Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Konfliktdetektor für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und ein Verfahren zur Erkennung eines Buskonflikts in einem seriellen Bussystem, das mit hoher Datenrate und großer Fehlerrobustheit arbeitet.The present invention relates to a conflict detector for a subscriber station of a serial bus system and a method for recognizing a bus conflict in a serial bus system that operates at a high data rate and with great error resistance.
Stand der TechnikState of the art
Für die Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten, beispielsweise in Fahrzeugen, wird häufig ein Bussystem eingesetzt, in welchem Daten als Nachrichten im Standard ISO11898-1:2015 als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD übertragen werden. Die Nachrichten werden zwischen den Busteilnehmern des Bussystems, wie Sensor, Steuergerät, Geber, usw., übertragen.A bus system is often used for communication between sensors and control units, for example in vehicles, in which data is transmitted as messages in the ISO11898-1: 2015 standard as a CAN protocol specification with CAN FD. The messages are transmitted between the bus participants in the bus system, such as sensors, control units, transmitters, etc.
Um zunehmenden Datenverkehr im Bussystem und/oder eine höhere Datenübertragungsgeschwindigkeit realisieren zu können als bei Classical CAN, wurde im CAN FD Nachrichten-Format eine Option zur Umschaltung auf eine höhere Bitrate innerhalb einer Nachricht geschaffen. Bei solchen Techniken wird die maximal mögliche Datenrate durch Einsatz einer höheren Taktung im Bereich der Datenfelder über einen Wert von 1 MBit/s hinaus gesteigert. Solche Nachrichten werden nachfolgend auch als CAN FD-Rahmen oder CAN FD-Nachrichten bezeichnet. Bei CAN FD ist die maximale Nutzdatenlänge von 8 Bytes bei Classical CAN auf bis zu 64 Bytes erweitert und die Datenübertragungsraten sind deutlich höher als bei Classical CAN.In order to be able to realize increasing data traffic in the bus system and / or a higher data transmission speed than with Classical CAN, an option for switching to a higher bit rate within a message was created in the CAN FD message format. With such techniques, the maximum possible data rate is increased by using a higher clock rate in the area of the data fields beyond a value of 1 Mbit / s. Such messages are also referred to below as CAN FD frames or CAN FD messages. With CAN FD, the maximum useful data length of 8 bytes for Classical CAN is extended to up to 64 bytes and the data transfer rates are significantly higher than for Classical CAN.
Im Automobilbereich übliche Bussysteme verwenden eine differentielle Zweidraht-Busleitung, die zwischen zwei logischen Bitpegeln unterscheidet. Bei Classical CAN ( ISO 11898-2 ) oder CAN FD und LIN ( ISO_17987-4 ) wird nur jeweils einer der beiden logischen Bus-Pegel getrieben, der andere wird über einen Abschlusswiderstand der Busleitung eingestellt. Dadurch kann der getriebene, dominante Bus-Pegel den nicht getriebenen, rezessiven Buspegel überschreiben. Dies wird genutzt, um mittels Arbitration für einen Sender für eine vorbestimmte Zeitdauer einen kollisionsfreien Zugriff auf die Busleitung zu gewährleisten. Gemäß einer anderen Nutzung kann im Fehlerfall ein Fehlerrahmen (Error-Flag) auf den Bus gesendet werden. Bei dem zeitgesteuerten FlexRay ( ISO 17458-4 ) werden beide logischen Buspegel getrieben. Diese symmetrischen Buspegel erlauben eine höhere Bitrate, aber weder Arbitration noch Fehlerrahmen wie bei Classical CAN/CAN FD.Bus systems customary in the automotive sector use a differential two-wire bus line that distinguishes between two logical bit levels. With Classical CAN ( ISO 11898-2 ) or CAN FD and LIN ( ISO_17987-4 ) only one of the two logical bus levels is driven, the other is set via a terminating resistor on the bus line. As a result, the driven, dominant bus level can overwrite the non-driven, recessive bus level. This is used to ensure collision-free access to the bus line for a transmitter for a predetermined period of time by means of arbitration. According to another use, an error frame (error flag) can be sent on the bus in the event of an error. With the time-controlled FlexRay ( ISO 17458-4 ) both logical bus levels are driven. These symmetrical bus levels allow a higher bit rate, but neither arbitration nor error frames as with Classical CAN / CAN FD.
Auch wenn ein Classical CAN oder CAN FD basiertes Kommunikationsnetzwerk im Hinblick auf beispielsweise seine Robustheit sehr viele Vorteile bietet, hat es doch eine deutlich geringere Bitrate im Vergleich zu einer Datenübertragung bei zum Beispiel 100 Base-T1 Ethernet. Außerdem ist die bisher mit CAN FD erreichte Nutzdatenlänge von bis zu 64 Bytes für einige Anwendungen zu gering.Even if a Classical CAN or CAN FD-based communication network offers many advantages in terms of, for example, its robustness, it still has a significantly lower bit rate compared to data transmission with, for example, 100 Base-T1 Ethernet. In addition, the user data length of up to 64 bytes previously achieved with CAN FD is too short for some applications.
Um diese Probleme zu lösen, wird derzeit ein CAN FD-Nachfolgesystem entwickelt, das nachfolgend CAN XL genannt wird. In der Daten-Phase eines CAN-XL-Rahmens sollen beide Buszustände (0, 1) getrieben werden, um höhere Datenraten zu erreichen.In order to solve these problems, a CAN FD successor system is currently being developed, which will be referred to below as CAN XL. In the data phase of a CAN-XL frame, both bus states (0, 1) should be driven in order to achieve higher data rates.
Wenn nun bei CAN-XL in der Datenphase beide Buszustände aktiv getrieben werden, so führt das Senden eines Fehlerrahmens (Error-Flag) zu einer Überlagerung von getriebenen Signalen, wodurch sich „analoge“ Pegel auf dem Bus einstellen. Damit ist das resultierende RxD Signal nicht mehr genau vorhersagbar und somit das Verfahren von Classical CAN/CAN FD in Bezug auf Fehlerrahmen nicht verwendbar.If both bus states are actively driven in the data phase with CAN-XL, the sending of an error frame (error flag) leads to a superimposition of driven signals, which results in "analog" levels on the bus. As a result, the resulting RxD signal can no longer be precisely predicted and the Classical CAN / CAN FD method cannot be used with regard to error frames.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Konfliktdetektor für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und ein Verfahren zur Erkennung eines Buskonflikts in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen ein Konfliktdetektor für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und ein Verfahren zur Erkennung eines Buskonflikts in einem seriellen Bussystem bereitgestellt werden, bei welchen eine hohe Datenrate und eine flexible Reaktion auf aktuelle Betriebszustände sowie eine große Fehlerrobustheit der Kommunikation realisiert werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a conflict detector for a subscriber station of a serial bus system and a method for detecting a bus conflict in a serial bus system which solve the problems mentioned above. In particular, a conflict detector for a subscriber station of a serial bus system and a method for recognizing a bus conflict in a serial bus system are to be provided, in which a high data rate and a flexible reaction to current operating states as well as a high level of error robustness of the communication can be realized.
Die Aufgabe wird durch einen Konfliktdetektor für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Der Konfliktdetektor hat
mindestens einen Zähler zum Zählen des Auftretens einer Eigenschaft von Pulsen eines digitalen Empfangssignals, das von der Teilnehmerstation aus einem von einem Bus des Bussystems seriell empfangenen Signal erzeugt wird, wobei das von dem Bus empfangene Signal aus einem Sendesignal gebildet wurde, das von einer Kommunikationssteuereinrichtung der Teilnehmerstation für einen Rahmen seriell zu dem Bus gesendet wurde, und wobei die Teilnehmerstation in einer ersten Kommunikationsphase Buszustände für den Rahmen mit einer ersten Betriebsart erzeugt und in einer zweiten Kommunikationsphase Buszustände für den Rahmen mit einer zweiten Betriebsart erzeugt, die sich von der ersten Betriebsart unterscheidet, und einem Vergleichsblock zum Vergleich des Messergebnisses des mindestens einen Zählers mit mindestens einem Schwellwert und zum Anzeigen mit einem Konfliktanzeigesignal für die Kommunikationssteuereinrichtung, wenn der Vergleichsblock bei dem Vergleich ermittelt, dass die Teilnehmerstation in der zweiten Kommunikationsphase keinen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus hat.The object is achieved by a conflict detector for a subscriber station of a serial bus system with the features of claim 1. The conflict detector has
at least one counter for counting the occurrence of a property of pulses of a digital received signal that is generated by the subscriber station from a signal received serially from a bus of the bus system, the signal received by the bus being formed from a transmission signal that was generated by a communication control device of the Subscriber station for a frame was sent serially to the bus, and wherein the subscriber station generates bus states for the frame with a first operating mode in a first communication phase and generates bus states for the frame with a second operating mode that differs from the first operating mode in a second communication phase , and a comparison block for comparing the measurement result of the at least one counter with at least one threshold value and for displaying with a conflict display signal for the communication control device if the comparison block determines during the comparison that the subscriber station does not have exclusive, collision-free access to the bus in the second communication phase.
Aufgrund der Ausgestaltung des Konfliktdetektors ist auch in dem Fall, dass in der Datenphase beide Buszustände in einem Rahmen aktiv getrieben werden, das Erkennen eines Sendekonflikts sehr kostengünstig möglich. Dies gilt auch, wenn es auf dem Bus zu einer Überlagerung von getriebenen Signalen kommt, wodurch sich „analoge“ Pegel auf dem Bus einstellen, so dass das resultierende Empfangssignal RXD nicht mehr genau vorhersagbar ist.Due to the configuration of the conflict detector, even in the event that both bus states are actively driven in a frame in the data phase, the detection of a transmission conflict is very cost-effective. This also applies if there is a superimposition of driven signals on the bus, whereby "analog" levels are set on the bus, so that the resulting received signal RXD can no longer be precisely predicted.
Die Erkennung oder Detektion des Buskonfliktes mit dem Konfliktdetektor, insbesondere in der Kommunikationssteuereinrichtung (Protocol Controller), ist sehr kostengünstig, weil in der Kommunikationssteuereinrichtung viele Informationen digital vorliegen und ein genauer Takt zur Verfügung steht. Daher kann die Detektion des Buskonfliktes sehr genau erfolgen. Noch dazu ist die Detektion einfach zu implementieren, nämlich beispielsweise mittels eines oder mehrerer Zähler. Damit vereinfacht und verbilligt sich eine Sende-/Empfangseinrichtung (Transceiver) für CAN XL, was den Einsatz von CAN XL begü nstigt.The recognition or detection of the bus conflict with the conflict detector, in particular in the communication control device (protocol controller), is very cost-effective because a lot of information is digitally available in the communication control device and a precise clock is available. Therefore, the bus conflict can be detected very precisely. In addition, the detection is easy to implement, namely for example by means of one or more counters. This simplifies and reduces the cost of a transmitting / receiving device (transceiver) for CAN XL, which favors the use of CAN XL.
Zusätzlich oder alternativ ist der Konfliktdetektor in eine Sende-/Empfangseinrichtung der Teilnehmerstation integriert.Additionally or alternatively, the conflict detector is integrated into a transmitting / receiving device of the subscriber station.
Noch dazu ist es möglich, dass die Buskonflikt-Erkennung mit aktuell verfügbaren CAN Transceivern nutzbar ist.It is also possible that the bus conflict detection can be used with currently available CAN transceivers.
Daher ist jede Teilnehmerstation des Bussystems aufgrund der Ausgestaltung des Konfliktdetektors in der Lage, die Sendung einer beliebigen anderen Teilnehmerstation mit einem Fehlerrahmen zu stören bzw. zu unterbrechen. Die verwendeten Fehlerrahmen realisieren eine einfache Fehlerbehandlung, was wiederrum die Robustheit des CAN XL Protokolls erhöht. Außerdem kann im Fehlerfall Zeit gespart werden, indem eine derzeit gesendete Nachricht abgebrochen wird und danach andere Information auf dem Bus übertragen werden kann. Das ist insbesondere bei Rahmen von großem Nutzen, die länger sind als ein CAN FD Rahmen mit 64 Byte in der Datenphase, insbesondere bei Rahmen die 2-4kbyte oder mehr enthalten sollen.Because of the configuration of the conflict detector, each subscriber station in the bus system is therefore able to disrupt or interrupt the transmission of any other subscriber station with an error frame. The error frames used implement simple error handling, which in turn increases the robustness of the CAN XL protocol. In addition, time can be saved in the event of an error by canceling a message currently being sent and then transferring other information on the bus. This is particularly useful for frames that are longer than a CAN FD frame with 64 bytes in the data phase, especially for frames that are to contain 2-4 KB or more.
Als Folge davon kann mit dem Konfliktdetektor auch bei Steigerung der Menge der Nutzdaten pro Rahmen ein Empfang der Rahmen mit großer Flexibilität im Hinblick auf aktuelle Ereignisse im Betrieb des Bussystems und mit geringer Fehlerquote gewährleistet werden. Somit kann in dem seriellen Bussystem auch mit großer Fehlerrobustheit kommuniziert werden, wenn eine hohe Datenrate und eine Steigerung der Menge der Nutzdaten pro Rahmen erfolgt.As a result, the conflict detector can be used to ensure reception of the frames with great flexibility with regard to current events in the operation of the bus system and with a low error rate, even if the amount of user data per frame increases. In this way, communication in the serial bus system can also be carried out with a high level of error resistance if there is a high data rate and an increase in the amount of useful data per frame.
Daher ist es mit dem Konfliktdetektor in dem Bussystem insbesondere möglich, in einer ersten Kommunikationsphase eine von CAN bekannte Arbitration beizubehalten und dennoch die Übertragungsrate gegenüber Classical CAN oder CAN FD nochmals beträchtlich zu steigern.Therefore, with the conflict detector in the bus system, it is possible in particular to maintain an arbitration known from CAN in a first communication phase and nevertheless to increase the transmission rate again considerably compared to Classical CAN or CAN FD.
Dies trägt mit dazu bei, eine Nettodatenrate von mindestens 5 Mbit/s bis etwa 8 Mbit/s oder 10 Mbit/s oder höher zu realisieren. In diesem Fall ist ein Bit weniger als 100 ns lang. Noch dazu kann die Größe der Nutzdaten bis zu 4096 Byte pro Rahmen betragen. Selbstverständlich sind beliebige andere Werte für die Anzahl von Byte pro Rahmen möglich, insbesondere 2048 Byte oder ein sonstiger Wert.This helps to achieve a net data rate of at least 5 Mbit / s to around 8 Mbit / s or 10 Mbit / s or higher. In this case one bit is less than 100 ns long. In addition, the size of the user data can be up to 4096 bytes per frame. Of course, any other values are possible for the number of bytes per frame, in particular 2048 bytes or some other value.
