WO2024037766A1 - Schnittstellenmodul für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zum senden einer nachricht in einem seriellen bussystem - Google Patents

Schnittstellenmodul für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zum senden einer nachricht in einem seriellen bussystem Download PDF

Info

Publication number
WO2024037766A1
WO2024037766A1 PCT/EP2023/067277 EP2023067277W WO2024037766A1 WO 2024037766 A1 WO2024037766 A1 WO 2024037766A1 EP 2023067277 W EP2023067277 W EP 2023067277W WO 2024037766 A1 WO2024037766 A1 WO 2024037766A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
txd
transmission signal
block
time measurement
designed
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/067277
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Steffen Walker
Olaf KLEINWEGEN
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2024037766A1 publication Critical patent/WO2024037766A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H04L12/40013—Details regarding a bus controller
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/4013—Management of data rate on the bus
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0264—Arrangements for coupling to transmission lines
    • H04L25/0272—Arrangements for coupling to multiple lines, e.g. for differential transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/38—Synchronous or start-stop systems, e.g. for Baudot code
    • H04L25/40—Transmitting circuits; Receiving circuits
    • H04L25/49—Transmitting circuits; Receiving circuits using code conversion at the transmitter; using predistortion; using insertion of idle bits for obtaining a desired frequency spectrum; using three or more amplitude levels ; Baseband coding techniques specific to data transmission systems
    • H04L25/4902—Pulse width modulation; Pulse position modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215—Controller Area Network CAN

Definitions

  • Interface module for a subscriber station of a serial
  • the present invention relates to an interface module for a subscriber station of a serial bus system and a method for sending a message in a serial bus system, which is in particular a CAN XL bus system.
  • Serial bus systems in particular a CAN bus system, 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 system, 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 the CAN protocol specification with CAN FD.
  • CAN FD transmission on the bus switches 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).
  • arbitration phase a slow operating mode in a first communication phase
  • data phase data phase
  • CAN FD is used by most manufacturers with a 500kbit/s arbitration bit rate and 2 Mbit/s data bit rate in the vehicle.
  • CAN-SIC CAN-SIC
  • CAN XL CAN in Automation
  • CAN XL CAN XL
  • CAN XL is also intended to support other functions such as functional safety, data security and quality of service (QoS). These are elementary properties that are needed in an autonomous vehicle.
  • the data in the second communication phase is sent to the bus at a higher data rate than in the first communication phase.
  • a bit of a transmission signal in the second communication phase not only has a shorter bit duration or bit time or time length than in the first communication phase, but is usually also sent to the bus with a different physical layer and received with a different reception threshold than in the first communication phase.
  • the bus levels of the bus signals CAN_H, CAN_L for the first communication phase can differ from the bus levels of the second communication phase.
  • the type of communication in the second communication phase is also called FAST MODE.
  • the physical layer corresponds to the physical layer or layer 1 of the well-known OSI model (Open Systems Interconnection Model).
  • CAN XL subscriber stations of the bus system use a transmitting/receiving device that detects the switching between the two communication phases as accurately as possible in a message to be sent to or received from the bus and implements the level of a transmission signal correctly for the bus.
  • the transmitting/receiving device can also be referred to as a CAN transceiver or CAN FD transceiver etc.
  • a transmitter/receiver device (transceiver) is required for CAN XL, which ensures the most error-free communication possible for all operational phases of communication on the bus. Disclosure of the invention
  • an interface module for a subscriber station of a serial bus system and a method for sending a message in a serial bus system should enable reliable and inexpensive creation/generation of bus signals, even if the physical layer is switched between two communication phases during communication on the bus.
  • a transmission module for a subscriber station of a serial bus system with the features of claim 1.
  • a transmission module is designed for sending a digital transmission signal as an analog differential signal onto a bus of the bus system in order to send a message to at least one other subscriber station of the bus system, with bits in the digital transmission signal in a first communication phase having a longer bit duration than in a second communication phase of the transmission signal
  • the interface module has at least one time measurement block for measuring, with a predetermined time cycle, a predetermined time in the digital transmission signal, wherein the at least one time measurement block is designed to stop its measurement when the measured value of the at least one time measurement block reaches a predetermined one Limit value has been reached, and an evaluation block for evaluating the measured value of the at least one time measurement block at the end of the predetermined time in order to set the transmission module based on the evaluation result for operation in the first communication phase or for operation in the second communication phase.
  • the interface module described is designed in such a way that a reliable, accurate and yet inexpensive creation of a transmission signal for bus signals occurs during operation of the bus system.
  • the transmission signal from the subscriber station can indicate the operating mode for the transmission module must be preselected or set in order to correctly switch between two communication phases for communication on the bus within a message.
  • the interface module described is designed in such a way that reliable and inexpensive detection of the bus signals occurs during operation of the bus system. All of this applies in particular to such communication in which the physical layer is switched between two communication phases for communication on the bus.
  • the interface module described ensures very low-error and therefore largely trouble-free communication, in particular in accordance with the CAN XL standard CiA610-3, between subscriber stations of the bus system. Additional advantages here are explained in more detail in the description of the figures.
  • the interface module described also enables the functionality of using different reception thresholds for arbitration and data phase. This not only ensures communication in the bus system between other subscriber stations with higher bit rates, but also ensures that the transferable bit rate is not reduced due to errors in communication.
  • the evaluation block may be designed to switch the transmitter module to a first operating mode for sending for the first communication phase or to switch it to a second operating mode or third operating mode for sending for the second communication phase based on the evaluation result.
  • the at least one time measurement block can have at least four time measurement blocks, the evaluation block being designed to evaluate the measured value of the at least four time measurement blocks at the end of the predetermined time in order to produce a pulse width modulated symbol of the Decode transmission signals by evaluating the measured values of the at least four time measurement blocks in order to output a pulse width demodulated transmission signal to the transmission module.
  • the interface module described above can also have a switching block for outputting an oscillating signal to specify the predetermined time cycle, with which all time measurement blocks carry out their measurement intermittently.
  • a first time measurement block is designed to restart the measurement with each edge of the transmission signal and to stop the measurement when the measured value of the first time measurement block has reached a predetermined limit value, the evaluation block being designed for the transmission module for the second communication phase to preselect the second operating mode if the measured value of the first time measurement block corresponds to a first predetermined time.
  • a second time measurement block can be designed to start the measurement with each rising edge of the transmission signal and to measure until the next rising edge of the transmission signal until the predetermined limit value is exceeded, with a third time measurement block being designed to carry out the measurement with each to start the falling edge of the transmission signal and to measure up to the next falling edge of the transmission signal until the predetermined limit value is exceeded, and the evaluation block is designed to switch the transmission module for the second communication phase to the second operating mode when the evaluation of the The measurement result of the second and third time measurement blocks shows that in the transmission signal the distance between a rising edge and a falling edge or the distance between a falling edge and a rising edge is equal to a second predetermined time, which is the bit duration of bits of the second communication phase, and which is shorter than the first predetermined time.
  • a fourth time measurement block can be designed to start the measurement with every rising edge of the transmission signal and to measure until the next falling edge of the transmission signal until the predetermined limit value is exceeded, with a fifth time measurement block being designed to start the measurement with every falling edge of the transmission signal and to measure until the next rising edge of the transmission signal until the predetermined limit value is exceeded, and with the evaluation block being designed to carry out the measurement to compare the second and fourth timing blocks with each other and to compare the measurements of the third and fifth timing blocks with each other, and to output a pulse width demodulated transmission signal to the transmission module based on the comparison results.
  • the at least one time measurement block is a counter.
  • at least two time measurement blocks of the at least one time measurement block can be designed to stop counting at a count value which corresponds to the symbol time duration for a PWM symbol of a pulse width modulated signal, the evaluation block being designed to contain the value of the PWM symbol at the end of a PWM symbol. Evaluate the symbol of the pulse width modulated signal using the at least one time measurement block and use the evaluation result to output a level for the pulse width demodulated transmission signal to the transmission module.
  • the at least one time measuring block is designed as a capacitor with a voltage measuring device for measuring the voltage across the capacitor, with at least one switchable constant current source being provided as a switching block which is designed to switch the at least one constant current source in order to charge the capacitor over time, and wherein the at least one timing block is designed to stop charging the at least one capacitor at a predetermined limit voltage value which corresponds to the predetermined time.
  • the evaluation block can be designed to evaluate the voltage value of the at least one time measurement block.
  • the previously described interface module can be part of a transmitter/receiver device, which also has a transmitter module for transmitting a digital transmission signal as an analog differential signal onto a bus of the bus system in order to send a message to at least one other subscriber station of the bus system, and also a receiver module has to Receiving signals from the bus and generating a digital received signal from the analog differential signal.
  • the transmission module can be designed to generate the analog differential signals in the first communication phase of the message with a different physical layer than in the second communication phase.
  • the transmitter/receiver device described above can be part of a subscriber station for a serial bus system.
  • the subscriber station can also be a communication control device for controlling communication in the bus system and for generating a digital transmission signal as the basis for the digital pulse-width-modulated transmission signal for the interface 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 task is also achieved by a method for sending a message in a serial bus system with the features of claim 16.
  • the method is carried out with an interface module for a subscriber station of a serial bus system, the subscriber station having a transmission module and the interface module having at least one time measurement block and one evaluation block, and the method having the steps of measuring with the at least one time measurement block and with a predetermined time cycle , a predetermined time in the digital transmission signal, wherein the at least one time measurement block stops its measurement when the at least one time measurement block has reached a predetermined limit value, evaluating, with the evaluation block, the measurement result of the at least one time measurement block at the end of the predetermined time, setting the transmission module to the basis of the evaluation result for operation in the first communication phase or for operation in the second communication phase, and sending, with the transmission module, a digital, pulse width demodulated transmission signal as an analog differential signal to the bus of the bus system, in order to at least another subscriber station of the bus system to send a message, with bits in the
  • the method offers the same advantages as previously mentioned with regard to the interface module.
  • FIG. 1 shows a simplified block diagram of a bus system according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 is a diagram to illustrate the structure of a message that can be sent by subscriber stations of the bus system according to the first exemplary embodiment
  • Fig. 3 shows an example of the ideal time course of bus signals CAN_H, CAN_L, which are sent by subscriber stations of the bus system for the message from Fig.
  • VDIFF differential voltage
  • 5 shows a block diagram of a transmitting/receiving device for a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment
  • 6 shows an example of a time course of a digital transmission signal, which indicates to the transmitting/receiving device for a transmitting node the switchover to an operating mode for transmitting in the data phase of a message;
  • FIG. 7 shows the time course of a digital transmission signal which the transmitting/receiving device generates from the signal from FIG. 6 in order to send the message on the bus;
  • FIG. 8 shows an example of a time profile of a digital transmission signal, which indicates to the transmitting/receiving device for a receiving node the switchover to an operating mode for receiving in the data phase of a message;
  • FIG. 9 shows the time course of a digital transmission signal which the transmitting/receiving device generates from the signal from FIG. 8;
  • 16 to 21 signal curves to explain the function of the interface module of the transmitting/receiving device in the event that the associated subscriber station in the data phase is only a receiver, but not a sender, of the message on the bus (receiver node) and therefore the transmitter - / receiving device is switched to an operating mode for receiving the message from the bus in the data phase.
  • Fig. 1 shows a bus system 1, which can be, for example, at least in sections a CAN bus system, a CAN FD bus system, etc.
  • the bus system 1 can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, an airplane, etc., or in a hospital, etc.
  • the bus system 1 has a plurality of subscriber stations 10, 20, 30, each of which is connected to a bus 40 or bus line with a first bus wire 41 and a second bus wire 42.
  • the bus wires 41, 42 can also be called CAN_H and CAN_L for the signals on the bus 40.
  • Messages 45, 46, 47 can be transmitted in the form of signals between the individual subscriber stations 10, 20, 30 via the bus 40.
  • the subscriber stations 10, 20, 30 are, 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 transmitting/receiving device 12.
  • the transmitting/receiving device 12 has a transmitting module 121 and a receiving module 122.
  • the subscriber station 20 has a communication control device 21 and a transmitting/receiving device 22.
  • the transmitting/receiving device 22 has a transmitting module 221 and a receiving 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. 1.
  • the communication control devices 11, 21 each serve to control communication between the respective subscriber station 10, 20, 30 via the bus 40 with at least one other subscriber station of the subscriber stations 10, 20, 30 that are connected to the bus 40.
  • the communication control device 11 creates and reads first messages 45, 47, which are, for example, modified CAN messages 45, 47.
  • the modified CAN messages 45, 47 are, for example, based on the CAN XL format.
  • the transmitting/receiving device 12 is used to send and receive the messages 45, 47 from the bus 40.
  • the transmitting module 121 receives a digital transmission signal TxD created by the communication control device 11 for one of the messages 45, 47 and sets this into signals on the bus 40 around.
  • the digital transmission signal TxD can be a pulse width modulated signal, at least in sections.
  • the reception module 122 receives signals sent on the bus 40 corresponding to the messages 45 to 47 and uses them to generate a digital reception signal RxD.
  • the reception module 122 sends the reception signal RxD
  • the communication control device 11 can be designed to create and read second messages 46, which are CAN SIC messages 46, for example.
  • the transmitting/receiving device 12 can be designed accordingly.
  • the communication control device 21 can be designed like a conventional CAN controller according to ISO 11898-1:2015, i.e. like a CAN FD tolerant Classical CAN controller or a CAN FD controller or a CAN SIC controller.
