WO2023280473A1 - Receiving module and method for receiving differential signals in a serial bus system - Google Patents

Receiving module and method for receiving differential signals in a serial bus system Download PDF

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WO2023280473A1
WO2023280473A1 PCT/EP2022/064762 EP2022064762W WO2023280473A1 WO 2023280473 A1 WO2023280473 A1 WO 2023280473A1 EP 2022064762 W EP2022064762 W EP 2022064762W WO 2023280473 A1 WO2023280473 A1 WO 2023280473A1
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bus
comparator
receiving
receiving module
bus system
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PCT/EP2022/064762
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Inventor
Steffen Walker
Felix Lang
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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
    • H04L12/40032Details regarding a bus interface enhancer
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0264Arrangements for coupling to transmission lines
    • H04L25/0272Arrangements for coupling to multiple lines, e.g. for differential transmission
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • 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 receiving module and a method for receiving differential signals in a serial bus system, which can be used in a transceiver.
  • Serial bus systems are used for message or data transmission in technical systems.
  • a serial bus system can enable communication between sensors and control devices in a vehicle or a technical production facility, etc.
  • CAN FD In a CAN bus system, messages are transmitted using the CAN and/or CAN FD protocol, as described in the ISO-11898-1:2015 standard as a CAN protocol specification with CAN FD.
  • CAN FD With CAN FD, during transmission on the bus, there is a switch back and forth between a slow operating mode in a first communication phase (arbitration phase) and a fast operating mode in a second communication phase (data phase).
  • data phase With a CAN FD bus system, a data transmission rate of more than 1 MBit per second (1Mbps) is possible in the second communication phase.
  • CAN FD will used by most manufacturers in the first step with 500kbit/s arbitration bit rate and 2Mbit/s data bit rate in the vehicle.
  • CAN FD In order to enable even higher data rates in the second communication phase, there are successor bus systems for CAN FD, such as CANSIC and CAN XL.
  • CANSIC according to the CiA601-4 standard, a data rate of around 5 to 8 Mbit/s can be achieved in the second communication phase.
  • CAN XL a data rate of > 10 Mbit/s is required in the second communication phase, whereby the standard (CiA610-3) for this is currently being defined by the CAN in Automation (CiA) organization.
  • a bus signal CAN_H and ideally a bus signal CAN_L are driven onto a bus separately for a transmission signal TxD.
  • a bus state is actively driven in the bus signals CAN_H, CAN_L.
  • the other bus state is not driven and is set due to a terminating resistor for bus lines or bus cores of the bus.
  • transceivers which are also referred to as CAN transceivers or CAN FD transceivers, etc.
  • CAN transceivers are usually used in a CAN bus system for the individual communication participants.
  • the transmitting/receiving devices must be able to send the bus signals CAN_H, CAN_L to the bus in the second communication phase with a different physical layer than in the first communication phase.
  • the physical layer corresponds to the physical layer or layer 1 of the well-known OSI model (Open Systems Interconnection model).
  • the data can be sent to the bus at a significantly higher data rate in the second communication phase than in the first communication phase.
  • the bus levels of the bus signals can change with it CAN_H, CAN_L differ for the first communication phase from the bus levels of the second communication phase. In order to keep the error rate low, it is important that a subscriber station that is newly added to the communication on the bus recognizes the communication phase in which communication on the bus is currently taking place.
  • the object of the present invention to provide a receiving module and a method for receiving differential signals in a serial bus system which solve the aforementioned problems.
  • the receiving module and the method for receiving differential signals in a serial bus system should enable reliable and uncomplicated detection of bus signals, even if the physical layer is switched between two communication phases during communication on the bus.
  • the object is achieved by a receiving module for receiving differential signals in a serial bus system having the features of claim 1.
  • the receiving module has a first comparator for evaluating the differential signals received from a bus of the bus system with a first receiving threshold, a second comparator for evaluating the differential signals received from the bus with a second receiving threshold or a third receiving threshold, the first to third receiving thresholds being different are, a voltage divider, which is connected to the bus, for providing the differential signals received from the bus for the first comparator and for the second comparator, and a control circuit for switching the second comparator between the second and third receiving threshold depending on an operating mode of the receiving module in which the Receiving module is to be switched for a first or second communication phase of a communication on the bus.
  • the receiving module described is designed in such a way that bus signals are recognized reliably and without any effort during operation of the bus system. This also applies in particular to such communication in which the physical layer is switched between two communication phases for communication on the bus.
  • the receiving module can reliably differentiate between the respective bus statuses of the individual communication phases and thus the individual communication phases during communication on the bus.
  • the receiver module described enables the requirements for communication to be met in accordance with the requirements of CAN XL, which are specified in particular in the CiA610-3 standard.
  • the receiving module described is designed in such a way that the signal levels of the bus signals can be converted into a digital received signal with simultaneous evaluation of two receiving thresholds.
  • the two reception thresholds used in the individual communication phases can be different for each communication phase.
  • the receiving module ensures that a subscriber station that is connected and tries to integrate into the communication on the bus does not interfere with the communication on the bus.
  • the subscriber station can use the receiving module to reliably identify whether the bus is free of data traffic. Since the receiving module reliably assigns the current bus states, the newly added subscriber station will only send data to the bus itself when the bus is free. This means that switching on a subscriber station that, for example, is initially started or tries to reintegrate itself into the communication on the bus after an error in the bus communication does not lead to a disruption in communication on the bus.
  • the receive module enables the functionality to use different receive thresholds for arbitration and data phase. This means that not only is communication in the bus system implemented with higher bit rates, but also that the transmittable bit rate is not reduced by communication errors.
  • the first and second comparator can be connected to the voltage divider in such a way that the first and second comparator simultaneously evaluate the differential signals received from the bus.
  • the second comparator has a resistor, an input differential pair with two transistors between which the resistor is connected, a first current source connected to one end of the resistor and a second current source connected to the other end of the resistor.
  • the first and second current sources can be arranged for setting an operating point of the two transistors.
  • the first and second current sources and the resistor can be arranged to adjust the second or third receiving threshold depending on the actuation by the actuation circuit.
  • the voltage divider can have a circuit of resistors to which the first and second comparators are connected.
  • the number of resistors in a first resistive path of the voltage divider for a first signal of the differential signals is equal to the number of resistors in a second resistive path of the voltage divider for a second signal of the differential signals.
  • the receiving module also has a first input filter, which is connected between the voltage divider and the first comparator, and a second input filter, which is connected between the voltage divider and the second comparator is connected, each input filter having an RC element for a first signal of the differential signals and an RC element for a second signal of the differential signals.
  • the second comparator can have at least a single-stage circuit with transistors.
  • the receiving module also has a driver for driving a digital received signal to a communication control device of a subscriber station of the bus system) and a logic circuit for forwarding an output signal of the first comparator and an output signal of the second comparator to the driver when the control circuit sets the second receiving threshold has, and for forwarding only the output signal of the second comparator to the driver when the drive circuit has set the third receiving threshold.
  • the first comparator is designed to evaluate the differential signals received from the bus with the first reception threshold or the second reception threshold.
  • the reception module described above can be part of a transmission/reception device for a subscriber station for a serial bus system.
  • the transceiver can also have a transmission module for sending signals to a bus of the bus system.
  • the transmitting/receiving device described above can be part of a subscriber station for a serial bus system.
  • the subscriber station can also have a communication control device for controlling the communication in the bus system and for generating a digital transmission signal for the transmission module.
  • the subscriber station is designed for communication in a bus system in which exclusive, collision-free access of a subscriber station to the bus of the bus system is guaranteed at least temporarily.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for receiving differential signals in a serial bus system having the features of claim 15.
  • the method is carried out with a receiving module, the method having the steps of receiving, with a receiving module, differential signals from a bus of the bus system, the receiving module being connected to the bus with a voltage divider, providing the differential signals with the voltage divider for a first comparator and for a second comparator, evaluating the differential signals with the first comparator with a first receiving threshold and with the second comparator with a second or third receiving threshold, the first to third receiving thresholds being different, and driving, with a driving circuit, the second comparator to switch the second comparator between the second and third receiving thresholds depending on an operating mode of the receiving module (122) into which the receiving module is to be switched for a first or second communication phase of a communication on the bus.
  • the method offers the same advantages as previously mentioned in relation to the receiving module.
  • 1 shows a simplified block diagram of a bus system according to a first exemplary embodiment
  • 2 shows a diagram to illustrate the structure of a message that can be sent by a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows an example of the ideal time profile of bus signals CAN_H, CAN_L in the bus system of FIG. 1;
  • FIG. 4 shows the time profile of a differential voltage VDIFF which forms on the bus of the bus system as a result of the bus signals from FIG. 4;
  • FIG. 5 shows a simplified block diagram of a transceiver with a receiver module for a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 6 is a circuit diagram of the receiving module according to the first embodiment
  • FIG. 7 is a circuit diagram of a comparator of the receiving module according to the first embodiment
  • FIG. 8 shows a simplified block diagram of a transceiver with a receiver module for a subscriber station of the bus system according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 9 shows an example of a time curve of a digital transmission signal which, according to the second exemplary embodiment, is to be converted into bus signals CAN_H, CAN_L for a bus of the bus system from FIG. 1 in the arbitration phase (SIC operating mode);
  • FIG. 10 shows the time course of the bus signals CAN_H, CAN_L when changing from a recessive bus state to a dominant bus state and back to the recessive bus state, which are sent to the bus in the arbitration phase (SIC operating mode) on the basis of the transmission signal from FIG. 9;
  • 11 shows an example of a time profile of a digital transmission signal which, according to the second exemplary embodiment, is to be converted in the data phase into bus signals CAN_H, CAN_L for the bus of the bus system from FIG. 1;
  • FIG. 12 shows the time course of the bus signals CAN_H, CAN_L, which are sent to the bus in the data phase on the basis of the transmission signal from FIG.
  • bus system 1 which, for example, can be a CAN bus system, a CAN FD bus system, etc., at least in sections.
  • the bus system 1 can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, an airplane, etc., or in a hospital, etc.
  • the bus system 1 has a large number of subscriber stations 10, 20, 30, which are each connected to a bus 40 or bus line with a first bus wire 41 and a second bus wire 42.
  • the bus cores 41, 42 can also be called CAN_H and CAN_L for the signals on the bus 40.
  • Messages 45, 46, 47 in the form of signals can be transmitted between the individual subscriber stations 10, 20, 30 via the bus 40.
  • the subscriber stations 10, 20, 30 can be, for example, control devices or display devices of a motor vehicle.
  • the subscriber stations 10, 30 each have a communication control device 11 and a transceiver 12.
  • the transceiver 12 has a transmit module 121 and a receive module 122.
  • Subscriber station 20 has a communication control device 21 and a transceiver 22.
  • Transceiver 22 has a transmit module 221 and a receive module 222.
  • the transmitting/receiving devices 12 of the subscriber stations 10, 30 and the transmitting/receiving device 22 of the subscriber station 20 are each connected directly to the bus 40, even if this is not shown in FIG.
  • the communication control devices 11, 21 are each used to control communication between the respective subscriber station 10, 20, 30 via the bus 40 and 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 create and read first messages 45, 47, which are modified CAN messages 45, 47, for example.
  • the modified CAN messages 45, 47 are constructed, for example, on the basis of the CAN XL format.
  • Transmitting/receiving device 12 is used to send and receive messages 45, 47 from bus 40.
  • Transmitting module 121 receives a digital transmission signal TxD created by communication control device 11 for one of messages 45, 47 and converts this into signals on bus 40 around.
  • the reception module 121 receives signals sent on the bus 40 in accordance with the messages 45 to 47 and generates a digital reception signal RxD from them.
  • the reception module 122 sends the reception signal RxD to the communication control device 11.
  • the communication control device 21 can be designed like a conventional CAN controller according to ISO 11898-1:2015, ie like a CAN FD tolerant classic CAN controller or a CAN FD controller.
  • the communication control device 21 creates and reads second messages 46, for example CAN FD messages 46.
  • the transceiver 22 is used to send and receive the messages 46 from the bus 40.
  • the transmission module 221 receives a digital transmission signal TxD and created by the communication control device 21 converts this into signals for a message 46 on the bus 40.
  • the receiving module 221 receives signals sent on the bus 40 corresponding to the messages 45 to 47 and generates from this a digital reception signal RxD.
  • the transceiver 22 can be designed like a conventional CAN transceiver.
  • FIG. 2 shows a frame 450 for the message 45, which is in particular a CAN XL frame, as is provided by the communication control device 11 for the transceiver 12 for transmission onto the bus 40.
  • the communication control device 11 creates the frame 450 as compatible with CAN FD.
  • the frame 450 is compatible with CAN SIC.
  • the frame 450 for the CAN communication on the bus 40 is divided into different communication phases 451, 452, namely an arbitration phase 451 (first communication phase) and a data phase 452 (second communication phase).
  • the frame 450 has, after a start bit SOF, an arbitration field 453, a control field 454, a data field 455, a checksum field 456 and a frame termination field 457.
  • an identifier with, for example, bits ID28 to ID18 in the arbitration field 453 is used to negotiate bit by bit between the subscriber stations 10, 20, 30 as to which subscriber station 10, 20, 30 is sending the message 45, 46 with the highest priority want and therefore gets exclusive access to the bus 40 of the bus system 1 for the next time for sending in the subsequent data phase 452 .
  • a physical layer is used as in CAN and CAN-FD. The physical layer corresponds to the physical layer or layer 1 of the well-known OSI model (Open Systems Interconnection model).
  • phase 451 An important point during phase 451 is that the known CSMA/CR method is used, which allows subscriber stations 10, 20, 30 to access the bus 40 simultaneously without the higher-priority message 45, 46 being destroyed. As a result, further bus subscriber stations 10, 20, 30 can be added to the bus system 1 relatively easily, which is very advantageous.
  • the user data of the CAN-XL frame 450 or the message 45 from the data field 455 and the checksum field 456 are sent.
  • a checksum over the data of the data phase 452 including the stuff bits can be contained in the checksum field 456, which the sender of the message 45 inserts as an inverse bit after a predetermined number of identical bits, in particular 10 identical bits.
  • the arbitration phase 451 is switched back to.
  • At least one acknowledge bit may be included in an end field in the frame completion phase 457 . There may also be a sequence of 11 equal bits indicating the end of the CAN XL frame 450. With the at least one acknowledge bit can be used to indicate whether or not a receiver has discovered an error in the received CAN XL frame 450 or message 45.
  • a sender of the message 45 does not start sending bits of the data phase 452 to the bus 40 until the subscriber station 10 as the sender has won the arbitration and the subscriber station 10 as the sender thus has exclusive access to the bus 40 of the bus system 1 for sending .
  • the subscriber stations 10, 30 partially use a format known from CAN/CAN-FD in accordance with ISO11898-1:2015 as the first communication phase, in particular up to the FDF bit (inclusive).
  • the net data transmission rate can be increased, in particular to more than 10 megabits per second.
  • FIG. 3 shows on the left side that the subscriber stations 10, 20, 30 send signals CAN_H, CAN_L to the bus 40 in the arbitration phase 451, which alternately have at least one dominant state 401 or at least one recessive state 402.
  • the transceiver 12 of the subscriber station 10 switches its physical layer at the end of the arbitration phase 451 from a first operating mode (SLOW) to a second operating mode (FAST_TX), since the subscriber station 10 is the sender of the message 45 in the data phase 452.
  • the transmission module 121 then generates in the data phase 452 or in the second operating mode (FAST_TX) depending on a transmission signal TxD successively and thus serially the states L0 or LI for the signals CAN_H, CAN_L on the bus 40.
  • the frequency of the signals CAN_H, CAN_L may be increased in the data phase 452 as shown on the right in FIG.
  • the net data transfer rate in the data phase 452 is increased compared to the arbitration phase 451.
  • the transceiver switches 12 of the subscriber station 30 changes its physical layer at the end of the arbitration phase 451 from the first operating mode (SLOW) to a third operating mode (FAST_RX), since the subscriber station 30 in the data phase 452 is only a receiver, i.e. not a transmitter, of the frame 450.
  • SLOW first operating mode
  • FAST_RX third operating mode
  • all transmitting/receiving devices 12 of the subscriber stations 10, 30 switch their operating mode to the first operating mode (SLOW).
  • all transceivers 12 also switch their physical layer.
  • the receiving module 122 can distinguish the states 401, 402 with two of the receiving thresholds TI, T2, T3, which are in the ranges TH_T1, TH_T2, TH_T3. For this purpose, the receiving module 122 samples the signals from FIG. 3 or FIG. 4 at times t_A. To evaluate the scanning result, receiving module 122 uses receiving threshold TI of 0.7 V, for example, and receiving threshold T2, for example -0.35 V, in arbitration phase 451. In contrast, receiving module 122 in data phase 452 only uses signals that match receiving threshold T3 were evaluated. When switching between the first to third operating modes (SLOW, FAST_TX, FAST_RX), which were previously described with reference to FIG. 3, the receiving module 122 switches the receiving thresholds T2, T3, as described below.
  • SLOW, FAST_TX, FAST_RX the first to third operating modes
  • the receiving threshold T2 is used to identify whether the bus 40 is free when the subscriber station 12 is newly added to the communication on the bus 40 and tries to integrate into the communication on the bus 40.
  • the reception threshold TI of 0.7 V, for example, must not be exceeded.
  • Each subscriber station 10, 30 switches the operating mode of the transceiver 12 to the operating mode of the arbitration phase 451 when the subscriber station 12 is newly added to the communication on the bus 40.
  • the subscriber station 10 it may be necessary to connect the subscriber station 10 if the subscriber station 10 is initially started and is to be integrated into the communication on the bus 40 .
  • the subscriber station 10 it may be necessary for the subscriber station 10 to be connected if the subscriber station 10 attempts to reintegrate itself into the communication on the bus 40 after an error in the bus communication. Only when it is recognized that the bus is free is the subscriber station 10 itself allowed to send data, in particular messages 45, 47, to the bus 40 in the cases mentioned.
  • VDIFF_min specifies the lower limit for the individual areas TH_T1, TH_T2, TH_T3, which minimum may be set in V for the corresponding receive threshold TI, T2, T3.
  • VDIFF_typ indicates the value that is typically or usually set in V for the corresponding reception threshold TI, T2, T3.
  • VDIFF_max specifies the upper limit for the individual areas TH_T1, TH_T2, TH_T3, which maximum may be set in V for the corresponding receive threshold TI, T2, T3.