Das von dem Konfliktdetektor durchgeführte Verfahren kann auch zum Einsatz kommen, wenn in dem Bussystem auch mindestens eine CAN FD tolerante CAN-Teilnehmerstation, die gemäß dem Standard der ISO 11898-1:2015 ausgestaltet ist, und/oder mindestens eine CAN FD Teilnehmerstation vorhanden ist, die Nachrichten nach dem Classical CAN-Protokoll und/oder CAN FD Protokoll senden. Prinzipiell kann der Konfliktdetektor auch bei CAN FD eingesetzt werden, um die dort verwendete Transmitter Delay Compensation Funktion zu ersetzen bzw. zu ergänzen.The method carried out by the conflict detector can also be used if there is also at least one CAN FD-tolerant CAN subscriber station in the bus system, which according to the standard of ISO 11898-1: 2015 is configured, and / or at least one CAN FD subscriber station is present, which send messages according to the Classical CAN protocol and / or CAN FD protocol. In principle, the conflict detector can also be used with CAN FD to replace or supplement the Transmitter Delay Compensation function used there.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Konfliktdetektors sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous further refinements of the conflict detector are given in the dependent claims.
Möglicherweise ist die Eigenschaft von Pulsen des digitalen Empfangssignals der Pegel des Pulses, wobei der mindestens eine Zähler zum Zählen der Häufigkeit des Auftretens eines ersten Pegels des digitalen Empfangssignals über der Zeit ausgestaltet sein kann. Alternativ kann der mindestens eine Zähler ausgestaltet sein, beim Auftreten eines ersten Pegels des digitalen Empfangssignals seinen Zählwert zu inkrementieren und beim Auftreten des zweiten Pegels des digitalen Empfangssignals seinen Zählwert zu dekrementieren. Die Häufigkeit des Auftretens eines vorbestimmten Pegels kann mit einem vorbestimmten Takt gewählt werden. Der daraus resultierende Zählwert kann auch als akkumulierte Dauer bezeichnet werden.Possibly the property of pulses of the digital received signal is the level of the pulse, wherein the at least one counter can be designed to count the frequency of occurrence of a first level of the digital received signal over time. Alternatively, the at least one counter can be designed to increment its count value when a first level of the digital received signal occurs and to decrement its count value when the second level of the digital received signal occurs. The frequency of occurrence of a predetermined level can be selected with a predetermined clock. The resulting count can also be referred to as the accumulated duration.
Denkbar ist, dass die Eigenschaft von Pulsen des digitalen Empfangssignals die Pulslänge des Pulses ist. Hierbei kann der mindestens eine Zähler (150; 152) und/oder der Vergleichsblock ausgestaltet sein, zur Ermittlung der Eigenschaft von Pulsen des digitalen Empfangssignals ein Status-Signal der Kommunikationssteuereinrichtung zu verwenden, das den Takt zum Abtasten von Bits des digitalen Empfangssignals und/oder den Takt der Kommunikationssteuereinrichtung umfasst. Alternativ kann der Vergleichsblock ausgestaltet sein, die Pulslänge eines Pulses des digitalen Empfangssignals mit einer Pulslänge eines Pulses des Sendesignals zu vergleichen, um zu ermitteln, ob die Teilnehmerstation in der zweiten Kommunikationsphase keinen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus hat.It is conceivable that the property of pulses in the digital received signal is the pulse length of the pulse. The at least one meter ( 150 ; 152 ) and / or the comparison block be designed to determine the property of pulses of the digital received signal a status To use signal of the communication control device, which comprises the clock for sampling bits of the digital received signal and / or the clock of the communication control device. Alternatively, the comparison block can be designed to compare the pulse length of a pulse of the digital received signal with a pulse length of a pulse of the transmitted signal in order to determine whether the subscriber station does not have exclusive, collision-free access to the bus in the second communication phase.
Gemäß einer anderen Variante ist die Eigenschaft von Pulsen des digitalen Empfangssignals der Unterschied des Pegels des Pulses zu dem entsprechenden Pegel eines Pulses des Sendesignals.According to another variant, the property of pulses in the digital received signal is the difference between the level of the pulse and the corresponding level of a pulse in the transmitted signal.
Gemäß noch einer anderen Variante hat der Konfliktdetektor zudem mindestens einen zusätzlichen Zähler zum Zählen des Auftretens einer Eigenschaft von Pulsen des digitalen Sendesignals, wobei der Vergleichsblock ausgestaltet ist, ein aus dem Zählwert des mindestens einen zusätzlichen Zählers ermitteltes Messergebnis mit mindestens einem Schwellwert zu vergleichen, um zu ermitteln, ob die Teilnehmerstation in der zweiten Kommunikationsphase keinen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus hat. Hierbei ist der Vergleichsblock gemäß einer Option ausgestaltet, einen Zählwert des mindestens einen Zählers, der zum Zählen des Auftretens einer Eigenschaft von Pulsen des digitalen Empfangssignals vorgesehen ist, zu vergleichen mit einem Zählwert des mindestens einen zusätzlichen Zählers, der zum Zählen des Auftretens einer Eigenschaft von Pulsen des digitalen Sendesignals vorgesehen ist, um anhand einer sich ändernden Differenz der verglichenen Zählwerte zu ermitteln, ob die Teilnehmerstation in der zweiten Kommunikationsphase keinen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus hat.According to yet another variant, the conflict detector also has at least one additional counter for counting the occurrence of a property of pulses in the digital transmission signal, the comparison block being designed to compare a measurement result determined from the count of the at least one additional counter with at least one threshold value in order to to determine whether the subscriber station has no exclusive, collision-free access to the bus in the second communication phase. Here, the comparison block is designed according to an option to compare a count value of the at least one counter, which is provided for counting the occurrence of a property of pulses of the digital received signal, with a count value of the at least one additional counter, which is used to count the occurrence of a property of Pulsing of the digital transmission signal is provided in order to determine on the basis of a changing difference in the compared counted values whether the subscriber station does not have exclusive, collision-free access to the bus in the second communication phase.
Bei den genannten Varianten kann der Konfliktdetektor ausgestaltet sein, als Sendesignal ein verzögertes Sendesignal zu verwenden, das um eine Laufzeit verzögert ist, die das Sendesignal benötigt, um von einem TxD-Anschluss der Kommunikationssteuereinrichtung über den Bus zu einem RxD-Anschluss der Kommunikationssteuereinrichtung zu gelangen.In the variants mentioned, the conflict detector can be configured to use a delayed transmission signal as the transmission signal, which is delayed by a transit time that the transmission signal needs to get from a TxD connection of the communication control device via the bus to an RxD connection of the communication control device .
Der Konfliktdetektor hat optional zudem mindestens einen Zähler zum Zählen von steigenden und/oder fallenden Flanken der Pulse des digitalen Empfangssignals oder des Sendesignals.The conflict detector also optionally has at least one counter for counting rising and / or falling edges of the pulses of the digital received signal or the transmitted signal.
Der zuvor beschriebene Konfliktdetektor kann Teil einer Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem sein, die zudem eine Kommunikationssteuereinrichtung zum Steuern einer Kommunikation der Teilnehmerstation mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation des Bussystems, und eine Sende-/Empfangseinrichtung zum Senden eines von der Kommunikationssteuereinrichtung für einen Rahmen erzeugten Signals auf einen Bus des Bussystems und zum Empfangen eines Signals von dem Bus aufweist, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung in einer ersten Kommunikationsphase Buszustände für den Rahmen mit einer ersten Betriebsart erzeugt und in einer zweiten Kommunikationsphase Buszustände für den Rahmen mit einer zweiten Betriebsart erzeugt, die sich von der ersten Betriebsart unterscheiden.The conflict detector described above can be part of a subscriber station for a serial bus system, which also has a communication control device for controlling communication between the subscriber station and at least one other subscriber station in the bus system, and a transmitting / receiving device for transmitting a signal generated by the communication control device for a frame comprises a bus of the bus system and for receiving a signal from the bus, the transmitting / receiving device generating bus states for the frame with a first operating mode in a first communication phase and generating bus states for the frame with a second operating mode in a second communication phase, which are differ from the first operating mode.
Bei der Teilnehmerstation können, aufgrund der unterschiedlichen Bitraten in den zwei Kommunikationsphasen, die Buszustände des in der ersten Kommunikationsphase von dem Bus empfangenen Signals länger sein, insbesondere eine längere Bitzeit haben, als die Buszustände des in der zweiten Kommunikationsphase empfangenen Signals. Zusätzlich oder alternativ wurden die Buszustände des in der ersten Kommunikationsphase von dem Bus empfangenen Signals mit einem anderen Physical Layer erzeugt als die Buszustände des in der zweiten Kommunikationsphase empfangenen Signals. Hierbei kann die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet sein, an den Konfliktdetektor ein Einschaltsignal auszugeben, um den Konfliktdetektor nur für die zweite Kommunikationsphase einzuschalten und für die erste Kommunikationsphase auszuschalten, oder den Konfliktdetektor umzuschalten von einer Kommunikationsphase auf eine andere.At the subscriber station, due to the different bit rates in the two communication phases, the bus states of the signal received from the bus in the first communication phase can be longer, in particular have a longer bit time, than the bus states of the signal received in the second communication phase. Additionally or alternatively, the bus states of the signal received from the bus in the first communication phase were generated with a different physical layer than the bus states of the signal received in the second communication phase. Here, the communication control device can be configured to output a switch-on signal to the conflict detector in order to switch the conflict detector on only for the second communication phase and to switch it off for the first communication phase, or to switch the conflict detector from one communication phase to another.
Möglicherweise wird in der ersten Kommunikationsphase ausgehandelt, welche der Teilnehmerstationen des Bussystems in der nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase zumindest zeitweise einen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus bekommt.It is possible that in the first communication phase it is negotiated which of the subscriber stations of the bus system is at least temporarily given exclusive, collision-free access to the bus in the subsequent second communication phase.
Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann Teil eines Bussystems sein, das zudem einen Bus und mindestens zwei Teilnehmerstationen umfasst, welche über den Bus derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können. Hierbei ist mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen eine zuvor beschriebene Teilnehmerstation.The subscriber station described above can be part of a bus system which also comprises a bus and at least two subscriber stations which are connected to one another via the bus in such a way that they can communicate with one another serially. Here at least one of the at least two subscriber stations is a previously described subscriber station.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem nach Anspruch 15 gelöst. Das Verfahren wird mit einem Konfliktdetektor für eine Teilnehmerstation des serielles Bussystems ausgeführt, wobei der Konfliktdetektor die Schritte ausführt, Zählen, mit mindestens einem Zähler, des Auftretens einer Eigenschaft von Pulsen eines digitalen Empfangssignals, das von der Teilnehmerstation aus einem von einem Bus des Bussystems seriell empfangenen Signal erzeugt wird, wobei das von dem Bus empfangene Signal aus einem Sendesignal gebildet wurde, das von einer Kommunikationssteuereinrichtung der Teilnehmerstation in einem Rahmen seriell zu dem Bus gesendet wurde, und wobei die Teilnehmerstation in einer ersten Kommunikationsphase Buszustände für den Rahmen mit einer ersten Betriebsart erzeugt und in einer zweiten Kommunikationsphase Buszustände für den Rahmen mit einer zweiten Betriebsart erzeugt, die sich von der ersten Betriebsart unterscheidet,
Vergleichen, mit einem Vergleichsblock, eines aus einem Zählwert des mindestens einen Zählers ermittelten Messergebnisses mit mindestens einem Schwellwert, und Anzeigen mit einem Konfliktanzeigesignal für die Kommunikationssteuereinrichtung, wenn der Vergleichsblock bei dem Vergleich ermittelt, dass die Teilnehmerstation in der zweiten Kommunikationsphase keinen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus hat.The aforementioned object is also achieved by a method for communication in a serial bus system according to claim 15. The method is carried out with a conflict detector for a subscriber station of the serial bus system, the conflict detector carrying out the steps of counting, with at least one counter, the occurrence of a property of pulses of a digital received signal that is serialized by the subscriber station from a bus of the bus system received signal is generated by the bus received signal was formed from a transmission signal that was sent serially to the bus by a communication control device of the subscriber station in a frame, and wherein the subscriber station generates bus states for the frame with a first operating mode in a first communication phase and bus states for the frame in a second communication phase generated with a second operating mode that differs from the first operating mode,
Compare, with a comparison block, a measurement result determined from a count of the at least one counter with at least one threshold value, and display with a conflict indication signal for the communication control device if the comparison block determines during the comparison that the subscriber station does not have exclusive, collision-free access in the second communication phase got on the bus.
Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf den Konfliktdetektor und/oder die Teilnehmerstation genannt sind.The method offers the same advantages as mentioned above with regard to the conflict detector and / or the subscriber station.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
FigurenlisteFigure list
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 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus von Nachrichten, die von einer Sende-/Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstationen des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden können;
- 3 ein vereinfachtes schematisches Blockschaltbild einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 4 bis 7 einen zeitlichen Verlauf von Signalen, die im Normalbetrieb in dem Bussystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auftreten;
- 8 einen zeitlichen Verlauf eines Sendesignals TxD1 in einer Datenphase einer Nachricht, die von einer ersten Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet wird;
- 9 einen zeitlichen Verlauf eines Sendesignals TxD2, das von einer anderen Teilnehmerstation zum Abbruch des Sendesignals TxD1 von 8 gesendet wird;
- 10 bis 12 einen zeitlichen Verlauf von Signalen, die sich aufgrund der Sendesignale TxDl, TxD2 von 8 und 9 in dem Bussystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einstellen;
- 13 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Funktion eines Konfliktdetektors einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 14 ein vereinfachtes schematisches Blockschaltbild einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 15 ein vereinfachtes schematisches Blockschaltbild einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
- 16 ein Beispiel für Signalverläufe zur Veranschaulichung der Funktionsweise eines Konfliktdetektors der Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
- 17 ein vereinfachtes schematisches Blockschaltbild einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel; und
- 18 ein Beispiel für Signalverläufe zur Veranschaulichung der Funktionsweise eines Konfliktdetektors der Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.
