according to one of the preceding claims, wherein in the first communication phase (451, 452, 454, 455) it is negotiated which of the subscriber stations (10, 20, 30) of the bus system (1) in the subsequent second communication phase (453) receives an at least temporarily exclusive, collision-free access to the bus (40).
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 Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist. 12) Bus system (1), with a bus (40), and at least two subscriber stations (10; 20; 30) which are connected to one another via the bus (40) in such a way that they can communicate with one another serially and of which at least one subscriber station (10; 30) has a transmitting / receiving device (12; 32) according to any one of claims 1 to 11.
13) Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem (1), wobei das Verfahren mit einer Sende-/Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation (10; 30) eines Bussystems (1) ausgeführt wird, bei welchem zum Austausch von Nachrichten (45; 46) zwischen Teilnehmerstationen (10, 20, 30) des Bussystems (1) mindestens eine erste Kommunikationsphase (451, 452, 454, 455) und eine zweite Kommunikationsphase (453) verwendet werden, wobei die Teilnehmerstation (10; 30) ein Sendemodul (121), ein Empfangsmodul (122), einen Betriebsart-Umschaltblock (15; 35), einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist, 13) Method for communication in a serial bus system (1), the method being carried out with a transmitting / receiving device for a subscriber station (10; 30) of a bus system (1), in which for the exchange of messages (45; 46) between Subscriber stations (10, 20, 30) of the bus system (1) at least a first communication phase (451, 452, 454, 455) and a second communication phase (453) are used, the subscriber station (10; 30) having a transmission module (121), a receiving module (122), an operating mode switchover block (15; 35), a first connection and a second connection, and wherein the method comprises the steps of,
Empfangen, mit dem Empfangsmodul (122), eines Signals von dem Bus (40) des Bussystems (1), Receiving, with the receiving module (122), a signal from the bus (40) of the bus system (1),
Erzeugen, mit dem Empfangsmodul (122), aus dem von dem Bus (40) empfangenen Signal eines digitalen Empfangssignals (RxD; RxD_T; RxD_R) und Ausgeben des digitalen Empfangssignals (RxD; RxD_T; RxD_R) an dem zweiten Anschluss, Using the receiving module (122) to generate a digital received signal (RxD; RxD_T; RxD_R) from the signal received from the bus (40) and output the digital received signal (RxD; RxD_T; RxD_R) to the second connection,
Auswerten, mit dem Betriebsart-Umschaltblock (15; 35; 150), eines an dem zweiten Anschluss von derEvaluate, with the operating mode switchover block (15; 35; 150), one at the second connection of the
Kommunikationssteuereinrichtung (11; 31) empfangenen Betriebsart- Umschaltsignals (RxD_TC), und Communication control device (11; 31) received operating mode switchover signal (RxD_TC), and
Schalten, mit dem Betriebsart-Umschaltblock (15; 35), des Sendemoduls (121) und/oder des Empfangsmoduls (122) abhängig von einem Ergebnis der Auswertung in eine von drei verschiedenen Betriebsarten, wobei der Betriebsart-Umschaltblock (15; 35; 150) eine Umschaltung der Betriebsart der zweiten Kommunikationsphase (453) in die Betriebsart der ersten Kommunikationsphase (454, 455, 451, 452) bis zu einer Bitgrenze einer Umschaltphase (454) zwischen den Kommunikationsphasen zeitlich verzögert. Switching with the operating mode switching block (15; 35), the transmission module (121) and / or the receiving module (122) depending on a result of the evaluation in one of three different operating modes, the operating mode switching block (15; 35; 150 ) a switchover of the operating mode of the second communication phase (453) to the operating mode of the first communication phase (454, 455, 451, 452) is delayed up to a bit limit of a switching phase (454) between the communication phases.
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