  • Table 1 Tolerance ranges of the reception thresholds TI, T2, T3 5 shows the basic structure of the transmitter/receiver device 12 of the subscriber station 10.
  • the transmitter module 121 is only shown in a very simplified form.
  • the transmission module 121 is connected directly to the bus 40 in order to be able to transmit the transmission signal TxD from the communication control device 11 to the bus 40 in order to generate signals on the bus 40 in accordance with FIG.
  • the reception module 122 has a driver 1221 for the digital reception signal RxD, a logic circuit 1222 and a reception circuit 15.
  • the reception circuit 15 has a first reception comparator 151, a second reception comparator 152, a reception stage 153 and a bus biasing source (bus biasing) 154, connections 155 , 156 and a driving circuit 158.
  • the receiving comparators 151, 152 are low-voltage comparators, respectively.
  • the receiving circuit 15 is connected between the bus 40 and the logic circuit 1222 .
  • the driver 1221 is connected to the output of the logic circuit 1222.
  • the driver 1221 drives or sends the digital reception signal RxD to the communication control device 11.
  • the receiving stage 153 is connected to the bus 40. During operation of the bus system 1, the receiving stage 153 generates signals S_1, S_2 from the signals CAN_H, CAN_L to the first receiving comparator 151. The first reception comparator 151 generates a comparator output signal CA1 from the signals S_1, S_2. The CA1 signal is output at terminal 155 to logic circuit 1222 .
  • the receiving stage 153 also generates signals S_3, S_4 from the signals CAN_H, CAN_L during operation of the bus system 1 and forwards these to the second receiving comparator 152.
  • the second reception comparator 151 generates a comparator output signal CA2 from the signals S_3, S_4.
  • Signal CA2 is output to logic circuit 1222 at terminal 156 .
  • the comparator output signal CA2 depends on the operating mode in which the transceiver 12, more precisely the second comparator 152, is switched.
  • the reception circuit 15 has a control circuit 158 which controls the setting of the reception threshold T2 (FIG. 4) or the reception threshold T3 (FIG. 4) in the reception comparator 152. This is described in more detail with reference to FIGS. 6 and 7 .
  • the logic circuit 1222 is designed to output the signal CA1 and the signal CA2 to the driver 1221 or only to output the signal CA2 to the driver 1221 depending on the operating mode of the transceiver 12 .
  • the logic circuit 1222 can have at least one AND gate.
  • the logic circuit 1222 has other logic components in order to fulfill the function of the receiving module 122 described below.
  • the receiving stage 153 also has a first input filter 1531 for the first comparator 151, a second input filter 1532 for the second comparator 152, and a voltage divider 1533.
  • the voltage divider 1533 is a resistive voltage divider or resistance voltage divider.
  • Voltage divider 1533 is supplied with electrical voltage from bus biasing source 154 .
  • Bus bias source 154 typically provides a voltage CAN_SUPPLY/2 to receive stage 153, more specifically voltage divider 1533.
  • CAN_SUPPLY 5V
  • bus bias source 154 may be set to 2.5V for recessive state 402 (FIG. 3).
  • the voltage divider 1533 has a first and a second resistor R_CH1, R_CH2 for the bus signal CAN_H. In addition, the voltage divider 1533 has a third and fourth resistor R_CL1, R_CL2 for the bus signal CAN_L. The voltage divider 1533 divides the bus voltages generated by the signals CAN_H, CAN_L down to values which can be processed by the comparators 151, 152.
  • the circuit of Resistors in the resistor network of the voltage divider 1533 is constructed symmetrically.
  • the first resistor R_CH1 is connected at one end to the bus core 41 (CANH). At its other end, the first resistor R_CH1 is connected in series with the second resistor R_CH2.
  • the third resistor R_CL1 is connected to the bus wire 42 (CANL) at one end. At its other end, the third resistor R_CL1 is connected in series with the fourth resistor R_CL2.
  • bus bias source 154 At the junction of resistors R_CH2, R_CL2, bus bias source 154 is connected.
  • a resistor R_filt_CH_A of the input filter 1531 and a resistor R_filt_CH_B of the input filter 1532 for a CAN_H signal path are connected to the connection between the resistors R_CH1, R_CH2.
  • a resistor R_filt_CL_A of the input filter 1531 and a resistor R_filt_CL_B of the input filter 1532 for a CAN_L signal path are connected to the connection between the resistors R_CL1, R_CL2.
  • the first input filter 1531 for the first comparator 151 has a first RC element for the CAN_H signal path and a second RC element for the CAN_L signal path.
  • the first RC element has a capacitance C_filt_CH_A.
  • the second RC element has a capacitance C_filt_CL_A.
  • the capacitances C_filt_CH_A, C_filt_CL_A are each connected at one end to ground or to connection 44 for CAN_GND.
  • the second input filter 1532 for the second comparator 152 has a first RC element for the CAN_H signal path and a second RC element for the CAN_L signal path.
  • the first RC element has a capacitance C_filt_CH_B.
  • the second RC element has a capacitance C_filt_CL_B.
  • Capacitors C_filt_CH_B, C_filt_CL_B are each connected at one end to ground or to connection 44 for CAN GND.
  • the drive circuit 158 enables the reception thresholds T2, T3 in the second comparator 152 to be switched over with the aid of a signal sw_th. This is shown in Table 2 as the assignment of the output signals CA1, CA2 of the comparators 151, 152 to the reception thresholds TI, T2, T3.
  • Table 2 First example for an assignment of the output signals CA1, CA2 of the comparators 151, 152 and the reception thresholds TI, T2, T3
  • the receiving circuit 15 thus evaluates the receiving thresholds TI, T2 in the arbitration phase 451 at the same time or simultaneously, for which the transceiver 12 is switched to the SLOW operating mode. After switching the reception threshold in the second comparator 152, as described below, the reception thresholds TI, T3 are evaluated simultaneously in the data phase 452, for which the transceiver 12 is switched to one of the operating modes FAST_TX, FAST_RX.
  • the second comparator 152 has a mode setting unit 1520, a two-stage circuit having a first input differential pair 1521, a second input differential pair 1522 and first to third current mirrors 1525, 1526, 1527, and an output buffer 1528.
  • the output buffer 1528 drives the Output signal CA2.
  • the operating mode setting unit 1520 is controlled by the control circuit 158 with the switching signal sw_th.
  • the switching signal sw_th switches the comparator 152 according to the operating mode with which the receiving stage 153 has to receive, more precisely to interpret, the signals CAN_H, CAN_L, as described above.
  • the two-stage circuit of Fig. 7 has the following elements, namely first through fifth current sources II, 12, 13, 14, 15, first and second transistors TRI, TR2 forming the first input differential pair 1521, a resistor Rdiff, a first and second collector resistor RC1, RC2, a third and fourth transistor TR5, TR6 as an emitter follower, a fifth and sixth transistor TR7, TR8 as a level switch (level shifter), a seventh and eighth transistor TR9, TRIO, which form the second input differential pair 1522, the first current mirror 1525 comprising transistors TR11, TR12, the second current mirror 1526 comprising transistors TR13, TR14, the third current mirror 1527 comprising transistors TR15, TR16.
  • the transistors TRI, TR2, TR5, TR5, TR7, TR8 are npn bipolar transistors in the example of FIG.
  • the transistors TR9, TRIO are pnp bipolar transistors in the example of FIG.
  • the transistors TR11, TR12, TR13, TR14, TR15, TR16 are field effect transistors in the example of FIG.
  • the transistors TR11, TR12, TR13, TR14 of the first and second current mirrors 1525, 1526 are NMOS transistors, in particular normally blocking n-channel MOSFETS (metal-oxide-semiconductor field-effect transistors).
  • the transistors TR15, TR16 of the third current mirror 1527 are PMOS transistors, in particular normally blocking p-channel MOSFETS (metal oxide semiconductor field effect transistors).
  • the two-stage circuit of FIG. 7 is supplied with the voltage CAN_SUPPLY via the connection 43 .
  • Each of the collector resistors RC1, RC2 is connected to the terminal 43 at one of its ends.
  • the collectors of the transistors TR5, TR6 are connected to the terminal 43.
  • the fifth current source 15 and the third current mirror 1527 are connected to the terminal 43 with the transistors TR15, TR16.
  • the fifth current source 15 feeds the second input differential pair 1522 from the seventh and eighth transistors TR9, TRIO.
  • the first current source II is connected to ground and at its other end to the emitter of the first transistor TRI and to one end of the resistor Rdiff.
  • the second current source 12 is connected to ground and at its other end to the emitter of the second transistor TR2 and to the other end of the resistor Rdiff.
  • the current sources II, 12 set the operating point for the transistors TRI, TR2.
  • the reception threshold T2 or the reception threshold T3 is adjusted according to the value of the switching signal sw_th via the current sources II, I2 and the resistor Rdiff, as indicated in table 2 above.
  • the base of the third transistor TR5 is connected to the junction between the first transistor TRI and the first collector resistor RC1.
  • the base of the fourth transistor TR6 is connected to the junction between the second transistor TR2 and the second collector resistor RC2.
  • the collector and base of the fifth transistor TR7 are connected to the emitter of the third transistor TR5.
  • the collector and base of the sixth transistor TR8 are connected to the emitter of the fourth transistor TR6.
  • the emitter of the third transistor TR5 is connected to the current source I3.
  • the fourth transistor TR6 has its emitter connected to the current source 14 .
  • the base of the seventh transistor TR9 is connected to the junction between the fifth transistor TR7 and the third current source I3.
  • the base of the eighth transistor TRIO is connected to the junction between the sixth transistor TR8 and the fourth current source 14 .
  • the emitters of the transistors TR9, TRIO are connected to the current source 15.
  • the transistor TU of the first current mirror is connected to the collector of the seventh transistor TR9.
  • the transistor T13 of the second current mirror is connected to the collector of the eighth transistor TRIO.
  • the transistor T12 of the first current mirror 1525 is connected between the transistor T15 of the third current mirror 1527 and ground.
  • the transistor T14 of the second current mirror 1526 is connected between the transistor T16 of the third current mirror 1527 and ground.
  • the output buffer 1522 is on its input connected to the transistor TR14 of the second current mirror and the transistor TR16 of the third current mirror.
  • the drive circuit 158 is in the form of a transistor or has at least one transistor.
  • the transistor is in particular an NMOS transistor.
  • NMOS denotes an n-channel MOSFET, where the abbreviation “MOSFET” stands for metal-oxide field effect transistor.
  • MOSFET metal-oxide field effect transistor
  • the first comparator 151 supplies a signal CA1 in all operating modes of the transceiver 12, in which the signals S_1, S_2 were evaluated using the reception threshold TI.
  • the signal CA1 was evaluated in the two communication phases of a message 45 with different reception thresholds. If the sw_th signal with the value “high” is present at the operating mode setting unit 1520, the second comparator 152 supplies a signal CA2 in which the signals S_3, S_4 were evaluated using the receiving threshold T2.
  • the first comparator 151 supplies a signal CA1, independently of the signal sw_th, in which the signals S_1, S_2 were evaluated using the reception threshold TI. In other words, the first comparator 151 provides the detection of threshold TI and the second comparator 152 provides the detection of threshold T2.
  • the second comparator 152 supplies a signal CA2 in which the signals S_3, S_4 were evaluated using the reception threshold T3.
  • the first comparator 151 again supplies a signal CA1, independently of the signal sw_th, in which the signals S_1, S_2 were evaluated using the reception threshold TI.
  • the first comparator 151 provides the detection of threshold TI
  • the second comparator 152 provides the detection of threshold T3.
  • control circuit 158 can be used to switch between two reception thresholds of the reception thresholds TI, T2, T3.
  • the reception thresholds TI, T2 according to FIG. 4 can be checked independently of one another and simultaneously, or the reception thresholds TI, T3 according to FIG. 4 can be checked independently of one another and simultaneously. So there are two of the three reception thresholds TI,
  • T2 T3 can be switched to the third reception threshold as required.
  • the operating mode setting unit 1520 thus sets the reception thresholds T2, T3 according to the currently required operating mode (SLOW, FAST_TX, FAST_RX) of the transceiver 12.
  • a signal sw_th at the mode setting unit 1520 with the value “low” sets the reception threshold T2 in the comparator 152 and a signal sw_th with the value "high” sets the reception threshold T3 in the comparator 152 .
  • the first comparator 151 always sets the reception threshold T2, and the second comparator 152 can switch between the thresholds TI and T3.
  • the first comparator 151 may be the switchable comparator as described for the second comparator 152 above.
  • the second comparator 152 cannot be switched over.
  • the assignment of the output signals CA1, CA2 of the comparators 151, 152 to the reception thresholds TI, T2, T3 is shown in Table 3.
  • Table 3 Second example for an assignment of the output signals CA1, CA2 of the comparators 151, 152 and the reception thresholds TI, T2, T3
  • the transceiver 120 can be used instead of a transceiver 12 in the bus system 1 of FIG.
  • the transmission/reception device 120 has a transmission module 1210 and a reception module 122.
  • the transmission module 1210 is constructed in many parts in the same way as the transmission module 121 according to the first exemplary embodiment. Therefore, only the differences from the first exemplary embodiment are described below
  • the transmission module 1210 In contrast to the first exemplary embodiment, the transmission module 1210 generates the signals CAN_H, CAN_L for the two communication phases on the bus 40, as described below with reference to FIGS. 9 to 12.
  • the transmission module 121 receives from the communication control device 11 in the arbitration phase 451 and generates the signals CAN_H, CAN_L for the bus 40 therefrom.
  • the reception signal RxD is identical to the transmission signal TxD. In such an ideal case, there is no transmission delay/delay, particularly over the bus 40, and no reception error, if any.
  • the transmission module 121 for the transmission signal TxD from FIG. 9 can generate the signals CAN_H, CAN_L from FIG. 10 for the bus cores 41, 42 in the CAN SIC or CAN XL operating mode.
  • the signals from FIG. 10 also have a state 403 (sic).
  • State 403 (sic) can have different lengths, as shown with state 403_0 (sic) when transitioning from state 402 (rec) to state 401 (dom) and state 403_1 (sic) when transitioning from state 401 ( dom) to state 402 (rec). State 403_0 (sic) is shorter in time than state 403_1 (sic).
  • the transmission module 1210 is switched to a SIC operating mode (SIC mode).
  • the term 403 (sic) or sic state 403 is always used below.
  • FIG. 11 shows an example of another part of the digital transmission signal TxD, which the transmission module 1210 receives in the data phase 452 from the communication control device 11 (FIG. 1), and generates the signals CAN_H, CAN_L for the bus 40 therefrom.
  • the receiving module 122 can also receive the signals according to FIG. 10 and FIG. 12 in the two different communication phases, namely the SIC operating mode or arbitration phase 451 and the data phase 452. For this purpose, the receiving module 122 switches the receiving thresholds T2, T3 for the respective operating modes, as previously described in relation to the previous exemplary embodiment.
  • the operating mode setting unit 1520 thus sets the reception thresholds T2, T3 according to the currently required operating mode (SIC, FAST_TX, FAST_RX) of the transceiver 120.
  • the first comparator 151 is also a comparator that can set two different reception thresholds, as previously described for the second comparator 152 in relation to the first embodiment.
  • the first comparator 151 can be switched over between the first and second receiving thresholds TI, T2.
  • the logic circuit 1222 is designed in such a way that both comparator signals CA1, CA2 are always forwarded to the driver 1221. That Reception module 122 always evaluates the signals CAN_H, CAN_L with two reception thresholds at the same time or simultaneously, namely either with reception thresholds TI, T2 or with reception thresholds T2, T3. In addition, the two reception thresholds are evaluated independently of one another.
  • This circuit can be advantageous if the reception threshold T2 is also to be used in the data phase 452, as shown in FIG.
  • the two-stage circuit of FIG. 7 is constructed only with MOSFET transistors.
  • the two-stage circuit of FIG. 7 described above is configured in one stage.
  • the two-stage circuit of FIG. 7 described above has a multi-stage design.
  • the previously described two-stage circuit of FIG. 7, depending on the levels, is inverted or flipped with a PMOS input pair.
  • the transistors TRI, TR2, TR9, TRIO can be PMOS transistors or p-channel bipolar transistors or pnp bipolar transistors.
  • control circuit 158 can have at least one transistor, in particular a MOS transistor.
  • the control circuit 158 controls the operating mode setting unit 1520 with the sw_th signal with the appropriate values in order to set either the reception threshold T2 or the reception threshold T3 of FIG. 4 , as previously described.
  • the previously described bus system 1 according to the first and second exemplary embodiment is described using a bus system based on the CAN protocol.
  • the bus system 1 according to the first and/or second exemplary embodiment can alternatively be another type of communication network in which the signals are transmitted as differential signals. It is advantageous, but not an essential requirement, that in the bus system 1 exclusive, collision-free access by a subscriber station 10, 20, 30 to the bus 40 is guaranteed at least for certain periods of time.
  • the bus system 1 is in particular a CAN bus system or a CAN HS bus system or a CAN FD bus system or a CAN SIC bus system or a CAN XL bus system.
  • the bus system 1 can be another communication network in which the signals are transmitted as differential signals and serially via the bus 40 .
  • transceiver devices 12, 22, 120 that are in a CAN bus system or a CAN HS bus system or a CAN FD bus system or a CAN SIC bus system or a CAN XL -Bus system are operable.
  • the number and arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 according to the first and second exemplary embodiment and their modifications is arbitrary. In particular, only subscriber stations 10 or only subscriber stations 30 are present in the bus systems 1 of the first or second exemplary embodiment.

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Abstract

The invention relates to a receiving module (122) and a method for transmitting differential signals in a serial bus system (1). The receiving module (122) has a first comparator (151; 152) for analyzing the differential signals (CAN_H, CAN_L) received by a bus (40) of the bus system (1) using a first receiving threshold (T1; T2), a second comparator (152; 151) for analyzing the differential signals (CAN_H, CAN_L) received by the bus (40) using a second receiving threshold (T2; T1) or a third receiving threshold (T3), wherein the first to third receiving thresholds (T1; T2, T3) are different, a voltage divider (1533) which is connected to the bus (40) for providing the differential signals (CAN_H, CAN_L) received by the bus (40) to the first comparator (151; 152) and the second comparator (152; 151), and an actuation circuit (158) for switching the second comparator (152; 151) between the second and third receiving threshold (T2, T3; T1, T3) on the basis of the receiving module (122) operating mode to which the receiving module (122) is switched for a first or second communication phase (451, 452) of a communication on the bus (40).