  • the communication control device 21 creates and reads second messages 46, for example CAN SIC messages.
  • the transmitting/receiving device 22 is used to send and receive the messages 46 from the bus 40.
  • the transmitting module 221 receives a digital transmission signal TxD created by the communication control device 21 and converts this into signals for a message 46 on the bus 40.
  • the reception module 222 receives signals sent on the bus 40 corresponding to the messages 45 to 47 and uses them to generate a digital reception signal RxD.
  • the transmitter/receiver device 22 may be designed like a conventional CAN-SIC transceiver.
  • FIG. 2 shows a frame 450 for the message 45, which is in particular a CAN XL frame, as provided by the communication control device 11 for the transmitting/receiving device 12 for transmission on the bus 40.
  • the communication control device 11 creates the frame 450 in the present exemplary embodiment as compatible with CAN FD.
  • the 450 frame is compatible with any successor standard for CAN FD.
  • the frame 450 for 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
  • Checksum field 456 and a frame termination field 457 form a frame end phase 456, 457 of the frame 450.
  • an identifier (ID) 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 wants to send the message 45, 46 with the highest priority and therefore for the next one Time for sending in the subsequent data phase 452 gets exclusive access to the bus 40 of the bus system 1.
  • a physical layer like CAN and CAN-FD is used.
  • 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 simultaneous access of the subscriber stations 10, 20, 30 to the bus 40 without the higher priority message 45, 46 being destroyed. This makes it relatively easy to add additional bus subscriber stations 10, 20, 30 to the bus system 1, which is very advantageous.
  • the CSMA/CR method means 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.
  • recessive state there are 10, 20, 30 high-resistance conditions at the individual subscriber station, which, in combination with the parasites in the bus circuitry, results in longer time constants. This leads to a limitation of the maximum bit rate of today's CAN FD physical layer to currently around 2 megabits per second in real vehicle use.
  • 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.
  • the checksum field 456 can contain a checksum for the data of the data phase 452 including the stuff bits, which are inserted as an inverse bit by the sender of the message 45 after a predetermined number of identical bits, in particular 10 identical bits.
  • the arbitration phase 451 is switched back to.
  • At least one acknowledge bit can be contained in an end field in the frame termination field 457. There may also be a sequence of 11 identical bits indicating the end of the CAN XL frame 450. 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 the message 45.
  • a sender of the message 45 only begins sending bits of the data phase 452 to the bus 40 when the subscriber station 10 as the sender has won the arbitration and the subscriber station 10 as the sender therefore has exclusive access to the bus 40 of the bus system 1 for sending .
  • the subscriber stations 10, 30 partially use, in particular up to the FDF bit (inclusive), a format known from CAN/CAN-FD in accordance with ISO11898-1:2015 as the first communication phase.
  • FDF bit a format known from CAN/CAN-FD in accordance with ISO11898-1:2015
  • an increase in the net data transfer rate in particular to over 10 megabits per second, is possible in the data phase 452 as the second communication phase. It is also possible to increase the size of the user data per frame, in particular to approximately 2kbytes or any other value.
  • the transmitting/receiving devices 12 use a physical layer 451_P in the arbitration phase 451 to send a transmit signal TxD (FIG. 1) over time t as signals CAN_H, CAN_L onto the bus 40.
  • the transmitting/receiving device 22 can use a physical layer 452_P in the data phase 452, which is different from the physical layer 451_P, in order to receive the transmission signal TxD (FIG. 1) as signals CAN_H, CAN_L to be sent to bus 40, as already described previously.
  • FIG. 3 shows on the left side that the subscriber stations 10, 20, 30 in the arbitration phase 451 each send signals CAN_H, CAN_L over time t onto the bus 40, which have a first bit duration t_btl.
  • the signals CAN_H, CAN_L are serial signals and alternately have at least one dominant state 401 or at least one recessive state 402.
  • the arbitration in the arbitration phase 451 one of the subscriber stations 10, 20, 30 is determined to be the winner. Assume that the first subscriber station 10 has won the arbitration.
  • the transmitting/receiving device 12 of the subscriber station 10 switches its physical layer 451_P at the end of the arbitration phase 451 from a first operating mode (SLOW), which can also be designed as a SIC operating mode, to a second operating mode (FAST_TX), since the subscriber station 10 in data phase 452 is the sender of message 45.
  • the transmission module 121 then generates the states L0 or LI with the physical layer 452_P for the signals CAN_H, CAN_L in the data phase 452 or in the second operating mode (FAST_TX) depending on a transmission signal TxD, one after the other and thus serially on the bus 40.
  • the frequency of the signals CAN_H, CAN_L can be increased in the data phase 452.
  • the bit time or bit duration t_bt2 in the data phase 452 is shorter or less than the bit time or bit duration t_btl in the arbitration phase 451.
  • the net data transfer rate in the data phase 452 is therefore in the example of Fig. 3 compared to the arbitration phase 451 increased.
  • the transmitting/receiving device 12 of the subscriber station 30 switches its physical layer 451_P at the end of the arbitration phase 451 from the first operating mode (SLOW or SIC) to a third operating mode (FAST_RX), since the subscriber station 30 is only a receiver in the data phase 452, i.e no transmitter, the frame is 450.
  • the transmitting/receiving device 12 If the transmitting/receiving device 12 recognizes that a switchover from the data phase 452 back to the arbitration phase 451 is to be carried out, the transmitting/receiving device 12 is stopped from sending (FAST_TX operating mode) and/or receiving (FAST RX operating mode) of signals with the physical Layer 452_P switched to send and/or receive in physical layer 451_P. As a result, all transmitting/receiving devices 12 of the subscriber stations 10, 30 switch their operating mode to the first operating mode (SLOW or SIC) after the end of the arbitration phase 451. Thus, all transmitting/receiving devices 12 can not only switch between the bit durations t_btl, t_bt2, but also switch their physical layer, as described above.
  • the reception module 122 can distinguish the states 401, 402 with two of the reception thresholds TI, T2, T3, which lie in the areas 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, as shown in FIG. 4. To evaluate the scanning result, the reception module 122 uses the reception threshold TI of, for example, 0.7 V and the reception threshold T2 of, for example, -0.35 V in the arbitration phase 451. In contrast, the reception module 122 in the data phase 452 only uses signals that have the reception threshold T3 were evaluated. When switching between the first to third operating modes (SLOW or SIC, FAST_TX, FAST_RX), which were previously described with reference to FIG. 3, the reception module 122 switches the reception thresholds T2, T3.
  • the reception threshold TI for example, 0.7 V
  • T2 of, for example, -0.35 V
  • the reception module 122 in the data phase 452 only uses signals that have the reception
  • the reception threshold T2 is used to detect whether the bus 40 is free when the subscriber station 12 is newly switched into the communication on the bus 40 and tries to integrate into the communication on the bus 40.
  • Each subscriber station 10, 30 switches the operating mode of the transmitting/receiving device 12 to the operating mode of the arbitration phase 451 when the subscriber station 12 is (newly) switched into communication on the bus 40 or attempts to reconnect to communication after an error in the bus communication to be integrated on bus 40. Only when it is recognized that the bus 40 is free can the subscriber station 10 itself send data, in particular messages 45, 47, to the bus 40 in the cases mentioned.
  • each transceiver 12 Upon receiving the corresponding signals from the bus 40, each transceiver 12 generates the associated receive signal RxD, as illustrated in FIG. 1 and FIG. 5.
  • the received signal RxD ideally has no time offset from the transmitted signal TxD.
  • Fig. 5 shows the basic structure of the subscriber station 10 with its communication control device 11 and its transmitting/receiving device 12, which has the transmitting module 121 and the receiving module 122.
  • the second interface module 16 has timing blocks 161, 1621, 1622, 1631, 1632, a switching block 164 , and an evaluation block 165.
  • the first interface module 15 is assigned to the microcontroller 13 and the device 11.
  • the first interface module 15 is arranged between the device 11 and a connection TXD of the microcontroller 13.
  • the first interface module 15 is connected to the TXD connection of the microcontroller 13.
  • the first interface module 15 outputs a signal TxD to the second interface module 16.
  • the second interface module 16 is assigned to the device 12 and the system ASIC 14.
  • the second interface module 16 is arranged between a connection TXD of the system ASIC 14 and the transmission module 121.
  • the second interface module 16 is connected to the TXD connection of the system ASIC 14 and/or a corresponding TXD connection of the device 12.
  • the communication control device 11 can be designed as a protocol controller for sending and/or receiving CAN XL messages 45, 47.
  • the device 11 is designed for sending and/or receiving CAN FD or CAN SIC messages 46.
  • the microcontroller 13 generates or processes data that is to be converted by the device 11 into the corresponding frame format for sending messages 45, 47 via the bus 40.
  • the communication control device 11 To send the data to the bus 40, the communication control device 11 generates a transmission signal TxD_PC according to the corresponding standard for CAN FD, CAN SIC or CAN XL messages 45, 47 and outputs the transmission signal TxD_PC to the first interface module 15.
  • the first interface module 15 is designed for pulse width modulation (PWM) of the transmission signal TxD_PC.
  • PWM pulse width modulation
  • the second interface module 16 is designed to process the transmission signal TxD.
  • the second interface module 16 is designed for pulse width demodulation of the transmission signal TxD.
  • the transmission signal TxD_TC output by the module 16 is a decoded or pulse width demodulated transmission signal.
  • the system ASIC 14 of the subscriber station 10 of FIG. 5 can alternatively be a system base chip (SBC) on which several functions necessary for an electronic assembly of the subscriber station 10 are combined.
  • a power supply device (not shown) can be installed in the system ASIC 14, which supplies the transmitting/receiving device 12 with electrical energy.
  • the power supply device usually supplies a voltage CAN_Supply of 5 V. However, depending on requirements, the power supply device 19 can supply a different voltage with a different value. Additionally or alternatively, the energy supply device is designed as a power source.
  • the transmission module 121 is only shown in simplified form.
  • the transmission module 121 is connected directly to the bus 40 via connections CANH, CANL in order to be able to send a transmission signal TxD_TC from the second interface module 16 to the bus 40.
  • the receiving module 122 is also connected directly to the bus 40 via the CANH, CANL connections.
  • the reception module 122 is designed to generate the digital reception signal RxD.
  • the receiving module 122 sends or outputs the received signal RxD via the RXD connection of the system ASIC 14 or the transmitter/receiver device 12 to the RXD connection of the microcontroller 13 or the communication control device 11.
  • the time measuring blocks 161, 1621, 1622, 1631, 1632 are each designed as counters.
  • the switching block 164 operates or clocks the measurement, in particular counting, of the time measurement blocks 161, 1621, 1622, 1631, 1632.
  • the time measurement blocks 161, 1621, 1622, 1631, 1632 do not carry out their measurement permanently, but at predetermined time intervals or intermittently.
  • the switching block 164 can be designed as an oscillator block which outputs an oscillating signal FO (FIG. 12) with a clock TK or a frequency f that corresponds to the period of the signal of FIG. 12.
  • the clock TK including the frequency f, is tuned to a time t_d in FIG. 6 or t-decode.
  • the time t_d of Fig. 6 begins or ends with a bit of the transmission signal TxD.
  • the value of the bit in the middle of a bit can be sampled with the time t_d (FIG. 6), which begins or ends with the middle of the bit time period t_per. Since the time t_d is set to be no smaller or shorter than 5 ns, the frequency f of the switching block 164 is selected as f > 200 MHz, in particular approximately 300 MHz. This means that the specification for time t_d can be met.
  • the bit time t_per of bits of the data phase 452 can have a value ⁇ 205 ns in the example mentioned. As described in more detail below, the time period t_per is divided into the time periods t_l, t_2. Each of the time periods t_l, t_2 must not be shorter or smaller than 5 ns.
  • the timing block 161 is provided to preselect the operating mode of the data phase 452.
  • the timing blocks 1621, 1622 are provided to detect bits of the transmission signal TxD which have the bit time t_bt2.
  • the timing blocks 1621, 1631 are used to detect whether the data or bits in the transmit signal TxD are transmitted in a pulse-modulated manner in the FAST_TX operating mode.
  • the timing blocks 1622, 1632 are used to detect whether the data or bits in the transmit signal TxD are transmitted in a pulse-modulated manner in the FAST_RX mode.
  • FIG. 6 shows an example of a transmission signal TxD for a transmission node, which the second interface module 16 receives from the first interface module 15 over time t, and thus serially.
  • 7 shows the transmission signal TxD_TC, which the interface module 16 generates from the signal from FIG. 6 over time t for the transmission module 121.
  • Figures 8 and 9 show for a receiving node other examples of the transmission signal TxD and the transmission signal TxD TC generated from it.
  • FIGS. 6 and 8 each show the part of the transmission signal TxD of a message 45 at the end of the arbitration phase 451.
  • the transmission module 121 is switched to the SLOW or SIC operating mode, as in FIGS. 6 and 8 respectively the state S_TX is shown.
  • the time period t_SL begins to run and the time measurement block 161 starts a time measurement.
  • the measurement with the time measurement block 161 begins again with each edge on the transmission signal TxD.
  • the time measurement block 161 stops its measurement and the evaluation block 165 detects the level of the transmission signal TxD. If this level is L (low), the evaluation block 165 specifies the FAST_TX operating mode, as indicated in FIG. 6 with the state F_TX_SL.
  • the FAST_TX operating mode is preselected for the transmitting/receiving device 12 towards the end of the arbitration phase 451.