The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings and using exemplary embodiments. Show it: - 1 a simplified block diagram of a bus system according to a first embodiment;
- 2 a diagram to illustrate the structure of messages that can be sent by a transmitting / receiving device for a subscriber station of the bus system according to the first embodiment;
- 3 a simplified schematic block diagram of a subscriber station of the bus system according to the first embodiment;
- 4th to 7th a time profile of signals that occur in normal operation in the bus system according to the first embodiment;
- 8th a time profile of a transmission signal TxD1 in a data phase of a message that is sent by a first subscriber station of the bus system according to the first embodiment;
- 9 a time profile of a transmission signal TxD2, which is sent by another subscriber station to the termination of the transmission signal TxD1 from 8th is sent;
- 10 to 12 a time profile of signals that are due to the transmit signals TxDl, TxD2 from 8th and 9 set in the bus system according to the first embodiment;
- 13 a diagram to illustrate the function of a conflict detector of a subscriber station of the bus system according to the first embodiment;
- 14th a simplified schematic block diagram of a subscriber station of the bus system according to a second embodiment;
- 15th a simplified schematic block diagram of a subscriber station of the bus system according to a third embodiment;
- 16 an example of signal curves to illustrate the functioning of a conflict detector of the subscriber station of the bus system according to the third embodiment;
- 17th a simplified schematic block diagram of a subscriber station of the bus system according to a fourth embodiment; and
- 18th an example of signal curves to illustrate the functioning of a conflict detector of the subscriber station of the bus system according to the fourth embodiment.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts Anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols, unless otherwise specified.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
1 zeigt als Beispiel ein Bussystem 1, das insbesondere grundlegend für ein Classical CAN-Bussystem, ein CAN FD-Bussystem, ein CAN XL-Bussystem, und/oder Abwandlungen davon, ausgestaltet ist, wie nachfolgend beschrieben. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden. 1 shows as an example a bus system 1, which is designed in particular fundamentally for a Classical CAN bus system, a CAN FD bus system, a CAN XL bus system, and / or modifications thereof, as described below. The bus system 1 can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, an airplane, etc., or in a hospital, etc. use.
In 1 hat das Bussystem 1 eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an einen Bus 40 mit einer ersten Busader 41 und einer zweiten Busader 42 angeschlossen sind. Die Busadern 41, 42 können auch CAN_H und CAN_L oder CAN-XL_H und CAN-XL_L genannt werden und dienen zur elektrischen Signalübertragung nach Einkopplung der Differenzpegel oder dominanten Pegel bzw. Erzeugung von rezessiven Pegeln für ein Signal im Sendezustand. Über den Bus 40 sind Nachrichten 45, 46 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 seriell übertragbar. Tritt bei der Kommunikation auf dem Bus 40 ein Fehler auf, wie durch den gezackten schwarzen Blockpfeil in 1 dargestellt, kann ein Fehlerrahmen 47 (Error Flag) gesendet werden. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind beispielsweise Steuergeräte, Sensoren, Anzeigevorrichtungen, usw. eines Kraftfahrzeugs.In 1 the bus system 1 has a large number of subscriber stations 10 , 20th , 30th each to a bus 40 with a first bus vein 41 and a second bus core 42 are connected. The bus veins 41 , 42 can also be called CAN_H and CAN_L or CAN-XL_H and CAN-XL_L and are used for electrical signal transmission after coupling in the differential level or dominant level or generation of recessive levels for a signal in the transmission state. About the bus 40 are news 45 , 46 in the form of signals between the individual subscriber stations 10 , 20th , 30th serial transferable. Occurs when communicating on the bus 40 an error, as indicated by the jagged black block arrow in 1 shown, an error frame 47 (Error Flag) are sent. The participant stations 10 , 20th , 30th are, for example, control devices, sensors, display devices, etc. of a motor vehicle.
Wie in 1 gezeigt, hat die Teilnehmerstation 10 eine Kommunikationssteuereinrichtung 11, eine Sende-/Empfangseinrichtung 12 und einen Konfliktdetektor 15. Die Teilnehmerstation 20 hat dagegen eine Kommunikationssteuereinrichtung 21, eine Sende-/Empfangseinrichtung 22 und optional einen Konfliktdetektor 25. Die Teilnehmerstation 30 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 31, eine Sende-/Empfangseinrichtung 32 und einen Konfliktdetektor 35. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind jeweils direkt an den Bus 40 angeschlossen, auch wenn dies in 1 nicht veranschaulicht ist.As in 1 has shown the subscriber station 10 a communication controller 11 , a transmitting / receiving device 12 and a conflict detector 15th . The participant station 20th on the other hand, has a communication control device 21st , a transmitting / receiving device 22nd and optionally a conflict detector 25th . The participant station 30th has a communication controller 31 , a transmitting / receiving device 32 and a conflict detector 35 . The transmitting / receiving devices 12 , 22nd , 32 of the subscriber stations 10 , 20th , 30th are each directly on the bus 40 connected even if this is in 1 is not illustrated.
Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21, 31 dienen jeweils zur Steuerung einer Kommunikation der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 30 über den Bus 40 mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die an den Bus 40 angeschlossen sind.The communication control devices 11 , 21st , 31 each serve to control a communication of the respective subscriber station 10 , 20th , 30th over the bus 40 with at least one other subscriber station of the subscriber stations 10 , 20th , 30th who got to the bus 40 are connected.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 erstellt und liest erste Nachrichten 45, die beispielsweise modifizierte CAN Nachrichten 45 sind. Hierbei sind die modifizierten CAN Nachrichten 45 auf der Grundlage eines CAN XL-Formats aufgebaut, das in Bezug auf 2 detaillierter beschrieben ist.The communication controller 11 creates and reads first messages 45 that for example modified CAN messages 45 are. Here are the modified CAN messages 45 built on the basis of a CAN XL format which is related to 2 is described in more detail.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 kann bis auf die nachfolgend noch genauer beschriebenen Unterschiede wie ein herkömmlicher CAN-Controller nach ISO 11898-1:2015 ausgeführt sein. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 46, beispielsweise Classical CAN-Nachrichten 46. Die Classical CAN-Nachrichten 46 sind gemäß dem Classical Basisformat aufgebaut, bei welchem in der Nachricht 46 eine Anzahl von bis zu 8 Datenbytes umfasst sein können. Alternativ ist die CAN-Nachricht 46 als CAN FD Nachricht aufgebaut, bei welcher eine Anzahl von bis zu 64 Datenbytes umfasst sein können, die noch dazu mit einer deutlich schnelleren Datenrate als bei der Classical CAN-Nachricht 46 übertragen werden. Im letzteren Fall ist die Kommunikationssteuereinrichtung 21 wie ein herkömmlicher CAN FD-Controller ausgeführt.The communication controller 21st can be designed like a conventional CAN controller according to ISO 11898-1: 2015 apart from the differences described in more detail below. The communication controller 21st creates and reads second messages 46 , for example Classical CAN messages 46 . The Classical CAN messages 46 are structured according to the basic classical format in which in the message 46 a number of up to 8 data bytes can be included. Alternatively, the CAN message is 46 structured as a CAN FD message, in which a number of up to 64 data bytes can be included, with a significantly faster data rate than the Classical CAN message 46 be transmitted. In the latter case is the communication controller 21st designed like a conventional CAN FD controller.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 31 kann ausgeführt sein, um je nach Bedarf eine CAN XL-Nachricht 45 oder eine Classical CAN-Nachricht 46 für die Sende-/Empfangseinrichtung 32 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Die Kommunikationssteuereinrichtung 31 erstellt und liest also eine erste Nachricht 45 oder zweite Nachricht 46, wobei sich die erste und zweite Nachricht 45, 46 durch ihren Datenübertragungsstandard unterscheiden, nämlich in diesem Fall CAN XL oder CAN. Alternativ ist die Classical CAN-Nachricht 46 als CAN FD Nachricht aufgebaut. Im letzteren Fall ist die Kommunikationssteuereinrichtung 31 wie ein herkömmlicher CAN FD-Controller ausgeführt.The communication controller 31 can be designed to send a CAN XL message as required 45 or a Classical CAN message 46 for the transmitting / receiving device 32 to provide or to receive from it. The communication controller 31 so creates and reads a first message 45 or second message 46 , being the first and second messages 45 , 46 differ by their data transmission standard, namely in this case CAN XL or CAN. An alternative is the Classical CAN message 46 structured as a CAN FD message. In the latter case is the communication controller 31 designed like a conventional CAN FD controller.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 kann als CAN XL-Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 kann wie ein herkömmlicher CAN Transceiver oder CAN FD Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung 32 kann ausgeführt sein, um je nach Bedarf Nachrichten 45 gemäß dem CAN XL-Format oder Nachrichten 46 gemäß dem derzeitigen CAN-Basisformat für die Kommunikationssteuereinrichtung 31 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 32 sind zusätzlich oder alternativ wie ein herkömmlicher CAN FD Transceiver ausführbar.The transmitting / receiving device 12 can be designed as a CAN XL transceiver. The transmitting / receiving device 22nd can be designed like a conventional CAN transceiver or CAN FD transceiver. The transmitting / receiving device 32 can be run to messages as needed 45 according to the CAN XL format or messages 46 according to the current CAN basic format for the communication control device 31 to provide or to receive from it. The transmitting / receiving devices 12 , 32 can also or alternatively be implemented like a conventional CAN FD transceiver.
Mit den beiden Teilnehmerstationen 10, 30 ist eine Bildung und dann Übertragung von Nachrichten 45 mit dem CAN XL Format sowie der Empfang solcher Nachrichten 45 realisierbar.With the two participant stations 10 , 30th is a formation and then transmission of messages 45 with the CAN XL format as well as the receipt of such messages 45 realizable.
2 zeigt für die Nachricht 45 einen CAN XL Rahmen 450, wie er von der Sende-/Empfangseinrichtung 12 oder der Sende-/Empfangseinrichtung 32 gesendet wird. Der CAN XL-Rahmen 450 ist für die CAN-Kommunikation auf dem Bus 40 in unterschiedliche Kommunikationsphasen 451 bis 453 unterteilt, nämlich eine Arbitrationsphase 451, eine Datenphase 452 und eine Rahmenendphase 453. 2 shows for the message 45 a CAN XL frame 450 as received from the transceiver 12 or the transceiver 32 is sent. The CAN XL frame 450 is for CAN communication on the bus 40 in different communication phases 451 to 453 divided, namely an arbitration phase 451 , a data phase 452 and a frame end phase 453 .
In der Arbitrationsphase 451 wird mit Hilfe eines Identifizierers bitweise zwischen den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgehandelt, welche Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Nachricht 45, 46 mit der höchsten Priorität senden möchte und daher für die nächste Zeit zum Senden in der anschließenden Datenphase 452 einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 bekommt.In the arbitration phase 451 is bit by bit between the subscriber stations with the aid of an identifier 10 , 20th , 30th negotiated which subscriber station 10 , 20th , 30th the message 45 , 46 wants to send with the highest priority and therefore for the next time to send in the subsequent data phase 452 exclusive access to the bus 40 of bus system 1 gets.
In der Datenphase 452 werden die Nutzdaten des CAN-XL-Rahmens bzw. der Nachricht 45 gesendet. Die Nutzdaten können entsprechend dem Wertebereich eines Datenlängecodes beispielsweise bis zu 4096 Bytes oder einen größeren Wert aufweisen.In the data phase 452 the user data of the CAN-XL frame or the message 45 Posted. The useful data can have, for example, up to 4096 bytes or a larger value in accordance with the value range of a data length code.
In der Rahmenendphase 453 kann ein Re-Integrations-Muster enthalten sein, das den empfangenden Teilnehmerstationen ermöglicht, nach einem Fehler den Beginn der Rahmenendphase 453 zu finden. Zudem kann in einem Endefeld in der Rahmenendphase 453 mindestens ein Acknowledge-Bit enthalten sein. Außerdem kann eine Folge von 11 gleichen Bits vorhanden sein, welche das Ende des CAN XL Rahmens 450 anzeigen. Mit dem mindestens einen Acknowledge-Bit kann mitgeteilt werden, ob ein Empfänger in dem empfangenen CAN XL Rahmen 450 bzw. der Nachricht 45 einen Fehler entdeckt hat oder nicht.In the frame end phase 453 a re-integration pattern can be included that enables the receiving subscriber stations after a Error the beginning of the frame end phase 453 to find. In addition, in an end field in the frame end phase 453 at least one acknowledge bit must be included. In addition, there can be a sequence of 11 identical bits which form the end of the CAN XL frame 450 Show. The at least one acknowledge bit can be used to indicate whether a receiver is in the received CAN XL frame 450 or the message 45 discovered a bug or not.
In der Arbitrationsphase 451 und der Rahmenendphase 453 wird ein Physical Layer wie bei Classical CAN und CAN-FD verwendet. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSl-Modells (Open Systems Interconnection Modell).In the arbitration phase 451 and the frame end phase 453 a physical layer is used as with Classical CAN and CAN-FD. The physical layer corresponds to the bit transmission layer or layer 1 of the known OSI model (Open Systems Interconnection model).
Während der Phasen 451, 453 findet das bekannte CSMA/CR-Verfahren Verwendung, 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.During the phases 451 , 453 the known CSMA / CR method is used, which allows simultaneous access by the subscriber stations 10 , 20th , 30th on the bus 40 allowed without the higher priority message 45 , 46 gets destroyed. As a result, the bus system 1 can have additional bus subscriber stations relatively easily 10 , 20th , 30th can be added, which is very beneficial.
Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 mit dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können. Im rezessiven Zustand herrschen an der einzelnen Teilnehmerstation 10, 20, 30 hochohmige Verhältnisse, was in Kombination mit den Parasiten der Busbeschaltung längere Zeitkonstanten zur Folge hat. Dies führt zu einer Begrenzung der maximalen Bitrate des heutigen CAN-FD-Physical-Layer auf derzeit etwa 2 Megabit pro Sekunde im realen Fahrzeug-Einsatz.The CSMA / CR procedure has the consequence that there are so-called recessive states on the bus 40 must give which of other subscriber stations 10 , 20th , 30th with dominant states on the bus 40 can be overwritten. In the recessive state, prevail at the individual subscriber station 10 , 20th , 30th high-resistance conditions, which in combination with the parasites of the bus circuit 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.
Ein Sender der Nachricht 45 beginnt ein Senden von Bits der Datenphase 452 auf den Bus 40 erst, wenn die Teilnehmerstation 10 als der Sender die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 10 als Sender damit zum Senden einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 hat.A sender of the message 45 starts sending bits of the data phase 452 on the bus 40 only when the subscriber station 10 when the sender has won the arbitration and the subscriber station 10 as a sender, this gives exclusive access to the bus for sending 40 of bus system 1 has.
