DE102012209093A1

DE102012209093A1 - Teilnehmerstation für ein Bussystem und Verfahren zur Übertragung von Nachrichten zwischen Teilnehmerstationen eines Bussystems

Info

Publication number: DE102012209093A1
Application number: DE201210209093
Authority: DE
Inventors: Bernd Haussmann; Simon Weissenmayer; Peter Botsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-12-05

Abstract

Es ist eine Teilnehmerstation (20) für ein Bussystem (1) und ein Verfahren zur Übertragung von Nachrichten (51, 52, 53) zwischen Teilnehmerstationen (10, 20, 30) eines Bussystems (1) bereitgestellt. Die Teilnehmerstation (20) umfasst eine Sendeeinrichtung (23) zum Senden eines Fehlerabschnitts (55), um das Senden einer derzeit gesendeten Nachricht (51) einer weiteren Teilnehmerstation (10, 30) abzubrechen und die eigene Nachricht (52) senden zu können, obwohl die derzeit gesendete Nachricht (51) bislang nicht als fehlerhaft erkannt wurde.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren zur Übertragung von Nachrichten zwischen Teilnehmerstationen eines Bussystems, bei welchen insbesondere derzeit gesendete Nachrichten von einer anderen Teilnehmerstation unterbrechbar sind.
Stand der Technik
Es ist ein Bussystem bekannt, bei welchem Nachrichten mittels des CAN-Protokolls übertragen werden, wie es in der CAN-Spezifikation in der ISO 11898 beschrieben ist.
DE 100 00 305 A1 beschreibt das CAN (Controller Area Network = Steuereinrichtungsnetzwerk) sowie eine als TTCAN (Time Triggered CAN = Zeit getriggertes CAN) bezeichnete Erweiterung des CAN.
CAN und TTCAN arbeiten mit einem nachrichtenbasierten Protokoll und kommen beispielsweise in Fahrzeugen zum Einsatz. Ein auf CAN oder TTCAN basierendes Bussystem ermöglicht allen mit ihm verbundenen Teilnehmerstationen, wie beispielsweise Mikrocontrollern, Datenverarbeitungseinheiten oder Steuergeräten, miteinander zu kommunizieren.
Das beispielsweise am 02.05.2011 auf der Internet-Seite http://semiconductors.bosch.de veröffentlichte Dokument „CAN with Flexible Data-Rate, White Paper, Version 1.0“ stellt ein gegenüber der ISO 11898-1 modifiziertes Datenübertragungsprotokoll vor, welches unter anderem eine Vergrößerung des Datenfeldes, sowie für einen Teil der CAN-Nachricht nach erfolgter Arbitrierung eine Verkürzung der Bitlänge sowie längere Nachrichten als 64 Bit ermöglicht. Beide Maßnahmen erhöhen die Nutzdatenrate im Bussystem. Längere Nachrichten gehen allerdings zu Lasten des maximalen Sendeverzugs hochpriorer Nachrichten.
Bei Fahrzeugen besteht beispielsweise das Problem, dass über denselben CAN-Bus Videobilder einer Videokamera zur Beobachtung von beispielsweise der Verkehrssituation vor dem Fahrzeug sowie Nachrichten eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP), wie beispielsweise Regeleingriffe, zu übertragen sind. Die Videobilder der Kamera haben eine erheblich größere Datenmenge als die Nachrichten des elektronischen Stabilitätsprogramms. Zudem müssen Regeleingriffe des elektronischen Stabilitätsprogramms unverzüglich über den CAN-Bus übertragen werden, um gegebenenfalls die Fahrstabilität des Fahrzeugs gewährleisten zu können. Bei einem Norm-CAN-Bus kann jedoch eine in Übertragung befindliche Nachricht nicht abgebrochen werden, auch wenn eine folgende Nachricht, beispielsweise des elektronischen Stabilitätsprogramms, eine höhere Priorität hat.
Aus diesem Grund führen überlange CAN-Nachrichten, wie die Videobilder der Videokamera, zu einer deutlichen Verzögerung von nachfolgenden Nachrichten. Als Folge davon können überlange Nachrichten nur dann über den CAN-Bus gesendet werden, wenn keine hohen Ansprüche an die maximale Sendeverzögerung hochpriorer Nachrichten gestellt werden.
Offenbarung der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren zur Übertragung von Nachrichten zwischen Teilnehmerstationen eines Bussystems bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen und insbesondere eine in Übertragung befindliche Nachricht bei Bedarf abbrechen können.
Die Aufgabe wird durch eine Teilnehmerstation für ein Bussystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Teilnehmerstation umfasst eine Sendeeinrichtung zum Senden eines Fehlerabschnitts, um das Senden einer derzeit gesendeten Nachricht einer weiteren Teilnehmerstation abzubrechen und die eigene Nachricht senden zu können, obwohl die derzeit gesendete Nachricht bislang nicht als fehlerhaft erkannt wurde.
Mit der Teilnehmerstation ist es möglich, die Sendeverzögerung hochpriorer Nachrichten auch dann zu minimieren, wenn unterschiedlich lange Nachrichten einschließlich überlange Nachrichten über das Bussystem gesendet werden. Demzufolge können überlange Nachrichten selbst dann eingesetzt werden, wenn hohe Ansprüche an die maximale Sendeverzögerung hochpriorer Nachrichten gestellt werden.