  • the evaluation block 165 specifies the FAST_RX operating mode, as indicated in FIG. 8 with the state F_RX_SL.
  • the FAST_RX operating mode is preselected for the transmitting/receiving device 12 towards the end of the arbitration phase 451.
  • the time period t_per is in particular equal to the time period t_bt2.
  • the time measurement block 1621 measures whether two consecutive rising edges occur in the symbol duration t_per of the transmission signal TxD. The time measurement block 1621 stops the measurement when the time period t_bt2 is reached.
  • the evaluation block 165 recognizes that the transmission signal / Receiving device 12 is to be switched to the FAST_TX operating mode, as indicated in FIG. 6 with the state F_TX for the levels F_TX_L1 and F_TX_LO.
  • the FAST_TX operating mode is deactivated again when the evaluation block 165 detects that a longer or shorter time period than the time period t_bt2 elapses in the transmission signal TxD between two successive rising edges.
  • the FAST_TX operating mode is exited or deactivated again when the evaluation block 165 detects that the transmission signal TxD has the level H or L for a predetermined long time, in particular permanently.
  • the transmission signal TxD of FIG. 6 is a sectionally pulse-width modulated signal (PWM signal).
  • PWM symbols have the symbol duration t_per, which in turn is divided into the time durations t_l, t_2.
  • the transmission signal TxD changes from a first level, for example L (Low), to a second level, for example H (High), as shown in FIG. 6.
  • the evaluation block 165 uses the levels L, H of the transmission signal TxD and the time durations t_l, t_2 to evaluate which PWM symbol is encoded in the transmission signal TxD, and thus which level for bits in the transmission signal TxD_TC of FIG.
  • the evaluation block 165 evaluates the measurements of at least two of the time measurement blocks 1621, 1622, 1631, 1632 as described in more detail below.
  • the time measurement block 1622 measures, starting or beginning with a falling edge of the transmission signal TxD, whether two consecutive falling edges occur in the symbol duration t_per of the transmission signal TxD. The time measurement block 1622 stops the measurement when the time period t_bt2 is reached. If two consecutive falling edges occur in the symbol duration t_per of PWM symbols of the transmission signal TxD, the evaluation block 165 recognizes that the transmitting/receiving device 12 is in the FAST_RX operating mode switching is as indicated in Fig.
  • the FAST_RX operating mode is deactivated again when the evaluation block 165 detects that a longer or shorter time period than the time period t_bt2 elapses between two successive falling edges in the transmission signal TxD.
  • the FAST_RX operating mode is exited or deactivated again when the evaluation block 165 detects that the transmission signal TxD has the level H or L for a predetermined long time, in particular permanently.
  • Fig. 10 shows for the data phase 452 an example of a transmission signal TxD_PC, which the device 11 of Fig. 3 generates over time t with the values H, L for bits with the symbol duration t_per or bit time or bit duration t_bt2 and serially to the first Interface module 15 of FIG. 3 outputs.
  • Fig. 11 shows the transmission signal TxD, which the first interface module 15 generates from the signal of Fig. 10 using pulse modulation and outputs serially to the connection TXD of the device 12 of Fig. 3.
  • the transmit signal TxD encodes the states L0, LI for the bus signal of FIG. 4 with PWM symbols, as mentioned previously.
  • the symbol duration t_per for example, has a length of 100 ns. In this case, a length of 25 ns, for example, can be selected as the time t_l for a PWM symbol that encodes the L0 state. In addition, a length of 75 ns can be selected as the time t_l for a PWM symbol that encodes the state LI.
  • the time t_l is therefore either, for example, 25% of the symbol duration t_per or, for example, 75% of the symbol duration t_per, in order to encode the states L0, LI.
  • the transmission signal TxD is demodulated or decoded in the second interface module 16.
  • the oscillator signal FO from FIG. 12 is used to trigger the time measurement blocks 161, 1621, 1622, 1631, 1632.
  • the second interface module 16 With the help of the associated signals from FIGS. 13 and 14, the second interface module 16 generates the transmission signal TxD_TC, as already mentioned above.
  • the second interface module 16 generates the transmission signal TxD_TC with a predetermined time offset from the transmission signal TxD, as shown by the arrows between FIGS. 11 and 15. According to FIGS. 11 and 15, the time offset is slightly more than one bit time or bit duration t_bt2.
  • the count value C2_FT of the time measurement block 1621 increases up to a maximum of a limit value GW, which corresponds to the time period t_per or t_bt2.
  • the time measurement block 1621 stops when the limit value GW (maximum count value) or the time period t_per is reached.
  • the timing block 1631 begins measuring from a rising edge to the next falling edge of the transmit signal TxD.
  • the timing block 1631 stops when the time period t_per is reached.
  • the PWM symbol is decoded.
  • the digital circuit concept allows the count value C2_FT of the time measurement block 1631 to be easily halved by one digit using a digital shift operation. Then the comparison takes place.
  • the evaluation block 165 evaluates the state LI as a value for the measured PWM symbol of the transmission signal TxD if the count value C3_FT ⁇ count value C2_FT/2, so that the value L is to be generated in the transmission signal TxD_TC of FIG.
  • the evaluation block 165 evaluates LO as the value for the measured PWM symbol of the transmission signal TxD if count value C3_FT > count value C2_FT/2, so that the value L is to be generated in the transmission signal TxD_TC of FIG. 15.
  • the 16 to 21 show the corresponding signals for a receiving node for which the FAST_RX operating mode is preselected for the data phase 452, as indicated in FIG. 8 with the state F_RX_SL.
  • the transmission signal TxD_PC in this case is transmitted at level H in the data phase 452, as shown in FIG. 16.
  • the interface module 15 accordingly generates the transmission signal TxD with PWM symbols LI, as shown in Fig. 17.
  • the timing block 1622 begins to measure from a falling edge of the transmission signal TxD to the next falling edge of the transmission signal TxD.
  • the time measurement block 1622 measures the duration of the time period t_per.
  • the count value C2_FR of the time measurement block 1622 in FIG. 19 increases up to a maximum of a limit value GW, which corresponds to the time period t_per.
  • the time measurement block 1622 stops when the limit value GW or the time period t_per is reached.
  • the timing block 1632 begins measuring from a falling edge of the transmit signal TxD to the next rising edge of the transmit signal TxD.
  • the timing block 1632 measures the duration of the timeout of the PWM symbol.
  • the time measurement block 1632 stops when the time period t_per or t_bt2 is reached.
  • the PWM symbol is validated.
  • the PWM symbol is accepted by the evaluation block 165 if C3_FR > 1 and C3_FR ⁇ GW - 1. If the PWM symbol is accepted, an Fl level is evaluated as a value for the measured PWM symbol of the transmission signal TxD.
  • the H level corresponds to a recessive state 402 (FIG. 4) on bus 40.
  • the previously described design of the second interface module 16 forms a digital circuit concept.
  • This concept enables a high Accuracy in the execution of the three functions (operating mode preselection, recognition of the bit time t_bt2 of the data phase 452 for switching between the operating modes for the transmission module 121, decoding of the PWM symbols of the transmission signal TxD) of the second interface module 16.
  • This is achieved by using a balanced switching block 164 possible, in particular a ring oscillator block that outputs an oscillating signal FO, as shown in Fig. 12.
  • the achievable accuracy is approx. +1-7%.
  • the second interface module 16 is the high accuracy for the evaluation of the pulse-modulated signal TxD, since the time measurement blocks 161, 1621, 1622, 1631, 1632 are operated with the same clock TK or the same frequency f of the switching block 164. This also applies in particular to the time measurement blocks 1621, 1622 for period t_bt2 and the time measurement blocks 1631, 1632 for the on time t_l or off time t_2, since the time measurement blocks 161, 1621, 1622, 1631, 1632 work together very well.
  • the previously described design of the second interface module 16 enables very low silicon area consumption in the hardware.
  • the interface module 16 can be implemented very cost-effectively and in a space-saving manner. This also contributes to the fact that a higher-level transmitting/receiving device (transceiver) 12 can be produced very cost-effectively and in a space-saving manner.
  • Yet another advantage of the second interface module 16 is a high test coverage and the associated component quality.
  • the evaluation block 165 is designed to additionally evaluate the measurement of the time measurement block 1632 in the FAST_RX operating mode.
  • the FAST_RX operating mode remains active as long as the value of the timing block 1632 is greater than or equal to l*t_d, AND that the value of the timing block 1632 is less than the value of the timing block 1622 minus l*t_d.
  • At least one of the time measurement blocks 161, 1621, 1622, 1631, 1632 is implemented according to an analog circuit concept.
  • At least one of the time measuring blocks 161, 1621, 1622, 1631, 1632 is designed to carry out the previously described time measurement using at least one switched constant current.
  • At least one of the time measurement blocks 161, 1621, 1622, 1631, 1632 has a capacitor.
  • the at least one timing block 161, 1621, 1622, 1631, 1632 has at least one voltage measuring device for measuring the voltage across the capacitor.
  • the constant currents are switched in such a way that the capacitor is charged or discharged as required.
  • the evaluation block 165 can be designed to evaluate the voltage measurement.
  • the evaluation block 165 can in particular carry out a voltage comparison of the measured capacitor voltages.
  • the switching block 164 can have at least one switchable constant current source.
  • the switching block 164 is designed to switch the at least one constant current source to charge the capacitor over time.
  • the at least one time measurement block 161, 1621, 1622, 1631, 1632 is designed to switch the at least one constant current source and thus charge the at least one capacitor to stop a predetermined limit voltage value (GW), which corresponds to the predetermined time t_per or t_l or t_bt2 or t_SL.
  • GW predetermined limit voltage value
  • bus system 1 according to at least one of the exemplary embodiments is described using a bus system based on the CAN protocol.
  • the bus system 1 according to at least one of the exemplary embodiments 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 of a subscriber station 10, 20, 30 to the bus 40 is guaranteed at least for certain periods of time.
  • the bus system 1 according to at least one of the exemplary embodiments and their modifications is in particular a bus system in which communication can be carried out between at least two of the subscriber stations 10, 20, 30 according to two different CAN standards, such as CAN-HS or CAN FD or CAN SIC or CAN XL.
  • the bus system 1 may be another communication network in which the signals are transmitted as differential signals and serially over the bus 40. So the functionality is the same as before
  • the exemplary embodiments described can be used, for example, in transmitting/receiving devices 12, 22 which are to be operated in such a bus system.
  • Bus system 1 according to at least one of the exemplary embodiments and their modifications can be selected as desired.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

Es sind ein Schnittstellenmodul (16) für eine Teilnehmerstation (10; 30) eines seriellen Bussystems (1) und ein Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen (CAN_H, CAN_L) in einem seriellen Bussystem (1) bereitgestellt. Bei dem Bussystem (1) ist ein Sendemodul (121) zum Senden eines digitalen Sendesignals (TxD_TC) als analoges differentielles Signal (CAN_H, CAN_L) auf einen Bus (40) des Bussystems (1) ausgestaltet, um an mindestens eine andere Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) eine Nachricht (45) zu senden, wobei Bits in dem digitalen Sendesignal (TxD_TC) in einer ersten Kommunikationsphase (451) eine größere Bitdauer (t_bt1) haben als in einer zweiten Kommunikationsphase (451) des Sendesignals (TxD_TC). Das Schnittstellenmodul (16) hat mindestens einen Zeitmessblock (161; 1621, 1622; 1631, 1632) zum Messen, mit einem vorbestimmten Zeittakt (TK), einer vorbestimmten Zeit (t_SL; t_1; t_bt2) in dem digitalen Sendesignal (TxD), wobei der mindestens eine Zeitmessblock (161; 1621, 1622; 1631, 1632) ausgestaltet ist, seine Messung zu stoppen, wenn der Messwert des mindestens einen Zeitmessblocks (161; 1621, 1622; 1631, 1632) einen vorbestimmten Grenzwert (GW) erreicht hat, und einen Auswerteblock (165) zur Auswertung des Messwerts des mindestens einen Zeitmessblocks (161; 1621, 1622; 1631, 1632) am Ende der vorbestimmten Zeit (t_SL; t_1; t_bt2), um das Sendemodul (121) auf der Grundlage des Auswerteergebnisses für einen Betrieb in der ersten Kommunikationsphase (451) oder für einen Betrieb in der zweiten Kommunikationsphase (452) einzustellen.

Description

Beschreibung
Schnittstellenmodul für eine Teilnehmerstation eines seriellen
Figure imgf000003_0001
und
Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen
Figure imgf000003_0002
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schnittstellenmodul für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem, das insbesondere ein CAN XL- Bussystem ist.
Stand der Technik
Serielle Bussysteme, insbesondere ein CAN-Bussystem, werden zur Nachrichten- oder Datenübertragung in technischen Anlagen eingesetzt. Beispielsweise kann ein serielles Bussystem eine Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten in einem Fahrzeug oder einer technischen Produktionsanlage, usw. ermöglichen.
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. CAN FD wird von den meisten Herstellern beispielsweise mit 500kbit/s Arbitrationsbitrate und 2 Mbit/s Datenbitrate im Fahrzeug eingesetzt.
Nachfolgebussysteme für CAN FD, wie beispielsweise CAN- SIC und CAN XL, sind kompatibel zu CAN FD und für noch größere Datenraten in der zweiten Kommunikationsphase konzipiert. Bei CAN- SIC gemäß dem Standard CiA601-4 der Organisation CAN in Automation (CiA) kann in der zweiten Kommunikationsphase eine Datenrate von etwa 5 bis 8 Mbit/s erreicht werden. Bei CAN XL gemäß dem Standard CiA601-3 ist eine Datenrate in der zweiten Kommunikationsphase von > 10 Mbit/s gefordert. 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.