Ganz allgemein können in dem Bussystem mit CAN XL im Vergleich zu Classical CAN oder CAN FD folgende abweichenden Eigenschaften realisiert werden:
- a) Übernahme und ggf. Anpassung bewährter Eigenschaften, die für die Robustheit und Anwenderfreundlichkeit von Classical CAN und CAN FD verantwortlich sind, insbesondere Rahmenstruktur mit Identifier und Arbitrierung nach dem CSMA/CR Verfahren,
- b) Steigerung der Netto-Datenübertragungsrate auf etwa 10 Megabit pro Sekunde,
- c) Anheben der Größe der Nutzdaten pro Rahmen auf eine beliebige Länge, beispielsweise bis etwa 4 kbyte.
In general, the following different properties can be implemented in the bus system with CAN XL compared to Classical CAN or CAN FD: - a) Adoption and, if necessary, adaptation of proven properties that are responsible for the robustness and user-friendliness of Classical CAN and CAN FD, in particular frame structure with identifier and arbitration according to the CSMA / CR procedure,
- b) Increase in the net data transmission rate to around 10 megabits per second,
- c) Increasing the size of the user data per frame to any length, for example up to about 4 kbytes.
3 zeigt den grundlegenden Aufbau der Teilnehmerstation 10 mit der Kommunikationssteuereinrichtung 11, der Sende-/Empfangseinrichtung 12 und dem Konfliktdetektor 15. Die Teilnehmerstation 30 ist in ähnlicher Weise aufgebaut, wie in 3 gezeigt, außer dass der Konfliktdetektor 35 nicht in die Kommunikationssteuereinrichtung 31 integriert ist, sondern separat von der Kommunikationssteuereinrichtung 31 und der Sende-/Empfangseinrichtung 32 vorgesehen ist. Bei der Teilnehmerstation 20 ist der optional vorhandene Konfliktdetektor 25 in die Sende-/Empfangseinrichtung 22 integriert. Daher sind die Teilnehmerstationen 20, 30 und die Einrichtungen 25, 35 nicht separat beschrieben. Die nachfolgend beschriebenen Funktionen des Konfliktdetektors 15 sind bei jedem der Konfliktdetektoren 25, 35 identisch vorhanden. 3 shows the basic structure of the subscriber station 10 with the communication control device 11 , the transmitting / receiving device 12 and the conflict detector 15th . The participant station 30th is structured in a similar way as in 3 shown except that the conflict detector 35 not in the communication control device 31 is integrated, but separately from the communication control device 31 and the transmitting / receiving device 32 is provided. At the subscriber station 20th is the optionally available conflict detector 25th into the transmitting / receiving device 22nd integrated. Hence the subscriber stations 20th , 30th and the facilities 25th , 35 not described separately. The functions of the conflict detector described below 15th are with each of the conflict detectors 25th , 35 identical available.
Gemäß 3 hat die Teilnehmerstation 10 zusätzlich zu dem Konfliktdetektor 15 in der Kommunikationssteuereinrichtung 11 einen Senden/Empfangen-Block 111. Der Senden/Empfangen-Block 111 ist ein Protokoll-Controller, der das Sendesignal TxD gemäß dem Protokoll für beispielsweise einen Rahmen 450 für eine Nachricht 45 oder für einen Rahmen für eine Nachricht 46 erstellt und das Sendesignal TxD an die Sende-/Empfangseinrichtung 12 weitergibt und zum Empfangen eines Empfangssignals RxD von der Sende-/Empfangseinrichtung 12 übernimmt. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 ist an den Bus 40 angeschlossen, genauer gesagt dessen erste Busader 41 für CAN_H oder CAN-XL_H und dessen zweite Busader 42 für CAN_L oder CAN-XL_L. Für einen Rahmen 450 wird das Sendesignal TxD von der Sende-/Empfangseinrichtung 12 in Signale CAN-XL_H, CAN-XL_L für den Bus 40 umgesetzt, wie zuvor beschrieben. Das RxD-Signal wird erzeugt, wie ebenfalls zuvor beschrieben.According to 3 has the subscriber station 10 in addition to the conflict detector 15th in the communication control device 11 a send / receive block 111 . The send / receive block 111 is a protocol controller that controls the transmission signal TxD according to the protocol for, for example, one frame 450 for a message 45 or for a frame for a message 46 created and the transmission signal TxD to the transmitting / receiving device 12 passes on and for receiving a received signal RxD from the transmitting / receiving device 12 takes over. The transmitting / receiving device 12 is to the bus 40 connected, more precisely its first bus core 41 for CAN_H or CAN-XL_H and its second bus wire 42 for CAN_L or CAN-XL_L. For a frame 450 is the transmission signal TxD from the transmitting / receiving device 12 in signals CAN-XL_H, CAN-XL_L for the bus 40 implemented as previously described. The RxD signal is generated as also previously described.
Der Konfliktdetektor 15 hat einen ersten Zähler 151, einen zweiten Zähler 152, einen Vergleichsblock 153 und einen optionalen Kompensationsblock 154. Der Konfliktdetektor 15 erfasst die Signale RxD und TxD, um einen Konflikt auf dem Bus 40 zu erkennen. Der Konfliktdetektor 15 liefert als Ergebnis ein Konfliktanzeigesignal S_K, um zu signalisieren, ob ein Konflikt auf den Bus 40 vorhanden ist oder nicht. Hat das Konfliktanzeigesignal S_K beispielsweise den Wert 1, wurde also beispielsweise ein Konflikt detektiert, so wird der Senden/Empfangen-Block 111 daraufhin beispielsweise einen Fehlerrahmen 47 auf den Bus 40 senden, anstatt mit dem bis dahin gesendeten Rahmen 450 fortzufahren.The conflict detector 15th has a first counter 151 , a second counter 152 , a comparison block 153 and an optional compensation block 154 . The conflict detector 15th detects the signals RxD and TxD to indicate a conflict on the bus 40 to recognize. The conflict detector 15th as a result delivers a conflict indication signal S_K to signal whether there is a conflict on the bus 40 is present or not. If the conflict display signal S_K has the value 1, for example, if a conflict was detected, then the send / receive block becomes 111 then, for example, an error frame 47 on the bus 40 send instead of the frame sent up to then 450 to continue.
Zudem sendet der Senden/Empfangen-Block 111 an den Konfliktdetektor 15 optional ein Enable-Signal oder Einschaltsignal S_E, wenn der Konfliktdetektor 15 nur während eines gültigen Sendevorgangs arbeiten soll.The send / receive block also sends 111 to the conflict detector 15th optionally an enable signal or switch-on signal S_E, if the conflict detector 15th should only work during a valid send process.
Optional kann der Senden/Empfangen-Block 111 ein Statussignal S_I an den Konfliktdetektor 15 senden. In dem Statussignal S_I sind diejenigen Informationen enthalten, die der Senden/Empfangen-Block 111 dem Konfliktdetektor 15 bereitstellt, beispielsweise eine Laufzeit TLD für den Kompensationsblock 154, was in Bezug auf 13 genauer beschrieben ist.The send / receive block is optional 111 a status signal S_I to the conflict detector 15th send. The status signal S_I contains the information that the send / receive block 111 the conflict detector 15th provides, for example a runtime TLD for the compensation block 154 what about 13 is described in more detail.
Der Konfliktdetektor 15 von 3 arbeitet mit dem CAN Takt, der dem Takt der Kommunikationssteuereinrichtung 11, insbesondere des CAN XL Protocol Controllers, entspricht. Der CAN Takt ermöglicht durch seine relativ hohe Frequenz eine genaue Erfassung von Abweichungen in den Signalen RxD, TxD. Zusätzlich oder alternativ kann ein Zeitquantentakt (TimeQuanta Takt) verwendet werden, welcher vom Senden/Empfangen-Block 111 verwendet wird. Der Zeitquantentakt ist ein heruntergeteilter CAN Takt. Das Teilungsverhältnis kann ein Benutzer mit dem sogenannten Bit-Rate-Prescaler Parameter im CAN XL Controller einstellen.The conflict detector 15th from 3 works with the CAN clock, which is the clock of the communication control device 11 , in particular the CAN XL Protocol Controller. Due to its relatively high frequency, the CAN clock enables precise detection of deviations in the signals RxD, TxD. Additionally or alternatively, a time quantum clock (TimeQuanta clock) can be used, which is from the send / receive block 111 is used. The time quantum cycle is a divided CAN cycle. A user can set the division ratio with the so-called bit rate prescaler parameter in the CAN XL controller.
Die genauere Funktion des Konfliktdetektors 15 ist nachfolgend nach Erläuterung der Signale im Bussystem 1 gemäß 4 bis 12 genauer beschrieben.The more precise function of the conflict detector 15th is described below according to the explanation of the signals in bus system 1 4th to 12 described in more detail.
4 bis 7 veranschaulichen Signale im Normalbetrieb des Bussystems 1. Hierbei setzt die Sende-/Empfangseinrichtung 12 im Laufe der Zeit t ein Sendesignal TXD oder TxD der Kommunikationssteuereinrichtung 11 gemäß 4 in entsprechende Signale CAN-XL_H und CAN-XL_L für die Busadern 41, 42 um und sendet diese Signale CAN-XL_H und CAN-XL_L an den Anschlüssen für CAN_H und CAN_L auf den Bus 40, wie in 5 gezeigt. Aus den Signalen CAN-XL_H und CAN-XL_L von 5 bildet sich auf dem Bus 40 über der Zeit t eine Differenzspannung VDIFF = CAN-XL_H - CAN-XL_L aus, deren Verlauf in 6 gezeigt ist. 4th to 7th illustrate signals in normal operation of the bus system 1. Here, the transmitting / receiving device sets 12 in the course of time t a transmission signal TXD or TxD of the communication control device 11 according to 4th into corresponding signals CAN-XL_H and CAN-XL_L for the bus wires 41 , 42 and sends these signals CAN-XL_H and CAN-XL_L to the connections for CAN_H and CAN_L on the bus 40 , as in 5 shown. From the signals CAN-XL_H and CAN-XL_L from 5 forms on the bus 40 A differential voltage VDIFF = CAN-XL_H - CAN-XL_L over the time t, the course of which in 6th is shown.
Mit Ausnahme eines Leerlauf- oder Bereitschaftszustands (Idle oder Standby), hört die Sende-/Empfangseinrichtung 12 im Normalbetrieb immer auf eine Übertragung von Daten bzw. Nachrichten 45, 46 auf dem Bus 40 und zwar unabhängig davon, ob die Sende-/Empfangseinrichtung 12 Sender der Nachricht 45 ist oder nicht. Dabei bildet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 aus vom Bus 40 empfangenen Signalen CAN-XL_H und CAN-XL_L mit Empfangsschwellen T_u, T_d gemäß 6 ein Empfangssignal RXD oder RxD, wie in 7 über der Zeit t gezeigt. Für die Phasen 451, 453 wird mindestens eine Empfangsschwelle T_u verwendet, die in dem schraffierten Bereich in dem linken Teil von 6 liegt. Wie in 6 dargestellt, verwendet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in den Kommunikationsphasen 451, 453 die von Classical CAN/CAN-FD bekannte erste Empfangsschwelle T_u mit der typischen Lage von 0,7 V gemäß der ISO11898-2:2016, um die Buszustände 401, 402 in der ersten Betriebsart sicher erkennen zu können. Dagegen wird für die Datenphase 452 auf mindestens eine Empfangsschwelle T_d umgeschaltet, die in dem schraffierten Bereich in dem rechten Teil von 6 liegt. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 gibt das Empfangssignal RXD oder RxD an die Kommunikationssteuereinrichtung 11 weiter, wie in 3 gezeigt.With the exception of an idle or standby state (idle or standby), the transmitting / receiving device listens 12 in normal operation always on a transmission of data or messages 45 , 46 on the bus 40 regardless of whether the transmitting / receiving device 12 Sender of the message 45 is or not. The transmitting / receiving device forms 12 off the bus 40 received signals CAN-XL_H and CAN-XL_L with reception thresholds T_u, T_d according to 6th a received signal RXD or RxD, as in 7th shown over time t. For the phases 451 , 453 at least one reception threshold T_u is used, which is in the hatched area in the left part of 6th lies. As in 6th uses the transceiver 12 in the communication phases 451 , 453 the first reception threshold T_u, known from Classical CAN / CAN-FD, with the typical position of 0.7 V according to ISO11898-2: 2016, for the bus states 401 , 402 to be able to reliably recognize in the first operating mode. On the other hand, for the data phase 452 switched to at least one reception threshold T_d in the hatched area in the right part of 6th lies. The transmitting / receiving device 12 outputs the received signal RXD or RxD to the communication control device 11 continue as in 3 shown.
Gemäß dem Beispiel von 4 und 5 haben die Signale CAN-XL_H und CAN-XL_L in den zuvor genannten Kommunikationsphasen 451, 453 entsprechend den Zuständen H, L des Sendesignals TxD von 4 die dominanten und rezessiven Buspegel 401, 402, wie von CAN bekannt. Dagegen unterscheiden sich die Signale CAN-XL_H und CAN-XL_L in der Datenphase 452 von den herkömmlichen Signalen CAN_H und CAN_L. In der Datenphase 452 werden anstelle der Buspegel 401, 402 nun die Buspegel U_D1, U_D0 entsprechend den Datenzuständen H, L des Sendesignals TXD aktiv getrieben. Auf dem Bus 40 bildet sich das Differenzsignal VDIFF = CAN-XL_H - CAN-XL_L aus, wie in 6 gezeigt.Following the example of 4th and 5 have the signals CAN-XL_H and CAN-XL_L in the aforementioned communication phases 451 , 453 corresponding to the states H, L of the transmission signal TxD from 4th the dominant and recessive bus levels 401 , 402 as known from CAN. In contrast, the signals CAN-XL_H and CAN-XL_L differ in the data phase 452 from the conventional signals CAN_H and CAN_L. In the data phase 452 instead of the bus level 401 , 402 now the bus levels U_D1, U_D0 are actively driven according to the data states H, L of the transmission signal TXD. On the bus 40 the difference signal VDIFF = CAN-XL_H - CAN-XL_L is formed, as in 6th shown.