Die Teilnehmerstation kann höheren Echtzeitanforderungen als eine Teilnehmerstation nach dem Norm-CAN-Protokoll gerecht werden.
Da die Länge des Fehlerabschnitts deutlich kürzer als die maximale Nachrichtenlänge ist, was besonders für die maximale Nachrichtenlänge einer überlangen Nachricht gilt, ist der maximale Sendeverzug für eine hochpriore Nachricht in dem CAN-Bussystem geringer, an welches die zuvor beschriebene Teilnehmerstation angeschlossen ist.
Ohne Unterbrechung der überlangen Nachrichten gemäß dem Norm-CAN-Protokoll gilt, dass die Nutzdatenrate mit der Länge der Nachricht größer wird. Dies ist bei der zuvor beschriebenen Teilnehmerstation nicht mehr gültig, da die Nachrichten unterbrochen werden können. Alle Nachrichten, die durch einen Fehlerabschnitt unterbrochen wurden, werden erneut gesendet. Dies führt – bei besonders großen Nachrichten und vielen Unterbrechnungen – zu einer Verringerung der Nutzdatenrate. Insgesamt ist es vorteilhaft, die Länge der überlangen Nachrichten nicht zu groß und die Anzahl der Unterbrechnungen möglichst klein zu wählen.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Teilnehmerstation sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bevorzugt hat die Teilnehmerstation zudem eine Busbelegung-Prüfeinrichtung zur Prüfung, ob auf dem Bussystem derzeit eine Nachricht einer weiteren Teilnehmerstation gesendet wird, und/oder eine Nachrichten-Prüfeinrichtung zur Prüfung, ob die von der weiteren Teilnehmerstation gesendete Nachricht eine höhere Priorität als die eigene Nachricht hat oder nicht und/oder ob die von der weiteren Teilnehmerstation gesendete Nachricht selbst eine Nachricht ist, die das Senden einer anderen Nachricht abgebrochen hat.
Die Sendeeinrichtung kann zudem ausgestaltet sein, eine derzeit gesendete Nachricht abzubrechen, wenn die Nachrichten-Prüfeinrichtung zu dem Ergebnis kommt, dass die von der weiteren Teilnehmerstation gesendete Nachricht eine niedrigere Priorität als die eigene zu sendende Nachricht hat, oder eine derzeit gesendete Nachricht auch abzubrechen, wenn die Nachrichten-Prüfeinrichtung zu dem Ergebnis kommt, dass die von der weiteren Teilnehmerstation gesendete Nachricht eine höhere Priorität als die eigene zu sendende Nachricht hat.
Die Teilnehmerstation kann zudem eine Fehlerzählerrücksetzeinrichtung aufweisen zum Zurücksetzen eines Fehlerzählers, wenn die Nachrichten-Prüfeinrichtung zu dem Ergebnis kommt, dass eine empfangene Nachricht eine Nachricht ist, die das Senden einer anderen Nachricht abgebrochen hat.
Möglicherweise ist die Fehlerzählerrücksetzeinrichtung zum Zurücksetzen des Fehlerzählers aufgrund von Informationen in einer weiteren Nachricht oder aufgrund von Informationen ausgestaltet, die in der Nachricht enthalten sind, die das Senden einer anderen Nachricht abgebrochen hat.
Die Sendeeinrichtung kann ausgestaltet sein, den Fehlerabschnitt nur zu senden, wenn die Busbelegung-Prüfeinrichtung zu dem Ergebnis kommt, dass auf dem Bussystem derzeit eine Nachricht einer weiteren Teilnehmerstation gesendet wird.
Es ist möglich, dass die Sendeeinrichtung zudem ausgestaltet ist, keine Informationen zum Zurücksetzen des Fehlerzählers zu senden. Alternativ kann die Sendeeinrichtung zudem ausgestaltet sein, den Fehlerabschnitt auch zu senden, wenn die Busbelegung-Prüfeinrichtung zu dem Ergebnis kommt, dass auf dem Bussystem derzeit keine Nachricht einer weiteren Teilnehmerstation gesendet wird.
Die Sendeeinrichtung kann, nach Unterbrechung einer Nachricht einer weiteren Teilnehmerstation, zum Senden ihrer Nachricht ohne oder mit Berücksichtigung der Priorität von Nachrichten weiterer Teilnehmerstationen ausgestaltet sein.
Vorzugsweise ist die Sendeeinrichtung zudem ausgestaltet, einen Fehlerabschnitt mit 6 dominanten und weniger als 8 rezessiven Bits oder einen Fehlerabschnitt mit 6 dominanten und 8 rezessiven Bits zu senden.
Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Übertragung von Nachrichten zwischen Teilnehmerstationen eines Bussystems mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Das Verfahren hat den Schritt: Senden, mit einer Sendeeinrichtung, eines Fehlerabschnitts, um das Senden einer derzeit gesendeten Nachricht einer weiteren Teilnehmerstation abzubrechen und die eigene Nachricht senden zu können, obwohl die derzeit gesendete Nachricht bislang nicht als fehlerhaft erkannt wurde.