Somit werden bei den Bussystemen CAN XL, CAN FD und CAN SIC die Daten in der zweiten Kommunikationsphase mit einer höheren Datenrate auf den Bus gesendet als in der ersten Kommunikationsphase. Bei CAN XL hat hierfür ein Bit eines Sendesignals in der zweiten Kommunikationsphase nicht nur eine kürzere Bitdauer oder Bitzeit oder zeitliche Länge als in der ersten Kommunikationsphase, sondern ist meist auch mit einem anderen Physical Layer auf den Bus zu senden und mit einer anderen Empfangsschwelle zu empfangen als in der ersten Kommunikationsphase. Demzufolge können sich bei CAN XL die Buspegel der Bussignale CAN_H, CAN_L für die erste Kommunikationsphase von den Buspegeln der zweiten Kommunikationsphase unterscheiden. Bei CAN XL wird die Art der Kommunikation in der zweiten Kommunikationsphase auch FAST MODE genannt. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell).
Eine möglichst störungsfreie Kommunikation am Bus kann daher nur stattfinden, wenn CAN XL-Teilnehmerstationen des Bussystems eine Sende- /Empfangseinrichtung einsetzen, die in einer auf den Bus zu sendenden bzw. vom Bus zu empfangenden Nachricht möglichst fehlerfrei das Umschalten zwischen den beiden Kommunikationsphasen erkennt und vornimmt und die Pegel eines Sendesignals richtig für den Bus umsetzt. Die Sende- /Empfangseinrichtung kann auch als CAN-Transceiver oder CAN FD Transceiver usw. bezeichnet werden.
Daher ist eine Sende-/Empfangseinrichtung (Transceiver) für CAN XL erforderlich, die für alle Betriebsphasen der Kommunikation am Bus eine möglichst fehlerfreie Kommunikation sicherstellt. Offenbarung der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schnittstellenmodul für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen ein Schnittstellenmodul für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem eine zuverlässige und unaufwändige Erstellung/Erzeugung von Bussignalen ermöglichen, auch wenn der Physical Layer zwischen zwei Kommunikationsphasen bei der Kommunikation am Bus umgeschaltet wird.
Die Aufgabe wird durch ein Schnittstellenmodul für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bei dem Bussystem ist ein Sendemodul zum Senden eines digitalen Sendesignals als analoges differentielles Signal auf einen Bus des Bussystems ausgestaltet, um an mindestens eine andere Teilnehmerstation des Bussystems eine Nachricht zu senden, wobei Bits in dem digitalen Sendesignal in einer ersten Kommunikationsphase eine größere Bitdauer haben als in einer zweiten Kommunikationsphase des Sendesignals Das Schnittstellenmodul hat mindestens einen Zeitmessblock zum Messen, mit einem vorbestimmten Zeittakt, einer vorbestimmten Zeit in dem digitalen Sendesignal, wobei der mindestens eine Zeitmessblock ausgestaltet ist, seine Messung zu stoppen, wenn der Messwert des mindestens einen Zeitmessblocks einen vorbestimmten Grenzwert erreicht hat, und einen Auswerteblock zur Auswertung des Messwerts des mindestens einen Zeitmessblocks am Ende der vorbestimmten Zeit, um das Sendemodul auf der Grundlage des Auswerteergebnisses für einen Betrieb in der ersten Kommunikationsphase oder für einen Betrieb in der zweiten Kommunikationsphase einzustellen.
Das beschriebene Schnittstellenmodul ist derart ausgestaltet, dass eine zuverlässige, genaue und dennoch unaufwändige Erstellung eines Sendesignals für Bussignale im Betrieb des Bussystems erfolgt. Dabei kann das Sendesignal der Teilnehmerstation anzeigen, wie die Betriebsart für das Sendemodul vorzuwählen oder einzustellen ist, um innerhalb einer Nachricht richtig zwischen zwei Kommunikationsphasen für die Kommunikation am Bus umzuschalten.
Zudem ist das beschriebene Schnittstellenmodul derart ausgestaltet, dass eine zuverlässige und unaufwändige Erkennung der Bussignale im Betrieb des Bussystems erfolgt. Alles dies gilt insbesondere auch für eine derartige Kommunikation, bei der der Physical Layer zwischen zwei Kommunikationsphasen für die Kommunikation am Bus umgeschaltet wird.
Dabei stellt das beschriebene Schnittstellenmodul eine sehr fehlerarme und daher weitestgehend störungsfreie Kommunikation, insbesondere gemäß dem Standard CiA610-3 von CAN XL, zwischen Teilnehmerstationen des Bussystems sicher. Zusätzliche Vorteile hierbei sind in der Figurenbeschreibung noch genauer erläutert.
Noch dazu ermöglicht das beschriebene Schnittstellenmodul auch die Funktionalität, für Arbitration und Datenphase unterschiedliche Empfangsschwellen zu verwenden. Dadurch wird nicht nur die Kommunikation im Bussystem zwischen anderen Teilnehmerstationen mit höheren Bitraten realisiert, sondern auch die übertragbare Bitrate nicht durch Fehler in der Kommunikation herabgesetzt.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Schnittstellenmoduls sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Möglicherweise ist der Auswerteblock ausgestaltet, das Sendemodul auf der Grundlage des Auswerteergebnisses zum Senden in eine erste Betriebsart für die erste Kommunikationsphase zu schalten oder für die zweite Kommunikationsphase zum Senden in eine zweite Betriebsart oder dritte Betriebsart zu schalten.
In einer Ausführungsvariante kann der mindestens eine Zeitmessblock mindestens vier Zeitmessblöcke aufweisen, wobei der Auswerteblock zur Auswertung des Messwerts der mindestens vier Zeitmessblöcke am Ende der vorbestimmten Zeit ausgestaltet ist, um ein pulsweiten-moduliertes Symbol des Sendesignals durch Auswertung der Messwerte der mindestens vier Zeitmessblöcke zu decodieren, um an das Sendemodul ein pulsweiten- demoduliertes Sendesignal auszugeben.
Das zuvor beschriebene Schnittstellenmodul kann zudem einen Schaltblock zur Ausgabe eines oszillierenden Signals zur Vorgabe des vorbestimmten Zeittakts aufweisen, mit welchen alle Zeitmessblöcke ihre Messung intermittierend ausführen.
In einer Ausführungsvariante ist ein erster Zeitmessblock ausgestaltet, die Messung mit jeder Flanke des Sendesignals neu zu starten und die Messung zu stoppen, wenn der Messwert des ersten Zeitmessblocks einen vorbestimmten Grenzwert erreicht hat, wobei der Auswerteblock ausgestaltet ist, für das Sendemodul für die zweite Kommunikationsphase die zweite Betriebsart vorzuwählen, wenn der Messwert des ersten Zeitmessblocks einer ersten vorbestimmten Zeit entspricht.
Hierbei kann ein zweiter Zeitmessblock ausgestaltet sein, die Messung mit jeder steigenden Flanke des Sendesignals zu starten und so lange bis zu der nächsten steigenden Flanke des Sendesignals zu messen, bis der vorbestimmte Grenzwert überschritten wird, wobei ein dritter Zeitmessblock ausgestaltet ist, die Messung mit jeder fallenden Flanke des Sendesignals zu starten und solange bis zu der nächsten fallenden Flanke des Sendesignals zu messen, bis der vorbestimmte Grenzwert überschritten wird, und wobei der Auswerteblock ausgestaltet ist, das Sendemodul für die zweite Kommunikationsphase in die zweite Betriebsart zu schalten, wenn die Auswertung des Messergebnisses des zweiten und dritten Zeitmessblocks ergibt, dass in dem Sendesignal der Abstand zwischen einer steigenden Flanke und einer fallenden Flanke oder der Abstand zwischen einer fallenden Flanke und einer steigenden Flanke gleich einer zweiten vorbestimmten Zeit ist, welche die Bitdauer von Bits der zweiten Kommunikationsphase ist, und welche kürzer als die erste vorbestimmte Zeit ist.
Zudem kann ein vierter Zeitmessblock ausgestaltet sein, die Messung mit jeder steigenden Flanke des Sendesignals zu starten und solange bis zu der nächsten fallenden Flanke des Sendesignals zu messen, bis der vorbestimmte Grenzwert überschritten wird, wobei ein fünfter Zeitmessblock ausgestaltet ist, die Messung mit jeder fallenden Flanke des Sendesignals zu starten und so lange bis zu der nächsten steigenden Flanke des Sendesignals zu messen, bis der vorbestimmte Grenzwert überschritten wird, und wobei der Auswerteblock ausgestaltet ist, die Messung des zweiten und vierten Zeitmessblocks miteinander zu vergleichen und die Messung des dritten und fünften Zeitmessblocks miteinander zu vergleichen, und auf der Grundlage der Vergleichsergebnisse ein pulsweiten- demoduliertes Sendesignal an das Sendemodul auszugeben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Zeitmessblock ein Zählwerk. Hierbei können mindestens zwei Zeitmessblöcke des mindestens einen Zeitmessblocks ausgestaltet sein, das Zählen bei einem Zählwert zu stoppen, welcher der Symbolzeitdauer für ein PWM-Symbol eines pulsweitenmodulierten Signals entspricht, wobei der Auswerteblock ausgestaltet ist, am Ende eines PWM-Symbols den Wert des PWM-Symbols des pulsweitenmodulierten Signals unter Verwendung des mindestens einen Zeitmessblocks auszuwerten und mit dem Auswerteergebnis einen Pegel für das pulsweiten- demodulierte Sendesignal an das Sendemodul auszugeben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Zeitmessblock als Kondensator mit Spannungsmessgerät zum Messen der Spannung an dem Kondensator ausgestaltet, wobei mindestens eine schaltbare Konstantstromquelle als Schaltblock vorgesehen ist, der zum Schalten der mindestens einen Konstantstromquelle ausgestaltet ist, um den Kondensator über der Zeit aufzuladen, und wobei der mindestens eine Zeitmessblock ausgestaltet ist, das Laden des mindestens einen Kondensators bei einem vorbestimmten Grenz-Spannungswert zu stoppen, welcher der vorbestimmten Zeit entspricht. Hierbei ist kann der Auswerteblock ausgestaltet sein, den Spannungswert des mindestens einen Zeitmessblocks auszuwerten.
Das zuvor beschriebene Schnittstellenmodul kann Teil einer Sende- /Empfangseinrichtung sein, die zudem ein Sendemodul zum Senden eines digitalen Sendesignals als analoges differentielles Signal auf einen Bus des Bussystems hat, um an mindestens eine andere Teilnehmerstation des Bussystems eine Nachricht zu senden, und zudem ein Empfangsmodul hat zum Empfangen von Signalen von dem Bus und zum Erzeugen eines digitalen Empfangssignals aus dem analogen differentiellen Signal.
Das Sendemodul kann ausgestaltet sein, die analogen differentiellen Signale in der ersten Kommunikationsphase der Nachricht mit einem anderen Physical Layer zu erzeugen als in der zweiten Kommunikationsphase.
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 als Grundlage für das digitale pulsweiten-modulierte Sendesignal für das Schnittstellenmodul sein.
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 Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 16 gelöst. Das Verfahren wird mit einem Schnittstellenmodul für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems ausgeführt, wobei die Teilnehmerstation ein Sendemodul aufweist und wobei das Schnittstellenmodul mindestens einen Zeitmessblock und einen Auswerteblock aufweist, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist Messen mit dem mindestens einen Zeitmessblock und mit einem vorbestimmten Zeittakt, einer vorbestimmten Zeit in dem digitalen Sendesignal wobei der mindestens eine Zeitmessblock seine Messung stoppt, wenn der mindestens eine Zeitmessblock einen vorbestimmten Grenzwert erreicht hat, Auswerten, mit dem Auswerteblock, des Messergebnisses des mindestens einen Zeitmessblocks am Ende der vorbestimmten Zeit, Einstellen des Sendemoduls auf der Grundlage des Auswerteergebnisses für einen Betrieb in der ersten Kommunikationsphase oder für einen Betrieb in der zweiten Kommunikationsphase, und Senden, mit dem Sendemodul, eines digitalen, pulsweiten-demodulierten Sendesignals als analoges differentielles Signal auf den Bus des Bussystems, um an mindestens eine andere Teilnehmerstation des Bussystems eine Nachricht zu senden, wobei Bits in dem digitalen, pulsweiten-demodulierten Sendesignal in einer ersten Kommunikationsphase eine größere Bitdauer haben als in einer zweiten Kommunikationsphase des Sendesignals.
Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das Schnittstellenmodul genannt sind.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Zeichnungen
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Nachricht, die von Teilnehmerstationen des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden kann;
Fig. 3 ein Beispiel für den idealen zeitlichen Verlauf von Bussignalen CAN_H, CAN_L, die von Teilnehmerstationen des Bussystems für die Nachricht von Fig.