Zudem wird von einer ersten Bitzeit T_bt1 in den Phasen 451, 453 auf eine zweite Bitzeit T_bt2 in der Phase 452 umgeschaltet. Die erste Bitzeit T_bt1 ist größer als die zweite Bitzeit T_bt2, auch wenn dies in 4 bis 7 zur Vereinfachung nicht dargestellt ist. Daher werden die Bits der Signale in den Phasen 451, 453 langsamer übertragen als in der Datenphase 452. Bei einer Bitrate von beispielsweise 10Mbit/s in der Datenphase 452 hat die zweite Bitzeit T_bt2 den Wert 100ns.In addition, a first bit time T_bt1 in the phases 451 , 453 to a second bit time T_bt2 in the phase 452 switched. The first bit time T_bt1 is greater than the second bit time T_bt2, even if this is in 4th to 7th is not shown for the sake of simplicity. Therefore, the bits of the signals are in phases 451 , 453 transmitted more slowly than in the data phase 452 . At a bit rate of, for example, 10 Mbit / s in the data phase 452 the second bit time T_bt2 has the value 100ns.
Somit ist, die Bitzeitdauer T_bt2 in der Datenphase 452 bei dem gezeigten Beispiel von 4 und 5 deutlich kürzer als die Bitzeitdauer T_bt1, die in der Arbitrationsphase 451 und der Rahmenendphase 453 verwendet wird.Thus, the bit duration T_bt2 is in the data phase 452 in the example shown by 4th and 5 significantly shorter than the bit duration T_bt1, which is in the arbitration phase 451 and the frame end phase 453 is used.
Somit wird die Sende-/Empfangseinrichtung 12 von dem Zustand, der in dem linken Teil von 4 gezeigt ist, für die Datenphase 452 in den Zustand umgeschaltet, der im rechten Teil von 4 gezeigt ist. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 wird somit von einer ersten Betriebsart in eine zweite Betriebsart umgeschaltet.Thus, the transmitter / receiver 12 from the state shown in the left part of 4th is shown for the data phase 452 switched to the state in the right part of 4th is shown. The transmitting / receiving device 12 is thus switched from a first operating mode to a second operating mode.
Die Abfolge der Datenzustände H, L von 4 und somit der daraus resultierenden Buszustände U_D0, U_D1 für die Signale CAN-XL_H, CAN-XL_L in 5 und der daraus resultierende Verlauf der Spannung VDIFF von 6 dient nur der Veranschaulichung der Funktion der Sende-/Empfangseinrichtung 12. Die Abfolge der Datenzustände H, L von 4 und somit der daraus resultierenden Buszustände U_D0, U_D1 in 5 ist je nach Bedarf wählbar.The sequence of the data states H, L from 4th and thus the resulting bus states U_D0, U_D1 for the signals CAN-XL_H, CAN-XL_L in 5 and the resulting course the voltage VDIFF of 6th serves only to illustrate the function of the transmitter / receiver device 12 . The sequence of the data states H, L from 4th and thus the resulting bus states U_D0, U_D1 in 5 can be selected as required.
8 bis 12 zeigen für die Datenphase 452 einen Signalverlauf der Signale TxDl, TxD2, CAN-XL_H und CAN-XL_L, deren Differenzspannung VDIFF = CAN-XL_H - CAN-XL_L und des resultierenden Empfangssignals RxD. Bei dem in 8 bis 12 gezeigten Fall, sendet beispielsweise die Sende-/Empfangseinrichtung 12 das Sendesignal TxD1 für einen Rahmen 450, wobei beispielsweise die Teilnehmerstation 30, die in der Datenphase 452 eigentlich nur Empfänger des Rahmens 450 ist, einen Abbruch des Rahmens 450 erreichen möchte und daher das Sendesignal TxD2 sendet. 8th to 12 show for the data phase 452 a signal curve of the signals TxDl, TxD2, CAN-XL_H and CAN-XL_L, their differential voltage VDIFF = CAN-XL_H - CAN-XL_L and the resulting received signal RxD. The in 8th to 12 The case shown, for example, sends the transmitting / receiving device 12 the transmission signal TxD1 for one frame 450 , where for example the subscriber station 30th that are in the data phase 452 actually only recipient of the frame 450 is a break in the frame 450 wants to achieve and therefore sends the transmit signal TxD2.
Es gibt verschiedene Gründe, warum ein Abbruch des Rahmens 450 erfolgen soll:
- - die Teilnehmerstation 30 als RX-Teilnehmerstation hat einen Fehler in der Header Prüfsumme (CRC = Cyclic Redundancy Check) der CAN XL Nachricht 45 festgestellt, und möchte dies signalisieren, und/oder
- - die Teilnehmerstation 20, die eine CAN FD Teilnehmerstation ist, hat eventuell das Umschalten zu dem Format des Rahmens 450 aufgrund eines Bit Fehlers nicht erkannt und sendet einen Fehlerrahmen 47 während der Datenphase 452 des Rahmens 450, und/oder
- - die Teilnehmerstation 30 als RX-Teilnehmerstation hat eine Nachricht 45, 46 mit höherer Priorität zu senden, und/oder
- - zwei CAN-XL-Teilnehmerstationen, beispielsweise die Teilnehmerstationen 10, 30 verwenden versehentlich den gleichen Identifizierer und senden somit beide in der Datenphase 452.
There are several reasons why the frame could be broken off 450 should take place: - - the subscriber station 30th as an RX subscriber station has an error in the header checksum (CRC = Cyclic Redundancy Check) of the CAN XL message 45 detected and would like to signal this, and / or
- - the subscriber station 20th , which is a CAN FD subscriber station, may have to switch to the format of the frame 450 not recognized due to a bit error and sends an error frame 47 during the data phase 452 of the frame 450 , and or
- - the subscriber station 30th as RX subscriber station has a message 45 , 46 to send with higher priority, and / or
- - two CAN-XL subscriber stations, for example the subscriber stations 10 , 30th accidentally use the same identifier and thus both send in the data phase 452 .
Möchte beispielsweise die Teilnehmerstation 30 einen Abbruch des Rahmens 450 erreichen, welchen die Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit dem Signal TxD1 von 8 sendet, so sendet die Teilnehmerstation 30 das Sendesignal TxD2 gemäß 9 zum Bus 40. In der Phase 455 des Sendens des Fehlerrahmens 47, die mit der fallenden Flanke des Sendesignals TxD2 bei einem Zeitpunkt t2 beginnt, ergeben sich daher gemäß 10 und 11 Spannungszustände auf dem Bus 40, die von den Spannungszuständen auf dem Bus 40 im Normalbetrieb der Datenphase 452 abweichen.For example, the subscriber station would like 30th a break in the frame 450 reach which the transmitting / receiving device 12 with the signal TxD1 of 8th sends, the subscriber station sends 30th the transmission signal TxD2 according to 9 to the bus 40 . In the phase 455 of sending the error frame 47 , which begins with the falling edge of the transmission signal TxD2 at a point in time t2, therefore result according to 10 and 11 Voltage states on the bus 40 by the voltage states on the bus 40 in normal operation of the data phase 452 differ.
Ganz allgemein gilt, dass die sendende Teilnehmerstation, die das Sendesignal TxD1 sendet, in der Datenphase 452 zum Treiben der Busleitungen 41, 42 auf einen Sende-Betriebsmodus umschaltet. Dagegen wird für alle empfangenden Teilnehmerstationen, wie die Teilnehmerstation 30, die in 11 gezeigte mindestens eine Empfangsschwelle Td eingeschaltet. Hierbei bleibt jedoch der Bustreiber der empfangenden Teilnehmerstation 30 im passiven Empfangszustand (CAN-recessive-state), bis die empfangende Teilnehmerstation 30 eventuell den Fehlerrahmen 47 sendet, wie in 9 für das Sendesignal TxD2 gezeigt und zuvor erwähnt. Der Fehlerrahmen 47 gemäß dem rechten Teil von 7 wird dann aktiv als „dominant“ gesendet werden. Um die Interoperabilität von CAN-XL und CAN-FD zu ermöglichen, wird ein Fehlerrahmen 47 wie bereits bei CAN/CAN-FD durch die Aneinanderreihung von 6 oder mehr (je nach Bit-Stuffing-Methode) Bits mit positivem VDIFF repräsentiert.In general, the sending subscriber station that sends the send signal TxD1 is in the data phase 452 for driving the bus lines 41 , 42 switches to a transmit operating mode. In contrast, for all receiving subscriber stations, such as the subscriber station 30th , in the 11 at least one reception threshold Td shown switched on. In this case, however, the bus driver of the receiving subscriber station remains 30th in the passive reception state (CAN recessive state) until the receiving subscriber station 30th possibly the error frame 47 sends, as in 9 for the transmission signal TxD2 shown and mentioned above. The error frame 47 according to the right part of 7th will then be actively sent as "dominant". To enable the interoperability of CAN-XL and CAN-FD, an error frame 47 As already with CAN / CAN-FD, represented by the stringing together of 6 or more (depending on the bit stuffing method) bits with positive VDIFF.
Wird in dem zuvor beschriebenen Fall von Teilnehmerstation 30 ein Fehlerrahmen 47 gesendet, ändert sich in der Folge gemäß 11 der transiente Verlauf der Differenzspannung VDIFF sehr stark. Aus Sicht aller Teilnehmerstationen 10, 20, 30 wird ein Bit mit positiver Differenzspannung VDIFF, also der Buszustand U_D1, noch verstärkt bzw. die positive Differenzspannung VDIFF wird vergrößert. Dagegen wird ein Bit, das sich als der Buszustand U_D0 auf dem Bus 40 ausbildet, von der Differenzspannung VDIFF = -2 V auf eine Differenzspannung VDIFF von etwa 0V erhöht. Der entstehende Spannungswert für den Buszustand U_D0 hängt stark von den Parametern der treibenden Sende- /Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 bzw. des Senders 121, sowie der Anordnung der Abschlusswiderstände ab.In the case described above, it is used by the subscriber station 30th an error frame 47 sent, then changes accordingly 11 the transient course of the differential voltage VDIFF is very strong. From the perspective of all participant stations 10 , 20th , 30th a bit with a positive differential voltage VDIFF, that is to say the bus state U_D1, is amplified or the positive differential voltage VDIFF is increased. On the other hand, a bit that appears as the bus state U_D0 is on the bus 40 trains, increased from the differential voltage VDIFF = -2 V to a differential voltage VDIFF of about 0V. The resulting voltage value for the bus state U_D0 depends heavily on the parameters of the driving transmitting / receiving devices 12 , 22nd , 32 or the sender 121 , as well as the arrangement of the terminating resistors.
Wie in 12 schematisch mit einer Ellipse 60 dargestellt, kann dies im Ergebnis zu einem nicht erkannten 1-Puls im Empfangssignal RxD führen. Möglich ist auch, dass ein 1-Puls am RxD-Anschluss und somit im Empfangssignal RxD verkürzt ist, wie in 12 mit einer Ellipse 65 markiert. Über die Darstellung von 12 hinaus ist die Differenzspannung VDIFF im realen Fall noch von hochfrequenten Schwingungen überlagert, welche durch Bustopologie, Phasenlage und Impedanz der Teilnehmerstation bestimmt sind, die den Fehlerrahmen 47 sendet. Verkürzte oder verlängerte 1-Pluse (oder 0-Pulse) können auch von einem von CAN FD bekannten TDC-Verfahren (TDC = Transmitter Delay Compensation = Verzögerungskompensation der Sende-/Empfangseinrichtung) in den meisten Fällen nicht erkannt werden.As in 12 schematically with an ellipse 60 shown, this can result in an undetected 1-pulse in the received signal RxD. It is also possible that a 1-pulse at the RxD connection and thus in the received signal RxD is shortened, as in 12 with an ellipse 65 marked. About the representation of 12 In addition, the differential voltage VDIFF is superimposed in the real case by high-frequency oscillations, which are determined by the bus topology, phase position and impedance of the subscriber station, which define the error frame 47 sends. Shortened or lengthened 1-plus (or 0-pulses) cannot be recognized in most cases by a TDC method known from CAN FD (TDC = Transmitter Delay Compensation = delay compensation of the transmitting / receiving device).
Auch wenn die Fehlererkennung durch die Hinzunahme von weiteren Empfangsschwellen in der Sende-/Empfangseinrichtung 12 verbessert werden kann, so gibt es jedoch Signalverläufe, welche auch dadurch nicht mehr als Fehler erkannt werden können.Even if the error detection is carried out by adding further reception thresholds in the transmitting / receiving device 12 can be improved, there are, however, signal curves which can no longer be recognized as errors even as a result.
Gemäß 3 hat der Konfliktdetektor 15 in der Teilnehmerstation 10 für die Erkennung eines Sendekonflikts, der den Buskonflikt gemäß 11 verursacht, die Zähler 151, 152 und den Vergleichsblock 153. Bei dem Sendekonflikt hat die Teilnehmerstation 10 in der Datenphase 452 keinen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff mehr auf den Bus 40.According to 3 has the conflict detector 15th in the subscriber station 10 for the detection of a send conflict that causes the bus conflict according to 11 caused the counter 151 , 152 and the comparison block 153 . In the case of the send conflict, the subscriber station 10 in the data phase 452 no more exclusive, collision-free access to the bus 40 .
Der Konfliktdetektor 15 erfasst die Signale RxD und TxD unter Verwendung der beiden Zähler 151, 152. Hierbei wird der Zähler 151 zur Auswertung des Sendesignals TxD verwendet, wobei der Zähler 151 seinen Zählwert Ztx verändert. Der Zähler 152 wird zur Auswertung des Empfangssignals RxD verwendet, wobei der Zähler 152 seinen Zählwert Zrx verändert. Die Zähler 151, 152 zählen jeweils nicht nur die Anzahl der Pegel in den betrachteten Signalen TxD, RxD. Sondern die Zähler 151, 152 zählen jeweils auch die akkumulierte Dauer des Auftretens über der Zeit t mit einem Takt, insbesondere dem CAN Takt. Der CAN-Takt ist in der Kommunikationssteuereinrichtung 11 vorhanden und wird an den Konfliktdetektor 15 mit dem Statussignal S_I weitergeleitet.The conflict detector 15th detects the signals RxD and TxD using the two counters 151 , 152 . This is where the counter 151 used to evaluate the transmission signal TxD, the counter 151 changed its count Ztx. The counter 152 is used to evaluate the received signal RxD, the counter 152 changed its count value Zrx. The counters 151 , 152 not only count the number of levels in the considered signals TxD, RxD. But the counters 151 , 152 also count the accumulated duration of the occurrence over time t with a clock, in particular the CAN clock. The CAN clock is in the communication control device 11 present and is sent to the conflict detector 15th forwarded with the status signal S_I.