Das Verfahren hat die gleichen Vorteile, wie sie zuvor für die Teilnehmerstation genannt sind.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Zeichnungen
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 und 3 jeweils ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Veranschaulichung des Aufbaus einer in dem Bussystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendeten Nachricht;
4 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Sendeverfahrens gemäß dem Norm-CAN-Protokoll gegenüber einem Teil eines Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 ein Flussdiagramm eines weiteren Teils eines Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und
6 bis 9 jeweils ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem zweiten bis fünften Ausführungsbeispiel.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein Bussystem 1, das beispielsweise ein CAN-Bussystem sein kann, das in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. zum Einsatz kommen kann. Das Bussystem 1 hat eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an einen Bus 40 angeschlossen sind. Über den Bus 40 können Nachrichten 51, 52, 53 zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 übertragen werden. In dem in 1 gezeigten Beispiel dient die Teilnehmerstation 10 zum Senden der Nachricht 51, die Teilnehmerstation 20 dient zum Senden der Nachricht 52 und die Teilnehmerstation 30 dient zum Senden der Nachricht 53. Zudem können die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 jeweils einen Fehlerabschnitt 55 zum Unterbrechen einer Nachricht der Nachrichten 51, 52, 53 auf den Bus senden. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 können beispielsweise Steuergeräte oder Anzeigevorrichtungen eines Kraftfahrzeugs sein.
In 1 hat die Teilnehmerstation 10 eine Busbelegung-Prüfeinrichtung 11, eine Nachrichten-Prüfeinrichtung 12, eine Sendeeinrichtung 13, einen Fehlerprotokollierungszähler 14 und eine Zählerrücksetzeinrichtung 15. Die Teilnehmerstation 20 hat eine Busbelegung-Prüfeinrichtung 21, eine Nachrichten-Prüfeinrichtung 22, eine Sendeeinrichtung 23, einen Fehlerprotokollierungszähler 24 und eine Zählerrücksetzeinrichtung 25. Die Teilnehmerstation 30 hat eine Busbelegung-Prüfeinrichtung 31, eine Nachrichten-Prüfeinrichtung 32, eine Sendeeinrichtung 33, einen Fehlerprotokollierungszähler 34 und eine Zählerrücksetzeinrichtung 35.
Die Busbelegung-Prüfeinrichtungen 11, 21, 31 dienen jeweils zum Prüfen, ob der Bus 40 mit einer Nachricht 51, 52, 53 belegt ist. Anders ausgedrückt, die Busbelegung-Prüfeinrichtungen 11, 21, 31 können jeweils feststellen, ob derzeit über den Bus 40 eine Nachricht 51, 52, 53 gesendet wird.
Die Nachrichten-Prüfeinrichtungen 12, 22, 32 dienen jeweils zum Prüfen, was eine von ihnen empfangene oder eine über den Bus 40 zu sendende Nachricht 51, 52, 53 enthält. Beispielsweise können die Nachrichten-Prüfeinrichtungen 12, 22, 32 jeweils prüfen, ob eine über den Bus 40 zu sendende Nachricht 51, 52, 53 eine höhere oder niedrigere Priorität hat als die Nachricht, welche die zugehörige Teilnehmerstation 10, 20, 30 mittels ihrer Sendeeinrichtung 13, 23, 33 versenden möchte. Zudem können die Nachrichten-Prüfeinrichtungen 12, 22, 32 beispielsweise jeweils prüfen, ob es sich bei einer von ihrer Teilnehmerstation 10, 20, 30 empfangenen Nachricht 51, 52, 53 um eine unterbrechende Nachricht handelt. Eine unterbrechende Nachricht ist eine Nachricht, welche zuvor das Übertragen einer anderen Nachricht 51, 52, 53 über den Bus 40 unterbrochen bzw. abgebrochen hat.
Die Sendeeinrichtungen 13, 23, 33 können jeweils zum einen die jeweilige Nachricht 51, 52, 53 versenden. Zum anderen können die Sendeeinrichtungen 13, 23, 33 jeweils auch den Fehlerabschnitt 55 über den Bus versenden, wenn der Bus 40 zurzeit gerade mit einer der Nachrichten 51, 52, 53 belegt ist. Dadurch wird die soeben über den Bus 40 gesendete oder übertragene Nachricht 51, 52, 53 unterbrochen, genauer gesagt abgebrochen. Dies ist in Bezug auf die anderen Figuren noch genauer beschrieben.
Die Fehlerprotokollierungszähler 14, 24, 34 dienen jeweils zum Zählen von Fehlern, die auf dem Bus 40 auftreten. Beim Empfang des Fehlerbaschnitts 55 werden die Fehlerprotokollierungszähler 14, 24, 34 jeweils um eins erhöht, inkrementiert. Die Fehlerprotokollierungszähler 14, 24, 34 werden jeweils auf Null zurückgesetzt, wenn der jeweilige Fehlerprotokollierungszähler 14, 24, 34 ausgelesen wird.
Die Zählerrücksetzeinrichtungen 15, 25, 35 setzen den zugehörigen Fehlerprotokollierungszähler 14, 24, 34 um eins zurück, dekremetieren ihn, wenn von einer der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 aufgrund einer Unterbrechung einer anderen Nachricht der Fehlerabschnitt 55 gesendet wird, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben wird.