Description

Beschreibung description
Titel title
Empfangsmodul und Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem Receiving module and method for receiving differential signals in a serial bus system
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Empfangsmodul und ein Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem, die bei einer Sende-/Empfangseinrichtung (Transceiver) verwendbar sind. The present invention relates to a receiving module and a method for receiving differential signals in a serial bus system, which can be used in a transceiver.
Stand der Technik State of the art
Serielle Bussysteme werden zur Nachrichten- oder Datenübertragung in technischen Anlagen verwendet. Beispielsweise kann ein serielles Bussystem eine Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten in einem Fahrzeug oder einer technischen Produktionsanlage, usw. ermöglichen. Für die Datenübertragung gibt es verschiedene Standards oder Datenübertragungsprotokolle. Bekannt sind insbesondere ein CAN Bussystem, ein LVDS Bussystem (LVDS = Low Voltage Differential Signaling), ein MSC Bussystem (MSC = Micro-Second-Channel), ein 10BASE-T1S- Ethernet. Serial bus systems are used for message or data transmission in technical systems. For example, a serial bus system can enable communication between sensors and control devices in a vehicle or a technical production facility, etc. There are various standards or data transmission protocols for data transmission. In particular, a CAN bus system, an LVDS bus system (LVDS=Low Voltage Differential Signaling), an MSC bus system (MSC=Micro Second Channel), and a 10BASE-T1S Ethernet are known.
Bei einem CAN-Bussystem werden Nachrichten mittels des CAN- und/oder CAN FD Protokolls übertragen, wie es im Standard ISO-11898-1:2015 als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD beschrieben ist. Bei CAN FD wird bei der Übertragung auf dem Bus zwischen einer langsamen Betriebsart in einer ersten Kommunikationsphase (Arbitrationsphase) und einer schnellen Betriebsart in einer zweiten Kommunikationsphase (Datenphase) hin und her geschaltet. Bei einem CAN FD- Bussystem ist eine Datenübertragungsrate von größer 1 MBit pro Sekunde (1Mbps) in der zweiten Kommunikationsphase möglich. CAN FD wird von den meisten Herstellern im ersten Schritt mit 500kbit/s Arbitrationsbitrate und 2Mbit/s Datenbitrate im Fahrzeug eingesetzt. In a CAN bus system, messages are transmitted using the CAN and/or CAN FD protocol, as described in the ISO-11898-1:2015 standard as a CAN protocol specification with CAN FD. With CAN FD, during transmission on the bus, there is a switch back and forth between a slow operating mode in a first communication phase (arbitration phase) and a fast operating mode in a second communication phase (data phase). With a CAN FD bus system, a data transmission rate of more than 1 MBit per second (1Mbps) is possible in the second communication phase. CAN FD will used by most manufacturers in the first step with 500kbit/s arbitration bit rate and 2Mbit/s data bit rate in the vehicle.
Um noch größere Datenraten in der zweiten Kommunikationsphase zu ermöglichen, gibt es Nachfolgebussysteme für CAN FD, wie beispielsweise CAN- SIC und CAN XL. Bei CAN- SIC gemäß dem Standard CiA601-4 kann in der zweiten Kommunikationsphase eine Datenrate von etwa 5 bis 8 Mbit/s erreicht werden. Bei CAN XL ist eine Datenrate in der zweiten Kommunikationsphase von > 10 Mbit/s gefordert, wobei der Standard (CiA610-3) dafür derzeit bei der Organisation CAN in Automation (CiA) festgelegt wird. CAN XL soll neben dem reinen Datentransport über den CAN-Bus auch andere Funktionen unterstützen, wie funktionale Sicherheit (Safety), Datensicherheit (Security) und Dienstgüte (QoS = Quality of Service). Dies sind elementare Eigenschaften, die in einem autonom fahrenden Fahrzeug benötigt werden. In order to enable even higher data rates in the second communication phase, there are successor bus systems for CAN FD, such as CANSIC and CAN XL. With CANSIC according to the CiA601-4 standard, a data rate of around 5 to 8 Mbit/s can be achieved in the second communication phase. With CAN XL, a data rate of > 10 Mbit/s is required in the second communication phase, whereby the standard (CiA610-3) for this is currently being defined by the CAN in Automation (CiA) organization. In addition to pure data transport via the CAN bus, CAN XL should also support other functions such as functional safety (safety), data security (security) and quality of service (QoS = Quality of Service). These are elementary properties that are required in an autonomously driving vehicle.
Bei allen oben genannten CAN basierten Bussystemen wird für ein Sendesignal TxD separat ein Bussignal CAN_H und idealerweise gleichzeitig ein Bussignal CAN_L auf einen Bus getrieben. Hierbei wird zumindest in der ersten Kommunikationsphase in den Bussignalen CAN_H, CAN_L ein Buszustand aktiv getrieben. Der andere Buszustand wird nicht getrieben und stellt sich aufgrund eines Abschlusswiderstands für Busleitungen bzw. Busadern des Busses ein. In all of the above-mentioned CAN-based bus systems, a bus signal CAN_H and ideally a bus signal CAN_L are driven onto a bus separately for a transmission signal TxD. In this case, at least in the first communication phase, a bus state is actively driven in the bus signals CAN_H, CAN_L. The other bus state is not driven and is set due to a terminating resistor for bus lines or bus cores of the bus.
Zum Senden und Empfangen der Bussignale werden in einem CAN-Bussystem für die einzelnen Kommunikationsteilnehmer üblicherweise Sende- /Empfangseinrichtungen eingesetzt, die auch als CAN-Transceiver oder CAN FD Transceiver usw. bezeichnet werden. Bei CAN XL müssen die Sende- /Empfangseinrichtungen in der Lage sein, die Bussignale CAN_H, CAN_L in der zweiten Kommunikationsphase mit einem anderen Physical Layer auf den Bus zu senden als in der ersten Kommunikationsphase. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell). In order to send and receive the bus signals, transceivers, which are also referred to as CAN transceivers or CAN FD transceivers, etc., are usually used in a CAN bus system for the individual communication participants. With CAN XL, the transmitting/receiving devices must be able to send the bus signals CAN_H, CAN_L to the bus in the second communication phase with a different physical layer than in the first communication phase. The physical layer corresponds to the physical layer or layer 1 of the well-known OSI model (Open Systems Interconnection model).
Damit können die Daten in der zweiten Kommunikationsphase mit einer deutlich höheren Datenrate auf den Bus gesendet werden als in der ersten Kommunikationsphase. Zudem können sich damit die Buspegel der Bussignale CAN_H, CAN_L für die erste Kommunikationsphase von den Buspegeln der zweiten Kommunikationsphase unterscheiden. Für eine geringe Fehlerrate ist es dabei wichtig, dass eine Teilnehmerstation, die in die Kommunikation am Bus neu hinzugeschaltet wird, erkennt, in welcher Kommunikationsphase derzeit am Bus kommuniziert wird. This means that the data can be sent to the bus at a significantly higher data rate in the second communication phase than in the first communication phase. In addition, the bus levels of the bus signals can change with it CAN_H, CAN_L differ for the first communication phase from the bus levels of the second communication phase. In order to keep the error rate low, it is important that a subscriber station that is newly added to the communication on the bus recognizes the communication phase in which communication on the bus is currently taking place.
Für alle Betriebsphasen der Kommunikation am Bus ist also sicherzustellen, dass eine empfangende Teilnehmerstation des Bussystems die Pegel der Bussignale CAN_H, CAN_L richtig erkennen und auswerten kann. It must therefore be ensured for all operating phases of communication on the bus that a receiving subscriber station of the bus system can correctly identify and evaluate the levels of the bus signals CAN_H, CAN_L.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Empfangsmodul und ein Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen das Empfangsmodul und das Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem eine zuverlässige und unaufwändige Erkennung von Bussignalen ermöglichen, auch wenn der Physical Layer zwischen zwei Kommunikationsphasen bei der Kommunikation am Bus umgeschaltet wird. It is therefore the object of the present invention to provide a receiving module and a method for receiving differential signals in a serial bus system which solve the aforementioned problems. In particular, the receiving module and the method for receiving differential signals in a serial bus system should enable reliable and uncomplicated detection of bus signals, even if the physical layer is switched between two communication phases during communication on the bus.
Die Aufgabe wird durch ein Empfangsmodul zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Das Empfangsmodul hat einen ersten Komparator zur Auswertung der von einem Bus des Bussystems empfangenen differentiellen Signale mit einer ersten Empfangsschwelle, einen zweiten Komparator zur Auswertung der von dem Bus empfangenen differentiellen Signale mit einer zweiten Empfangsschwelle oder einer dritten Empfangsschwelle, wobei die erste bis dritte Empfangsschwelle unterschiedlich sind, einem Spannungsteiler, der an den Bus angeschlossen ist, zum Bereitstellen der von dem Bus empfangenen differentiellen Signale für den ersten Komparator und für den zweiten Komparator, und einer Ansteuerschaltung zum Umschalten des zweiten Komparators zwischen der zweiten und dritten Empfangsschwelle in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Empfangsmoduls, in welche das Empfangsmodul für eine erste oder zweite Kommunikationsphase einer Kommunikation auf dem Bus zu schalten ist. The object is achieved by a receiving module for receiving differential signals in a serial bus system having the features of claim 1. The receiving module has a first comparator for evaluating the differential signals received from a bus of the bus system with a first receiving threshold, a second comparator for evaluating the differential signals received from the bus with a second receiving threshold or a third receiving threshold, the first to third receiving thresholds being different are, a voltage divider, which is connected to the bus, for providing the differential signals received from the bus for the first comparator and for the second comparator, and a control circuit for switching the second comparator between the second and third receiving threshold depending on an operating mode of the receiving module in which the Receiving module is to be switched for a first or second communication phase of a communication on the bus.
Das beschriebene Empfangsmodul ist derart ausgestaltet, dass eine zuverlässige und unaufwändige Erkennung von Bussignalen im Betrieb des Bussystems erfolgt. Dies gilt insbesondere auch für eine derartige Kommunikation, bei der der Physical Layer zwischen zwei Kommunikationsphasen für die Kommunikation am Bus umgeschaltet wird. Das Empfangsmodul kann die jeweiligen Buszustände der einzelnen Kommunikationsphasen und somit die einzelnen Kommunikationsphasen bei der Kommunikation am Bus sicher unterscheiden. The receiving module described is designed in such a way that bus signals are recognized reliably and without any effort during operation of the bus system. This also applies in particular to such communication in which the physical layer is switched between two communication phases for communication on the bus. The receiving module can reliably differentiate between the respective bus statuses of the individual communication phases and thus the individual communication phases during communication on the bus.
Dabei ermöglicht das beschriebene Empfangsmodul, dass die Vorgaben für die Kommunikation gemäß den Anforderungen von CAN XL erfüllt werden, die insbesondere in dem Standard CiA610-3 festgeschrieben sind. In this case, the receiver module described enables the requirements for communication to be met in accordance with the requirements of CAN XL, which are specified in particular in the CiA610-3 standard.
Zudem ist das beschriebene Empfangsmodul derart ausgestaltet, dass die Signalpegel der Bussignale mit simultanem Auswerten von zwei Empfangsschwellen in ein digitales Empfangssignal umgewandelt werden können. Dabei können die beiden Empfangsschwellen, welche in den einzelnen Kommunikationsphasen verwendet werden, je Kommunikationsphase unterschiedlich sein. In addition, the receiving module described is designed in such a way that the signal levels of the bus signals can be converted into a digital received signal with simultaneous evaluation of two receiving thresholds. The two reception thresholds used in the individual communication phases can be different for each communication phase.
Dadurch stellt das Empfangsmodul sicher, dass eine Teilnehmerstation, die hinzugeschaltet wird und sich in die Kommunikation am Bus versucht zu integrieren, die Kommunikation am Bus nicht stört. Die Teilnehmerstation kann nämlich mit dem Empfangsmodul sicher erkennen, ob der Bus frei von Datenverkehr ist. Da das Empfangsmodul zuverlässig die aktuellen Buszustände zuordnet, wird die neu hinzugekommene Teilnehmerstation erst selbst Daten auf den Bus senden, wenn der Bus frei ist. Somit führt ein Hinzuschalten einer Teilnehmerstation, die beispielsweise initial gestartet wird oder versucht, sich nach einem Fehler in der Buskommunikation wieder in die Kommunikation am Bus zu integrieren, nicht zu einer Störung der Kommunikation am Bus.. Infolge dessen ermöglicht das Empfangsmodul, die Funktionalität, für Arbitration und Datenphase unterschiedliche Empfangsschwellen zu verwenden. Dadurch wird nicht nur die Kommunikation im Bussystem mit höheren Bitraten realisiert, sondern auch die übertragbare Bitrate nicht durch Fehler in der Kommunikation herabgesetzt. In this way, the receiving module ensures that a subscriber station that is connected and tries to integrate into the communication on the bus does not interfere with the communication on the bus. The subscriber station can use the receiving module to reliably identify whether the bus is free of data traffic. Since the receiving module reliably assigns the current bus states, the newly added subscriber station will only send data to the bus itself when the bus is free. This means that switching on a subscriber station that, for example, is initially started or tries to reintegrate itself into the communication on the bus after an error in the bus communication does not lead to a disruption in communication on the bus. As a result, the receive module enables the functionality to use different receive thresholds for arbitration and data phase. This means that not only is communication in the bus system implemented with higher bit rates, but also that the transmittable bit rate is not reduced by communication errors.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Empfangsmoduls sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Advantageous further configurations of the receiving module are described in the dependent claims.
Der erste und zweite Komparator können derart an den Spannungsteiler angeschlossen sein, dass der erste und zweite Komparator die vom Bus empfangenen differentiellen Signale simultan auswerten. The first and second comparator can be connected to the voltage divider in such a way that the first and second comparator simultaneously evaluate the differential signals received from the bus.
Möglicherweise hat der zweite Komparator einen Widerstand, ein Eingangsdifferenzpaar mit zwei Transistoren, zwischen welche der Widerstand geschaltet ist, eine erste Stromquelle, die mit einem Ende des Widerstands verbunden ist, und eine zweite Stromquelle, die mit dem anderen Ende des Widerstands verbunden ist. Hierbei kann die erste und zweite Stromquelle zum Einstellen eines Arbeitspunkts der zwei Transistoren angeordnet sein. Possibly the second comparator has a resistor, an input differential pair with two transistors between which the resistor is connected, a first current source connected to one end of the resistor and a second current source connected to the other end of the resistor. In this case, the first and second current sources can be arranged for setting an operating point of the two transistors.
Die erste und zweite Stromquelle und der Widerstand können zum Einstellen der zweiten oder dritten Empfangsschwelle in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch die Ansteuerschaltung angeordnet sein. The first and second current sources and the resistor can be arranged to adjust the second or third receiving threshold depending on the actuation by the actuation circuit.
Der Spannungsteiler kann eine Schaltung aus Widerständen aufweisen, an welchen der erste und zweite Komparator angeschlossen ist. The voltage divider can have a circuit of resistors to which the first and second comparators are connected.
In einer Ausgestaltung ist die Anzahl von Widerständen in einem ersten Widerstandspfad des Spannungsteilers für ein erstes Signal der differentiellen Signale gleich der Anzahl von Widerständen in einem zweiten Widerstandspfad des Spannungsteilers für ein zweites Signal der differentiellen Signale. In one configuration, the number of resistors in a first resistive path of the voltage divider for a first signal of the differential signals is equal to the number of resistors in a second resistive path of the voltage divider for a second signal of the differential signals.
In einer Ausgestaltung hat das Empfangsmodul zudem ein erstes Eingangsfilter, das zwischen den Spannungsteiler und den ersten Komparator geschaltet ist, und ein zweites Eingangsfilter, das zwischen den Spannungsteiler und den zweiten Komparator geschaltet ist, wobei jedes Eingangsfilter ein RC-Glied für ein erstes Signal der differentiellen Signale und ein RC-Glied für ein zweites Signal der differentiellen Signale aufweist. In one embodiment, the receiving module also has a first input filter, which is connected between the voltage divider and the first comparator, and a second input filter, which is connected between the voltage divider and the second comparator is connected, each input filter having an RC element for a first signal of the differential signals and an RC element for a second signal of the differential signals.
Der zweite Komparator kann eine mindestens einstufige Schaltung mit Transistoren aufweisen. The second comparator can have at least a single-stage circuit with transistors.
Denkbar ist, dass das Empfangsmodul zudem einen Treiber zum Treiben eines digitalen Empfangssignals an eine Kommunikationssteuereinrichtung einer Teilnehmerstation des Bussystems), und eine Logikschaltung zum Weiterleiten eines Ausgangssignals des ersten Komparators und eines Ausgangssignals des zweiten Komparators an den Treiber, wenn die Ansteuerschaltung die zweite Empfangsschwelle eingestellt hat, und zum Weiterleiten nur des Ausgangssignals des zweiten Komparators an den Treiber, wenn die Ansteuerschaltung die dritte Empfangsschwelle eingestellt hat. It is conceivable that the receiving module also has a driver for driving a digital received signal to a communication control device of a subscriber station of the bus system) and a logic circuit for forwarding an output signal of the first comparator and an output signal of the second comparator to the driver when the control circuit sets the second receiving threshold has, and for forwarding only the output signal of the second comparator to the driver when the drive circuit has set the third receiving threshold.
Gemäß einer Option ist der erste Komparator zur Auswertung der von dem Bus empfangenen differentiellen Signale mit der ersten Empfangsschwelle oder der zweiten Empfangsschwelle ausgestaltet. According to one option, the first comparator is designed to evaluate the differential signals received from the bus with the first reception threshold or the second reception threshold.
Das zuvor beschriebene Empfangsmodul kann Teil einer Sende- /Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung kann zudem ein Sendemodul zum Senden von Signalen auf einen Bus des Bussystems aufweisen. The reception module described above can be part of a transmission/reception device for a subscriber station for a serial bus system. The transceiver can also have a transmission module for sending signals to a bus of the bus system.
Die zuvor beschriebene Sende-/Empfangseinrichtung kann Teil einer Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem sein. Die Teilnehmerstation kann zudem eine Kommunikationssteuereinrichtung zur Steuerung der Kommunikation in dem Bussystem und zur Erzeugung eines digitalen Sendesignals für das Sendemodul aufweisen. The transmitting/receiving device described above can be part of a subscriber station for a serial bus system. The subscriber station can also have a communication control device for controlling the communication in the bus system and for generating a digital transmission signal for the transmission module.