Der Sende-Empfangen-Block 111 setzt zu Beginn der Datenphase 452, also bei dem Zeitpunkt t1 das Enable-Signal oder Einschaltsignal S_E auf 1, um die Konflikterkennung mit dem Konfliktdetektor 15 zu starten. Da in diesem Ausführungsbeispiel das verzögerte TxD1 Signal TxD1_d verwendet wird, wird auch das Enable-Signal S_E um die Zeitdauer bzw. Laufzeit TLD verzögert auf 1 gesetzt, wie in 13 veranschaulicht. Mit der Flanke des Einschaltsignals S_E werden die Zählwerte Ztx, Zrx der Zähler 151, 152 auf Null zurückgesetzt.The send-receive block 111 sets at the beginning of the data phase 452 , that is to say at time t1, the enable signal or switch-on signal S_E to 1 in order to enable the conflict detection with the conflict detector 15th to start. Since the delayed TxD1 signal TxD1_d is used in this exemplary embodiment, the enable signal S_E is also set to 1, delayed by the duration or transit time TLD, as in FIG 13 illustrated. With the edge of the switch-on signal S_E, the count values Ztx, Zrx become the counters 151 , 152 reset to zero.
Der Konfliktdetektor 15 vergleicht die Signale RxD, TxD miteinander, um einen Buskonflikt zu erkennen. Dazu ermittelt er die Dauer des Auftretens eines der Buspegel (0 oder 1) fortlaufend in der Datenphase 452 eines Rahmens 450 am RxD und am TxD-Signal. Der Zählwert Ztx des Zählers 151 wird einmal pro Taktperiode um 1 inkrementiert, wenn das Sendesignal TxD einen Wert H hat, beispielsweise wenn gilt TxD = 1, wie in 13 gezeigt. Der Zählwert Zrx des Zählers 152 wird um 1 inkrementiert, wenn das Empfangssignal RxD einen Wert H hat, beispielsweise wenn gilt RxD = 1, wie in 13 gezeigt. Ist beispielsweise der Pegel des RxD-Signals für die Dauer von 40 Taktperioden auf dem Wert H, so wird der Zähler Zrx in dieser Zeit um 40 inkrementiert. Alternativ können die Zähler 151, 152 ihren Zählwert Ztx, Zrx erhöhen, wenn die Zustände TxD = 0 und RxD = 0 der jeweils von den Zählern 151, 152 betrachteten Signale TxD, RxD erfasst werden.The conflict detector 15th compares the signals RxD, TxD with each other in order to detect a bus conflict. To do this, it determines the duration of the occurrence of one of the bus levels (0 or 1) continuously in the data phase 452 of a frame 450 on the RxD and on the TxD signal. The count value Ztx of the counter 151 is incremented by 1 once per clock period if the transmission signal TxD has a value H, for example if TxD = 1, as in FIG 13 shown. The count value Zrx of the counter 152 is incremented by 1 if the received signal RxD has a value H, for example if RxD = 1, as in FIG 13 shown. If, for example, the level of the RxD signal is at the value H for the duration of 40 clock periods, the counter Zrx is incremented by 40 during this time. Alternatively, the counter 151 , 152 Increase their count value Ztx, Zrx when the states TxD = 0 and RxD = 0 of the respective counters 151 , 152 considered signals TxD, RxD are recorded.
Die von dem Konfliktdetektor 15 ermittelte Dauer des Auftretens eines der Buspegel (0 oder 1) ist somit die Häufigkeit des Auftretens eines vorbestimmten Pegels. Die Dauer wird somit mit einem vorbestimmten Takt gezählt, insbesondere dem CAN-Takt, der der Takt der Kommunikationssteuereinrichtung 11 ist. Der aus der Zählung resultierende Zählwert Ztx, Zrx kann auch als akkumulierte Dauer bezeichnet werden, wie zuvor beschrieben.The one from the conflict detector 15th The determined duration of the occurrence of one of the bus levels (0 or 1) is thus the frequency of occurrence of a predetermined level. The duration is thus counted with a predetermined cycle, in particular the CAN cycle, which is the cycle of the communication control device 11 is. The count value Ztx, Zrx resulting from the count can also be referred to as the accumulated duration, as described above.
Aus dem Vergleich der Messungen der Zähler 151, 152 für die Signale TxD und RxD mit dem Vergleichsblock 153 lässt sich der Buskonflikt ableiten. Hierfür bildet der Vergleichsblock 153 eine Differenz D = Ztx - Zrx als Messergebnis, wie in 13 veranschaulicht. Hierbei berücksichtigt der Konfliktdetektor 15, dass das TxD-Signal ideal ist, aber das RxD-Signal auch im konfliktfreien Fall nicht ideal ist, also vom TxD Signal verschieden ist.From the comparison of the measurements of the counters 151 , 152 for the signals TxD and RxD with the comparison block 153 the bus conflict can be derived. The comparison block is used for this 153 a difference D = Ztx - Zrx as a measurement result, as in 13 illustrated. The conflict detector takes this into account 15th that the TxD signal is ideal, but the RxD signal is not ideal even in a conflict-free case, i.e. it is different from the TxD signal.
Zur Erkennung eines Konfliktes muss der Vergleichsblock 153 die Differenz D der Zählwerte Ztx, Zrx der Zähler 151, 152 regelmäßig bilden und bewerten. Regelmäßig bedeutet beispielsweise 1 Mal pro Bitzeit T_bt2 oder 1-mal pro 5 Bitzeiten T_bt2. Vereinfacht gilt, wenn die Differenz D stark zunimmt (oder abnimmt), dann besteht ein Buskonflikt. Die Änderung der aktuell gebildeten Differenz D zu der letzten gebildeten Differenz D wird als DeltaD bezeichnet.To detect a conflict, the comparison block 153 the difference D of the count values Ztx, Zrx of the counters 151 , 152 regularly train and evaluate. Regularly means, for example, 1 time per bit time T_bt2 or 1 time per 5 bit times T_bt2. In simplified terms, if the difference D increases (or decreases) sharply, then there is a bus conflict. The change between the currently formed difference D and the last difference D formed is referred to as DeltaD.
Wenn DeltaD eine Schwelle Ts, die auch als DeltaDiffRef bezeichnet werden kann, überschreitet bzw. deutlich überschreitet, dann ist die Asymmetrie größer als im Normalbetrieb und es liegt höchstwahrscheinlich ein Buskonflikt vor. Die Schwelle Ts kann auf verschiedene Arten festgelegt werden. Beispielsweise kann DeltaD im normalen Betrieb gemessen werden, insbesondere im ersten erfolgreich gesendeten Rahmen. Alternativ kann DeltaD laufend mit jedem erfolgreich gesendeten Rahmen gemessen werden. Wird zum Beispiel im fehlerfreien Fall ein DeltaD = +2 gemessen, so nimmt die Differenz D pro Bitzeit T_bt2 um 2 zu, wenn ein Bit mit dem Wert TxD=1 gesendet wird. Die Schwelle Ts kann dann beispielsweise als „im fehlerfreien Fall gemessenes DeltaD“ + 2 definiert sein, also bei dem genannten Beispiel als Ts = 2 + 2 = 4.If DeltaD exceeds or significantly exceeds a threshold Ts, which can also be referred to as DeltaDiffRef, then the asymmetry is greater than in normal operation and there is most likely a bus conflict. The threshold Ts can be set in various ways. For example, DeltaD can be measured during normal operation, especially in the first successfully transmitted frame. Alternatively, DeltaD can be measured continuously with every successfully sent frame. If, for example, DeltaD = +2 is measured in the error-free case, the difference D per bit time T_bt2 increases by 2 if a bit with the value TxD = 1 is sent. The threshold Ts can then be defined, for example, as “DeltaD measured in the error-free case” + 2, that is to say, in the example mentioned, as Ts = 2 + 2 = 4.
Alternativ kann die Schwelle Ts initial vorgegeben werden. Wird beispielsweise die Differenzänderung DeltaD ein Mal pro Bitzeit T_bt2 ermittelt, dann ist beispielsweise ein möglicher Wert für die Schwelle Ts eine halbe Bitzeit T_bt2. Somit gilt, wenn ein gesendetes Bit 20 CAN Taktperioden lang ist, dann ist eine Schwelle Ts =10.Alternatively, the threshold Ts can be specified initially. If, for example, the difference change DeltaD is determined once per bit time T_bt2, then a possible value for the threshold Ts is, for example, half a bit time T_bt2. Thus, if a bit is sent 20th CAN clock periods is long, then a threshold Ts = 10.
13 zeigt ein spezielles Beispiel für einen Verlauf der Zählerwerte Ztx, Zrx für den Verlauf des Signals TxD2, mit welchem der Fehlerrahmen 47 gesendet wird, des verzögerten Sendesignals TxD1_d und des resultierenden Signals RxD1. Bei dem gezeigten Beispiel ist angenommen, dass ohne Buskonflikt auch das Empfangssignal RxD1 ideal ist, um das Bild zu vereinfachen. In Wirklichkeit wird das RxD1-Signal im Normalbetrieb (ohne Buskonflikt) leicht asymmetrisch sein, das heißt, dass die 1 Bits etwas länger sind als die 0 Bits, oder umgekehrt. Das hat zur Folge, dass die zwei Zähler Ztx und Zrx langsam auseinanderlaufen. Das RxD1-Signal ist aufgrund der Laufzeit TLD über den Bus 40, genauer gesagt vom TxD-Anschluss der sendenden Teilnehmerstation zu dem RxD-Anschluss der gleichen sendenden Teilnehmerstation, um die Laufzeit TLD gegenüber dem TxD-Signal verzögert. Jedes Bit hat die Bitzeit T_bt2. In der Zeitdauer T_K entsteht bzw. besteht der Konflikt auf dem Bus 40, da die schematisch eingezeichnete Schwelle Ts überschritten wird. 13 shows a special example of a course of the counter values Ztx, Zrx for the course of the signal TxD2, with which the error frame 47 is sent, the delayed transmission signal TxD1_d and the resulting signal RxD1. In the example shown, it is assumed that without a bus conflict, the RxD1 received signal is also ideal to simplify the picture. In reality, the RxD1 signal will be slightly asymmetrical in normal operation (without bus conflict), i.e. the 1 bits are slightly longer than the 0 bits, or vice versa. This has the consequence that the two counters Ztx and Zrx slowly diverge. The RxD1 signal is TLD over the bus due to the runtime 40 , more precisely from the TxD connection of the sending subscriber station to the RxD connection of the same sending subscriber station, delayed by the TLD delay time compared to the TxD signal. Each bit has the bit time T_bt2. The conflict arises or exists on the bus in the period T_K 40 , since the schematically drawn threshold Ts is exceeded.
Im Fall eines Buskonfliktes wird die Bitasymmetrie verstärkt. Dies führt in dem Beispiel von 13 dazu, dass die 1 Pegel am Bus 40 verkürzt werden. Somit nimmt der Zählwert Zrx des Zählers 152 in der Zeitdauer T_K langsamer zu als der Zählwert Ztx des Zählers 151.In the event of a bus conflict, the bit asymmetry is increased. In the example of 13 to the fact that the 1 level on the bus 40 be shortened. Thus, the count value Zrx of the counter increases 152 in the period T_K more slowly than the count value Ztx of the counter 151 .
Für eine schnellere und genauere Detektion eines Konfliktes, also optional, kompensiert der Konfliktdetektor 15 mit dem Kompensationsblock 154 die Laufzeit TLD vom TxD-Signal über den Transceiver zum RxD-Signal. Hierbei verwendet der Kompensationsblock 154 einen Takt, insbesondere den CAN-Takt und/oder den Takt zum Abtasten von Bits des digitalen Empfangssignals und/oder einen sonstigen Takt, der von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 über das Status-Signal S_I bereitgestellt werden kann. Die Laufzeit TLD kann auch als Transmitter Loop Delay (TLD) bezeichnet werden. Wird die Laufzeit TLD nicht berücksichtigt und kompensiert, muss die Differenz der zwei Zähler Ztx und Zrx toleranter ausgewertet werden. Insbesondere muss die Schwelle Ts für eine Detektion eines Buskonflikts größer sein, als der Wert der Differenz D, um den sich einer der Zähler 151, 152 während der Zeit TLD ändern kann.The conflict detector compensates for faster and more precise detection of a conflict, i.e. optionally 15th with the compensation block 154 the TLD runtime from the TxD signal via the transceiver to the RxD signal. The compensation block is used here 154 a clock, in particular the CAN clock and / or the clock for sampling bits of the digital received signal and / or another clock that is generated by the communication control device 11 can be provided via the status signal S_I. The TLD runtime can also be referred to as Transmitter Loop Delay (TLD). If the runtime TLD is not taken into account and compensated, the difference between the two counters Ztx and Zrx must be evaluated more tolerantly. In particular, the threshold Ts for a detection of a bus conflict must be greater than the value of the difference D by which one of the counters is 151 , 152 during the time TLD can change.
Für die Kompensation misst der Senden/Empfangen-Block 111 die Laufzeit TLD. Dies kann z.B. an der ersten steigenden oder fallenden Flanke in der Datenphase 452 erfolgen. Die Messung der Laufzeit TLD erfolgt prinzipiell genauso wie es bei CAN FD für die TDC Funktion notwendig ist. Der Senden/Empfangen-Block 111 stellt dem Konfliktdetektor 15 die gemessene Laufzeit TLD als Information über das Status-Signal S_I bereit.The send / receive block measures for compensation 111 the runtime TLD. This can be done, for example, on the first rising or falling edge in the data phase 452 respectively. The TLD runtime is measured in the same way as it is necessary for the TDC function with CAN FD. The send / receive block 111 provides the conflict detector 15th the measured transit time TLD as information about the status signal S_I ready.