2 veranschaulicht stark vereinfacht den Aufbau einer Nachricht 51, wie sie von der Teilnehmerstation 10 über den Bus 40 gesendet wird. Die Nachricht 51 hat einen Nachrichtenkopf 511, einen Datenabschnitt 512 und einen Nachrichtenendeabschnitt 513. Der Nachrichtenkopf 511 umfasst alle Teile der Nachricht 51, die vor dem Datenabschnitt 512 gesendet werden. Der Nachrichtenendeabschnitt 513 umfasst alle Teile der Nachricht 51, die nach dem Datenabschnitt 512 gesendet werden. Der Datenabschnitt 512 umfasst die Daten, welche von mindestens einer der Teilnehmerstationen 20, 30 für deren Funktion benötigt werden, beispielsweise Videobilder einer Kamera, ein Erfassungsergebnis eines Sensors, usw. Der Datenabschnitt 512 kann eine variable Länge haben, die je nach Bedarf gewählt wird. Der Datenabschnitt 512 kann jedoch auch eine fest vorgegebene Länge haben.
Der grundlegende Aufbau der Nachricht 53 ist identisch mit dem Aufbau der Nachricht 51, so dass deren Aufbau hier nicht weiter beschrieben wird. Jedoch kann die Länge des Datenabschnitts 512 der Nachricht 51 kürzer oder länger sein als die Länge des Datenabschnitts der Nachricht 53. Insbesondere ist im Falle von Videobildern einer Videokamera der Datenabschnitt 512 länger als im Falle von Daten eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP), die beispielsweise in der Nachricht 53 enthalten sind.
Der in 3 veranschaulichte grundlegende Aufbau der Nachricht 52 ist weitgehend identisch mit dem Aufbau der Nachricht 51. Die Nachricht 52 hat einen Nachrichtenkopf 521, einen Datenabschnitt 522 und einen Nachrichtenendeabschnitt 523. Zudem umfasst die Nachricht 52 in ihrem Nachrichtenkopf 521 Informationen 524 zum Dekrementieren der Fehlerprotokollierungszähler 14, 34. Die Nachricht 52 kann beispielsweise Daten eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) umfassen. Die Länge des Datenabschnitts 522 der Nachricht 52 kann kürzer oder länger sein als die Länge des Datenabschnitts 512 der Nachricht 51 und/oder der Nachricht 53.
4 zeigt einen Unterschied zwischen einem Ablauf einer Kommunikation mittels dem Bussystem 1 gemäß dem Norm-CAN-Protokoll im Unterschied zu einem Ablauf einer Kommunikation mittels dem Bussystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Nach Beginn einer Kommunikation über das Bussystem 1 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel bei einem Schritt S1 geprüft, ob auf dem Bus 40 eine Übertragung einer Nachricht 51, 52, 53 in Gang ist. Diese Prüfung wird von jeder Teilnehmerstation 10, 20, 30 mittels ihrer jeweiligen Busbelegung-Prüfeinrichtung 11, 21, 31 ausgeführt und zwar insbesondere, wenn die jeweilige Teilnehmerstation 10, 20, 30 über den Bus eine Nachricht 51, 52, 53 senden möchte. Die Busbelegung-Prüfeinrichtung 11, 21, 31 prüft also, ob der Bus 40 mit einer Nachricht 51, 52, 53 belegt ist.
Der Schritt S1 wird bei dem Norm-CAN-Protokoll auf die gleiche Weise wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durchgeführt. Gemäß dem Norm-CAN-Protokoll geht der Fluss jedoch in Richtung von „W1“ in 4 weiter. Demgegenüber geht der Fluss gemäß diesem Ausführungsbeispiel nach dem Schritt S1 in Richtung von „W2“ in 4 weiter.
Bei dem Norm-CAN-Protokoll geht der Fluss, wenn die Antwort bei dem Schritt S1 JA lautet, wieder zu dem Schritt S1 zurück. Demzufolge muss die Teilnehmerstation 10, 20, 30, welche eine Nachricht 51, 52, 53 zu senden hat, solange warten, bis der Bus 40 frei ist. Andernfalls geht bei dem Norm-CAN-Protokoll der Fluss, wenn der Bus 40 nicht mit einer Nachricht 51, 52, 53 belegt ist, zu einem Schritt S101 weiter, bei welchem die Teilnehmerstation 10, 20, 30 die bei ihr zum Senden bereite Nachricht 51, 52, 53 sendet. Danach geht der Fluss wieder zu dem Schritt S1 zurück.
Im Unterschied dazu wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel unabhängig davon, ob der Bus 40 mit einer Nachricht 51, 52, 53 belegt ist oder nicht, bei einem Schritt S2 der Fehlerabschnitt 55 von der Teilnehmerstation 10, 20, 30 gesendet, welche nun eine Nachricht 51, 52, 53 senden möchte.
In der nachfolgenden Beschreibung ist zur besseren Veranschaulichung von einer Situation ausgegangen, bei welcher die Teilnehmerstation 10 die Nachricht 51 auf den Bus 40 gesendet hat und das Übertragen der Nachricht 51 über den Bus 40 noch im Gang ist, wobei die Teilnehmerstation 20 nun selber die Nachricht 52 auf den Bus 40 senden möchte, wohingegen die Teilnehmerstation 30 kurz darauf eine Nachricht 53 zum Senden bereit hat, die eine höhere Priorität hat als die Priorität der Nachrichten 51, 52 ist. Zudem hat die Nachricht 51 eine geringere Priorität als die Nachricht 52. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Situation beschränkt.