Optional ist die Teilnehmerstation für die Kommunikation in einem Bussystem ausgestaltet, in dem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation auf den Bus des Bussystems gewährleistet ist. Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 15 gelöst. Das Verfahren wird mit einem Empfangsmodul ausgeführt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, Empfangen, mit einem Empfangsmodul, von differentiellen Signalen von einen Bus des Bussystems, wobei das Empfangsmodul mit einem Spannungsteiler an den Bus angeschlossen ist, Bereitstellen der differentiellen Signale mit dem Spannungsteiler für einen ersten Komparator und für einen zweiten Komparator, Auswerten der differentiellen Signale mit dem ersten Komparator mit einer ersten Empfangsschwelle und mit dem zweiten Komparator mit einer zweiten oder dritten Empfangsschwelle, wobei die erste bis dritte Empfangsschwelle unterschiedlich sind, und Ansteuern, mit einer Ansteuerschaltung, des zweiten Komparators, um den zweiten Komparator zwischen der zweiten und dritten Empfangsschwelle in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Empfangsmoduls (122) umzuschalten, in welche das Empfangsmodul für eine erste oder zweite Kommunikationsphase einer Kommunikation auf dem Bus zu schalten ist. Optionally, the subscriber station is designed for communication in a bus system in which exclusive, collision-free access of a subscriber station to the bus of the bus system is guaranteed at least temporarily. The aforementioned object is also achieved by a method for receiving differential signals in a serial bus system having the features of claim 15. The method is carried out with a receiving module, the method having the steps of receiving, with a receiving module, differential signals from a bus of the bus system, the receiving module being connected to the bus with a voltage divider, providing the differential signals with the voltage divider for a first comparator and for a second comparator, evaluating the differential signals with the first comparator with a first receiving threshold and with the second comparator with a second or third receiving threshold, the first to third receiving thresholds being different, and driving, with a driving circuit, the second comparator to switch the second comparator between the second and third receiving thresholds depending on an operating mode of the receiving module (122) into which the receiving module is to be switched for a first or second communication phase of a communication on the bus.
Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das Empfangsmodul genannt sind. The method offers the same advantages as previously mentioned in relation to the receiving module.
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 of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. 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 attached drawing and using exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; Fig. 2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Nachricht, die von einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden kann; 1 shows a simplified block diagram of a bus system according to a first exemplary embodiment; 2 shows a diagram to illustrate the structure of a message that can be sent by a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment;
Fig. 3 ein Beispiel für den idealen zeitlichen Verlauf von Bussignalen CAN_H, CAN_L in dem Bussystem von Fig. 1; FIG. 3 shows an example of the ideal time profile of bus signals CAN_H, CAN_L in the bus system of FIG. 1;
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF, die sich auf dem Bus des Bussystems infolge der Bussignale von Fig. 4 ausbildet; FIG. 4 shows the time profile of a differential voltage VDIFF which forms on the bus of the bus system as a result of the bus signals from FIG. 4;
Fig. 5 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Sende- Empfangseinrichtung mit einem Empfangsmodul für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; 5 shows a simplified block diagram of a transceiver with a receiver module for a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment;
Fig. 6 ein Schaltbild des Empfangsmoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; 6 is a circuit diagram of the receiving module according to the first embodiment;
Fig. 7 ein Schaltbild eines Komparators des Empfangsmoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; 7 is a circuit diagram of a comparator of the receiving module according to the first embodiment;
Fig. 8 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Sende- Empfangseinrichtung mit einem Empfangsmodul für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; 8 shows a simplified block diagram of a transceiver with a receiver module for a subscriber station of the bus system according to a second exemplary embodiment;
Fig. 9 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in der Arbitrationsphase (SIC- Betriebsart) in Bussignale CAN_H, CAN_L für einen Bus des Bussystems von Fig. 1 umgesetzt werden soll; 9 shows an example of a time curve of a digital transmission signal which, according to the second exemplary embodiment, is to be converted into bus signals CAN_H, CAN_L for a bus of the bus system from FIG. 1 in the arbitration phase (SIC operating mode);
Fig. 10 den zeitlichen Verlauf der Bussignale CAN_H, CAN_L beim Wechsel zwischen einem rezessiven Buszustand zu einem dominanten Buszustand und zurück zu dem rezessiven Buszustand, die in der Arbitrationsphase (SIC- Betriebsart) aufgrund des Sendesignals von Fig. 9 auf den Bus gesendet werden; Fig. 11 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in der Datenphase in Bussignale CAN_H, CAN_L für den Bus des Bussystems von Fig. 1 umgesetzt werden soll; und 10 shows the time course of the bus signals CAN_H, CAN_L when changing from a recessive bus state to a dominant bus state and back to the recessive bus state, which are sent to the bus in the arbitration phase (SIC operating mode) on the basis of the transmission signal from FIG. 9; 11 shows an example of a time profile of a digital transmission signal which, according to the second exemplary embodiment, is to be converted in the data phase into bus signals CAN_H, CAN_L for the bus of the bus system from FIG. 1; and
Fig. 12 den zeitlichen Verlauf der Bussignale CAN_H, CAN_L, die in der Datenphase aufgrund des Sendesignals von Fig. 11 auf den Bus gesendet werden. FIG. 12 shows the time course of the bus signals CAN_H, CAN_L, which are sent to the bus in the data phase on the basis of the transmission signal from FIG.
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 stated.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the exemplary embodiments
Fig. 1 zeigt ein Bussystem 1, das beispielsweise zumindest abschnittsweise ein CAN-Bussystem, ein CAN-FD-Bussystem, usw., sein kann. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden. 1 shows a bus system 1 which, for example, can be a CAN bus system, a CAN FD bus system, etc., at least in sections. The bus system 1 can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, an airplane, etc., or in a hospital, etc.
In Fig. 1 hat das Bussystem 1 eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an einen Bus 40 oder Busleitung mit einer ersten Busader 41 und einer zweiten Busader 42 angeschlossen sind. Die Busadern 41, 42 können auch CAN_H und CAN_L für die Signale auf dem Bus 40 genannt werden. Über den Bus 40 können Nachrichten 45, 46, 47 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 übertragen werden. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 können beispielsweise Steuergeräte oder Anzeigevorrichtungen eines Kraftfahrzeugs sein. In FIG. 1, the bus system 1 has a large number of subscriber stations 10, 20, 30, which are each connected to a bus 40 or bus line with a first bus wire 41 and a second bus wire 42. The bus cores 41, 42 can also be called CAN_H and CAN_L for the signals on the bus 40. Messages 45, 46, 47 in the form of signals can be transmitted between the individual subscriber stations 10, 20, 30 via the bus 40. The subscriber stations 10, 20, 30 can be, for example, control devices or display devices of a motor vehicle.
Wie in Fig. 1 gezeigt, haben die Teilnehmerstationen 10, 30 jeweils eine Kommunikationssteuereinrichtung 11 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 12. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 hat ein Sendemodul 121 und ein Empfangsmodul 122. Die Teilnehmerstation 20 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 21 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 22. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 hat ein Sendemodul 221 und ein Empfangsmodul 222. As shown in Fig. 1, the subscriber stations 10, 30 each have a communication control device 11 and a transceiver 12. The transceiver 12 has a transmit module 121 and a receive module 122. Subscriber station 20 has a communication control device 21 and a transceiver 22. Transceiver 22 has a transmit module 221 and a receive module 222.
Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12 der Teilnehmerstationen 10, 30 und die Sende-/Empfangseinrichtung 22 der Teilnehmerstation 20 sind jeweils direkt an den Bus 40 angeschlossen, auch wenn dies in Fig. 1 nicht dargestellt ist. The transmitting/receiving devices 12 of the subscriber stations 10, 30 and the transmitting/receiving device 22 of the subscriber station 20 are each connected directly to the bus 40, even if this is not shown in FIG.
Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21 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 are each used to control communication between the respective subscriber station 10, 20, 30 via the bus 40 and at least one other subscriber station of the subscriber stations 10, 20, 30 that are connected to the bus 40.
Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11 erstellen und lesen erste Nachrichten 45, 47, die beispielsweise modifizierte CAN Nachrichten 45, 47 sind. Hierbei sind die modifizierten CAN Nachrichten 45, 47 beispielsweise auf der Grundlage des CAN XL- Formats aufgebaut. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 dient zum Senden und Empfangen der Nachrichten 45, 47 von dem Bus 40. Das Sendemodul 121 empfängt ein von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 für eine der Nachrichten 45, 47 erstelltes digitales Sendesignal TxD und setzt dieses in Signale auf den Bus 40 um. Das Empfangsmodul 121 empfängt auf dem Bus 40 gesendete Signale entsprechend den Nachrichten 45 bis 47 und erzeugt daraus ein digitales Empfangssignal RxD. Das Empfangsmodul 122 sendet das Empfangssignal RxD an die Kommunikationssteuereinrichtung 11. The communication control devices 11 create and read first messages 45, 47, which are modified CAN messages 45, 47, for example. In this case, the modified CAN messages 45, 47 are constructed, for example, on the basis of the CAN XL format. Transmitting/receiving device 12 is used to send and receive messages 45, 47 from bus 40. Transmitting module 121 receives a digital transmission signal TxD created by communication control device 11 for one of messages 45, 47 and converts this into signals on bus 40 around. The reception module 121 receives signals sent on the bus 40 in accordance with the messages 45 to 47 and generates a digital reception signal RxD from them. The reception module 122 sends the reception signal RxD to the communication control device 11.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 kann wie ein herkömmlicher CAN- Controller nach ISO 11898-1:2015 ausgeführt sein, d.h. wie ein CAN FD toleranter Classical CAN-Controller oder ein CAN FD Controller. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 46, beispielsweise CAN FD-Nachrichten 46. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 dient zum Senden und Empfangen der Nachrichten 46 von dem Bus 40. Das Sendemodul 221 empfängt ein von der Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstelltes digitales Sendesignal TxD und setzt dieses in Signale für eine Nachricht 46 auf den Bus 40 um. Das Empfangsmodul 221 empfängt auf dem Bus 40 gesendete Signale entsprechend den Nachrichten 45 bis 47 und erzeugt daraus ein digitales Empfangssignal RxD. Ansonsten kann die Sende- /Empfangseinrichtung 22 wie ein herkömmlicher CAN-Transceiver ausgeführt sein. The communication control device 21 can be designed like a conventional CAN controller according to ISO 11898-1:2015, ie like a CAN FD tolerant classic CAN controller or a CAN FD controller. The communication control device 21 creates and reads second messages 46, for example CAN FD messages 46. The transceiver 22 is used to send and receive the messages 46 from the bus 40. The transmission module 221 receives a digital transmission signal TxD and created by the communication control device 21 converts this into signals for a message 46 on the bus 40. The receiving module 221 receives signals sent on the bus 40 corresponding to the messages 45 to 47 and generates from this a digital reception signal RxD. Otherwise, the transceiver 22 can be designed like a conventional CAN transceiver.
Zum Senden der Nachrichten 45, 47 mit CAN SIC oder CAN XL werden bewährte Eigenschaften übernommen, die für die Robustheit und Anwenderfreundlichkeit von CAN und CAN FD verantwortlich sind, insbesondere Rahmenstruktur mit Identifier und Arbitrierung nach dem bekannten CSMA/CR-Verfahren. Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 mit dominanten Pegeln oder dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können. For sending the messages 45, 47 with CAN SIC or CAN XL, proven properties are adopted that are responsible for the robustness and user-friendliness of CAN and CAN FD, in particular frame structure with identifier and arbitration according to the known CSMA/CR method. The consequence of the CSMA/CR method is that there must be so-called recessive states on the bus 40 which can be overwritten by other subscriber stations 10, 20, 30 with dominant levels or dominant states on the bus 40.
Mit den beiden Teilnehmerstationen 10, 30 ist eine Bildung und dann Übertragung von Nachrichten 45 mit verschiedenen CAN-Formaten, insbesondere dem CAN FD Format oder dem CAN SIC Format oder dem CAN XL Format, sowie der Empfang solcher Nachrichten 45 realisierbar, wie nachfolgend genauer beschrieben. With the two subscriber stations 10, 30, a formation and then transmission of messages 45 with different CAN formats, in particular the CAN FD format or the CAN SIC format or the CAN XL format, and the receipt of such messages 45 can be implemented, as described in more detail below .
Fig. 2 zeigt für die Nachricht 45 einen Rahmen 450, der insbesondere ein CAN XL Rahmen ist, wie er von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 für die Sende-/Empfangseinrichtung 12 zum Senden auf den Bus 40 bereitgestellt wird. Hierbei erstellt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 den Rahmen 450 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als kompatibel mit CAN FD. Alternativ ist der Rahmen 450 kompatibel zu CAN SIC. 2 shows a frame 450 for the message 45, which is in particular a CAN XL frame, as is provided by the communication control device 11 for the transceiver 12 for transmission onto the bus 40. Here, in the present exemplary embodiment, the communication control device 11 creates the frame 450 as compatible with CAN FD. Alternatively, the frame 450 is compatible with CAN SIC.
Gemäß Fig. 2 ist der Rahmen 450 für die CAN-Kommunikation auf dem Bus 40 in unterschiedliche Kommunikationsphasen 451, 452 unterteilt, nämlich eine Arbitrationsphase 451 (erste Kommunikationsphase) und eine Datenphase 452 (zweite Kommunikationsphase). Der Rahmen 450 hat, nach einem Startbit SOF, ein Arbitrationsfeld 453, ein Steuerfeld 454, ein Datenfeld 455, ein Prüfsummenfeld 456 und ein Rahmenabschlussfeld 457. According to FIG. 2, the frame 450 for the CAN communication on the bus 40 is divided into different communication phases 451, 452, namely an arbitration phase 451 (first communication phase) and a data phase 452 (second communication phase). The frame 450 has, after a start bit SOF, an arbitration field 453, a control field 454, a data field 455, a checksum field 456 and a frame termination field 457.
In der Arbitrationsphase 451 wird mit Hilfe eines Identifizierers (ID) mit beispielsweise Bits ID28 bis ID18 in dem Arbitrationsfeld 453 bitweise zwischen den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgehandelt, welche Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Nachricht 45, 46 mit der höchsten Priorität senden möchte und daher für die nächste Zeit zum Senden in der anschließenden Datenphase 452 einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 bekommt. In der Arbitrationsphase 451 wird ein Physical Layer wie bei CAN und CAN-FD verwendet. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell). In the arbitration phase 451, an identifier (ID) with, for example, bits ID28 to ID18 in the arbitration field 453 is used to negotiate bit by bit between the subscriber stations 10, 20, 30 as to which subscriber station 10, 20, 30 is sending the message 45, 46 with the highest priority want and therefore gets exclusive access to the bus 40 of the bus system 1 for the next time for sending in the subsequent data phase 452 . In the arbitration phase 451, a physical layer is used as in CAN and CAN-FD. The physical layer corresponds to the physical layer or layer 1 of the well-known OSI model (Open Systems Interconnection model).
Ein wichtiger Punkt während der Phase 451 ist, dass das bekannte CSMA/CR- Verfahren Verwendung findet, welches gleichzeitigen Zugriff der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 auf den Bus 40 erlaubt, ohne dass die höher priorisierte Nachricht 45, 46 zerstört wird. Dadurch können dem Bussystem 1 relativ einfach weitere Bus-Teilnehmerstationen 10, 20, 30 hinzugefügt werden, was sehr vorteilhaft ist. An important point during phase 451 is that the known CSMA/CR method is used, which allows subscriber stations 10, 20, 30 to access the bus 40 simultaneously without the higher-priority message 45, 46 being destroyed. As a result, further bus subscriber stations 10, 20, 30 can be added to 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 are detected by other subscriber stations 10, 20,
30 mit dominanten Pegeln oder dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können. Im rezessiven Zustand herrschen an der einzelnen Teilnehmerstation 10, 20, 30 hochohmige Verhältnisse, was in Kombination mit den Parasiten der Busbeschaltung längere Zeitkonstanten zur Folge hat. Dies führt zu einer Begrenzung der maximalen Bitrate des heutigen CAN-FD-Physical-Layer auf derzeit etwa 2 Megabit pro Sekunde im realen Fahrzeug- Einsatz. 30 can be overwritten with dominant levels or dominant states on the bus 40. In the recessive state, the individual subscriber stations 10, 20, 30 have high-impedance conditions, which, in combination with the parasites of the bus wiring, results in longer time constants. This leads to a limitation of the maximum bit rate of today's CAN FD physical layer to around 2 megabits per second in real vehicle use.
In der Datenphase 452 werden neben einem Teil des Steuerfelds 454 die Nutzdaten des CAN-XL-Rahmens 450 bzw. der Nachricht 45 aus dem Datenfeld 455 sowie das Prüfsummenfeld 456 gesendet. In dem Prüfsummenfeld 456 kann eine Prüfsumme über die Daten der Datenphase 452 einschließlich der Stuffbits enthalten sein, die vom Sender der Nachricht 45 nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl von gleichen Bits, insbesondere 10 gleichen Bits, als inverses Bit eingefügt werden. Am Ende der Datenphase 452 wird wieder in die Arbitrationsphase 451 zurückgeschaltet. In the data phase 452, in addition to part of the control field 454, the user data of the CAN-XL frame 450 or the message 45 from the data field 455 and the checksum field 456 are sent. A checksum over the data of the data phase 452 including the stuff bits can be contained in the checksum field 456, which the sender of the message 45 inserts as an inverse bit after a predetermined number of identical bits, in particular 10 identical bits. At the end of the data phase 452, the arbitration phase 451 is switched back to.
In einem Endefeld in der Rahmenabschlussphase 457 kann mindestens ein Acknowledge-Bit enthalten sein. Außerdem kann eine Folge von 11 gleichen Bits vorhanden sein, welche das Ende des CAN XL-Rahmens 450 anzeigen. Mit dem mindestens einen Acknowledge-Bit kann mitgeteilt werden, ob ein Empfänger in dem empfangenen CAN XL- Rahmen 450 bzw. der Nachricht 45 einen Fehler entdeckt hat oder nicht. At least one acknowledge bit may be included in an end field in the frame completion phase 457 . There may also be a sequence of 11 equal bits indicating the end of the CAN XL frame 450. With the at least one acknowledge bit can be used to indicate whether or not a receiver has discovered an error in the received CAN XL frame 450 or message 45.
Ein Sender der Nachricht 45 beginnt ein Senden von Bits der Datenphase 452 auf den Bus 40 erst, wenn die Teilnehmerstation 10 als der Sender die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 10 als Sender damit zum Senden einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 hat. A sender of the message 45 does not start sending bits of the data phase 452 to the bus 40 until the subscriber station 10 as the sender has won the arbitration and the subscriber station 10 as the sender thus has exclusive access to the bus 40 of the bus system 1 for sending .