2 auf einen Bus des Bussystems gesendet werden;
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF, die sich auf dem Bus des Bussystems infolge der Bussignale von Fig. 3 ausbildet;
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Sende-/Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; Fig. 6 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches der Sende-/Empfangseinrichtung für einen Sendeknoten die Umschaltung in eine Betriebsart zum Senden in der Datenphase einer Nachricht anzeigt;
Fig. 7 den zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches die Sende- /Empfangseinrichtung aus dem Signal von Fig. 6 erzeugt, um die Nachricht auf den Bus zu senden;
Fig. 8 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches der Sende-/Empfangseinrichtung für einen Empfangsknoten die Umschaltung in eine Betriebsart zum Empfangen in der Datenphase einer Nachricht anzeigt;
Fig. 9 den zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches die Sende- /Empfangseinrichtung aus dem Signal von Fig. 8 erzeugt;
Fig. 10 bis Fig. 15 Signalverläufe zur Erläuterung der Funktion eines Schnittstellenmoduls der Sende-/Empfangseinrichtung für den Fall, dass die zugehörige Teilnehmerstation in der Datenphase der Sender der Nachricht auf den Bus ist (Sendeknoten) und daher die Sende-/Empfangseinrichtung in der Datenphase in eine Betriebsart zum Senden des Sendesignals auf den Bus geschaltet wird; und
Fig. 16 bis Fig. 21 Signalverläufe zur Erläuterung der Funktion des Schnittstellenmoduls der Sende-/Empfangseinrichtung für den Fall, dass die zugehörige Teilnehmerstation in der Datenphase nur Empfänger, aber kein Sender, der Nachricht auf den Bus ist (Empfangsknoten) und daher die Sende- /Empfangseinrichtung in der Datenphase in eine Betriebsart zum Empfangen der Nachricht von dem Bus geschaltet wird.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt ein Bussystem 1, das beispielsweise 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.
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 sind beispielsweise Steuergeräte oder Anzeigevorrichtungen eines Kraftfahrzeugs.
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.
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.
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. Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 erstellt und liest 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 digitale Sendesignal TxD kann zumindest abschnittsweise ein pulsweiten-moduliertes Signal sein. Das Empfangsmodul 122 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.
Zusätzlich kann die Kommunikationssteuereinrichtung 11 zum Erstellen und Lesen von zweiten Nachrichten 46 ausgestaltet sein, die beispielsweise CAN SIC Nachrichten 46 sind. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 kann entsprechend ausgestaltet sein.
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 oder ein CAN SIC Controller. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 46, beispielsweise CAN SIC-Nachrichten. 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 222 empfängt auf dem Bus 40 gesendete Signale entsprechend den Nachrichten 45 bis 47 und erzeugt daraus ein digitales Empfangssignal RxD. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 ist möglicherweise wie ein herkömmlicher CAN-SIC-Transceiver ausgeführt.
Zum Senden der Nachrichten 45, 46, 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.
Mit den beiden Teilnehmerstationen 10, 30 ist eine Bildung und dann Übertragung von Nachrichten 45, 47 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, 47 realisierbar. Dies ist nachfolgend für eine Nachricht 45 genauer beschrieben.
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 einem beliebigen Nachfolgestandard für CAN FD.
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. Das Prüfsummenfeld 456 und das Rahmenabschlussfeld 457 bilden eine Rahmenendphase 456, 457 des Rahmens 450.
In der Arbitrationsphase 451 wird mit Hilfe eines Identifizierers (ID) 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).
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.
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. 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.
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 einem Endefeld in dem Rahmenabschlussfeld 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. 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.
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.
Wie in Fig. 3 gezeigt, verwenden die Sende-/Empfangseinrichtungen 12 in der Arbitrationsphase 451 einen Physical Layer 451_P, um ein Sendesignal TxD (Fig. 1) über der Zeit t als Signale CAN_H, CAN_L auf den Bus 40 zu senden. Dasselbe gilt für die Sende-/Empfangseinrichtung 22. Im Unterschied dazu kann die Sende- /Empfangseinrichtung 12 in der Datenphase 452 einen Physical Layer 452_P verwenden, der sich von dem Physical Layer 451_P unterscheidet, um das Sendesignal TxD (Fig. 1) als Signale CAN_H, CAN_L auf den Bus 40 zu senden, wie bereits zuvor beschrieben. Für den Physical Layer 452_P gibt es zwei Betriebsarten, nämlich FAST_TX und FAST RX, wie nachfolgend genauer beschrieben. Der Verlauf der entsprechenden Sendesignale ist nachfolgend anhand von Fig. 6 bis Fig. 21 genauer erläutert.
Fig. 3 zeigt auf der linken Seite, dass die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in der Arbitrationsphase 451 jeweils Signale CAN_H, CAN_L über der Zeit t auf den Bus 40 senden, die eine erste Bitdauer t_btl haben. Die Signale CAN_H, CAN_L sind serielle Signale und haben abwechselnd mindestens einen dominanten Zustand 401 oder mindestens einen rezessiven Zustand 402. Nach der Arbitration in der Arbitrationsphase 451 steht eine der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 als Gewinner fest. Angenommen, die erste Teilnehmerstation 10 hat die Arbitration gewonnen. Dann schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 10 ihren Physical Layer 451_P am Ende der Arbitrationsphase 451 von einer ersten Betriebsart (SLOW), die auch als SIC- Betriebsart ausgeführt sein kann, in eine zweite Betriebsart (FAST_TX) um, da die Teilnehmerstation 10 in der Datenphase 452 Sender der Nachricht 45 ist. Wie in Fig. 3 gezeigt, erzeugt das Sendemodul 121 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 mit dem Physical Layer 452_P 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. Bei dem Beispiel von Fig. 3 ist hierfür die Bitzeit oder Bitdauer t_bt2 in der Datenphase 452 kürzer bzw. geringer als die Bitzeit oder Bitdauer t_btl in der Arbitrationsphase 451. Somit ist die Netto-Datenübertragungsrate in der Datenphase 452 bei dem Beispiel von Fig. 3 im Vergleich zu der Arbitrationsphase 451 gesteigert. Dagegen schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 30 ihren Physical Layer 451_P am Ende der Arbitrationsphase 451 von der ersten Betriebsart (SLOW oder SIC) in eine dritte Betriebsart (FAST_RX) um, da die Teilnehmerstation 30 in der Datenphase 452 nur Empfänger, also kein Sender, des Rahmens 450 ist.
Erkennt die Sende-/Empfangseinrichtung 12, dass eine Umschaltung von der Datenphase 452 zurück in die Arbitrationsphase 451 vorzunehmen ist, wird die Sende-/Empfangseinrichtung 12 vom Senden (Betriebsart FAST_TX) und/oder Empfangen (Betriebsart FAST RX) von Signalen mit dem Physical Layer 452_P umgeschaltet zum Senden und/oder Empfangen in den Physical Layer 451_P. Demzufolge schalten alle Sende-/Empfangseinrichtungen 12 der Teilnehmerstationen 10, 30 nach dem Ende der Arbitrationsphase 451 ihre Betriebsart in die erste Betriebsart (SLOW oder SIC) um. Somit können alle Sende-/Empfangseinrichtungen 12 nicht nur zwischen den Bitdauern t_btl , t_bt2 schalten, sondern auch ihren Physical Layer umschalten, wie zuvor beschrieben.
Gemäß Fig. 4 bildet sich in der Arbitrationsphase 451 über der Zeit t 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 aus. Dies ist auf der linken Seite in Fig. 4 gezeigt. Dagegen bildet sich in der Datenphase 452 über der Zeit t auf dem Bus 40 ein Differenzsignal VDIFF = CAN_H - CAN_L entsprechend den Zuständen L0, LI von Fig. 4 aus, wie auf der rechten Seite in Fig. 4 gezeigt. Der Zustand LO hat einen Wert VDIFF = IV. Der Zustand LI hat einen Wert 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, wie in Fig. 4 gezeigt. 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 oder SIC, FAST_TX, FAST_RX), die zuvor in Bezug auf Fig. 3 beschrieben sind, schaltet das Empfangsmodul 122 jeweils die Empfangsschwellen T2, T3 um.
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. 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 oder versucht, sich nach einem Fehler in der Buskommunikation wieder in die Kommunikation am Bus 40 zu integrieren. Erst wenn erkannt wird, dass der Bus 40 frei ist, darf die Teilnehmerstation 10 in den genannten Fällen selbst Daten, insbesondere Nachrichten 45, 47, auf den Bus 40 senden.
Bei Empfang der entsprechenden Signale von dem Bus 40 erzeugt jede Sende- /Empfangseinrichtung 12 das zugehörige Empfangssignal RxD, wie in Fig. 1 und in Fig. 5 veranschaulicht. Das Empfangssignal RxD hat idealerweise keinen Zeitversatz zu dem Sendesignal TxD.
Fig. 5 zeigt den grundlegenden Aufbau der Teilnehmerstation 10 mit ihrer Kommunikationssteuereinrichtung 11 und ihrer Sende-/Empfangseinrichtung 12, die das Sendemodul 121 und das Empfangsmodul 122 aufweist. Die Teilnehmerstation 10 hat zudem einen Mikrocontroller 13, eine System-ASIC (ASIC = Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung) 14, ein erstes Schnittstellenmodul 15 und ein zweites Schnittstellenmodul 16. Das zweite Schnittstellenmodul 16 hat Zeitmessblöcke 161, 1621, 1622, 1631, 1632, einen Schaltblock 164, und einen Auswerteblock 165.
Das erste Schnittstellenmodul 15 ist dem Mikrocontroller 13 und der Einrichtung 11 zugeordnet. Das erste Schnittstellenmodul 15 ist zwischen die Einrichtung 11 und einen Anschluss TXD des Mikrocontrollers 13 angeordnet. Das erste Schnittstellenmodul 15 ist an den Anschluss TXD des Mikrocontrollers 13 angeschlossen. Das erste Schnittstellenmodul 15 gibt ein Signal TxD an das zweite Schnittstellenmodul 16 aus.
Das zweite Schnittstellenmodul 16 ist der Einrichtung 12 und der System-ASIC 14 zugeordnet. Das zweite Schnittstellenmodul 16 ist zwischen einem Anschluss TXD der System-ASIC 14 und dem Sendemodul 121 angeordnet. Das zweite Schnittstellenmodul 16 ist an den Anschluss TXD der System-ASIC 14 und/oder einen entsprechenden Anschluss TXD der Einrichtung 12 angeschlossen.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 kann als Protokoll-Controller für das Senden und/oder Empfangen von CAN XL Nachrichten 45, 47 ausgestaltet sein. Optional ist die Einrichtung 11 für das Senden und/oder Empfangen von CAN FD oder CAN SIC Nachrichten 46 ausgestaltet.
Der Mikrocontroller 13 erzeugt oder verarbeitet Daten, die von der Einrichtung 11 in das entsprechende Rahmenformat zum Senden von Nachrichten 45, 47 über den Bus 40 umzusetzen sind. Zum Senden der Daten auf den Bus 40, erzeugt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 ein Sendesignal TxD_PC gemäß dem entsprechenden Standard für CAN FD, CAN SIC oder CAN XL Nachrichten 45, 47 und gibt das Sendesignal TxD_PC an das erste Schnittstellenmodul 15 aus.
Das erste Schnittstellenmodul 15 ist zur Pulsweiten-Modulation (PWM) des Sendesignals TxD_PC ausgestaltet. Demzufolge ist das Sendesignal TxD an dem Anschluss TXD des Mikrocontrollers 13 ein zumindest abschnittsweise pulsweiten-moduliertes Sendesignal. Das zweite Schnittstellenmodul 16 ist zur Verarbeitung des Sendesignals TxD ausgestaltet. Insbesondere ist das zweite Schnittstellenmodul 16 zur Pulsweiten- Demodulation des Sendesignal TxD ausgestaltet. Demzufolge ist das von dem Modul 16 ausgegebene Sendesignal TxD_TC ein decodiertes oder pulsweiten- demoduliertes Sendesignal. Diese Funktionen sind anhand von Fig. 6 bis Fig. 9 genauer erläutert.
Die System-ASIC 14 der Teilnehmerstation 10 von Fig. 5 kann alternativ ein System Basis-Chip (SBC) sein, auf dem mehrere für eine Elektronik-Baugruppe der Teilnehmerstation 10 notwendige Funktionen zusammengefasst sind. In der System-ASIC 14 kann zusätzlich zu der Sende-/Empfangseinrichtung 12 eine nicht dargestellte Energieversorgungseinrichtung eingebaut sein, welche die Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit elektrischer Energie versorgt. Die Energieversorgungseinrichtung liefert üblicherweise eine Spannung CAN_Supply von 5 V. Je nach Bedarf kann die Energieversorgungseinrichtung 19 jedoch eine andere Spannung mit einem anderen Wert liefern. Zusätzlich oder alternativ ist die Energieversorgungseinrichtung als Stromquelle ausgestaltet.
In Fig. 5 ist das Sendemodul 121 nur vereinfacht dargestellt. Das Sendemodul 121 ist über Anschlüsse CANH, CANL direkt an den Bus 40 angeschlossen, um ein Sendesignal TxD_TC des zweiten Schnittstellenmoduls 16 auf den Bus 40 senden zu können.
Gemäß Fig. 5 ist auch das Empfangsmodul 122 über die Anschlüsse CANH, CANL direkt an den Bus 40 angeschlossen. Das Empfangsmodul 122 ist zur Erzeugung des digitalen Empfangssignals RxD ausgestaltet. Das Empfangsmodul 122 sendet oder gibt das Empfangssignal RxD über den Anschluss RXD der System-ASIC 14 bzw. der Sende-/Empfangseinrichtung 12 an den Anschluss RXD des Mikrocontrollers 13 bzw. der Kommunikationssteuereinrichtung 11 aus.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Zeitmessblöcke 161, 1621, 1622, 1631, 1632 jeweils als Zählwerke ausgebildet. Der Schaltblock 164 betreibt oder taktet das Messen, insbesondere Zählen, der Zeitmessblöcke 161, 1621, 1622, 1631, 1632. Die Zeitmessblöcke 161, 1621, 1622, 1631, 1632 Führen ihre Messung also nicht permanent, sondern mit vorbestimmten zeitlichen Abständen oder intermittierend aus.