Gemäß dieser Situation sendet die Teilnehmerstation 20 bei dem Schritt S2 den Fehlerabschnitt 55. Dadurch wird die bisher über den Bus 40 übertragene Nachricht 51 unterbrochen bzw. abgebrochen. Die Nachricht 51 kann zuvor fehlerfrei oder auch mit Fehlern behaftet gesendet und/oder übertragen und/oder empfangen worden sein. Die Nachricht 51 wurde im Bussystem 1 jedoch noch nicht als fehlerhaft erkannt. Dies kann beispielsweise durch eine der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, genauer gesagt einer der Nachrichten-Prüfeinrichtungen 12, 22, 32, erkannt werden. Der Fehlerabschnitt 55 zerstört die Nachricht 51, welche er unterbricht bzw. abbricht. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S3 über, bei welchem die Sendeeinrichtung 23 der Teilnehmerstation 20 nun die Nachricht 52 über den Bus 40 an die anderen Teilnehmerstationen 10, 30 sendet. Somit ist die Nachricht 52 eine unterbrechende Nachricht, da sie die Nachricht 51 unterbrochen bzw. abgebrochen hat. Danach geht der Fluss zu dem Schritt S1 zurück.
Die Teilnehmerstation 10, genauer gesagt ihre Nachrichten-Prüfeinrichtung 12, erkennt durch den Empfang des Fehlerabschnitts 55, dass das Senden ihrer Nachricht 51 fehlgeschlagen ist und startet ausgehend von Schritt S1 einen erneuten Versuch, ihre Nachricht 51 fehlerfrei an die anderen Teilnehmerstaionen 20, 30 zu senden. Demzufolge wird die Nachricht 51 nach ihrem Abbruch neu gesendet. Hier wird die Nachricht 51 jedoch erst nach der Nachricht 53 von der Teilnehmerstation 30 gesendet, da die Priorität der Nachricht 53 höher als die Priorität der Nachricht 52 ist.
Aufgrunddessen unterscheidet sich eine Kommunikation über den Bus 40 gemäß diesem Ausführungsbeispiel von dem Norm-CAN-Protokoll dahingehend, dass eine auf dem Bus 40 übertragene Nachricht 51, 52, 53 durch den Fehlerabschnitt 55 unterbrochen und damit abgebrochen werden kann, wohingegen bei dem Norm-CAN-Protokoll jede Teilnehmerstation 10, 20, 30 erst warten muss, bis der Bus 40 für ihre Nachricht 51, 52, 53 frei ist.
5 zeigt eine Maßnahme, durch welche verhindert wird, dass eine der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 durch die Fehlerabschnitte 55 vom Bus 40 getrennt wird. Demzufolge überprüft jede der Nachrichten-Prüfeinrichtungen 12, 22, 32 bei einem Schritt S4, ob ihre Teilnehmerstation 10, 20, 30 eine unterbrechende Nachricht empfangen hat. Genauer gesagt, prüft jede der Nachrichten-Prüfeinrichtungen 12, 22, 32, ob eine empfangene Nachricht 51, 52, 53 eine andere Nachricht unterbrochen bzw. abgebrochen hat.
Bei der oben genannten Situation werden die Teilnehmerstationen 10, 30 diese Prüfung in Bezug auf die Nachricht 52 mit JA beantworten. In Bezug auf die Nachricht 51 werden die Teilnehmerstationen 20, 30 diese Prüfung mit NEIN beantworten, wenn die erneut gesendete Nachricht 51 nicht selbst eine andere Nachricht unterbrochen hat.
Lautet die Antwort bei dem Schritt S4 NEIN, geht der Fluss zu dem Schritt S4 zurück. Lautet die Antwort bei dem Schritt S4 jedoch JA, werden bei einem Schritt S5 die Fehlerprotokollierungszähler 14, 24, 34 mit Hilfe der jeweiligen Zählerrücksetzeinrichtung 15, 25, 35 zurückgesetzt. Hierbei wird der Zählerstand des jeweiligen Fehlerprotokollierungszählers 14, 24, 34 um eins dekrementiert. Danach geht der Fluss zu dem Schritt S4 zurück.
Die in 5 beschriebene Maßnahme wird von allen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 im Bus 40 durchgeführt. Die Information zum Dekrementieren der Fehlerprotokollierungszähler 14, 24, 34 kann entweder in der unterbrechenden Nachricht 52, die nach dem Fehlerabschnitt 55 gesendet wird, oder in einer weiteren Nachricht 51, 52, 53 vorhanden sein, die nach der unterbrechenden Nachricht 52 gesendet wird.
Die Kommunikation gemäß diesem Ausführungsbeispiel minimiert den maximalen Sendeverzug einer Nachricht 51, 52, 53. Hierbei kann auch eine Nachricht 51, 52, 53 mit niedriger Priorität eine Nachricht mit hoher Priorität unterbrechen oder umgekehrt. Diese Variante lässt sich mit geringen Kosten verwirklichen. Zudem kann die unterbrechende Nachricht 52 direkt nach dem Fehlerabschnitt 55 gesendet werden, ohne dass Rücksicht auf die Priorität aller anderen Nachrichten 51, 53 genommen wird. Dies kann mit einem Fehlerabschnitt 55 geschehen, der sechs dominante und weniger als acht rezessive Bits aufweist. Dadurch wird der maximale Sendeverzug einer Nachricht 51, 52, 53 gering gehalten.