Somit verwenden die Teilnehmerstationen 10, 30 in der Arbitrationsphase 451 als erster Kommunikationsphase teilweise, insbesondere bis zum FDF-Bit (inklusive), ein von CAN/CAN-FD bekanntes Format gemäß der ISO11898-l:2015. Jedoch ist im Vergleich zu CAN oder CAN FD in der Datenphase 452 als zweiter Kommunikationsphase eine Steigerung der Netto-Datenübertragungsrate, insbesondere auf über 10 Megabit pro Sekunde möglich. Außerdem ist ein Anheben der Größe der Nutzdaten pro Rahmen, insbesondere auf etwa 2kbyte oder einen beliebigen anderen Wert möglich. Thus, in the arbitration phase 451, the subscriber stations 10, 30 partially use a format known from CAN/CAN-FD in accordance with ISO11898-1:2015 as the first communication phase, in particular up to the FDF bit (inclusive). However, compared to CAN or CAN FD in the data phase 452 as the second communication phase, the net data transmission rate can be increased, in particular to more than 10 megabits per second. In addition, it is possible to increase the size of the user data per frame, in particular to around 2 kbyte or any other value.
Fig. 3 zeigt auf der linken Seite, dass die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in der Arbitrationsphase 451 Signale CAN_H, CAN_L auf den Bus 40 senden, die abwechselnd mindestens einen dominanten Zuständ 401 oder mindestens einen rezessiven Zustand 402 haben. Nach der Arbitration in der Arbitrationsphase 451 steht eine der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 als Gewinner fest. Angenommen, die Teilnehmerstation 10 hat die Arbitration gewonnen. Dann schaltet die Sende- /Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 10 ihren Physical Layer am Ende der Arbitrationsphase 451 von einer ersten Betriebsart (SLOW) in eine zweite Betriebsart (FAST_TX) um, da die Teilnehmerstation 10 in der Datenphase 452 Sender der Nachricht 45 ist. Das Sendemodul 121 erzeugt dann in der Datenphase 452 bzw. in der zweiten Betriebsart (FAST_TX) abhängig von einem Sendesignal TxD nacheinander und somit seriell die Zustände L0 oder LI für die Signale CAN_H, CAN_L auf dem Bus 40. Die Frequenz der Signale CAN_H, CAN_L kann in der Datenphase 452 gesteigert sein, wie auf der rechten Seite in Fig. 3 gezeigt. Somit ist die Netto-Datenübertragungsrate in der Datenphase 452 im Vergleich zu der Arbitrationsphase 451 gesteigert. Dagegen schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 30 ihren Physical Layer am Ende der Arbitrationsphase 451 von der ersten Betriebsart (SLOW) in eine dritte Betriebsart (FAST_RX) um, da die Teilnehmerstation 30 in der Datenphase 452 nur Empfänger, also kein Sender, des Rahmens 450 ist. Nach dem Ende der Arbitrationsphase 451 schalten alle Sende- /Empfangseinrichtungen 12 der Teilnehmerstationen 10, 30 ihre Betriebsart in die erste Betriebsart (SLOW) um. Somit schalten alle Sende-/Empfangseinrichtungen 12 auch ihren Physical Layer um. 3 shows on the left side that the subscriber stations 10, 20, 30 send signals CAN_H, CAN_L to the bus 40 in the arbitration phase 451, which alternately have at least one dominant state 401 or at least one recessive state 402. After the arbitration in the arbitration phase 451, one of the subscriber stations 10, 20, 30 is the winner. Assume that subscriber station 10 has won the arbitration. Then the transceiver 12 of the subscriber station 10 switches its physical layer at the end of the arbitration phase 451 from a first operating mode (SLOW) to a second operating mode (FAST_TX), since the subscriber station 10 is the sender of the message 45 in the data phase 452. The transmission module 121 then generates in the data phase 452 or in the second operating mode (FAST_TX) depending on a transmission signal TxD successively and thus serially the states L0 or LI for the signals CAN_H, CAN_L on the bus 40. The frequency of the signals CAN_H, CAN_L may be increased in the data phase 452 as shown on the right in FIG. Thus, the net data transfer rate in the data phase 452 is increased compared to the arbitration phase 451. In contrast, the transceiver switches 12 of the subscriber station 30 changes its physical layer at the end of the arbitration phase 451 from the first operating mode (SLOW) to a third operating mode (FAST_RX), since the subscriber station 30 in the data phase 452 is only a receiver, i.e. not a transmitter, of the frame 450. After the end of the arbitration phase 451, all transmitting/receiving devices 12 of the subscriber stations 10, 30 switch their operating mode to the first operating mode (SLOW). Thus, all transceivers 12 also switch their physical layer.
Gemäß Fig. 4 bildet sich in der Arbitrationsphase 451 im idealen Fall auf dem Bus 40 ein Differenzsignal VDIFF = CAN_H - CAN_L mit Werten von VDIFF = 2V für dominante Zustände 401 und VDIFF = 0V für rezessive Zustände 402. Dies ist auf der linken Seite in Fig. 4 gezeigt. Dagegen bildet sich in der Datenphase 452 auf dem Bus 40 ein Differenzsignal VDIFF = CAN_H - CAN_L mit Zuständen L0, LI aus, wie auf der rechten Seite in Fig. 4 gezeigt. Der Zustand L0 hat einen Wert VDIFF = IV. Der Zustand LI hat einen Wert VDIFF = -IV. 4 forms in the arbitration phase 451 in the ideal case on the bus 40, a difference signal VDIFF = CAN_H - CAN_L with values of VDIFF = 2V for dominant states 401 and VDIFF = 0V for recessive states 402. This is on the left side in 4 shown. In contrast, a differential signal VDIFF=CAN_H−CAN_L with states L0, LI is formed on bus 40 in data phase 452, as shown on the right-hand side in FIG. State L0 has a value VDIFF = IV. State LI has a value VDIFF = -IV.
Das Empfangsmodul 122 kann die Zustände 401, 402 jeweils mit zwei der Empfangsschwellen TI, T2, T3 unterscheiden, die in den Bereichen TH_T1, TH_T2, TH_T3 liegen. Hierfür tastet das Empfangsmodul 122 die Signale von Fig. 3 oder Fig. 4 zu Zeitpunkten t_A ab. Zum Auswerten des Abtastergebnisses verwendet das Empfangsmodul 122 in der Arbitrationsphase 451 die Empfangsschwelle TI von beispielsweise 0,7 V und die Empfangsschwelle T2 von beispielsweise -0,35 V. Dagegen verwendet das Empfangsmodul 122 in der Datenphase 452 nur Signale, die mit der Empfangsschwelle T3 ausgewertet wurden. Bei der Umschaltung zwischen der ersten bis dritten Betriebsart (SLOW, FAST_TX, FAST_RX), die zuvor in Bezug auf Fig. 3 beschrieben sind, schaltet das Empfangsmodul 122 jeweils die Empfangsschwellen T2, T3 um, wie nachfolgend beschrieben. The receiving module 122 can distinguish the states 401, 402 with two of the receiving thresholds TI, T2, T3, which are in the ranges TH_T1, TH_T2, TH_T3. For this purpose, the receiving module 122 samples the signals from FIG. 3 or FIG. 4 at times t_A. To evaluate the scanning result, receiving module 122 uses receiving threshold TI of 0.7 V, for example, and receiving threshold T2, for example -0.35 V, in arbitration phase 451. In contrast, receiving module 122 in data phase 452 only uses signals that match receiving threshold T3 were evaluated. When switching between the first to third operating modes (SLOW, FAST_TX, FAST_RX), which were previously described with reference to FIG. 3, the receiving module 122 switches the receiving thresholds T2, T3, as described below.
Die Empfangsschwelle T2 dient zum Erkennen, ob der Bus 40 frei ist, wenn die Teilnehmerstation 12 neu in die Kommunikation am Bus 40 hinzugeschaltet wird und versucht, sich in die Kommunikation am Bus 40 zu integrieren. Die Empfangsschwelle T2 wird im Standard für CAN kurz OOB (= Out-of- Boundary = außerhalb des Grenzwerts) genannt. Die Bedingungen für einen verkehrsfreien CAN-XL-Bus sind, dass kein dominanter Zustand 401 auftritt, welcher typischerweise die Differenzspannung VDIFF = 2 V hat. Somit darf die Empfangsschwelle TI von beispielsweise 0,7 V nicht überschritten werden. Außerdem dürfen keine Pegel gemäß dem Zustand LI auftreten, welcher typischerweise die Differenzspannung VDIFF = 2V hat -IV hat. Somit darf die Empfangsschwelle T2 von beispielsweise -0,35 V nicht unterschritten werden. The receiving threshold T2 is used to identify whether the bus 40 is free when the subscriber station 12 is newly added to the communication on the bus 40 and tries to integrate into the communication on the bus 40. In the standard for CAN, the receiving threshold T2 is called OOB for short (= Out-of- Boundary = outside the limit value). The conditions for a traffic-free CAN-XL bus are that no dominant state 401 occurs, which typically has the differential voltage VDIFF = 2 V. Thus, the reception threshold TI of 0.7 V, for example, must not be exceeded. In addition, no levels according to the LI state may occur, which typically has the differential voltage VDIFF = 2V -IV. This means that the reception threshold T2, for example -0.35 V, must not be undershot.
Jede Teilnehmerstation 10, 30 schaltet die Betriebsart der Sende- /Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart der Arbitrationsphase 451, wenn die Teilnehmerstation 12 neu in die Kommunikation am Bus 40 hinzugeschaltet wird. Each subscriber station 10, 30 switches the operating mode of the transceiver 12 to the operating mode of the arbitration phase 451 when the subscriber station 12 is newly added to the communication on the bus 40.
Das Hinzuschalten der Teilnehmerstation 10 kann zum einen erforderlich werden, wenn die Teilnehmerstation 10 initial gestartet wird und in die Kommunikation am Bus 40 integriert werden soll. Zum anderen kann das Hinzuschalten der Teilnehmerstation 10 erforderlich werden, wenn die Teilnehmerstation 10 versucht, sich nach einem Fehler in der Buskommunikation wieder in die Kommunikation am Bus 40 zu integrieren. Erst wenn erkannt wird, dass der Bus frei ist, darf die Teilnehmerstation 10 in den genannten Fällen selbst Daten, insbesondere Nachrichten 45, 47, auf den Bus 40 senden. On the one hand, it may be necessary to connect the subscriber station 10 if the subscriber station 10 is initially started and is to be integrated into the communication on the bus 40 . On the other hand, it may be necessary for the subscriber station 10 to be connected if the subscriber station 10 attempts to reintegrate itself into the communication on the bus 40 after an error in the bus communication. Only when it is recognized that the bus is free is the subscriber station 10 itself allowed to send data, in particular messages 45, 47, to the bus 40 in the cases mentioned.
Die folgende Tabelle 1 zeigt die Werte, die für die einzelnen Empfangsschwellen am Bus 40 einstellbar sind. Dabei gibt VDIFF_min für die einzelnen Bereiche TH_T1, TH_T2, TH_T3 die untere Grenze an, welche minimal für die entsprechende Empfangsschwelle TI, T2, T3 in V eingestellt werden darf. VDIFF_typ gibt den Wert an, der typischerweise oder üblicherweise für die entsprechenden Empfangsschwelle TI, T2, T3 in V eingestellt wird. VDIFF_max gibt für die einzelnen Bereiche TH_T1, TH_T2, TH_T3 die obere Grenze an, welche maximal für die entsprechende Empfangsschwelle TI, T2, T3 in V eingestellt werden darf.
Figure imgf000017_0001
Table 1 below shows the values that can be set for the individual reception thresholds on bus 40. In this case, VDIFF_min specifies the lower limit for the individual areas TH_T1, TH_T2, TH_T3, which minimum may be set in V for the corresponding receive threshold TI, T2, T3. VDIFF_typ indicates the value that is typically or usually set in V for the corresponding reception threshold TI, T2, T3. VDIFF_max specifies the upper limit for the individual areas TH_T1, TH_T2, TH_T3, which maximum may be set in V for the corresponding receive threshold TI, T2, T3.
Figure imgf000017_0001
Tabelle 1: Toleranzbereiche der Empfangsschwellen TI, T2, T3 Fig. 5 zeigt den grundlegenden Aufbau der Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 10. Das Sendemodul 121 ist nur sehr vereinfacht dargestellt. Das Sendemodul 121 ist direkt an den Bus 40 angeschlossen, um das Sendesignal TxD der Kommunikationssteuereinrichtung 11 auf den Bus 40 senden zu können, um Signale gemäß Fig. 3 auf dem Bus 40 zu erzeugen. Table 1: Tolerance ranges of the reception thresholds TI, T2, T3 5 shows the basic structure of the transmitter/receiver device 12 of the subscriber station 10. The transmitter module 121 is only shown in a very simplified form. The transmission module 121 is connected directly to the bus 40 in order to be able to transmit the transmission signal TxD from the communication control device 11 to the bus 40 in order to generate signals on the bus 40 in accordance with FIG.
Das Empfangsmodul 122 hat einen Treiber 1221 für das digitale Empfangssignal RxD, eine Logikschaltung 1222 und eine Empfangsschaltung 15. Die Empfangsschaltung 15 hat einen ersten Empfangskomparator 151, einen zweiten Empfangskomparator 152, eine Empfangsstufe 153 und eine Busvorspannungsquelle (Bus-Biasing) 154, Anschlüsse 155, 156 und eine Ansteuerschaltung 158. Die Empfangskomparatoren 151, 152 sind jeweils Niederspannungs- Komparatoren. The reception module 122 has a driver 1221 for the digital reception signal RxD, a logic circuit 1222 and a reception circuit 15. The reception circuit 15 has a first reception comparator 151, a second reception comparator 152, a reception stage 153 and a bus biasing source (bus biasing) 154, connections 155 , 156 and a driving circuit 158. The receiving comparators 151, 152 are low-voltage comparators, respectively.
Die Empfangsschaltung 15 ist zwischen den Bus 40 und die Logikschaltung 1222 geschaltet. Der Treiber 1221 ist an den Ausgang der Logikschaltung 1222 angeschlossen. Der Treiber 1221 treibt oder sendet das digitale Empfangssignal RxD zu der Kommunikationssteuereinrichtung 11. The receiving circuit 15 is connected between the bus 40 and the logic circuit 1222 . The driver 1221 is connected to the output of the logic circuit 1222. The driver 1221 drives or sends the digital reception signal RxD to the communication control device 11.
Bei der Empfangsschaltung 15 ist die Empfangsstufe 153 an den Bus 40 angeschlossen. Im Betrieb des Bussystems 1 erzeugt die Empfangsstufe 153 aus den Signalen CAN_H, CAN_L Signale S_l, S_2 an den ersten Empfangskomparator 151 weiter. Der erste Empfangskomparator 151 erzeugt aus den Signalen S_l, S_2 ein Komparatorausgangssignal CA1. Das Signal CA1 wird am Anschluss 155 an die Logikschaltung 1222 ausgegeben. In the receiving circuit 15, the receiving stage 153 is connected to the bus 40. During operation of the bus system 1, the receiving stage 153 generates signals S_1, S_2 from the signals CAN_H, CAN_L to the first receiving comparator 151. The first reception comparator 151 generates a comparator output signal CA1 from the signals S_1, S_2. The CA1 signal is output at terminal 155 to logic circuit 1222 .
Außerdem erzeugt die Empfangsstufe 153 im Betrieb des Bussystems 1 aus den Signalen CAN_H, CAN_L zusätzlich noch Signale S_3, S_4 und gibt diese an den zweiten Empfangskomparator 152 weiter. Der zweite Empfangskomparator 151 erzeugt aus den Signalen S_3, S_4 ein Komparatorausgangssignal CA2.In addition, the receiving stage 153 also generates signals S_3, S_4 from the signals CAN_H, CAN_L during operation of the bus system 1 and forwards these to the second receiving comparator 152. The second reception comparator 151 generates a comparator output signal CA2 from the signals S_3, S_4.
Das Signal CA2 wird am Anschluss 156 an die Logikschaltung 1222 ausgegeben. Das Komparatorausgangssignal CA2 ist abhängig davon, in welche Betriebsart die Sende-/Empfangseinrichtung 12, genauer der zweite Komparator 152, geschaltet ist. Hierfür hat die Empfangsschaltung 15 eine Ansteuerschaltung 158, welche die Einstellung der Empfangsschwelle T2 (Fig. 4) oder der Empfangsschwelle T3 (Fig. 4) in dem Empfangskomparator 152 ansteuert. Dies ist genauer anhand von Fig. 6 und Fig. 7 beschrieben. Signal CA2 is output to logic circuit 1222 at terminal 156 . The comparator output signal CA2 depends on the operating mode in which the transceiver 12, more precisely the second comparator 152, is switched. For this purpose, the reception circuit 15 has a control circuit 158 which controls the setting of the reception threshold T2 (FIG. 4) or the reception threshold T3 (FIG. 4) in the reception comparator 152. This is described in more detail with reference to FIGS. 6 and 7 .
Die Logikschaltung 1222 ist ausgestaltet, je nach Betriebsart der Sende- /Empfangseinrichtung 12 das Signal CA1 und das Signal CA2 an den Treiber 1221 auszugeben oder nur das Signal CA2 an den Treiber 1221 auszugeben. Hierfür kann die Logikschaltung 1222 zumindest ein UND-Gatter aufweisen. Alternativ hat die Logikschaltung 1222 andere Logikbausteine, um die nachfolgend beschriebene Funktion des Empfangsmoduls 122 zu erfüllen. The logic circuit 1222 is designed to output the signal CA1 and the signal CA2 to the driver 1221 or only to output the signal CA2 to the driver 1221 depending on the operating mode of the transceiver 12 . For this purpose, the logic circuit 1222 can have at least one AND gate. Alternatively, the logic circuit 1222 has other logic components in order to fulfill the function of the receiving module 122 described below.
Wie in Fig. 6 gezeigt, hat die Empfangsstufe 153 zudem ein erstes Eingangsfilter 1531 für den ersten Komparator 151, ein zweites Eingangsfilter 1532 für den zweiten Komparator 152 und einen Spannungsteiler 1533. Der Spannungsteiler 1533 ist ein resistiver Spannungsteiler oder Widerstandsspannungsteiler. As shown in FIG. 6, the receiving stage 153 also has a first input filter 1531 for the first comparator 151, a second input filter 1532 for the second comparator 152, and a voltage divider 1533. The voltage divider 1533 is a resistive voltage divider or resistance voltage divider.