Infolge dessen kann der Konfliktdetektor 15 mit dem Kompensationsblock 154 das von dem Senden/Empfangen-Block 111 gesendete TxD-Signal verzögern, anstatt das TxD-Signal direkt zu verarbeiten. Somit betrachtet der Konfliktdetektor 15 das Signal TxD_d, wie im oberen Teil von 13 dargestellt. Zudem wird das Einschaltsignal S_E nach dem Beginn der Datenphase 452 um die Laufzeit TLD verzögert generiert. Damit wird das RxD-Signal von dem Konfliktdetektor 15 erst ab dem Zeitpunkt analysiert, ab dem das RxD-Signal gültig ist. 13 zeigt das Empfangssignal RxD1, das von der Teilnehmerstation 10 bei dem zuvor genannten Beispiel erzeugt wird, bei dem die Teilnehmerstation 10 das Sendesignal TxD1 sendet und die Teilnehmerstation 30 das Sendesignal TxD1 mit einem Sendesignal TxD2 abbrechen möchte.As a result, the conflict detector 15th with the compensation block 154 that of the send / receive block 111 delay the transmitted TxD signal instead of processing the TxD signal directly. Thus the conflict detector considers 15th the signal TxD_d, as in the upper part of 13 shown. In addition, the switch-on signal becomes S_E after the start of the data phase 452 generated delayed by the runtime TLD. This is the RxD signal from the conflict detector 15th analyzed only from the point in time from which the RxD signal is valid. 13 shows the received signal RxD1 from the subscriber station 10 is generated in the aforementioned example, in which the subscriber station 10 the transmission signal TxD1 sends and the subscriber station 30th would like to abort the transmission signal TxD1 with a transmission signal TxD2.
Der Kompensationsblock 154 kann als Schieberegister ausgestaltet sein. Alternativ und viel ressourcensparender kann der Kompensationsblock 154 als Zustandsautomat ausgestaltet sein. Dies ist möglich, weil in der als Sender agierenden Teilnehmerstation bekannt ist, aus wie vielen CAN Taktperioden bzw. Zeitquanten (TimeQuanta) ein gesendetes Bit besteht.The compensation block 154 can be designed as a shift register. As an alternative and much more resource-saving, the compensation block 154 be designed as a state machine. This is possible because the subscriber station acting as the transmitter knows how many CAN clock periods or time quanta (TimeQuanta) a transmitted bit consists of.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 reagiert in der Datenphase 452 auf den signalisierten Sendekonflikt bzw. Buskonflikt mit dem Abbruch der Datenphase 452 und gegebenenfalls zusätzlich mit dem Senden eines Bitmusters, beispielsweise eines Fehlerrahmens 47, das den anderen Teilnehmerstationen 20, 30 das Ende der Datenphase 452 signalisiert. Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 schaltet in die Arbitrationsphase 451 zurück.The communication controller 11 reacts in the data phase 452 to the signaled send conflict or bus conflict with the termination of the data phase 452 and possibly additionally with the sending of a bit pattern, for example an error frame 47 that the other subscriber stations 20th , 30th the end of the data phase 452 signals. The communication controller 11 switches to the arbitration phase 451 back.
Bei den Teilnehmerstationen 20, 30 kann die Signalisierung des Konflikts in der Datenphase 452 durch ein Signal von der jeweiligen Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 an die zugehörige Kommunikationssteuereinrichtung 21, 32 erfolgen. Das Signal kann das Empfangssignal RXD sein, welches die entsprechende Sende-/Empfangseinrichtung 22 oder der Konfliktdetektor 35 mit einem vorbestimmen Bitmuster abändert, um den Konflikt zu signalisieren. Alternativ oder zusätzlich kann die entsprechende Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 oder der Konfliktdetektor 25, 35 ein separates Signal erzeugen, das über eine separate Signalleitung an die zugehörige Kommunikationssteuereinrichtung 21, 31 gesendet wird und insbesondere mindestens einen Schaltimpuls oder ein vorbestimmtes Bitmuster zur Signalisierung des Konflikts hat.At the participant stations 20th , 30th can signaling the conflict in the data phase 452 by a signal from the respective transmitting / receiving device 22nd , 32 to the associated communication control device 21st , 32 respectively. The signal can be the received signal RXD, which the corresponding transmitting / receiving device 22nd or the conflict detector 35 modified with a predetermined bit pattern to signal the conflict. Alternatively or in addition, the corresponding transmitting / receiving device 22nd , 32 or the conflict detector 25th , 35 generate a separate signal, which is sent via a separate signal line to the associated communication control device 21st , 31 is sent and in particular has at least one switching pulse or a predetermined bit pattern for signaling the conflict.
Weil in der Datenphase 452 der Sendekonflikt bzw. Buskonflikt an die zugehörige Kommunikationssteuereinrichtung 11, 21, 31 signalisiert wird, kann die im klassischen CAN herkömmliche Bitfehler-Prüfung durch den Vergleich von Sendesignal TXD mit Empfangssignal RXD ersetzt werden durch die Prüfung des Konfliktanzeigesignals S_K. Das Konfliktanzeigesignal S_K hat insbesondere ein vorbestimmtes Bitmuster, das den Sendekonflikt bzw. Buskonflikt signalisiert bzw. anzeigt. Insbesondere kann das Konfliktanzeigesignal S_K eine ‚1‘ als „OK-Signal“ und eine ‚0‘ als „Konflikt-Meldung“ senden.Because in the data phase 452 the send conflict or bus conflict to the associated communication control device 11 , 21st , 31 is signaled, the bit error check conventional in classic CAN can be replaced by comparing the transmit signal TXD with the receive signal RXD by checking the conflict indicator signal S_K. The conflict indication signal S_K has, in particular, a predetermined bit pattern which signals or indicates the transmission conflict or bus conflict. In particular, the conflict display signal S_K can send a '1' as an “OK signal” and a “0” as a “conflict message”.
Optional bei den vorangehend beschriebenen Ausgestaltungen der Detektoren 15, 25, 35 ist, dass Flanken mindestens eines der Signale TxD, RxD mit erkannt und gezählt werden können. Hierfür kann mindestens ein zusätzlicher Zähler vorhanden sein. Wird pro Bit mehr als eine Flanke gezählt, so deutet dies auf einen Fehler hin. Der Konfliktdetektor 15, 25, 35 kann ein solches Ereignis beispielsweise sofort mit dem Signal S_K als Buskonflikt melden. Alternativ kann ein solches Ereignis erfasst werden, indem der Zählwert zusätzlich um einen vorbestimmten Wert inkrementiert wird, z.B. Zrx := Zrx + 1/2 Bitzeit T_b2.Optional in the previously described configurations of the detectors 15th , 25th , 35 is that edges of at least one of the signals TxD, RxD can also be recognized and counted. There can be at least one additional counter for this. If more than one edge is counted per bit, this indicates an error. The conflict detector 15th , 25th , 35 can, for example, immediately report such an event as a bus conflict with the S_K signal. Alternatively, such an event can be recorded by additionally incrementing the count value by a predetermined value, for example Zrx: = Zrx + 1/2 bit time T_b2.
Optional könnten bei den vorangehend beschriebenen Ausgestaltungen der Detektoren 15, 25, 35 die Zähler 151, 152 anstatt nur einen Buspegel zu zählen auch beide Buspegel zählen. In einem solchen Fall könnte beispielsweise der Zähler 151 bei dem Pegel 1 den Zählwert Ztx inkrementieren und bei dem Pegel 0 den Zählwert Ztx dekrementieren.Optionally, in the configurations described above, the detectors 15th , 25th , 35 the counters 151 , 152 instead of counting just one bus level, counting both bus levels as well. In such a case, for example, the counter 151 at the level 1 increment the count value Ztx and decrement the count value Ztx at level 0.
Besonders vorteilhaft an den zuvor beschriebenen Varianten der Bewertung ist, dass die Ausgestaltung der Sende-/Empfangseinrichtung 12 sowohl für homogene CAN-XL-Bussysteme, bei welchen nur CAN XL Nachrichten 45 und keine CAN FD Nachrichten 46 versandt werden, als auch für gemischte Bussysteme einsetzbar ist, bei welchen entweder CAN XL Nachrichten 45 oder CAN FD Nachrichten 46 versandt werden. Daher ist die Sende-/Empfangseinrichtung 12 universell einsetzbar.What is particularly advantageous about the variants of the evaluation described above is that the design of the transmitting / receiving device 12 both for homogeneous CAN-XL bus systems in which only CAN XL messages 45 and no CAN FD messages 46 can be sent and can also be used for mixed bus systems in which either CAN XL messages 45 or CAN FD messages 46 be shipped. Hence the transceiver 12 universally applicable.
14 veranschaulicht eine Ausgestaltung eines Konfliktdetektors 15A gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Konfliktdetektor 15A und die Kommunikationssteuereinrichtung 11 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede ausgestaltet, wie der Konfliktdetektor 15 und die Kommunikationssteuereinrichtung 11 gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel. 14th Figure 3 illustrates one embodiment of a conflict detector 15A according to a second embodiment. The conflict detector 15A and the communication control device 11 According to the present exemplary embodiment, apart from the differences described below, they are designed like the conflict detector 15th and the communication control device 11 according to the previous embodiment.
Der Konfliktdetektor 15A führt eine akkumulierte Bitasymmetrie-Messung durch. Hierfür hat der Konfliktdetektor 15A nur ein Zähler 150, der den Unterschied zwischen dem RxD-Signal und dem TxD-Signal misst bzw. zählt. Der Zähler 150 wird dann inkrementiert, wenn das Signal RxD und das um die Laufzeit TLD verzögerte TxD-Signal verschieden sind. Damit zählt der Zähler 150 des Detektors 15A den Unterschied, also die Bit-Asymmetrie, zwischen RxD und TxD. Bei hohen Bitraten von beispielsweise 5 Mbit/s oder mehr ist es sehr vorteilhaft, wenn das RxD-Signal mit dem verzögerten, also kompensierten TxD Signal verglichen wird. Die Verzögerung des TxD-Signals übernimmt der Kompensationsblock 154. Diese Variante ist ähnlich zu der Variante, die der Konfliktdetektor 15 gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ausführt.The conflict detector 15A performs an accumulated bit asymmetry measurement. The conflict detector has 15A just a counter 150 that measures or counts the difference between the RxD signal and the TxD signal. The counter 150 is then incremented when the signal RxD and the TxD signal delayed by the delay time TLD are different. So the counter counts 150 of the detector 15A the difference, i.e. the bit asymmetry, between RxD and TxD. At high bit rates of, for example, 5 Mbit / s or more, it is very advantageous if the RxD signal is compared with the delayed, i.e. compensated TxD signal. The compensation block takes over the delay of the TxD signal 154 . This variant is similar to the variant used by the conflict detector 15th executes according to the previous embodiment.
Wie bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel wird der Zähler 150 mit der Flanke des Einschaltsignals S_E zurückgesetzt auf Null und zählt anschließend mit dem CAN Takt und/oder Zeitquantentakt (TimeQuanta Takt) die Unterschiede zwischen dem RxD-Signal und dem um die Laufzeit TLD verzögerten TxD-Signal. Außerdem wird ein Zählwert Zasym des Zählers 150 in regelmäßigen Abständen, beispielsweise einmal pro Bitzeit ausgewertet, wie in Bezug auf das vorangehende Ausführungsbeispiel beschrieben. Überschreitet die Änderung des Zählwerts Zasym als Messergebnis einen Schwellwert, so liegt eine große Asymmetrie vor und somit ist ein Buskonflikt erkannt. Der Konfliktdetektor 15A signalisiert den Buskonflikt mit dem Signal S_K.As in the previous embodiment, the counter is 150 reset to zero with the edge of the switch-on signal S_E and then counts the differences between the RxD signal and the TxD signal delayed by the TLD runtime with the CAN clock and / or time quantum clock (TimeQuanta clock). In addition, a count value zasym of the counter 150 evaluated at regular intervals, for example once per bit time, as described in relation to the previous exemplary embodiment. If the change in the count value Zasym exceeds a threshold value as a measurement result, then there is a large asymmetry and a bus conflict is recognized. The conflict detector 15A signals the bus conflict with the S_K signal.
Um die Änderung des Zählwerts Zasym leichter bewerten zu können, kann der Zählwert Zasym mit der Frequenz der Auswertung zurückgesetzt werden. Wird der Zählwert Zasym beispielsweise 1-mal pro Bitzeit T_bt2 ausgewertet, kann der Zähler 150 bei der Auswertung auch zurückgesetzt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Änderung des Zählwerts Zasym genau dem Wert des Zählwerts Zasym entspricht, weil die Zählung immer wieder bei 0 startet. Der Nachteil eines solchen des Zurücksetzens ist, dass damit die Historie verloren geht.In order to be able to evaluate the change in the count value Zasym more easily, the count value Zasym can be reset with the frequency of the evaluation. If the counter value Zasym is evaluated, for example, once per bit time T_bt2, the counter can 150 can also be reset during the evaluation. This has the advantage that the change in the count value Zasym corresponds exactly to the value of the count value Zasym, because the count always starts again at 0. The disadvantage of such a reset is that the history is lost.
15 veranschaulicht eine Ausgestaltung eines Konfliktdetektors 15B gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Der Konfliktdetektor 15B und die Kommunikationssteuereinrichtung 11 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede ausgestaltet, wie der Konfliktdetektor 15 und die Kommunikationssteuereinrichtung 11 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 15th Figure 3 illustrates one embodiment of a conflict detector 15B according to a third embodiment. The conflict detector 15B and the communication control device 11 According to the present exemplary embodiment, apart from the differences described below, they are designed like the conflict detector 15th and the communication control device 11 according to the first embodiment.
Der Konfliktdetektor 15B führt ein Messen von Pulslängen im RxD-Signal aus. Hierfür hat der Konfliktdetektor 15B den Zähler 152, mit dem der Konfliktdetektor 15B fortlaufend die Pulslängen im RxD-Signal vermisst. Aus dem Vergleich der Pulslängen als Messergebnis mit Schwellwerten Ts lässt sich mit einem Vergleichsblock 153B ein Konflikt ableiten.The conflict detector 15B measures pulse lengths in the RxD signal. The conflict detector has 15B the counter 152 with which the conflict detector 15B continuously measures the pulse lengths in the RxD signal. From the comparison of the pulse lengths as the measurement result with threshold values Ts, a comparison block 153B deduce a conflict.