Darf bei dieser Variante eine unterbrechende Nachricht 52 von einer anderen Nachricht unterbrochen werden, ergeben sich geringe Kosten. Demgegenüber ergibt sich ein geringerer maximaler Sendeverzug, wenn eine unterbrechende Nachricht selbst nicht von einer anderen Nachricht 51, 52, 53 unterbrochen werden darf.
Der maximale Sendeverzug einer Nachricht 51, 52, 53 mit dem Norm-CAN-Protokoll berechnet sich aus folgenden Größen:

– Der maximalen Nachrichtenlänge aller Nachrichten 51, 52, 53 (Standard: bis zu 131 Bit ohne Bitstopfen, überlange CAN-Nachrichten >> 131 Bit)
– Der Summe aller Nachrichtenlängen, die eine noch niedrigere ID bzw. eine höhere Priorität haben.

Der maximale Sendeverzug gemäß diesem Ausführungsbeispiel berechnet sich aus folgenden Größen:

– Der Länge des Fehlerabschnitts 55 (14 Bit oder weniger).
– Der Summe aller Nachrichtenlängen, die eine noch niedrigere ID bzw. eine höhere Priorität haben.

Die Länge des Fehlerabschnitts 55 ist deutlich kürzer als die maximale Länge einer Nachricht 51, 52, 53. Dies gilt besonders bei einer überlangen Nachricht. Dadurch ist der maximale Sendeverzug bei diesem Ausführungsbeispiel geringer als bei dem Norm-CAN-Protokoll.
6 zeigt einen Ablauf einer Kommunikation bei jeder der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 bei einem zweiten Ausführungsbeispiel. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, wird bei einem Schritt S1 geprüft, ob der Bus 40 mit einer Nachricht 51, 52, 53 belegt ist oder nicht. Lautet die Antwort bei dem Schritt S1 JA, geht der Fluss zu dem Schritt S2 und anschließend zu dem Schritt S3 über. Lautet dagegen die Antwort bei dem Schritt S1 NEIN, geht der Fluss direkt zu dem Schritt S3 weiter. Danach geht der Fluss zu dem Schritt S1 zurück.
Bei dem Schritt S2 und dem Schritt S3 wird das gleiche ausgeführt, wie zuvor bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird demzufolge der Fehlerabschnitt 55 nur gesendet, wenn die Antwort bei dem Schritt S1 JA lautet. Zudem werden wieder die Schritte S4 und S5 ausgeführt, die zuvor in Bezug auf 5 beschrieben sind.
Die Art der Kommunikation gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass geringe Kosten entstehen. Es wird nämlich insbesondere nicht geprüft, ob die Priorität einer anderen Nachricht 51, 52, 53, die von einer der anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 zum Senden ansteht, höher ist, als die Priorität der eigenen zu sendenden Nachricht.
7 zeigt einen Ablauf einer Kommunikation in jeder der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 bei einem dritten Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel führen die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 die Schritte S1 bis S3 auf die gleiche Weise aus, wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Zusätzlich wird bei diesem Ausführungsbeispiel bei dem Fall, bei welchem die Antwort bei dem Schritt S1 JA lautet, nach dem Schritt S2 noch ein zusätzlicher Schritt S6 ausgeführt. Der Schritt S6 wird anhand der bei dem ersten Ausführungsbeispiel genannten speziellen Situation beschrieben.
Bei dem Schritt S6 prüft die Teilnehmerstation 20, genauer gesagt ihre Nachrichten-Prüfeinrichtung 22, ob die Nachricht 52, die von der Sendeeinrichtung 23 gesendet werden soll, eine Priorität hat, die geringer als die Priorität einer anderen Nachricht ist, die von einer anderen Teilnehmerstation 10, 30 zum Senden bereit ist. Bei der speziellen Situation lautet die Antwort bei dem Schritt S6 JA, da die Nachricht 53 eine höhere Priorität hat als die Nachricht 52, so dass der Fluss direkt zu dem Schritt S1 zurückgeht. Lautet hingegen die Antwort bei dem Schritt S6 bei einer anderen Situation NEIN, geht der Fluss zu dem Schritt S3 weiter und anschließend zu dem Schritt S1 zurück. In diesem Fall würde die Sendeeinrichtung 23 bei dem Schritt S3 die Nachricht 52 senden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Fehlerabschnitt 55 aus 6 dominanten und 8 rezessiven Bits, also insgesamt 14 Bits aufgebaut.
Bei diesem Ausführungsbeispiel konkurriert die Priorität der Nachricht 52, welche die Unterbrechung der Nachricht 51 ausgelöst hat, auch nach dem Senden des Fehlerabschnitts 55 mit allen anderen Nachrichten, die zu diesem Zeitpunkt über den Bus 40 gesendet werden sollen. Zudem werden wieder die Schritte S4 und S5 ausgeführt, die zuvor in Bezug auf 5 beschrieben sind.
Die Art der Kommunikation gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass geringe Kosten und eine geringe Buslast entstehen.