Der Spannungsteiler 1533 wird von der Busvorspannungsquelle (Bus-Biasing) 154 mit elektrischer Spannung versorgt. Die Busvorspannungsquelle 154 liefert üblicherweise eine Spannung CAN_SUPPLY/2 an die Empfangsstufe 153, genauer gesagt den Spannungsteiler 1533. Üblicherweise gilt CAN_SUPPLY = 5 V. In diesem Fall liefert die Busvorspannungsquelle 154 eine Spannung von 2,5 V an die Empfangsstufe 153. Die Spannung von der Busvorspannungsquelle 154 kann insbesondere auf 2,5V für den Rezessivzustand 402 (Fig. 3) eingestellt sein. Voltage divider 1533 is supplied with electrical voltage from bus biasing source 154 . Bus bias source 154 typically provides a voltage CAN_SUPPLY/2 to receive stage 153, more specifically voltage divider 1533. Typically CAN_SUPPLY=5V Specifically, bus bias source 154 may be set to 2.5V for recessive state 402 (FIG. 3).
Der Spannungsteiler 1533 hat einen ersten und zweiten Widerstand R_CH1, R_CH2 für das Bussignal CAN_H. Außerdem hat der Spannungsteiler 1533 einen dritten und vierten Widerstand R_CL1, R_CL2 für das Bussignal CAN_L. Der Spannungsteiler 1533 teilt die Busspannungen, die von den Signalen CAN_H, CAN_L erzeugt werden, auf Werte herunter, welche von den Komparatoren 151, 152 verarbeitet werden können. Die Schaltung der Widerstände in dem Widerstandsnetzwerk des Spannungsteilers 1533 ist symmetrisch aufgebaut. The voltage divider 1533 has a first and a second resistor R_CH1, R_CH2 for the bus signal CAN_H. In addition, the voltage divider 1533 has a third and fourth resistor R_CL1, R_CL2 for the bus signal CAN_L. The voltage divider 1533 divides the bus voltages generated by the signals CAN_H, CAN_L down to values which can be processed by the comparators 151, 152. The circuit of Resistors in the resistor network of the voltage divider 1533 is constructed symmetrically.
Der erste Widerstand R_CH1 ist an seinem einen Ende an die Busader 41 (CANH) angeschlossen. An seinem anderen Ende ist der erste Widerstand R_CH1 in Reihe geschaltet zu dem zweiten Widerstand R_CH2. Der dritte Widerstand R_CL1 ist an seinem einen Ende an die Busader 42 (CANL) angeschlossen. An seinem anderen Ende ist der dritte Widerstand R_CL1 in Reihe geschaltet zu dem vierten Widerstand R_CL2. An der Verbindung der Widerstände R_CH2, R_CL2 ist die Busvorspannungsquelle 154 angeschlossen. The first resistor R_CH1 is connected at one end to the bus core 41 (CANH). At its other end, the first resistor R_CH1 is connected in series with the second resistor R_CH2. The third resistor R_CL1 is connected to the bus wire 42 (CANL) at one end. At its other end, the third resistor R_CL1 is connected in series with the fourth resistor R_CL2. At the junction of resistors R_CH2, R_CL2, bus bias source 154 is connected.
An der Verbindung zwischen den Widerständen R_CH1, R_CH2 ist ein Widerstand R_filt_CH_A des Eingangsfilters 1531 und ein Widerstand R_filt_CH_B des Eingangsfilters 1532 für einen CAN_H-Signalpfad angeschlossen. An der Verbindung zwischen den Widerständen R_CL1, R_CL2 ist ein Widerstand R_filt_CL_A des Eingangsfilters 1531 und ein Widerstand R_filt_CL_B des Eingangsfilters 1532 für einen CAN_L-Signalpfad angeschlossen. A resistor R_filt_CH_A of the input filter 1531 and a resistor R_filt_CH_B of the input filter 1532 for a CAN_H signal path are connected to the connection between the resistors R_CH1, R_CH2. A resistor R_filt_CL_A of the input filter 1531 and a resistor R_filt_CL_B of the input filter 1532 for a CAN_L signal path are connected to the connection between the resistors R_CL1, R_CL2.
Das erste Eingangsfilter 1531 für den ersten Komparator 151 hat ein erstes RC- Glied für den CAN_H-Signalpfad und ein zweites RC-Glied für den CAN_L- Signalpfad. Das erste RC-Glied hat zusätzlich zu dem Widerstand R_filt_CH_A eine Kapazität C_filt_CH_A. Das zweite RC-Glied hat zusätzlich zu dem Widerstand R_filt_CL_A eine Kapazität C_filt_CL_A. Die Kapazitäten C_filt_CH_A, C_filt_CL_A sind jeweils an einem Ende mit Masse oder dem Anschluss 44 für CAN_GND verbunden. The first input filter 1531 for the first comparator 151 has a first RC element for the CAN_H signal path and a second RC element for the CAN_L signal path. In addition to the resistance R_filt_CH_A, the first RC element has a capacitance C_filt_CH_A. In addition to the resistance R_filt_CL_A, the second RC element has a capacitance C_filt_CL_A. The capacitances C_filt_CH_A, C_filt_CL_A are each connected at one end to ground or to connection 44 for CAN_GND.
Das zweite Eingangsfilter 1532 für den zweiten Komparator 152 hat ein erstes RC-Glied für den CAN_H-Signalpfad und ein zweites RC-Glied für den CAN_L- Signalpfad. Das erste RC-Glied hat zusätzlich zu dem Widerstand R_filt_CH_B eine Kapazität C_filt_CH_B. Das zweite RC-Glied hat zusätzlich zu dem Widerstand R_filt_CL_B eine Kapazität C_filt_CL_B. Die Kapazitäten C_filt_CH_B, C_filt_CL_B sind jeweils an einem Ende mit Masse oder dem Anschluss 44 für CAN GND verbunden. Somit verwenden beide Komparatoren 151, 152 denselben Spannungsteiler 1533. Durch die gemeinsame Verwendung des Spannungsteilers 1533 wird die gleichzeitige oder simultane Auswertung von zwei Empfangsschwellen ermöglicht. Die Ansteuerschaltung 158 ermöglicht das Umschalten der Empfangsschwellen T2, T3 in dem zweiten Komparator 152 mit Hilfe eines Signals sw_th. Dies ist in der Tabelle 2 als Zuordnung der Ausgangssignale CA1, CA2 der Komparatoren 151, 152 zu den Empfangsschwellen TI, T2, T3 dargestellt.
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The second input filter 1532 for the second comparator 152 has a first RC element for the CAN_H signal path and a second RC element for the CAN_L signal path. In addition to the resistance R_filt_CH_B, the first RC element has a capacitance C_filt_CH_B. In addition to the resistance R_filt_CL_B, the second RC element has a capacitance C_filt_CL_B. Capacitors C_filt_CH_B, C_filt_CL_B are each connected at one end to ground or to connection 44 for CAN GND. Thus both comparators 151, 152 use the same voltage divider 1533. The joint use of the voltage divider 1533 enables the simultaneous evaluation of two reception thresholds. The drive circuit 158 enables the reception thresholds T2, T3 in the second comparator 152 to be switched over with the aid of a signal sw_th. This is shown in Table 2 as the assignment of the output signals CA1, CA2 of the comparators 151, 152 to the reception thresholds TI, T2, T3.
Figure imgf000021_0001
Tabelle 2: Erstes Beispiel für eine Zuordnung der Ausgangssignale CA1, CA2 der Komparatoren 151, 152 und der Empfangsschwellen TI, T2, T3 Table 2: First example for an assignment of the output signals CA1, CA2 of the comparators 151, 152 and the reception thresholds TI, T2, T3
Somit werden mit der Empfangsschaltung 15 die Empfangsschwellen TI, T2 in der Arbitrationsphase 451 gleichzeitig oder simultan ausgewertet, für welche die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart SLOW geschaltet wird. Nach Umschaltung der Empfangsschwelle in dem zweiten Komparator 152, wie nachfolgend beschrieben, werden die Empfangsschwellen TI, T3 in der Datenphase 452 gleichzeitig oder simultan ausgewertet, für welche die Sende- /Empfangseinrichtung 12 in eine der Betriebsarten FAST_TX, FAST_RX geschaltet wird. The receiving circuit 15 thus evaluates the receiving thresholds TI, T2 in the arbitration phase 451 at the same time or simultaneously, for which the transceiver 12 is switched to the SLOW operating mode. After switching the reception threshold in the second comparator 152, as described below, the reception thresholds TI, T3 are evaluated simultaneously in the data phase 452, for which the transceiver 12 is switched to one of the operating modes FAST_TX, FAST_RX.
Gemäß Fig. 7 hat der zweite Komparator 152 eine Betriebsarteinstelleinheit 1520, eine zweistufige Schaltung, die ein erstes Eingangsdifferenzpaar 1521, ein zweites Eingangsdifferenzpaar 1522 und einen ersten bis dritten Stromspiegel 1525, 1526, 1527 aufweist, und einen Ausgangspuffer 1528. Der Ausgangspuffer 1528 treibt das Ausgangssignal CA2. Die Betriebsarteinstelleinheit 1520 wird von der Ansteuerschaltung 158 mit dem Schaltsignal sw_th angesteuert. Das Schaltsignal sw_th schaltet den Komparator 152 entsprechend der Betriebsart, mit welcher die Empfangsstufe 153 die Signale CAN_H, CAN_L zu empfangen, genauer gesagt zu interpretieren, hat, wie zuvor beschrieben. According to Fig. 7, the second comparator 152 has a mode setting unit 1520, a two-stage circuit having a first input differential pair 1521, a second input differential pair 1522 and first to third current mirrors 1525, 1526, 1527, and an output buffer 1528. The output buffer 1528 drives the Output signal CA2. The operating mode setting unit 1520 is controlled by the control circuit 158 with the switching signal sw_th. The switching signal sw_th switches the comparator 152 according to the operating mode with which the receiving stage 153 has to receive, more precisely to interpret, the signals CAN_H, CAN_L, as described above.
Die zweistufige Schaltung von Fig. 7 hat die folgenden Elemente, nämlich eine erste bis fünfte Stromquelle II, 12, 13, 14, 15, einen ersten und zweiten Transistor TRI, TR2, die das erste Eingangsdifferenzpaar 1521 bilden, einen Widerstand Rdiff, einen ersten und zweiten Kollektor-Widerstand RC1, RC2, einen dritten und vierten Transistor TR5, TR6 als Emitterfolger, einen fünften und sechsten Transistor TR7, TR8 als Pegelschalter (Levelshifter), einen siebenten und achten Transistor TR9, TRIO, die das zweite Eingangsdifferenzpaar 1522 bilden, den ersten Stromspiegel 1525, der Transistoren TR11, TR12 aufweist, den zweiten Stromspiegel 1526, der Transistoren TR13, TR14 aufweist, den dritten Stromspiegel 1527, der Transistoren TR15, TR16 aufweist. Die Transistoren TRI, TR2, TR5, TR5, TR7, TR8 sind bei dem Beispiel von Fig. 7 npn- Bipolartransistoren. Die Transistoren TR9, TRIO sind bei dem Beispiel von Fig. 7 pnp-Bipolartransistoren. Die Transistoren TR11, TR12, TR13, TR14, TR15, TR16 sind bei dem Beispiel von Fig. 7 Feldeffekttransistoren. Die Transistoren TR11, TR12, TR13, TR14 des ersten und zweiten Stromspiegels 1525, 1526 sind bei dem Beispiel von Fig. 7 NMOS-Transistoren, insbesondere normal sperrende n- Kanal MOSFETS (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren). Die Transistoren TR15, TR16 des dritten Stromspiegels 1527 sind bei dem Beispiel von Fig. 7 PMOS-Transistoren, insbesondere normal sperrende p- Kanal MOSFETS (Metall-Oxid- Halbleiter- Feldeffekttransistoren). The two-stage circuit of Fig. 7 has the following elements, namely first through fifth current sources II, 12, 13, 14, 15, first and second transistors TRI, TR2 forming the first input differential pair 1521, a resistor Rdiff, a first and second collector resistor RC1, RC2, a third and fourth transistor TR5, TR6 as an emitter follower, a fifth and sixth transistor TR7, TR8 as a level switch (level shifter), a seventh and eighth transistor TR9, TRIO, which form the second input differential pair 1522, the first current mirror 1525 comprising transistors TR11, TR12, the second current mirror 1526 comprising transistors TR13, TR14, the third current mirror 1527 comprising transistors TR15, TR16. The transistors TRI, TR2, TR5, TR5, TR7, TR8 are npn bipolar transistors in the example of FIG. The transistors TR9, TRIO are pnp bipolar transistors in the example of FIG. The transistors TR11, TR12, TR13, TR14, TR15, TR16 are field effect transistors in the example of FIG. In the example of FIG. 7, the transistors TR11, TR12, TR13, TR14 of the first and second current mirrors 1525, 1526 are NMOS transistors, in particular normally blocking n-channel MOSFETS (metal-oxide-semiconductor field-effect transistors). In the example of FIG. 7, the transistors TR15, TR16 of the third current mirror 1527 are PMOS transistors, in particular normally blocking p-channel MOSFETS (metal oxide semiconductor field effect transistors).
Die zweistufige Schaltung von Fig. 7 wird über den Anschluss 43 mit der Spannung CAN_SUPPLY versorgt. Jeder der Kollektor-Widerstände RC1, RC2 ist an einem seiner Enden mit dem Anschluss 43 verbunden. Zudem sind die Kollektoren der Transistoren TR5, TR6 mit dem Anschluss 43 verbunden. Außerdem sind die fünfte Stromquelle 15 und der dritte Stromspiegel 1527 mit den Transistoren TR15, TR16 mit dem Anschluss 43 verbunden. Die fünfte Stromquelle 15 speist das zweite Eingangsdifferenzpaar 1522 aus dem siebenten und achten Transistor TR9, TRIO. Die erste Stromquelle II ist an Masse angeschlossen sowie an ihrem anderen Ende an den Emitter des ersten Transistors TRI und an ein Ende des Widerstands Rdiff. Die zweite Stromquelle 12 ist an Masse angeschlossen sowie an ihrem anderen Ende an den Emitter des zweiten Transistors TR2 und an das andere Ende des Widerstands Rdiff. Die Stromquellen II, 12 stellen den Arbeitspunkt für die Transistoren TRI, TR2 ein. Die Empfangsschwelle T2 oder die Empfangsschwelle T3 wird je nach dem Wert des Schaltsignals sw_th über die Stromquellen II, 12 und den Widerstand Rdiff eingestellt, wie in Tabelle 2 zuvor angegeben. The two-stage circuit of FIG. 7 is supplied with the voltage CAN_SUPPLY via the connection 43 . Each of the collector resistors RC1, RC2 is connected to the terminal 43 at one of its ends. In addition, the collectors of the transistors TR5, TR6 are connected to the terminal 43. In addition, the fifth current source 15 and the third current mirror 1527 are connected to the terminal 43 with the transistors TR15, TR16. The fifth current source 15 feeds the second input differential pair 1522 from the seventh and eighth transistors TR9, TRIO. The first current source II is connected to ground and at its other end to the emitter of the first transistor TRI and to one end of the resistor Rdiff. The second current source 12 is connected to ground and at its other end to the emitter of the second transistor TR2 and to the other end of the resistor Rdiff. The current sources II, 12 set the operating point for the transistors TRI, TR2. The reception threshold T2 or the reception threshold T3 is adjusted according to the value of the switching signal sw_th via the current sources II, I2 and the resistor Rdiff, as indicated in table 2 above.
Die Basis des dritten Transistors TR5 ist an die Verbindung zwischen dem ersten Transistor TRI und dem ersten Kollektor- Widerstand RC1 angeschlossen. Die Basis des vierten Transistors TR6 ist an die Verbindung zwischen dem zweiten Transistor TR2 und dem zweiten Kollektor- Widerstand RC2 angeschlossen. An den Emitter des dritten Transistors TR5 ist der fünfte Transistor TR7 mit seinem Kollektor und seiner Basis angeschlossen. An den Emitter des vierten Transistors TR6 ist der sechste Transistor TR8 mit seinem Kollektor und seinem Basis angeschlossen. Der Emitter des dritten Transistors TR5 ist an die Stromquelle 13 angeschlossen. Der Emitter des vierten Transistors TR6 ist an die Stromquelle 14 angeschlossen. The base of the third transistor TR5 is connected to the junction between the first transistor TRI and the first collector resistor RC1. The base of the fourth transistor TR6 is connected to the junction between the second transistor TR2 and the second collector resistor RC2. The collector and base of the fifth transistor TR7 are connected to the emitter of the third transistor TR5. The collector and base of the sixth transistor TR8 are connected to the emitter of the fourth transistor TR6. The emitter of the third transistor TR5 is connected to the current source I3. The fourth transistor TR6 has its emitter connected to the current source 14 .
Die Basis des siebten Transistors TR9 ist an die Verbindung zwischen dem fünften Transistor TR7 und der dritten Stromquelle 13 angeschlossen. Die Basis des achten Transistors TRIO ist an die Verbindung zwischen dem sechsten Transistor TR8 und der vierten Stromquelle 14 angeschlossen. Die Emitter der Transistoren TR9, TRIO sind mit der Stromquelle 15 verbunden. An den Kollektor des siebenten Transistors TR9 ist der Transistor TU des ersten Stromspiegels angeschlossen. An den Kollektor des achten Transistors TRIO ist der Transistor T13 des zweiten Stromspiegels angeschlossen. The base of the seventh transistor TR9 is connected to the junction between the fifth transistor TR7 and the third current source I3. The base of the eighth transistor TRIO is connected to the junction between the sixth transistor TR8 and the fourth current source 14 . The emitters of the transistors TR9, TRIO are connected to the current source 15. The transistor TU of the first current mirror is connected to the collector of the seventh transistor TR9. The transistor T13 of the second current mirror is connected to the collector of the eighth transistor TRIO.