Der Schaltblock 164 kann als Oszillatorblock ausgestaltet sein, der ein oszillierendes Signal FO (Fig. 12) mit einem Takt TK oder einer Frequenz f ausgibt, die der Periode des Signals von Fig. 12 entspricht. Der Takt TK, also auch die Frequenz f, ist auf eine Zeit t_d in Fig. 6 bzw. t-Decode abgestimmt. In der Zeitdauer oder Zeit t_d ist beim Abtasten eines Bits des Sendesignals TxD der Pegel oder Bitwert, nämlich Hoch (H = High) oder niedrig (L = Low), des Bits zu bestimmen. Die Zeit t_d von Fig. 6 beginnt oder endet mit einem Bit des Sendesignals TxD. Zudem kann der Wert des Bits in der Mitte eines Bits mit der Zeit t_d (Fig. 6) abgetastet werden, die mit der Mitte der Bitzeitdauer t_per beginnt oder endet. Da die Zeit t_d als nicht kleiner oder kürzer als 5 ns festgelegt ist, wird die Frequenz f des Schaltblocks 164 gewählt als f > 200 MHz, insbesondere etwa 300 MHz. Dadurch ist die Vorgabe für die Zeit t_d erfüllbar. Die Bitzeit t_per von Bits der Datenphase 452 kann bei dem genannten Beispiel einen Wert < 205 ns haben. Wie nachfolgend noch genauer beschrieben, ist die Zeitdauer t_per in die Zeitdauern t_l, t_2 unterteilt. Jede der Zeitdauern t_l, t_2 darf nicht kürzer oder kleiner als 5 ns sein.
Der Zeitmessblock 161 ist vorgesehen, um die Vorwahl der Betriebsart der Datenphase 452 vorzunehmen. Die Zeitmessblöcke 1621, 1622 sind vorgesehen, um Bits des Sendesignals TxD zu erkennen, welche die Bitzeit t_bt2 haben. Die Zeitmessblöcke 1621, 1631 werden verwendet, um zu erkennen, ob die Daten oder Bits im Sendesignal TxD in der Betriebsart FAST_TX pulsmoduliert gesendet werden. Die Zeitmessblöcke 1622, 1632 werden verwendet, um zu erkennen, ob die Daten oder Bits im Sendesignal TxD in der Betriebsart FAST_RX pulsmoduliert gesendet werden.
Fig. 6 zeigt für einen Sendeknoten ein Beispiel für ein Sendesignal TxD, welches das zweite Schnittstellenmodul 16 von dem ersten Schnittstellenmodul 15 über der Zeit t, und somit seriell, empfängt. Fig. 7 zeigt das Sendesignal TxD_TC, welches das Schnittstellenmodul 16 aus dem Signal von Fig. 6 über der Zeit t für das Sendemodul 121 erzeugt. Fig. 8 und Fig. 9 zeigen für einen Empfangsknoten andere Beispiele für das Sendesignal TxD und das daraus erzeugte Sendesignal TxD TC.
Fig. 6 und Fig. 8 zeigen jeweils den Teil des Sendesignals TxD einer Nachricht 45 am Ende der Arbitrationsphase 451. In dieser Phase ist das Sendemodul 121 in die Betriebsart SLOW bzw. SIC geschaltet, wie in Fig. 6 und Fig. 8 jeweils durch den Zustand S_TX dargestellt ist.
Tritt eine Flanke im TxD-Signal auf, wie in Fig. 6 und Fig. 8 gezeigt, beginnt die Zeitdauer t_SL zu laufen und der Zeitmessblock 161 startet eine Zeitmessung. Die Zeitdauer t_SL entspricht der Zeitdauer t_select, wobei gemäß CiA610-3 gilt t_select = 500...980ns. Die Messung mit dem Zeitmessblock 161 beginnt mit jeder Flanke am Sendesignal TxD erneut. Nach Ablauf der Zeitdauer t_SL stoppt der Zeitmessblock 161 seine Messung und detektiert der Auswerteblock 165 den Pegel des Sendesignals TxD. Ist dieser Pegel L (Low), gibt der Auswerteblock 165 die Betriebsart FAST_TX vor, wie in Fig. 6 mit dem Zustand F_TX_SL angegeben. Somit ist für die Sende-/Empfangseinrichtung 12 gegen Ende der Arbitrationsphase 451 die Betriebsart FAST_TX vorgewählt. Wird dagegen der Pegel H (High) am Ende der Zeitdauer t_SL ausgewertet, gibt der Auswerteblock 165 die Betriebsart FAST_RX vor, wie in Fig. 8 mit dem Zustand F_RX_SL angegeben. Somit ist für die Sende-/Empfangseinrichtung 12 gegen Ende der Arbitrationsphase 451 die Betriebsart FAST_RX vorgewählt.
Zudem beginnt, falls die Betriebsart FAST_TX vorgewählt ist, wie in Fig. 6 mit dem Zustand F_TX_SL angegeben, der Zeitmessblock 1621 zu messen, ob zwei steigende Flanken des Sendesignals TxD in einem Zeitfenster gesendet werden, das eine zeitliche Länge hat, die gleich der Zeitdauer oder Symboldauer t_per ist. Die Zeitdauer t_per ist insbesondere gleich der Zeitdauer t_bt2. Die Zeitdauer t_bt2 entspricht der Zeitdauer tfast, wobei gemäß CiA610-3 gilt tfast = 205ns...245ns. Der Zeitmessblock 1621 misst beginnend mit einer steigenden Flanke des Sendesignals TxD, ob in der Symboldauer t_per des Sendesignals TxD zwei aufeinanderfolgende steigende Flanken auftreten. Der Zeitmessblock 1621 stoppt die Messung mit Erreichen der Zeitdauer t_bt2. Treten in der Symboldauer t_per des Sendesignals TxD zwei aufeinanderfolgende steigende Flanken auf, erkennt der Auswerteblock 165, dass die Sende- /Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart FAST_TX zu schalten ist, wie in Fig. 6 mit dem Zustand F_TX für die Pegel F_TX_L1 und F_TX_LO angegeben. Die Betriebsart FAST_TX wird wieder deaktiviert, wenn der Auswerteblock 165 erkennt, dass in dem Sendesignal TxD zwischen zwei aufeinanderfolgenden steigenden Flanken eine längere oder kürzere Zeitdauer als die Zeitdauer t_bt2 verstreicht. Außerdem wird die Betriebsart FAST_TX verlassen oder wieder deaktiviert, wenn der Auswerteblock 165 erkennt, dass das Sendesignal TxD für eine vorbestimmte lange Zeit, insbesondere permanent, den Pegel H oder L hat.
Am Ende und nach der Arbitrationsphase 451 ist das Sendesignal TxD von Fig. 6 ein abschnittsweise pulsweiten-moduliertes Signal (PWM-Signal). Bei dem pulsweiten-modulierten Signal haben PWM-Symbole die Symboldauer t_per, die wiederum in die Zeitdauern t_l, t_2 aufgeteilt ist. Das Sendesignal TxD wechselt nach der Zeitdauer t_l von einem ersten Pegel, beispielsweise L (Low), auf einen zweiten Pegel, beispielsweise H (High), wie in Fig. 6 gezeigt. Der Auswerteblock 165 wertet anhand der Pegel L, H des Sendesignals TxD und den Zeitdauern t_l, t_2 aus, welches PWM-Symbol in dem Sendesignal TxD codiert ist, und somit welcher Pegel für Bits in dem Sendesignal TxD_TC von Fig. 7 zu erstellen ist, um mit dem Sendemodul 121 den zugehörigen Zustand (LI, LO von Fig. 4) auf dem Bus 40 zu erzeugen. Hierfür wertet der Auswerteblock 165 die Messungen von mindestens zwei der Zeitmessblöcke 1621, 1622, 1631, 1632 aus wie nachfolgend noch genauer beschrieben.
Zudem beginnt, falls die Betriebsart FAST_RX vorgewählt ist, wie in Fig. 8 mit dem Zustand F_RX_SL angegeben, der Zeitmessblock 1622 zu messen, ob zwei fallende Flanken des Sendesignals TxD in einem Zeitfenster gesendet werden, das eine zeitliche Länge hat, die gleich der Zeitdauer eines PWM-Symbols oder Symboldauer t_per ist. Die Zeitdauer t_per ist insbesondere gleich der Zeitdauer t_bt2 , wie oben genannt. Der Zeitmessblock 1622 misst startend oder beginnend mit einer fallenden Flanke des Sendesignals TxD, ob in der Symboldauer t_per des Sendesignals TxD zwei aufeinanderfolgende fallende Flanken auftreten. Der Zeitmessblock 1622 stoppt die Messung mit Erreichen der Zeitdauer t_bt2. Treten in der Symboldauer t_per von PWM-Symbolen des Sendesignals TxD zwei aufeinanderfolgende fallende Flanken auf, erkennt der Auswerteblock 165, dass die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart FAST_RX zu schalten ist, wie in Fig. 8 mit dem Zustand F_RX angegeben. Die Betriebsart FAST_RX wird wieder deaktiviert, wenn der Auswerteblock 165 erkennt, dass in dem Sendesignal TxD zwischen zwei aufeinanderfolgenden fallenden Flanken eine längere oder kürzere Zeitdauer als die Zeitdauer t_bt2 verstreicht. Außerdem wird die Betriebsart FAST_RX verlassen oder wieder deaktiviert, wenn der Auswerteblock 165 erkennt, dass das Sendesignal TxD für eine vorbestimmte lange Zeit, insbesondere permanent, den Pegel H oder L hat.
Zur Decodierung des pulsweiten-modulierten Signals TxD in Fig. 6, in das Signal TxD_TC von Fig. 7, kann folgendermaßen vorgegangen werden. Dasselbe gilt für die Decodierung des pulsweiten-modulierten Signals TxD in Fig. 8, in das Signal TxD_TC von Fig. 9.
Fig. 10 zeigt für die Datenphase 452 ein Beispiel für ein Sendesignal TxD_PC, welches die Einrichtung 11 von Fig. 3 über der Zeit t mit den Werten H, L für Bits mit der Symboldauer t_per oder Bitzeit oder Bitdauer t_bt2 erzeugt und seriell an das erste Schnittstellenmodul 15 von Fig. 3 ausgibt. Fig. 11 zeigt das Sendesignal TxD, welches das erste Schnittstellenmodul 15 aus dem Signal von Fig. 10 mittels Pulsmodulation erzeugt und seriell an den Anschluss TXD der Einrichtung 12 von Fig. 3 ausgibt. Das Sendesignal TxD codiert mit PWM- Symbolen die Zustände L0, LI für das Bussignal von Fig. 4, wie zuvor erwähnt. Die Zeit t_2 entspricht in dem Signal TxD von Fig. 11 der Einzeit des Sendesignals TxD. Die Einzeit ist die Zeit, für welche das Sendesignal TxD den Pegel H hat oder eingeschaltet ist. Für die übrige Zeit am Anfang oder vom Beginn der Symbolzeit t_per hat das Sendesignal TxD den Pegel L oder ist ausgeschaltet. Findet auf dem Bus 40 eine Kommunikation mit 10 Mbit/s statt, hat die Symboldauer t_per beispielsweise eine Länge von 100 ns. In diesem Fall kann als Zeit t_l für ein PWM-Symbol, das den Zustand L0 codiert, beispielsweise eine Länge von 25 ns gewählt werden. Zudem kann als Zeit t_l für ein PWM-Symbol, das den Zustand LI codiert, beispielsweise eine Länge von 75 ns gewählt werden. Die Zeit t_l beträgt also entweder beispielsweise 25 % der Symboldauer t_per oder beispielsweise 75% der Symboldauer t_per, um die Zustände L0, LI zu codieren. Selbstverständlich sind andere zeitliche Längen für die Zeit t_l möglich, insbesondere die, welche von dem Standard CiA610-3 für CAN XL zugelassen sind. Das Sendesignal TxD wird in dem zweiten Schnittstellenmodul 16 demoduliert oder decodiert. Hierbei wird das Oszillatorsignal FO von Fig. 12 zum Triggern der Zeitmessblöcke 161, 1621, 1622, 1631, 1632 verwendet. Mit Hilfe der zugehörigen Signale von Fig. 13 und Fig. 14 erzeugt das zweite Schnittstellenmodul 16 das Sendesignal TxD_TC, wie bereits zuvor erwähnt. Das zweite Schnittstellenmodul 16 erzeugt das Sendesignal TxD_TC mit einem vorbestimmten Zeitversatz zum Sendesignal TxD, wie durch die Pfeile zwischen Fig. 11 und Fig. 15 dargestellt. Gemäß Fig. 11 und Fig. 15 beträgt der Zeitversatz etwas mehr als eine Bitzeit oder Bitdauer t_bt2.