8 zeigt einen Ablauf einer Kommunikation in jeder der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 bei einem vierten Ausführungsbeispiel. Bei diesem
Ausführungsbeispiel führen die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 auf die gleiche Weise die Schritte S1 bis S3 aus, wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Jedoch wird bei diesem Ausführungsbeispiel bei dem Fall, bei welchem die Antwort bei dem Schritt S1 JA lautet, vor dem Schritt S2 noch ein zusätzlicher Schritt S7 ausgeführt. Der Schritt S7 wird anhand der bei dem ersten Ausführungsbeispiel genannten speziellen Situation beschrieben.
Bei dem Schritt S7 wird von der Teilnehmerstation 20, genauer gesagt ihrer Nachrichten-Prüfeinrichtung 22 geprüft, ob die Priorität der Nachricht 51, deren Übertragung über den Bus 40 in Gang ist, höher als die Priorität der Nachricht 52 ist, welche die Teilnehmerstation 20, genauer gesagt ihre Sendeeinrichtung 23, senden möchte. Da bei der speziellen Situation die Antwort bei dem Schritt S7 JA lautet, geht der Fluss zu dem Schritt S1 zurück. Lautet dagegen die Antwort bei dem Schritt S7 bei einer anderen Situation NEIN, geht der Fluss zu dem Schritt S2 und anschließend zu dem Schritt S3 weiter. Erst danach geht der Fluss zu dem Schritt S1 zurück.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird demzufolge der Fehlerabschnitt 55 und dann die Nachricht 52 nur gesendet, wenn die Antwort bei dem Schritt S7 JA lautet. Somit kann bei diesem Ausführungsbeispiel eine höherpriore Nachricht nicht von einer niederprioren Nachricht unterbrochen bzw. abgebrochen werden. Zudem werden wieder die Schritte S4 und S5 ausgeführt, die zuvor in Bezug auf 5 beschrieben sind.
Die Art der Kommunikation gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass auf dem Bus 40 eine geringere Buslast als bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel herrscht.
9 zeigt einen Ablauf einer Kommunikation in jeder der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 bei einem vierten Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel führen die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 die Schritte S1 bis S4 auf die gleiche Weise aus, wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben. Jedoch wird bei diesem Ausführungsbeispiel bei dem Fall, bei welchem die Antwort bei dem Schritt S1 JA lautet, vor dem Schritt S7 noch ein zusätzlicher Schritt S8 ausgeführt. Dieser Schritt S8 wird anhand der bei dem ersten Ausführungsbeispiel genannten speziellen Situation beschrieben.
Bei dem Schritt S5 wird von der Teilnehmerstation 20, genauer gesagt ihrer Nachrichten-Prüfeinrichtung 22, geprüft, ob die Nachricht 51, deren Übertragung über den Bus 40 in Gang ist, selbst eine unterbrechende Nachricht ist oder nicht. Lautet die Antwort bei dem Schritt S8 JA, geht der Fluss zu dem Schritt S1 zurück. Lautet dagegen die Antwort bei dem Schritt S8 NEIN, geht der Fluss zu dem Schritt S4 und anschließend zu den Schritten S2 und S3 weiter und/oder zu dem Schritt S1 zurück, wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird demzufolge der Fehlerabschnitt 55 und dann die Nachricht 52 nur gesendet, wenn die Nachricht 51 selbst keine unterbrechende Nachricht ist. Somit kann bei diesem Ausführungsbeispiel eine weitere Nachricht keine unterbrechende Nachricht unterbrechen bzw. abbrechen. Zudem werden wieder die Schritte S4 und S5 ausgeführt, die zuvor in Bezug auf 5 beschrieben sind.
Die Art der Kommunikation gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass auf dem Bus 40 der maximale Sendeverzug verringert wird.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Bussystems 1, der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere sind die Merkmale und/oder Funktionen des ersten bis fünften Ausführungsbeispiels beliebig kombinierbar. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Das zuvor beschriebene Bussystem 1 gemäß dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1 gemäß dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel kann jedoch auch eine andere Art von Kommunikationsnetz sein. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation 10 auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist.
Das Bussystem 1 gemäß dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel ist insbesondere ein CAN-Netzwerk oder ein TTCAN-Netzwerk oder ein CAN FD-Netzwerk.
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in den Bussystemen 1 des ersten bis fünften Ausführungsbeispiels ist beliebig. Bevorzugt sind die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 gleich aufgebaut. In dem Bussystem können jedoch auch Teilnehmerstationen vorhanden sein, die ausschließlich nach dem Norm-CAN-Protokoll arbeiten.
Es ist auch möglich, dass die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in den Bussystemen 1 des ersten bis fünften Ausführungsbeispiels je nach Bedarf zwischen einer Kommunikation gemäß dem Norm-CAN-Protokoll und einer Kommunikation gemäß dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel umgeschaltet werden können.
Der Fehlerabschnitt 55 kann bei allen Ausführungsbeispielen entweder aus 6 dominanten und 8 rezessiven Bits, also insgesamt 14 Bits, aufgebaut sein, oder der Fehlerabschnitt 55 ist aus 6 dominanten und weniger als 8 rezessiven Bits aufgebaut.