Der Transistor T12 des ersten Stromspiegels 1525 ist zwischen den Transistor T15 des dritten Stromspiegels 1527 und Masse geschaltet. Der Transistor T14 des zweiten Stromspiegels 1526 ist zwischen den Transistor T16 des dritten Stromspiegels 1527 und Masse geschaltet. Der Ausgangspuffer 1522 ist an seinem Eingang mit dem Transistor TR14 des zweiten Stromspiegels und dem Transistor TR16 des dritten Stromspiegels verbunden. The transistor T12 of the first current mirror 1525 is connected between the transistor T15 of the third current mirror 1527 and ground. The transistor T14 of the second current mirror 1526 is connected between the transistor T16 of the third current mirror 1527 and ground. The output buffer 1522 is on its input connected to the transistor TR14 of the second current mirror and the transistor TR16 of the third current mirror.
Bei dem Beispiel von Fig. 5 bis Fig. 7 ist die Ansteuerschaltung 158 als Transistor ausgestaltet oder hat mindestens einen Transistor. Der Transistor ist insbesondere ein NMOS-Transistor. Die Abkürzung „NMOS“ bezeichnet einen n- Kanal-MOSFET, wobei die Abkürzung „MOSFET“ für Metall-Oxid- Feldeffekttransistor steht. Steuert die Ansteuerschaltung 158 die Betriebsarteinstelleinheit 1520 mit einem Signal sw_th mit dem Wert „high“ an, stellt die Betriebsarteinstelleinheit 1520 die Empfangsschwelle T2 von Fig. 4 ein, wie zuvor beschrieben. In the example of FIGS. 5 to 7, the drive circuit 158 is in the form of a transistor or has at least one transistor. The transistor is in particular an NMOS transistor. The abbreviation "NMOS" denotes an n-channel MOSFET, where the abbreviation "MOSFET" stands for metal-oxide field effect transistor. If the control circuit 158 controls the operating mode setting unit 1520 with a signal sw_th with the value “high”, the operating mode setting unit 1520 sets the receiving threshold T2 from FIG. 4 as previously described.
Das heißt, gemäß Fig. 5 bis Fig. 7 liefert der erste Komparator 151 in allen Betriebsarten der Sende-/Empfangseinrichtung 12 ein Signal CA1, bei dem die Signale S_l, S_2 unter Verwendung der Empfangsschwelle TI ausgewertet wurden. Dagegen gilt für den zweiten Komparator 152, dass das Signal CA1 in den beiden Kommunikationsphasen einer Nachricht 45 mit unterschiedlichen Empfangsschwellen ausgewertet wurde. Liegt das Signal sw_th mit dem Wert „high“ an der Betriebsarteinstelleinheit 1520 an, liefert der zweite Komparator 152 ein Signal CA2, bei dem die Signale S_3, S_4 unter Verwendung der Empfangsschwelle T2 ausgewertet wurden. Dagegen liefert der erste Komparator 151 unabhängig von dem Signal sw_th ein Signal CA1, bei dem die Signale S_l, S_2 unter Verwendung der Empfangsschwelle TI ausgewertet wurden. In anderen Worten, der erste Komparator 151 liefert die Erkennung von Schwelle TI und der zweite Komparator 152 liefert die Erkennung von Schwelle T2. In other words, according to FIGS. 5 to 7, the first comparator 151 supplies a signal CA1 in all operating modes of the transceiver 12, in which the signals S_1, S_2 were evaluated using the reception threshold TI. In contrast, for the second comparator 152, the signal CA1 was evaluated in the two communication phases of a message 45 with different reception thresholds. If the sw_th signal with the value “high” is present at the operating mode setting unit 1520, the second comparator 152 supplies a signal CA2 in which the signals S_3, S_4 were evaluated using the receiving threshold T2. In contrast, the first comparator 151 supplies a signal CA1, independently of the signal sw_th, in which the signals S_1, S_2 were evaluated using the reception threshold TI. In other words, the first comparator 151 provides the detection of threshold TI and the second comparator 152 provides the detection of threshold T2.
Hat das Signal sw_th an der Betriebsarteinstelleinheit 1520 dagegen den Wert „low“, liefert der zweite Komparator 152 ein Signal CA2, bei dem die Signale S_3, S_4 unter Verwendung der Empfangsschwelle T3 ausgewertet wurden. Dagegen liefert der erste Komparator 151 wieder unabhängig von dem Signal sw_th ein Signal CA1, bei dem die Signale S_l, S_2 unter Verwendung der Empfangsschwelle TI ausgewertet wurden. In anderen Worten, der erste Komparator 151 liefert die Erkennung von Schwelle TI und der zweite Komparator 152 liefert die Erkennung von Schwelle T3. Durch die beschriebene Ausgestaltung der Empfangsstufe 15 können zwei unterschiedliche Empfangsschwellen der Empfangsschwellen TI, T2, T3 unabhängig voneinander und somit auch gleichzeitig oder simultan geprüft werden. Zusätzlich dazu kann mit Hilfe der Ansteuerschaltung 158 zwischen zwei Empfangsschwellen der Empfangsschwellen TI, T2, T3 umgeschaltet werden. Dadurch können entweder die Empfangsschwellen TI, T2 gemäß Fig. 4 unabhängig voneinander und gleichzeitig geprüft werden oder die Empfangsschwellen TI, T3 gemäß Fig. 4 unabhängig voneinander und gleichzeitig geprüft werden. Es sind also zwei der drei Empfangsschwellen TI,If, on the other hand, the sw_th signal at the operating mode setting unit 1520 has the value “low”, the second comparator 152 supplies a signal CA2 in which the signals S_3, S_4 were evaluated using the reception threshold T3. In contrast, the first comparator 151 again supplies a signal CA1, independently of the signal sw_th, in which the signals S_1, S_2 were evaluated using the reception threshold TI. In other words, the first comparator 151 provides the detection of threshold TI and the second comparator 152 provides the detection of threshold T3. The configuration of the receiving stage 15 described allows two different receiving thresholds of the receiving thresholds TI, T2, T3 to be tested independently of one another and thus also at the same time or simultaneously. In addition to this, the control circuit 158 can be used to switch between two reception thresholds of the reception thresholds TI, T2, T3. As a result, either the reception thresholds TI, T2 according to FIG. 4 can be checked independently of one another and simultaneously, or the reception thresholds TI, T3 according to FIG. 4 can be checked independently of one another and simultaneously. So there are two of the three reception thresholds TI,
T2, T3 je nach Bedarf zu der dritten Empfangsschwelle schaltbar. T2, T3 can be switched to the third reception threshold as required.
Die Betriebsarteinstelleinheit 1520 stellt somit die Empfangsschwellen T2, T3 gemäß der derzeit geforderten Betriebsart (SLOW, FAST_TX, FAST_RX) der Sende-/Empfangseinrichtung 12 ein. The operating mode setting unit 1520 thus sets the reception thresholds T2, T3 according to the currently required operating mode (SLOW, FAST_TX, FAST_RX) of the transceiver 12.
Gemäß einer Modifikation des vorangehenden Ausführungsbeispiels, stellt ein Signal sw_th an der Betriebsarteinstelleinheit 1520 mit dem Wert „low“ die Empfangsschwelle T2 in dem Komparator 152 ein und ein Signal sw_th mit dem Wert „high“ stellt die Empfangsschwelle T3 in dem Komparator 152 ein. According to a modification of the previous embodiment, a signal sw_th at the mode setting unit 1520 with the value "low" sets the reception threshold T2 in the comparator 152 and a signal sw_th with the value "high" sets the reception threshold T3 in the comparator 152 .
Gemäß einer zweiten Modifikation des vorangehenden Ausführungsbeispiels stellt der erste Komparator 151 immer die Empfangsschwelle T2 ein und der zweite Komparator 152 kann zwischen den Schwellen TI und T3 umschalten. According to a second modification of the previous embodiment, the first comparator 151 always sets the reception threshold T2, and the second comparator 152 can switch between the thresholds TI and T3.
Gemäß einer dritten Modifikation des vorangehenden Ausführungsbeispiels kann der erste Komparator 151 der umschaltbare Komparator sein, wie zuvor für den zweiten Komparator 152 beschrieben. Der zweite Komparator 152 ist nicht umschaltbar. Bei dieser Modifikation ist die Zuordnung der Ausgangssignale CA1, CA2 der Komparatoren 151, 152 zu den Empfangsschwellen TI, T2, T3 wie in Tabelle 3 dargestellt.
Figure imgf000026_0001
According to a third modification of the foregoing embodiment, the first comparator 151 may be the switchable comparator as described for the second comparator 152 above. The second comparator 152 cannot be switched over. In this modification, the assignment of the output signals CA1, CA2 of the comparators 151, 152 to the reception thresholds TI, T2, T3 is shown in Table 3.
Figure imgf000026_0001
Tabelle 3: Zweites Beispiel für eine Zuordnung der Ausgangssignale CA1, CA2 der Komparatoren 151, 152 und der Empfangsschwellen TI, T2, T3 Table 3: Second example for an assignment of the output signals CA1, CA2 of the comparators 151, 152 and the reception thresholds TI, T2, T3
Fig. 8 zeigt eine Sende-/Empfangseinrichtung 120 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Sende-/Empfangseirichtung 120 kann anstelle einer Sende-/Empfangseirichtung 12 in dem Bussystem 1 von Fig. 1 verwendet werden. 8 shows a transceiver 120 according to a second exemplary embodiment. The transceiver 120 can be used instead of a transceiver 12 in the bus system 1 of FIG.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 120 hat ein Sendemodul 1210 und ein Empfangsmodul 122. Das Sendemodul 1210 ist in vielen Teilen auf dieselbe Weise aufgebaut wie das Sendemodul 121 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher sind nachfolgend nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben The transmission/reception device 120 has a transmission module 1210 and a reception module 122. The transmission module 1210 is constructed in many parts in the same way as the transmission module 121 according to the first exemplary embodiment. Therefore, only the differences from the first exemplary embodiment are described below
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugt das Sendemodul 1210 die Signale CAN_H, CAN_L für die zwei Kommunikationsphasen auf dem Bus 40, wie anhand von Fig. 9 bis Fig. 12 nachfolgend beschrieben. In contrast to the first exemplary embodiment, the transmission module 1210 generates the signals CAN_H, CAN_L for the two communication phases on the bus 40, as described below with reference to FIGS. 9 to 12.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel für einen Teil des digitalen Sendesignals TxD, welches das Sendemodul 121 in der Arbitrationsphase 451 von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 empfängt, und daraus die Signale CAN_H, CAN_L für den Bus 40 erzeugt. In Fig. 9 wechselt das Sendesignal TxD von einem Zustand LW (Niedrig = Low) zu einem Zustand Hl (Hoch = High) und wieder zurück zu dem Zustand LW (Niedrig = Low). Das Empfangssignal RxD ist im Idealfall identisch zu dem Sendesignal TxD. In einem solchen Idealfall gibt es keine Sendeverzögerung /Laufzeit, insbesondere über den Bus 40, und keinen etwaigen Empfangsfehler. 9 shows an example of a part of the digital transmission signal TxD, which the transmission module 121 receives from the communication control device 11 in the arbitration phase 451 and generates the signals CAN_H, CAN_L for the bus 40 therefrom. In FIG. 9, the transmission signal TxD changes from a state LW (low=low) to a state HI (high=high) and back to the state LW (low=low). In the ideal case, the reception signal RxD is identical to the transmission signal TxD. In such an ideal case, there is no transmission delay/delay, particularly over the bus 40, and no reception error, if any.
Wie in Fig. 10 genauer gezeigt, kann das Sendemodul 121 für das Sendesignal TxD von Fig. 9 in der Betriebsart CAN SIC oder CAN XL die Signale CAN_H, CAN_L von Fig. 10 für die Busadern 41, 42 erzeugen. Im Unterschied zu Fig. 3, ist bei den Signalen von Fig. 10 zusätzlich ein Zustand 403 (sic) vorhanden. Der Zustand 403 (sic) kann unterschiedlich lang sein, wie mit dem Zustand 403_0 (sic) beim Übergang von dem Zustand 402 (rec) zu dem Zustand 401 (dom) gezeigt und dem Zustand 403_1 (sic) beim Übergang von dem Zustand 401 (dom) zu dem Zustand 402 (rec) gezeigt. Der Zustand 403_0 (sic) ist zeitlich kürzer als der Zustand 403_1 (sic). Um Signale gemäß Fig. 10 zu erzeugen, wird das Sendemodul 1210 in eine SIC- Betriebsart (SIC-Mode) geschaltet. As shown in more detail in FIG. 10, the transmission module 121 for the transmission signal TxD from FIG. 9 can generate the signals CAN_H, CAN_L from FIG. 10 for the bus cores 41, 42 in the CAN SIC or CAN XL operating mode. In contrast to FIG. 3, the signals from FIG. 10 also have a state 403 (sic). State 403 (sic) can have different lengths, as shown with state 403_0 (sic) when transitioning from state 402 (rec) to state 401 (dom) and state 403_1 (sic) when transitioning from state 401 ( dom) to state 402 (rec). State 403_0 (sic) is shorter in time than state 403_1 (sic). In order to generate signals according to FIG. 10, the transmission module 1210 is switched to a SIC operating mode (SIC mode).
Das Durchlaufen des kurzen sic-Zustands 403_0 ist gemäß dem Standard CiA610-3 für CAN XL nicht gefordert und der Zustand ist abhängig von der Art der Implementierung. Die zeitliche Dauer des „langen“ Zustands 403_1 (sic) ist für CAN-SIC als auch für die SIC- Betriebsart bei CAN-XL spezifiziert als t_sic < 530ns, beginnend mit der steigenden Flanke an dem Sendesignal TxD von Fig. Going through the short sic state 403_0 is not required according to the standard CiA610-3 for CAN XL and the state depends on the type of implementation. The duration of the "long" state 403_1 (sic) is specified for CAN-SIC as well as for the SIC operating mode in CAN-XL as t_sic < 530ns, beginning with the rising edge on the transmit signal TxD of Fig.
9. 9.
Das Sendemodul 121 soll im „langen“ Zustand 403_1 (sic) die Impedanz zwischen den Busadern 41 (CANH) und 42 (CANL) möglichst gut an den charakteristischen Wellenwiderstand Zw der verwendeten Busleitung anpassen. Hierbei gilt Zw=1000hm oder 1200hm. Diese Anpassung verhindert Reflexionen und lässt somit den Betrieb bei höheren Bitraten zu. Zur Vereinfachung wird nachfolgend immer von dem Zustand 403 (sic) oder sic- Zustand 403 gesprochen. In the “long” state 403_1 (sic), the transmission module 121 should match the impedance between the bus cores 41 (CANH) and 42 (CANL) as well as possible to the characteristic wave impedance Zw of the bus line used. Zw=1000hm or 1200hm applies here. This adjustment prevents reflections and thus allows operation at higher bit rates. For the sake of simplicity, the term 403 (sic) or sic state 403 is always used below.
Fig. 11 zeigt ein Beispiel für einen anderen Teil des digitalen Sendesignals TxD, welches das Sendemodul 1210 in der Datenphase 452 von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 (Fig. 1) empfängt, und daraus die Signale CAN_H, CAN_L für den Bus 40 erzeugt. In Fig. 11 wechselt das Sendesignal TxD mehrmals von Zustand Hl (Hoch = High) zu einem Zustand LW (Niedrig = Low) und wieder zu einem Zustand Hl (Hoch = High) und so weiter. FIG. 11 shows an example of another part of the digital transmission signal TxD, which the transmission module 1210 receives in the data phase 452 from the communication control device 11 (FIG. 1), and generates the signals CAN_H, CAN_L for the bus 40 therefrom. In Fig. 11 the transmission signal changes TxD several times from HI (High = High) state to an LW (Low = Low) state and back to an HI (High = High) state and so on.
Wie in Fig. 12 genauer gezeigt, erzeugt das Sendemodul 1210 für das Sendesignal TxD von Fig. 11 die Signale CAN_H, CAN_L für die Busadern 41, 42 derart, dass sich der Zustand L0 für einen Zustand LW (Niedrig = Low) ausbildet. Zudem bildet sich der Zustand LI für einen Zustand Hl (Hoch = High) aus. As shown in more detail in FIG. 12, the transmission module 1210 generates the signals CAN_H, CAN_L for the bus cores 41, 42 for the transmission signal TxD from FIG. 11 in such a way that the state L0 is formed for a state LW (low=low). In addition, the state LI forms for a state H1 (high=high).
Es ist möglich, dass für die zwei Buszustände LO, LI zumindest zeitweise kein dominanter und rezessiver Buszustand verwendet wird, sondern stattdessen ein erster Buszustand und ein zweiter Buszustand verwendet werden, die beide getrieben werden. Ein Beispiel für ein solches Bussystem ist ein CAN XL- Bussystem. It is possible that no dominant and recessive bus state is used for the two bus states LO, LI, at least temporarily, but instead a first bus state and a second bus state are used, both of which are driven. An example of such a bus system is a CAN XL bus system.
Das Empfangsmodul 122 kann auch die Signale gemäß Fig. 10 und Fig. 12 in den beiden verschiedenen Kommunikationsphasen, nämlich der SIC- Betriebsart oder Arbitrationsphase 451 und der Datenphase 452empfangen. Hierfür schaltet das Empfangsmodul 122 die Empfangsschwellen T2, T3 für die jeweiligen Betriebsarten um, wie zuvor in Bezug auf das vorangehende Ausführungsbeispiel beschrieben. The receiving module 122 can also receive the signals according to FIG. 10 and FIG. 12 in the two different communication phases, namely the SIC operating mode or arbitration phase 451 and the data phase 452. For this purpose, the receiving module 122 switches the receiving thresholds T2, T3 for the respective operating modes, as previously described in relation to the previous exemplary embodiment.
Die Betriebsarteinstelleinheit 1520 stellt somit die Empfangsschwellen T2, T3 gemäß der derzeit geforderten Betriebsart (SIC, FAST_TX, FAST_RX) der Sende-/Empfangseinrichtung 120 ein. The operating mode setting unit 1520 thus sets the reception thresholds T2, T3 according to the currently required operating mode (SIC, FAST_TX, FAST_RX) of the transceiver 120.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist auch der erste Komparator 151 ein Komparator, der zwei unterschiedliche Empfangsschwellen einstellen kann, wie zuvor für den zweiten Komparator 152 in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben. Insbesondere kann der erste Komparator 151 zwischen der ersten und zweiten Empfangsschwelle TI, T2 umgeschaltet werden. According to a third embodiment, the first comparator 151 is also a comparator that can set two different reception thresholds, as previously described for the second comparator 152 in relation to the first embodiment. In particular, the first comparator 151 can be switched over between the first and second receiving thresholds TI, T2.