Falls die Betriebsart FAST_TX vorgewählt ist, wie in Fig. 6 mit dem Zustand F_TX_SL angegeben, beginnt gemäß Fig. 13 der Zeitmessblock 1621 von einer steigenden Flanke zu der nächsten steigenden Flanke des Sendesignals TxD zu messen. Der Zählwert C2_FT des Zeitmessblocks 1621 steigt bis maximal auf einen Grenzwert GW, welcher der Zeitdauer t_per bzw. t_bt2 entspricht. Der Zeitmessblock 1621 stoppt, wenn der Grenzwert GW (maximaler Zählwert) bzw. die Zeitdauer t_per erreicht ist. Außerdem beginnt gemäß Fig. 14 der Zeitmessblock 1631 von einer steigenden Flanke zu der nächsten fallenden Flanke des Sendesignals TxD zu messen. Der Zeitmessblock 1631 stoppt, wenn die Zeitdauer t_per erreicht ist. Am Ende des PWM-Symbols, also der zweiten steigenden Flanke am Sendesignal TxD, wird die Decodierung des PWM- Symbols vorgenommen. Das digitale Schaltungskonzept erlaubt eine unaufwändige Halbierung des Zählwerts C2_FT des Zeitmessblocks 1631 mittels digitaler Schiebeoperation um eine Stelle. Dann erfolgt der Vergleich. Der Auswerteblock 165 wertet den Zustand LI als Wert für das gemessene PWM- Symbol des Sendesignals TxD aus, falls der Zählwert C3_FT < Zählwert C2_FT/2, so dass der Wert L in dem Sendesignal TxD_TC von Fig. 15 zu erzeugen ist. Der Auswerteblock 165 wertet LO als Wert für das gemessene PWM-Symbol des Sendesignals TxD aus, falls Zählwert C3_FT > Zählwert C2_FT/2, so dass der Wert L in dem Sendesignal TxD_TC von Fig. 15 zu erzeugen ist. Es ist nicht definiert, welcher Wert oder Pegel in dem Sendesignal TxD_TC zu erzeugen ist, falls gilt Zählwert C3_FT = Zählwert C2_FT/2. Das jeweilige Ergebnis der Auswertung durch den Auswerteblock 165 wird als das decodierte Sendesignal TxD_TC von Fig. 15 an das Sendemodul 121 weitergegeben. Das Sendemodul 121 setzt einen L-Pegel des Sendesignals TxD_TC um in ein LO-Signal bzw. einen LO-Zustand am Bus (VDIFF = IV, Fig. 4). Das Sendemodul 121 setzt einen H-Pegel des Sendesignals TxD_TC um in ein Ll-Signal bzw. einen Ll-Zustand am Bus 40 (VDIFF = -IV, Fig. 4).
Fig. 16 bis Fig. 21 zeigen die entsprechenden Signale für einen Empfangsknoten, für den für die Datenphase 452 die Betriebsart FAST_RX vorgewählt ist, wie in Fig. 8 mit dem Zustand F_RX_SL angegeben. Das Sendesignal TxD_PC wird in diesem Fall in der Datenphase 452 mit dem Pegel H gesendet, wie in Fig. 16 gezeigt. Das Schnittstellenmodul 15 erzeugt das Sendesignal TxD dementsprechend mit PWM-Symbolen LI, wie in Fig. 17 gezeigt. In diesem Fall beginnt, getriggert von dem Signal gemäß Fig. 18 des Schaltblocks 164, der Zeitmessblock 1622 von einer fallenden Flanke des Sendesignals TxD zu der nächsten fallenden Flanke des Sendesignals TxD zu messen. Somit misst der Zeitmessblock 1622 die Dauer der Zeitdauer t_per. Der Zählwert C2_FR des Zeitmessblocks 1622 in Fig. 19 steigt bis maximal auf einen Grenzwert GW, welcher der Zeitdauer t_per entspricht. Der Zeitmessblock 1622 stoppt, wenn der Grenzwert GW bzw. die Zeitdauer t_per erreicht ist. Außerdem beginnt gemäß Fig. 20 der Zeitmessblock 1632 von einer fallenden Flanke des Sendesignals TxD zu der nächsten steigenden Flanke des Sendesignals TxD zu messen. Somit misst der Zeitmessblock 1632 die Dauer der Auszeit des PWM- Symbols. Der Zeitmessblock 1632 stoppt, wenn die Zeitdauer t_per bzw. t_bt2 erreicht ist. Am Ende des PWM-Symbols, also der zweiten fallenden Flanke am Sendesignal TxD in Fig. 17, wird die Validierung des PWM-Symbols vorgenommen. Das PWM-Symbol wird vom Auswerteblock 165 akzeptiert, wenn C3_FR > 1 und C3_FR < GW - 1. Wird das PWM-Symbol akzeptiert, wird ein Fl- Pegel als Wert für das gemessene PWM-Symbol des Sendesignals TxD ausgewertet. Der H-Pegel entspricht einem rezessiven Zustand 402 (Fig. 4) am Bus 40.
Die zuvor beschriebene Ausgestaltung des zweiten Schnittstellenmoduls 16 bildet ein digitales Schaltungskonzept. Dieses Konzept ermöglicht eine hohe Genauigkeit in der Ausführung der drei Funktionen (Betriebsart-Vorwahl, Erkennen der Bitzeit t_bt2 der Datenphase 452 zum Schalten zwischen den Betriebsarten für das Sendemodul 121, Decodierung der PWM-Symbole des Sendesignals TxD) des zweiten Schnittstellenmoduls 16. Dies wird durch Verwendung eines abgeglichenen Schaltblocks 164 möglich, insbesondere eines Ring-Oszillatorblocks, der ein oszillierendes Signal FO ausgibt, wie in Fig. 12 dargestellt. Die erzielbare Genauigkeit liegt bei ca. +1-7%.
Vorteilhaft an dem zweiten Schnittstellenmodul 16 ist insbesondere die hohe Genauigkeit für die Auswertung des pulsmodulierten Signals TxD, da die Zeitmessblöcke 161, 1621, 1622, 1631, 1632 mit demselben Takt TK oder derselben Frequenz f des Schaltblocks 164 betrieben werden. Dies gilt insbesondere auch für die Zeitmessblöcke 1621, 1622 für Periode t_bt2 und die Zeitmessblöcke 1631, 1632 für die Einzeit t_l oder Auszeit t_2, da die Zeitmessblöcke 161, 1621, 1622, 1631, 1632 noch dazu sehr gut Zusammenarbeiten.
Zudem ermöglicht die zuvor beschriebene Ausgestaltung des zweiten Schnittstellenmoduls 16 in der Hardware einen sehr geringen Silizium- Flächenverbrauch. Dadurch ist das Schnittstellenmodul 16 sehr kostengünstig und platzsparend ausführbar. Dies trägt auch dazu bei, dass eine übergeordnete Sende/Empfangseinrichtung (Transceiver) 12 sehr kostengünstig und platzsparend herstellbar ist.
Noch ein anderer Vorteil des zweiten Schnittstellenmoduls 16 liegt in einer hohen Testabdeckung und der damit verbundenen Bauteil-Qualität.
Darüber hinaus ist eine hohe Flexiblität für Anpassungen in zusätzlichen Entwicklungsschritten des zweiten Schnittstellenmoduls 16 vorhanden.
Außerdem besteht die Option, das zweite Schnittstellenmodul 16 als ein Digital- Teil in einer CAN-XL_Sende-Empfangseinrichtung 12 zu verwenden. Dies erlaubt Funktions- Erweiterungen, beispielsweise Sicherheitsfunktionen, insbesondere gegen Manipulation, in der Einrichtung 12. Gemäß einem zweiten Ausführungsbespiel ist der Auswerteblock 165 ausgestaltet, in der Betriebsart FAST_RX zusätzlich die Messung des Zeitmessblocks 1632 auszuwerten. Die Betriebsart FAST_RX bleibt aktiv solange gilt, dass der Wert des Zeitmessblocks 1632 größer oder gleich l*t_d ist, UND dass der Wert des Zeitmessblocks 1632 kleiner als der Wert des Zeitmessblocks 1622 abzüglich l*t_d ist.
Dadurch ist eine Redundanz vorhanden, die ausschließt, dass die Betriebsart FAST_RX zu schnell wieder deaktiviert wird oder zu lange aktiv bleibt.
Gemäß einem dritten Ausführungsbespiel wird mindestens einer der Zeitmessblöcke 161, 1621, 1622, 1631, 1632 gemäß einem analogen Schaltungskonzept realisiert.
Im Unterschied zu der Sende-/Empfangseinrichtung 12 des vorangehenden Ausführungsbeispiels ist mindestens einer der Zeitmessblöcke 161, 1621, 1622, 1631, 1632 ausgestaltet, die zuvor beschriebene Zeitmessung unter Verwendung von mindestens einem geschalteten Konstant- Strom auszuführen. Hierbei weist mindestens einer der Zeitmessblöcke 161, 1621, 1622, 1631, 1632 einen Kondensator auf. Zusätzlich hat der mindestens eine Zeitmessblock 161, 1621, 1622, 1631, 1632 mindestens ein Spannungsmessgerät zum Messen der Spannung an dem Kondensator.
Die Konstant- Ströme werden derart geschaltet, dass der Kondensator je nach Bedarf geladen oder entladen wird. Der Auswerteblock 165 kann ausgestaltet sein zur Auswertung der Spannungsmessung. Der Auswerteblock 165 kann insbesondere einen Spannungsvergleich der gemessenen Kondensatorspannungen ausführen.
Demzufolge kann der Schaltblock 164 mindestens eine schaltbare Konstantstromquelle aufweisen. Der Schaltblock 164 ist zum Schalten der mindestens einen Konstantstromquelle ausgestaltet, um den Kondensator über der Zeit aufzuladen. Der mindestens eine Zeitmessblock 161, 1621, 1622, 1631, 1632 ist ausgestaltet, das Schalten der mindestens einen Konstantstromquelle und somit das Laden des mindestens einen Kondensators bei einem vorbestimmten Grenz-Spannungswert (GW) zu stoppen, welcher der vorbestimmten Zeit t_per oder t_l oder t_bt2 oder t_SL entspricht.
Auch auf diese Weise können die Funktionen vorteilhaft implementiert werden, die zuvor für das zweite Schnittstellenmodul 16 der vorangehenden Ausführungsbeispiele beschrieben sind.
Jedoch ist bei einer derartigen Implementierung ein deutlich höherer Silizium- Flächenverbrauch für das zweite Schnittstellenmodul 16 erforderlich als bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Schnittstellenmoduls 16 der Sende-/Empfangseinrichtung 12, der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, des Bussystems 1 und des darin ausgeführten Verfahrens gemäß den Ausführungsbeispielen und deren Modifikationen können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Das zuvor beschriebene Bussystem 1 gemäß mindestens einem der Ausführungsbeispiele ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1 gemäß mindestens einem der Ausführungsbeispiele 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.
Das Bussystem 1 gemäß mindestens einem der Ausführungsbeispiele und deren Modifikationen ist insbesondere ein Bussystem bei dem zwischen mindestens zwei der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 gemäß zwei verschiedenen CAN- Standards kommuniziert werden kann, wie beispielsweise CAN-HS oder CAN FD oder CAN SIC oder CAN XL. Das Bussystem 1 kann jedoch ein anderes Kommunikationsnetzwerk sein, bei dem die Signale als differentielle Signale und seriell über den Bus 40 übertragen werden. Somit ist die Funktionalität der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beispielsweise bei Sende- /Empfangseinrichtungen 12, 22 einsetzbar, die in einem derartigen Bussystem zu betreiben sind. Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem
Bussystem 1 gemäß mindestens einem der Ausführungsbeispiele Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen ist beliebig wählbar.

Claims

Ansprüche
1) Schnittstellenmodul (16) für eine Teilnehmerstation (10; 30) eines seriellen Bussystems (1), bei dem ein Sendemodul (121) zum Senden eines digitalen Sendesignals (TxD_TC) als analoges differentielles Signal (CAN_H, CAN_L) auf einen Bus (40) des Bussystems (1) ausgestaltet ist, um an mindestens eine andere Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) eine Nachricht (45) zu senden, wobei Bits in dem digitalen Sendesignal (TxD_TC) in einer ersten Kommunikationsphase (451) eine größere Bitdauer (t_btl) haben als in einer zweiten Kommunikationsphase (451) des Sendesignals (TxD_TC), wobei das Schnittstellenmodul (16) aufweist mindestens einen Zeitmessblock (161; 1621, 1622; 1631, 1632) zum Messen, mit einem vorbestimmten Zeittakt (TK), einer vorbestimmten Zeit (t_SL; t_bt2; t_per; t_btl) in dem digitalen Sendesignal (TxD), wobei der mindestens eine Zeitmessblock (161; 1621, 1622; 1631, 1632) ausgestaltet ist, seine Messung zu stoppen, wenn der Messwert des mindestens einen Zeitmessblocks (161; 1621, 1622; 1631, 1632) einen vorbestimmten Grenzwert (GW) erreicht hat, und einen Auswerteblock (165) zur Auswertung des Messwerts des mindestens einen Zeitmessblocks (161; 1621, 1622; 1631, 1632) am Ende der vorbestimmten Zeit (t_SL; t_per; t_btl) , um das Sendemodul (121) auf der Grundlage des Auswerteergebnisses für einen Betrieb in der ersten Kommunikationsphase (451) oder für einen Betrieb in der zweiten Kommunikationsphase (452) einzustellen.