Die Informationen 524 zum Dekrementieren der Fehlerprotokollierungszähler 14, 34 können auch an anderer Stelle in der Nachricht 52 enthalten sein als dem Nachrichtenkopf 521.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10000305 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 11898 [0002]
ISO 11898-1 [0005]

Claims

Teilnehmerstation (20) für ein Bussystem (1), mit einer Sendeeinrichtung (23) zum Senden eines Fehlerabschnitts (55), um das Senden einer derzeit gesendeten Nachricht (51) einer weiteren Teilnehmerstation (10, 30) abzubrechen und die eigene Nachricht (52) senden zu können, obwohl die derzeit gesendete Nachricht (51) bislang nicht als fehlerhaft erkannt wurde.
Teilnehmerstation (20) nach Anspruch 1, zudem mit einer Busbelegung-Prüfeinrichtung (21) zur Prüfung, ob auf dem Bussystem (1) derzeit eine Nachricht (51, 53) einer weiteren Teilnehmerstation (10, 30) gesendet wird, und/oder einer Nachrichten-Prüfeinrichtung (22) zur Prüfung, ob die von der weiteren Teilnehmerstation (10) gesendete Nachricht (51) eine höhere Priorität als die eigene Nachricht (52) hat oder nicht und/oder ob die von der weiteren Teilnehmerstation (10) gesendete Nachricht (51) selbst eine Nachricht ist, die das Senden einer anderen Nachricht (53) abgebrochen hat.
Teilnehmerstation (20) nach Anspruch 2, wobei die Sendeeinrichtung (23) zudem ausgestaltet ist, eine derzeit gesendete Nachricht (51) abzubrechen, wenn die Nachrichten-Prüfeinrichtung (22) zu dem Ergebnis kommt, dass die von der weiteren Teilnehmerstation (10) gesendete Nachricht (51) eine niedrigere Priorität als die eigene zu sendende Nachricht (52) hat, oder eine derzeit gesendete Nachricht (51) auch abzubrechen, wenn die Nachrichten-Prüfeinrichtung (22) zu dem Ergebnis kommt, dass die von der weiteren Teilnehmerstation (10) gesendete Nachricht (51) eine höhere Priorität als die eigene zu sendende Nachricht (52) hat.
Teilnehmerstation (20) nach Anspruch 2 oder 3, zudem mit einer Fehlerzählerrücksetzeinrichtung (25) zum Zurücksetzen eines Fehlerzählers (24), wenn die Nachrichten-Prüfeinrichtung (22) zu dem Ergebnis kommt, dass eine empfangene Nachricht (51) eine Nachricht ist, die das Senden einer anderen Nachricht (53) abgebrochen hat.
Teilnehmerstation (20) nach Anspruch 4, wobei die Fehlerzählerrücksetzeinrichtung (25) zum Zurücksetzen des Fehlerzählers (24) aufgrund von Informationen (524) in einer weiteren Nachricht (53) oder aufgrund von Informationen (524) ausgestaltet ist, die in der Nachricht (52) enthalten sind, die das Senden einer anderen Nachricht (51) abgebrochen hat.
Teilnehmerstation (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sendeeinrichtung (23) zudem ausgestaltet ist, den Fehlerabschnitt (55) nur zu senden, wenn die Busbelegung-Prüfeinrichtung (21) zu dem Ergebnis kommt, dass auf dem Bussystem (1) derzeit eine Nachricht (51, 53) einer weiteren Teilnehmerstation (10, 30) gesendet wird.
Teilnehmerstation (20) nach Anspruch 6 bei Abhängigkeit von Anspruch 5, wobei die Sendeeinrichtung (23) zudem ausgestaltet ist, keine Informationen zum Zurücksetzen des Fehlerzählers (14, 34) zu senden.
Teilnehmerstation (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Sendeeinrichtung (23) zudem ausgestaltet ist, den Fehlerabschnitt (55) auch zu senden, wenn die Busbelegung-Prüfeinrichtung (21) zu dem Ergebnis kommt, dass auf dem Bussystem (1) derzeit keine Nachricht (51, 53) einer weiteren Teilnehmerstation (10, 30) gesendet wird.
Teilnehmerstation (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sendeeinrichtung (23), nach Unterbrechung einer Nachricht (51, 53) einer weiteren Teilnehmerstation (10, 30), zum Senden ihrer Nachricht (52) ohne oder mit Berücksichtigung der Priorität von Nachrichten (53) weiterer Teilnehmerstationen (30) ausgestaltet ist.
Teilnehmerstation (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sendeeinrichtung (25) zudem ausgestaltet ist, einen Fehlerabschnitt (55) mit 6 dominanten und weniger als 8 rezessiven Bits oder einen Fehlerabschnitt (55) mit 6 dominanten und 8 rezessiven Bits zu senden.
Verfahren zur Übertragung von Nachrichten (51, 52, 53) zwischen Teilnehmerstationen (10, 20, 30) eines Bussystems (1), mit dem Schritt Senden, mit einer Sendeeinrichtung (23), eines Fehlerabschnitts (55), um das Senden einer derzeit gesendeten Nachricht (51) einer weiteren Teilnehmerstation (10, 30) abzubrechen und die eigene Nachricht (52) senden zu können, obwohl die derzeit gesendete Nachricht (51) bislang nicht als fehlerhaft erkannt wurde.