In diesem Fall ist die Logikschaltung 1222 derart ausgestaltet, dass immer beide Komparatorsignale CA1, CA2 an den Treiber 1221 weitergeleitet werden. Das Empfangsmodul 122 wertet die Signale CAN_H, CAN_L immer mit zwei Empfangsschwellen gleichzeitig oder simultan aus, nämlich entweder mit den Empfangsschwellen TI, T2 oder mit den Empfangsschwellen T2, T3. Zudem werden die zwei Empfangsschwellen unabhängig voneinander ausgewertet. In this case, the logic circuit 1222 is designed in such a way that both comparator signals CA1, CA2 are always forwarded to the driver 1221. That Reception module 122 always evaluates the signals CAN_H, CAN_L with two reception thresholds at the same time or simultaneously, namely either with reception thresholds TI, T2 or with reception thresholds T2, T3. In addition, the two reception thresholds are evaluated independently of one another.
Diese Schaltung kann vorteilhaft sein, wenn auch in der Datenphase 452 die Empfangsschwelle T2 verwendet werden soll, wie in Fig. 4 gezeigt. This circuit can be advantageous if the reception threshold T2 is also to be used in the data phase 452, as shown in FIG.
Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel ist die zweistufige Schaltung von Fig. According to a fourth embodiment, the two-stage circuit of Fig.
7 nur mit Bipolartransistoren aufgebaut. 7 built only with bipolar transistors.
Gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel ist zweistufige Schaltung von Fig. 7 nur mit MOSFET-Transistoren aufgebaut. According to a fifth embodiment, the two-stage circuit of FIG. 7 is constructed only with MOSFET transistors.
Gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel ist die zuvor beschriebene zweistufige Schaltung von Fig. 7 einstufig ausgestaltet. According to a sixth exemplary embodiment, the two-stage circuit of FIG. 7 described above is configured in one stage.
Gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel ist die zuvor beschriebene zweistufige Schaltung von Fig. 7 mehrstufig ausgestaltet. According to a seventh exemplary embodiment, the two-stage circuit of FIG. 7 described above has a multi-stage design.
Gemäß einem achten Ausführungsbeispiel ist die zuvor beschriebene zweistufige Schaltung von Fig. 7, je nach Pegeln, invertiert oder geflippt mit PMOS- Eingangspaar realisiert. Insbesondere können die Transistoren TRI, TR2, TR9, TRIO als PMOS-Transistoren oder p-Kanal Bipolartransistoren bzw. pnp- Bipolartransistoren sein. According to an eighth exemplary embodiment, the previously described two-stage circuit of FIG. 7, depending on the levels, is inverted or flipped with a PMOS input pair. In particular, the transistors TRI, TR2, TR9, TRIO can be PMOS transistors or p-channel bipolar transistors or pnp bipolar transistors.
In diesem Fall kann die Ansteuerschaltung 158 mindestens einen Transistor, insbesondere ein MOS-Transistor, aufweisen. Die Ansteuerschaltung 158 steuert die Betriebsarteinstelleinheit 1520 mit dem Signal sw_th mit den entsprechenden Werten an, um entweder die Empfangsschwelle T2 oder die Empfangsschwelle T3 von Fig. 4 einzustellen, wie zuvor beschrieben. In this case, the control circuit 158 can have at least one transistor, in particular a MOS transistor. The control circuit 158 controls the operating mode setting unit 1520 with the sw_th signal with the appropriate values in order to set either the reception threshold T2 or the reception threshold T3 of FIG. 4 , as previously described.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Sendemoduls 121, 1210, des Empfangsmoduls 122, der Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 120, der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, des Bussystems 1 und des darin ausgeführten Verfahrens gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar. All previously described configurations of the transmitter module 121, 1210, the receiver module 122, the transmitter/receiver devices 12, 22, 120, the subscriber stations 10, 20, 30, the bus system 1 and the one implemented therein Methods according to the first and second exemplary embodiment and their modifications can be used individually or in all possible combinations. In addition, the following modifications in particular are conceivable.
Das zuvor beschriebene Bussystem 1 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1 gemäß dem ersten und/oder zweiten Ausführungsbeispiel kann jedoch alternativ eine andere Art von Kommunikationsnetz sein, bei dem die Signale als differentielle Signale übertragen werden. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation 10, 20, 30 auf den Bus 40 gewährleistet ist. The previously described bus system 1 according to the first and second exemplary embodiment is described using a bus system based on the CAN protocol. However, the bus system 1 according to the first and/or second exemplary embodiment can alternatively be another type of communication network in which the signals are transmitted as differential signals. It is advantageous, but not an essential requirement, that in the bus system 1 exclusive, collision-free access by a subscriber station 10, 20, 30 to the bus 40 is guaranteed at least for certain periods of time.
Das Bussystem 1 gemäß dem ersten und/oder zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen ist insbesondere ein CAN-Bussystem oder ein CAN-HS- Bussystem oder ein CAN FD-Bussystem oder ein CAN SIC-Bussystem oder ein CAN XL-Bussystem. Das Bussystem 1 kann jedoch ein anderes Kommunikationsnetzwerk sein, bei dem die Signale als differentielle Signale und seriell über den Bus 40 übertragen werden. The bus system 1 according to the first and/or second exemplary embodiment and modifications thereof is in particular a CAN bus system or a CAN HS bus system or a CAN FD bus system or a CAN SIC bus system or a CAN XL bus system. However, the bus system 1 can be another communication network in which the signals are transmitted as differential signals and serially via the bus 40 .
Somit ist die Funktionalität der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beispielsweise bei Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 120 einsetzbar, die in einem CAN-Bussystem oder einem CAN-HS-Bussystem oder einem CAN FD- Bussystem oder einem CAN SIC-Bussystem oder einem CAN XL-Bussystem betreibbar sind. Thus, the functionality of the exemplary embodiments described above can be used, for example, in transceiver devices 12, 22, 120 that are in a CAN bus system or a CAN HS bus system or a CAN FD bus system or a CAN SIC bus system or a CAN XL -Bus system are operable.
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem Bussystem 1 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen ist beliebig. Insbesondere sind nur Teilnehmerstationen 10 oder nur Teilnehmerstationen 30 in den Bussystemen 1 des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels vorhanden. The number and arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 according to the first and second exemplary embodiment and their modifications is arbitrary. In particular, only subscriber stations 10 or only subscriber stations 30 are present in the bus systems 1 of the first or second exemplary embodiment.

Claims

Ansprüche Expectations
1) Empfangsmodul (122) zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem (1), mit einem ersten Komparator (151; 152) zur Auswertung der von einem Bus (40) des Bussystems (1) empfangenen differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) mit einer ersten Empfangsschwelle (TI; T2), einem zweiten Komparator (152; 151) zur Auswertung der von dem Bus (40) empfangenen differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) mit einer zweiten Empfangsschwelle (T2; TI) oder einer dritten Empfangsschwelle (T3), wobei die erste bis dritte Empfangsschwelle (TI; T2, T3) unterschiedlich sind, einem Spannungsteiler (1533), der an den Bus (40) angeschlossen ist, zum Bereitstellen der von dem Bus (40) empfangenen differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) für den ersten Komparator (151; 152) und für den zweiten Komparator (152; 151), und einer Ansteuerschaltung (158) zum Umschalten des zweiten Komparators (152; 151) zwischen der zweiten und dritten Empfangsschwelle (T2, T3; TI T3) in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Empfangsmoduls (122), in welche das Empfangsmodul (122) für eine erste oder zweite Kommunikationsphase (451, 452) einer Kommunikation auf dem Bus (40) zu schalten ist. 1) receiving module (122) for receiving differential signals in a serial bus system (1), with a first comparator (151; 152) for evaluating the differential signals (CAN_H, CAN_L) received from a bus (40) of the bus system (1) with a first reception threshold (TI; T2), a second comparator (152; 151) for evaluating the differential signals (CAN_H, CAN_L) received from the bus (40) with a second reception threshold (T2; TI) or a third reception threshold (T3 ), wherein the first to third reception thresholds (TI; T2, T3) are different, a voltage divider (1533) which is connected to the bus (40) for providing the differential signals (CAN_H, CAN_L ) for the first comparator (151; 152) and for the second comparator (152; 151), and a drive circuit (158) for switching the second comparator (152; 151) between the second and third reception thresholds (T2, T3; TI T3 ) depending on a company Type of receiving module (122) into which the receiving module (122) is to be switched for a first or second communication phase (451, 452) of a communication on the bus (40).
2) Empfangsmodul (122) nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Komparator (151, 152) derart an den Spannungsteiler (1533) angeschlossen sind, dass der erste und zweite Komparator (151, 152) die vom Bus (40) empfangenen differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) simultan auswerten. 2) receiving module (122) according to claim 1, wherein the first and second comparator (151, 152) are connected to the voltage divider (1533) such that the first and second comparator (151, 152) from the bus (40) received differential Evaluate signals (CAN_H, CAN_L) simultaneously.
3) Empfangsmodul (122) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Komparator (152; 151) aufweist einen Widerstand (Rdiff), ein Eingangsdifferenzpaar (1521) mit zwei Transistoren (TRI, TR2), zwischen welche der Widerstand (Rdiff) geschaltet ist, eine erste Stromquelle (II), die mit einem Ende des Widerstands (Rdiff) verbunden ist, und eine zweite Stromquelle (12), die mit dem anderen Ende des Widerstands (Rdiff) verbunden ist. 3) receiving module (122) according to claim 1 or 2, wherein the second comparator (152; 151). a resistor (Rdiff), an input differential pair (1521) having two transistors (TRI, TR2) between which the resistor (Rdiff) is connected, a first current source (II) connected to one end of the resistor (Rdiff), and a second current source (12) connected to the other end of the resistor (Rdiff).
4) Empfangsmodul (122) nach Anspruch 3, wobei die erste und zweite Stromquelle (II, 12) zum Einstellen eines Arbeitspunkts der zwei Transistoren (TRI, TR2) angeordnet sind. 4) receiving module (122) according to claim 3, wherein the first and second current source (II, 12) for setting an operating point of the two transistors (TRI, TR2) are arranged.
5) Empfangsmodul (122) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die erste und zweite Stromquelle (II, 12) und der Widerstand (Rdiff) zum Einstellen der zweiten oder dritten Empfangsschwelle (T2, T3; TI, T3) in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch die Ansteuerschaltung (158) angeordnet sind. 5) receiving module (122) according to claim 3 or 4, wherein the first and second current source (II, 12) and the resistor (Rdiff) for setting the second or third receiving threshold (T2, T3; TI, T3) depending on the control arranged by the drive circuit (158).
6) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Spannungsteiler (1533) eine Schaltung aus Widerständen aufweisen, an welchen der erste und zweite Komparator (151, 152) angeschlossen ist. 6) receiving module (122) according to any one of the preceding claims, wherein the voltage divider (1533) comprise a circuit of resistors to which the first and second comparator (151, 152) is connected.
7) Empfangsmodul (122) nach Anspruch 6, wobei die Anzahl von Widerständen (R_CH1, R_CH2) in einem ersten Widerstandspfad des Spannungsteilers (1533) für ein erstes Signal (CAN_H) der differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) gleich der Anzahl von Widerständen (R_CL1, R_CL2) in einem zweiten Widerstandspfad des Spannungsteilers (1533) für ein zweites Signal (CAN_L) der differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) ist. 7) receiving module (122) according to claim 6, wherein the number of resistors (R_CH1, R_CH2) in a first resistance path of the voltage divider (1533) for a first signal (CAN_H) of the differential signals (CAN_H, CAN_L) equal to the number of resistors ( R_CL1, R_CL2) in a second resistive path of the voltage divider (1533) for a second signal (CAN_L) of the differential signals (CAN_H, CAN_L).
8) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit einem ersten Eingangsfilter (1531), das zwischen den Spannungsteiler (1533) und den ersten Komparator (151; 152) geschaltet ist, und einem zweiten Eingangsfilter (1532), das zwischen den Spannungsteiler (1533) und den zweiten Komparator (152; 151) geschaltet ist, wobei jedes Eingangsfilter (1532) ein RC-Glied für ein erstes Signal (CAN_H) der differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) und ein RC- Glied für ein zweites Signal (CAN_L) der differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) aufweist. 8) receiving module (122) according to any one of the preceding claims, further comprising a first input filter (1531) connected between the voltage divider (1533) and the first comparator (151; 152), and a second input filter (1532) connected between the voltage divider (1533) and the second comparator (152; 151), each input filter (1532) having an RC element for a first signal (CAN_H) of the differential signals (CAN_H, CAN_L ) and an RC element for a second signal (CAN_L) of the differential signals (CAN_H, CAN_L).
9) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Komparator (152; 151) eine mindestens einstufige Schaltung mit Transistoren (TRI, TR2, TR5 bis TR16) aufweist. 9) receiving module (122) according to any one of the preceding claims, wherein the second comparator (152; 151) has an at least single-stage circuit with transistors (TRI, TR2, TR5 to TR16).
10) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit einem Treiber (1222) zum Treiben eines digitalen Empfangssignals (RxD) an eine Kommunikationssteuereinrichtung (11) einer Teilnehmerstation (10; 30) des Bussystems (1), und einer Logikschaltung (1222) zum Weiterleiten eines Ausgangssignals (CA1) des ersten Komparators (151; 152) und eines Ausgangssignals (CA2) des zweiten Komparators (152; 151) an den Treiber (1222), wenn die Ansteuerschaltung (158) die zweite Empfangsschwelle (T2; TI) eingestellt hat, und zum Weiterleiten nur des Ausgangssignals (CA2) des zweiten Komparators (152; 151) an den Treiber (1222), wenn die Ansteuerschaltung (158) die dritte Empfangsschwelle (T3) eingestellt hat. 10) receiving module (122) according to any one of the preceding claims, also with a driver (1222) for driving a digital received signal (RxD) to a communication control device (11) of a subscriber station (10; 30) of the bus system (1), and a logic circuit ( 1222) for forwarding an output signal (CA1) of the first comparator (151; 152) and an output signal (CA2) of the second comparator (152; 151) to the driver (1222) when the drive circuit (158) exceeds the second receiving threshold (T2; TI) and for forwarding only the output signal (CA2) of the second comparator (152; 151) to the driver (1222) when the drive circuit (158) has set the third receiving threshold (T3).
11) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Komparator (151; 152) zur Auswertung der von dem Bus (40) empfangenen differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) mit der ersten Empfangsschwelle (TI; T2) oder der zweiten Empfangsschwelle (T2; TI) ausgestaltet ist. 11) receiving module (122) according to any one of the preceding claims, wherein the first comparator (151; 152) for evaluating the from the bus (40) received differential signals (CAN_H, CAN_L) with the first receiving threshold (TI; T2) or the second Reception threshold (T2; TI) is designed.
12) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 120) für eine Teilnehmerstation (10, 20, 30) für ein serielles Bussystem (1), mit einem Sendemodul (121; 1210) zum Senden von Signalen auf einen Bus (40) des Bussystems (1), und einem Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche. 12) transmitting/receiving device (12; 22; 120) for a subscriber station (10, 20, 30) for a serial bus system (1), with a transmission module (121; 1210) for transmitting signals onto a bus (40) of the bus system (1), and a reception module (122) according to one of the preceding claims.
13) Teilnehmerstation (10; 20; 30) für ein serielles Bussystem (1), mit einer Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22) nach Anspruch 12, und einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21) zur Steuerung der Kommunikation in dem Bussystem (1) und zur Erzeugung eines digitalen Sendesignals (TxD) für das Sendemodul (121; 1210). 13) Subscriber station (10; 20; 30) for a serial bus system (1), with a transmitting/receiving device (12; 22) according to claim 12, and a communication control device (11; 21) for controlling the communication in the bus system (1 ) and for generating a digital transmission signal (TxD) for the transmission module (121; 1210).
14) Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach Anspruch 13, wobei die Teilnehmerstation (10; 20; 30) für die Kommunikation in einem Bussystem (1) ausgestaltet ist, in dem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation (10, 20, 30) auf den Bus (40) des Bussystems (1) gewährleistet ist. 14) Subscriber station (10; 20; 30) according to claim 13, wherein the subscriber station (10; 20; 30) is designed for communication in a bus system (1) in which at least temporarily an exclusive, collision-free access of a subscriber station (10, 20, 30) on the bus (40) of the bus system (1) is guaranteed.
15) Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem (1), wobei das Verfahren die Schritte aufweist, mit15) Method for receiving differential signals in a serial bus system (1), the method having the steps with
Empfangen, mit einem Empfangsmodul (122), von differentiellen Signalen (CAN_H, CAN_L) von einen Bus (40) des Bussystems (1), wobei das Empfangsmodul (122) mit einem Spannungsteiler (1533) an den Bus (40) angeschlossen ist, Receiving, with a receiving module (122), of differential signals (CAN_H, CAN_L) from a bus (40) of the bus system (1), the receiving module (122) being connected to the bus (40) with a voltage divider (1533),
Bereitstellen der differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) mit dem Spannungsteiler (1533) für einen ersten Komparator (151; 152) und für einen zweiten Komparator (152; 151), Providing the differential signals (CAN_H, CAN_L) with the voltage divider (1533) for a first comparator (151; 152) and for a second comparator (152; 151),
Auswerten der differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) mit dem ersten Komparator (151; 152) mit einer ersten Empfangsschwelle (TI; T2) und mit dem zweiten Komparator (152; 151) mit einer zweiten oder dritten Empfangsschwelle (T2, T3; TI; T3), wobei die erste bis dritte Empfangsschwelle (TI; T2, T3) unterschiedlich sind, und Evaluation of the differential signals (CAN_H, CAN_L) with the first comparator (151; 152) with a first reception threshold (TI; T2) and with the second comparator (152; 151) with a second or third reception threshold (T2, T3; TI; T3), wherein the first to third reception thresholds (TI; T2, T3) are different, and
Ansteuern, mit einer Ansteuerschaltung (158), des zweiten Komparators (152; 151), um den zweiten Komparator (152; 151) zwischen der zweiten und dritten Empfangsschwelle (T2, T3; TI; T3) in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Empfangsmoduls (122) umzuschalten, in welche das Empfangsmodul (122) für eine erste oder zweite Kommunikationsphase (451, 452) einer Kommunikation auf dem Bus (40) zu schalten ist. Controlling, with a control circuit (158), the second comparator (152; 151) to move the second comparator (152; 151) between the second and third receiving thresholds (T2, T3; TI; T3) in To switch depending on an operating mode of the receiving module (122), in which the receiving module (122) for a first or second communication phase (451, 452) of a communication on the bus (40) is to be switched.
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