2) Schnittstellenmodul (16) nach Anspruch 1, wobei der Auswerteblock (165) ausgestaltet ist, das Sendemodul (121) auf der Grundlage des Auswerteergebnisses zum Senden in eine erste Betriebsart (SIC) für die erste Kommunikationsphase (451) zu schalten oder für die zweite Kommunikationsphase (452) zum Senden in eine zweite Betriebsart (FAST_TX) oder dritte Betriebsart (FAST_RX) zu schalten. ) Schnittstellenmodul (16) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Zeitmessblock (161; 1621, 1622; 1631, 1632) mindestens vier Zeitmessblöcke (161; 1621, 1622; 1631, 1632) aufweist, und wobei der Auswerteblock (165) zur Auswertung des Messwerts der mindestens vier Zeitmessblöcke (161; 1621, 1622; 1631, 1632) am Ende der vorbestimmten Zeit (t_per; t_l; t_bt2) ausgestaltet ist, um ein pulsweiten-moduliertes Symbol des Sendesignals (TxD) durch Auswertung der Messwerte der mindestens vier Zeitmessblöcke (161; 1621, 1622; 1631, 1632) zu decodieren, um an das Sendemodul (121) ein pulsweiten-demoduliertes Sendesignal (TxD_TC) auszugeben. ) Schnittstellenmodul (16) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit einem Schaltblock (164) zur Ausgabe eines oszillierenden Signals (FO) zur Vorgabe des vorbestimmten Zeittakts (TK), mit welchen alle Zeitmessblöcke (161; 1621, 1622; 1631, 1632) ihre Messung intermittierend ausführen. ) Schnittstellenmodul (16) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein erster Zeitmessblock (161) ausgestaltet ist, die Messung mit jeder Flanke des Sendesignals (TxD) neu zu starten und die Messung zu stoppen, wenn der Messwert des ersten Zeitmessblocks (161; 1621, 1622; 1631, 1632) einen vorbestimmten Grenzwert (GW) erreicht hat, und wobei der Auswerteblock (165) ausgestaltet ist, für das Sendemodul (121) für die zweite Kommunikationsphase (452) die zweite Betriebsart (FAST_TX) vorzuwählen, wenn der Messwert des ersten Zeitmessblocks (161) einer ersten vorbestimmten Zeit (t_SL) entspricht. ) Schnittstellenmodul (16) nach Anspruch 5, wobei ein zweiter Zeitmessblock (1621) ausgestaltet ist, die Messung mit jeder steigenden Flanke des Sendesignals (TxD) zu starten und so lange bis zu der nächsten steigenden Flanke des Sendesignals (TxD) zu messen, bis der vorbestimmte Grenzwert (GW) überschritten wird, wobei ein dritter Zeitmessblock (1622) ausgestaltet ist, die Messung mit jeder fallenden Flanke des Sendesignals (TxD) zu starten und solange bis zu der nächsten fallenden Flanke des Sendesignals (TxD) zu messen, bis der vorbestimmte Grenzwert (GW) überschritten wird, und wobei der Auswerteblock (165) ausgestaltet ist, das Sendemodul (121) für die zweite Kommunikationsphase (452) in die zweite Betriebsart (FAST_TX) zu schalten, wenn die Auswertung des Messergebnisses des zweiten und dritten Zeitmessblocks (1621, 1622) ergibt, dass in dem Sendesignal (TxD) der Abstand zwischen einer steigenden Flanke und einer fallenden Flanke oder der Abstand zwischen einer fallenden Flanke und einer steigenden Flanke gleich einer zweiten vorbestimmten Zeit (t_bt2) ist, welche die Bitdauer von Bits der zweiten Kommunikationsphase (452) ist, und welche kürzer als die erste vorbestimmte Zeit (t_SL) ist. ) Schnittstellenmodul (16) nach Anspruch 6, wobei ein vierter Zeitmessblock (1631) ausgestaltet ist, die Messung mit jeder steigenden Flanke des Sendesignals (TxD) zu starten und solange bis zu der nächsten fallenden Flanke des Sendesignals (TxD) zu messen, bis der vorbestimmte Grenzwert (GW) überschritten wird, wobei ein fünfter Zeitmessblock (1632) ausgestaltet ist, die Messung mit jeder fallenden Flanke des Sendesignals (TxD) zu starten und so lange bis zu der nächsten steigenden Flanke des Sendesignals (TxD) zu messen, bis der vorbestimmte Grenzwert (GW) überschritten wird, und wobei der Auswerteblock (165) ausgestaltet ist, die Messung des zweiten und vierten Zeitmessblocks (1621, 1631) miteinander zu vergleichen und die Messung des dritten und fünften Zeitmessblocks (1622, 1632) miteinander zu vergleichen, und auf der Grundlage der Vergleichsergebnisse ein pulsweiten-demoduliertes Sendesignal (TxD_TC) an das Sendemodul (121) auszugeben. ) Schnittstellenmodul (16) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Zeitmessblock (161; 1621; 1622; 1631; 1632) ein Zählwerk ist. ) Schnittstellenmodul (16) nach Anspruch 8, wobei mindestens zwei Zeitmessblöcke (161) des mindestens einen Zeitmessblocks (161; 1621; 1622; 1631; 1632) ausgestaltet sind, das Zählen bei einem Zählwert zu stoppen, welcher der Symbolzeitdauer (t_per) für ein PWM-Symbol eines pulsweiten-modulierten Signals (TxD) entspricht, und wobei der Auswerteblock (165) ausgestaltet ist, am Ende eines PWM-Symbols den Wert (LO; LI) des PWM-Symbols des pulsweiten- modulierten Signals (TxD) unter Verwendung des mindestens einen Zeitmessblocks (161; 1621; 1622; 1631; 1632) auszuwerten und mit dem Auswerteergebnis einen Pegel (L; H) für das pulsweiten-demodulierte Sendesignal (TxD_TC) an das Sendemodul (121) auszugeben. 0) Schnittstellenmodul (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der mindestens eine Zeitmessblock (161; 1621; 1622; 1631; 1632) als Kondensator mit Spannungsmessgerät zum Messen der Spannung an dem Kondensator ausgestaltet ist, wobei mindestens eine schaltbare Konstantstromquelle als Schaltblock (164) vorgesehen ist, der zum Schalten der mindestens einen Konstantstromquelle ausgestaltet ist, um den Kondensator über der Zeit aufzuladen, wobei der mindestens eine Zeitmessblock (161) ausgestaltet ist, das Laden des mindestens einen Kondensators bei einem vorbestimmten Grenz-Spannungswert (GW) zu stoppen, welcher der vorbestimmten Zeit (t_SL; t_bt2; t_per; t_btl) entspricht. 1) Schnittstellenmodul (16) nach Anspruch 10, wobei der Auswerteblock (165) ausgestaltet ist, den Spannungswert des mindestens einen Zeitmessblocks (161; 1621; 1622; 1631; 1632) auszuwerten. 2) Sende-/Empfangseinrichtung (12), mit einem Sendemodul (121) zum Senden eines digitalen Sendesignals (TxD_TC) als analoges differentielles Signal (CAN_H, CAN_L) auf einen Bus (40) des Bussystems (1), um an mindestens eine andere Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) eine Nachricht (45) zu senden, einem Empfangsmodul (122) zum Empfangen von Signalen (CAN_H, CAN_L) von dem Bus (40) und zum Erzeugen eines digitalen Empfangssignals (RxD) aus dem analogen differentiellen Signal (CAN_H, CAN_L), und einem Schnittstellenmodul (16) nach einem der vorangehenden Ansprüche. 3) Sende-/Empfangseinrichtung (12) nach Anspruch 12, wobei das Sendemodul (121) ausgestaltet ist, die analogen differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) in der ersten Kommunikationsphase (451) der Nachricht (45) mit einem anderen Physical Layer (451_P) zu erzeugen als in der zweiten Kommunikationsphase (452). 4) Teilnehmerstation (20) für ein serielles Bussystem (1), mit einer Sende-/Empfangseinrichtung (12) nach Anspruch 12 oder 13, und einer Kommunikationssteuereinrichtung (11) zum Steuern der Kommunikation in dem Bussystem (1) und zur Erzeugung eines digitalen Sendesignals (TxD_TC) als Grundlage für das digitale pulsweitenmodulierte Sendesignal (TxD) für das Schnittstellenmodul (16). 5) Teilnehmerstation (20) nach Anspruch 14, wobei die Teilnehmerstation (20) 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. ) Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen (CAN_H, CAN_L) in einem seriellen Bussystem (1), wobei das Verfahren mit einem Schnittstellenmodul (16) für eine Teilnehmerstation (10; 30) eines seriellen Bussystems (1) ausgeführt wird, wobei die Teilnehmerstation (10; 30) ein Sendemodul (121) aufweist und wobei das Schnittstellenmodul (16) mindestens einen Zeitmessblock (161; 1621, 1622; 1631, 1632) und einen Auswerteblock (165) aufweist, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist
Messen mit dem mindestens einen Zeitmessblock (161; 1621, 1622; 1631, 1632) und mit einem vorbestimmten Zeittakt (TK), einer vorbestimmten Zeit (t_SL; t_l; t_bt2) in dem digitalen Sendesignal (TxD), wobei der mindestens eine Zeitmessblock (161; 1621, 1622; 1631, 1632) seine Messung stoppt, wenn der mindestens eine Zeitmessblock (161; 1621, 1622; 1631, 1632) einen vorbestimmten Grenzwert (GW) erreicht hat,
Auswerten, mit dem Auswerteblock (165), des Messergebnisses des mindestens einen Zeitmessblocks (161; 1621, 1622; 1631, 1632) am Ende der vorbestimmten Zeit (t_SL; t_l; t_bt2),
Einstellen des Sendemoduls (121) auf der Grundlage des Auswerteergebnisses für einen Betrieb in der ersten Kommunikationsphase (451) oder für einen Betrieb in der zweiten Kommunikationsphase (452), und
Senden, mit dem Sendemodul (121), eines digitalen, pulsweiten- demodulierten Sendesignals (TxD_TC) als analoges differentielles Signal (CAN_H, CAN_L) auf den Bus (40) des Bussystems (1), um an mindestens eine andere Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) eine Nachricht (45) zu senden, wobei Bits in dem digitalen, pulsweiten-demodulierten Sendesignal (TxD_TC) in einer ersten Kommunikationsphase (451) eine größere Bitdauer (t_btl) haben als in einer zweiten Kommunikationsphase (451) des Sendesignals (TxD_TC).
PCT/EP2023/067277 2022-08-15 2023-06-26 Schnittstellenmodul für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zum senden einer nachricht in einem seriellen bussystem WO2024037766A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022208457.8A DE102022208457A1 (de) 2022-08-15 2022-08-15 Schnittstellenmodul für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem
DE102022208457.8 2022-08-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024037766A1 true WO2024037766A1 (de) 2024-02-22

Family

ID=87067112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/067277 WO2024037766A1 (de) 2022-08-15 2023-06-26 Schnittstellenmodul für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zum senden einer nachricht in einem seriellen bussystem

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022208457A1 (de)
WO (1) WO2024037766A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3855683A1 (de) * 2020-01-21 2021-07-28 Nxp B.V. Controller-area-network-steuergerät und sendeempfänger
DE102020209346A1 (de) * 2020-07-24 2022-01-27 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Einrichtungen für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3855683A1 (de) * 2020-01-21 2021-07-28 Nxp B.V. Controller-area-network-steuergerät und sendeempfänger
DE102020209346A1 (de) * 2020-07-24 2022-01-27 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Einrichtungen für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022208457A1 (de) 2024-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3114800B1 (de) Teilnehmerstation für ein bussystem und verfahren zur verbesserung der sendequalität in einem bussystem
EP3607703B1 (de) Teilnehmerstation für ein bussystem und verfahren zur verbesserung der einhaltung der bit-timing-anforderung in einem bussystem
WO2020120555A1 (de) Teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
EP3970324A1 (de) Sende-/empfangseinrichtung und kommunikationssteuereinrichtung für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
DE102019208059A1 (de) Einrichtung für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem
WO2020035392A1 (de) Rahmenabschirmeinheit, teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
WO2024037766A1 (de) Schnittstellenmodul für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zum senden einer nachricht in einem seriellen bussystem
WO2020048742A1 (de) Teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur übertragung von daten in einem seriellen bussystem
WO2021148351A1 (de) Sende-/empfangseinrichtung und kommunikationssteuereinrichtung für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
WO2021028269A1 (de) Konfliktdetektor für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
WO2022017820A1 (de) Einrichtungen für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
WO2021028271A1 (de) Teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
DE102020205278A1 (de) Kommunikationssteuereinrichtung und Sende-/Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem
DE102021200081A1 (de) Kommunikationssteuereinrichtung für eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem
EP3744046A1 (de) Teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur fehlersignalisierung für eine in einem seriellen bussystem empfangene nachricht
EP4029201A1 (de) Einrichtung für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
DE102021208841A1 (de) Kommunikationssteuereinrichtung und Sende-/Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem
WO2022106117A1 (de) Teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
WO2021148350A1 (de) Sende-/empfangseinrichtung und kommunikationssteuereinrichtung für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
WO2021148348A1 (de) Sende-/empfangseinrichtung für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
WO2021148349A1 (de) Sende-/empfangseinrichtung und kommunikationssteuereinrichtung für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
EP4144044A1 (de) Schnittstellenmodul für eine kommunikationssteuereinrichtung, sende-/empfangseinrichtung für eine teilnehmerstation eines seriellen bussystems und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
DE102021205723A1 (de) Schnittstelle für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem
WO2020244986A1 (de) Teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem
DE102020214536A1 (de) Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23736023

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1