In 16 sind Beispiele für unterschiedliche Pulslängen T1, T2, T3 im RxD1-Signal der Teilnehmerstation 10 gezeigt, das im Vergleich zu dem verzögerten Sendesignal TxD1_d über der Zeit t dargestellt ist. Die Pulslängen T1, T2, T3 hängen vom gesendeten Bitmuster in dem Sendesignal TxD1 ab. Der Konfliktdetektor 15B geht davon aus, dass im Fall eines Buskonfliktes die Bitasymmetrie im RxD1-Signal stark zunimmt. Somit erkennt der Konfliktdetektor 15B einen Buskonflikt, wenn bei dem RxD1-Signal die 1-Pulse bzw. 1-Phasen deutlich verkürzt sind. Dies ist beispielsweise für die Pulslängen T1, T3 der 1-Pulse des RxD1-Signals von 16 der Fall.In 16 are examples of different pulse lengths T1 , T2 , T3 in the RxD1 signal of the subscriber station 10 shown, which is shown in comparison to the delayed transmission signal TxD1_d over time t. The pulse lengths T1 , T2 , T3 depend on the transmitted bit pattern in the transmission signal TxD1. The conflict detector 15B assumes that in the event of a bus conflict the bit asymmetry in the RxD1 signal increases significantly. The conflict detector thus recognizes 15B a bus conflict if the 1-pulse or 1-phase in the RxD1 signal is significantly shortened. This is for example for the pulse lengths T1 , T3 the 1-pulse of the RxD1 signal from 16 the case.
Für die Ermittlung der Pulslängen T1, T2, T3 im RxD1-Signal zählt der Zähler 152 die 1-Pulse und 0-Pulse des RxD1-Signals. Ein Puls entspricht einem konstanten Signalwert, der von 2 Flanken begrenzt wird. In 16 hat das RxD1-Signal zwei 1-Pulse, die die unterschiedlichen Pulslängen T1, T3 haben, und einen 0_Puls mit der Pulslänge T2.For determining the pulse lengths T1 , T2 , T3 the counter counts in the RxD1 signal 152 the 1-pulse and 0-pulse of the RxD1 signal. A pulse corresponds to a constant signal value that is limited by 2 edges. In 16 the RxD1 signal has two 1-pulses that have different pulse lengths T1 , T3 have, and a 0_pulse with the pulse length T2 .
Über das Status-Signal S_I erhält der Konfliktdetektor 15B, insbesondere sein Vergleichsblock 153B, den Abtastpunkttakt, mit dem die einzelnen Bits des RxD1-Signals von dem Senden-/Empfangen-Block 111 abgetastet werden. Damit steht dem Konfliktdetektor 15B, insbesondere seinem Vergleichsblock 153B, die Information über die Anzahl von abgetasteten Bits zur Verfügung. Dadurch ist dem Konfliktdetektor 15B, insbesondere seinem Vergleichsblock 153B, bekannt, wie vielen Bits der aktuelle Puls entspricht, dessen Pulslänge T1, T2, T3 von dem Zähler 152 gemessen wurde.The conflict detector receives the status signal S_I 15B , especially its comparison block 153B , the sampling point clock, with which the individual bits of the RxD1 signal from the send / receive block 111 are scanned. This is the conflict detector 15B , especially its comparison block 153B that provides information about the number of bits scanned. This is the conflict detector 15B , especially its comparison block 153B , known how many bits the current pulse corresponds to, its pulse length T1 , T2 , T3 from the meter 152 was measured.
Zur Konflikterkennung vergleicht der Vergleichsblock 153B die jeweils gemessene Pulslänge T1, T2, T3 mit mindestens einem Schwellwert Ts. Der mindestens eine Schwellwert Ts von 16 gibt an, wie kurz ein Puls sein darf, ab dem ein Konflikt erkannt wird. Beispielsweise ist eine halbe Bitzeit T_b2 ein möglicher Wert. Alternativ oder zusätzlich kann ein Schwellwert Ts verwendet werden, der länger als eine Bitzeit T_b2 ist. In einem solchen Fall gibt der Schwellwert Ts an, wie lang ein Puls sein darf, ab dem ein Konflikt erkannt wird. Somit wird anstatt nach einer Verkürzung der Pulslängen der Pulse in dem RxD1-Signal nach einer Verlängerung der Pulslängen der Pulse in dem RxD1-Signal gesucht.The comparison block compares to detect conflicts 153B the respective measured pulse length T1 , T2 , T3 with at least one threshold value Ts. The at least one threshold value Ts of 16 indicates how short a pulse can be before a conflict is recognized. For example, half a bit time T_b2 is a possible value. Alternatively or additionally, a threshold value Ts that is longer than a bit time T_b2 can be used. In such a case, the threshold value Ts indicates how long a pulse may be after which a conflict is recognized. Thus, instead of a shortening of the pulse lengths of the pulses in the RxD1 signal, an extension of the pulse lengths of the pulses in the RxD1 signal is sought.
Beispielweise kann für jede Bitfolge mit konstantem Wert ein Schwellwert Ts angegeben werden. Wenn jedes S-te Bit ein Fixed Stuff-Bit ist, dann gibt es 2*S Bitfolgen: 0, 00, 000, ..., S mal 0; 1, 11, 111, ..., S mal 1. Das heißt es werden 2*S Schwellwerte benötigt.For example, a threshold value Ts can be specified for each bit sequence with a constant value. If every S-th bit is a fixed stuff bit, then there are 2 * S bit sequences: 0, 00, 000, ..., S times 0; 1, 11, 111, ..., S times 1. That means 2 * S threshold values are required.
Alternativ kann der Schwellwert Ts als die erlaubte Verkürzung oder Verlängerung eines Pulses angegeben werden. Beispielsweise ist die erlaubte Verkürzung oder Verlängerung ein halbe Bitzeit T_b2. Somit ist der Schwellwert Ts bei der Pulslänge T3, die bei dem Beispiel von 16 zwei Bits entspricht, 1,5 Bitzeiten. Da die Länge einer Bitzeit T_b2 in CAN Takt Perioden als Information vorliegt, kann der Schwellwert Ts sehr leicht für jede Bitfolge dynamisch ermittelt werden. Das hat den großen Vorteil, dass nur ein Schwellwert Ts eingestellt werden muss.Alternatively, the threshold value Ts can be specified as the permitted shortening or lengthening of a pulse. For example, the permitted shortening or lengthening is half a bit time T_b2. Thus, the threshold value Ts is at the pulse length T3 , which in the example of 16 corresponds to two bits, 1.5 bit times. Since the length of a bit time T_b2 is available as information in CAN clock periods, the threshold value Ts can be determined very easily dynamically for each bit sequence. This has the great advantage that only one threshold value Ts has to be set.
Eine vereinfachte Auswertung mit dem Vergleichsblock 153B besteht darin, dass nach zu kurzen Pulsen gesucht wird. Beispielsweise ist der Vergleichsblock 153B derart eingestellt, dass ein Puls als ein zu kurzer Puls bewertet wird, wenn ein Puls beispielsweise kürzer ist als eine halbe Bitzeit T_b2. Diese Variante ist sehr einfach, weil nur ein Vergleichswert bzw. Schwellwert Ts notwendig ist. Bei ungünstigen Bitfolgen könnte es jedoch sein, dass diese Pulslänge trotz Buskonflikt nicht unterschritten wird.A simplified evaluation with the comparison block 153B consists in searching for pulses that are too short. For example, the comparison block is 153B set in such a way that a pulse is evaluated as a pulse that is too short if a pulse is shorter than half a bit time T_b2, for example. This variant is very simple because only one comparison value or threshold value Ts is necessary. In the case of unfavorable bit sequences, however, it could be that this pulse length is not undershot despite the bus conflict.
Der mindestens eine Schwellwert Ts kann auf verschiedene Arten festgelegt werden. Insbesondere kann der Schwellwert Ts fest konfiguriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Schwellwert Ts im normalen Betrieb gemessen werden, beispielsweise im ersten erfolgreich gesendeten Rahmen 450 oder laufend mit jedem erfolgreich gesendeten Rahmen 450 oder es kann eine Kombination daraus sein.The at least one threshold value Ts can be established in various ways. In particular, the threshold value Ts can be configured in a fixed manner. Alternatively or additionally, the threshold value Ts can be measured during normal operation, for example in the first successfully transmitted frame 450 or continuously with every successfully sent frame 450 or it can be a combination of these.
Der Vorteil der Funktion des Konfliktdetektors 15B liegt darin, dass die Variante sehr einfach umzusetzen ist, da nur das RxD-Signal analysiert wird. Außerdem, insbesondere gleichzeitig, ist das von dem Konfliktdetektors 15B durchgeführte Verfahren in der Lage, jede beliebige Bitfolge zu bewerten/analysieren, die an dem RxD-Anschluss der Kommunikationssteuereinrichtung 11 empfangen wird.The advantage of the function of the conflict detector 15B is that the variant is very easy to implement, since only the RxD signal is analyzed. Also, especially at the same time, that is from the conflict detector 15B implemented method is able to evaluate / analyze any bit sequence that is sent to the RxD connection of the communication control device 11 Will be received.
Gemäß einer ersten Modifikation des Konfliktdetektors 15B ermittelt der Konfliktdetektor 15B im RxD-Signal unerlaubt lange Pulslängen, um fehlende Fixed Stuff-Bits zu detektieren. Bei CAN XL verwendet die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in der Datenphase 452 Fixed Stuff-Bits oder andere festgelegte, wiederkehrende Bitmuster für die Synchronisation.According to a first modification of the conflict detector 15B the conflict detector determines 15B Inadmissibly long pulse lengths in the RxD signal in order to detect missing fixed stuff bits. With CAN XL, the communication control device uses 11 in the data phase 452 Fixed stuff bits or other defined, recurring bit patterns for synchronization.
Eine unerlaubt lange Pulslänge wertet der Konfliktdetektor 15B, genauer gesagt sein Vergleichsblock 153, als Buskonflikt oder einen anderen Fehler. Ist beispielsweise jedes S-te Bit ein Fixed Stuff-Bit, dann hat die maximale erlaubte Pulslänge T1, T2, T3 mit einem konstanten Pegel einen Wert von S Bits. Das auf diese Bitfolge folgende Bit ist ein Fixed Stuff-Bit mit inversem Wert des S-ten Bits.The conflict detector evaluates an impermissibly long pulse length 15B , more precisely his comparison block 153 , as a bus conflict or some other error. For example, if every S-th bit is a fixed stuff bit, then it has the maximum permitted pulse length T1 , T2 , T3 with a constant level has a value of S bits. The bit following this bit sequence is a fixed stuff bit with the inverse value of the S-th bit.
Somit wird auch bei der Modifikation des Konfliktdetektors 15B der Zähler 152 verwendet, um die Pulslängen zwischen zwei Flanken zu messen. Wird eine Pulslänge von beispielsweise S+1 idealen Bitlängen bzw. Bitzeiten T_b2 oder S+0,8 idealen Bitlängen bzw. Bitzeiten T_b2 gemessen, so fehlt ein Fixed Stuff-Bit. In diesem Fall entscheidet der Konfliktdetektor 15B, genauer gesagt sein Vergleichsblock 153B, dass ein Buskonflikt vorliegt. Der Konfliktdetektor 15B, genauer gesagt sein Vergleichsblock 153B, meldet den Buskonflikt über das Konfliktanzeigesignal S_K an die Kommunikationssteuereinrichtung 11.This also applies to the modification of the conflict detector 15B the counter 152 used to measure the pulse lengths between two edges. If a pulse length of, for example, S + 1 ideal bit lengths or bit times T_b2 or S + 0.8 ideal bit lengths or bit times T_b2 is measured, a fixed stuff bit is missing. In this case, the conflict detector decides 15B , more precisely his comparison block 153B that there is a bus conflict. The conflict detector 15B , more precisely his comparison block 153B , reports the bus conflict to the communication control device via the conflict display signal S_K 11 .
Zusätzlich zu dem zuvor genannten Vorteil des Konfliktdetektors 15B liegt der Vorteil der beschriebenen ersten Modifikation des Konfliktdetektors 15B darin, dass der Parameter S eine CAN XL Eigenschaft ist. Daher wird für die Funktion des modifizierten Konfliktdetektors 15B gar keine Konfiguration benötigt. Jedoch erkennt der Konfliktdetektor 15B gemäß der ersten Modifikation nur fehlende Bits im Datenstrom des RXD-Signals. Geringe Änderungen in der Bitasymmetrie kann der modifizierte Konfliktdetektor 15B nicht feststellen.In addition to the aforementioned advantage of the conflict detector 15B is the advantage of the described first modification of the conflict detector 15B in that the parameter S is a CAN XL Property is. Therefore, the modified conflict detector functions 15B no configuration required. However, the conflict detector recognizes 15B according to the first modification only missing bits in the data stream of the RXD signal. The modified conflict detector can detect slight changes in the bit asymmetry 15B not notice.
Verwendet jedoch ein Bussystem 1 nur Transceiver bzw. Sende/Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 CAN XL ausschließlich im Arbitrationsmodus, also mit rezessiven und dominanten Buspegeln, so reicht diese Art der Konfliktdetektion aus. Grund dafür ist, dass der Fehlerrahmen 47 also dominant gesendet wird und somit das Sendesignal der sendenden Teilnehmerstation überschreiben kann.However, uses a bus system 1 only transceivers or transceivers 12 , 22nd , 32 CAN XL only in arbitration mode, i.e. with recessive and dominant bus levels, this type of conflict detection is sufficient. The reason for this is that the error frame 47 that is, it is sent dominantly and can thus overwrite the send signal of the sending subscriber station.
Gemäß einer zweiten Modifikation des Konfliktdetektors 15B vergleicht der Konfliktdetektor 15B im RxD-Signal die Pulslängen eines 1-Pulses und eines 0-Pulses, um eine Bit Asymmetriemessung zwischen zwei steigendenden oder zwei fallenden Flanken am RxD-Signal vorzunehmen.According to a second modification of the conflict detector 15B compares the conflict detector 15B In the RxD signal, the pulse lengths of a 1 pulse and a 0 pulse in order to carry out a bit asymmetry measurement between two rising or two falling edges on the RxD signal.
Beispielsweise kann bei der Bitfolge von 16 die Bitasymmetrie zwischen zwei steigenden Flanken gemessen werden. Wie bereits erwähnt, hat in dem RxD1-Signal die erste 1-Phase bzw. der erste 1-Puls eine Pulslänge T1 und die erste 0-Phase bzw. der erste 0-Puls hat eine Pulslänge T2. Aufgrund der Fixed Stuff-Bits kann eine 0-Phase bzw. eine 1-Phase zwischen 1 und S Bits lang werden. Insgesamt gibt es S*S Bitfolgen aus möglichen 0-Phasen und 1-Phasen.For example, the bit sequence of 16 the bit asymmetry between two rising edges can be measured. As already mentioned, the first 1-phase or the first 1-pulse in the RxD1 signal has a pulse length T1 and the first 0 phase or the first 0 pulse has a pulse length T2 . Due to the fixed stuff bits, a 0 phase or a 1 phase can be between 1 and S bits long. Overall, there are S * S bit sequences made up of possible 0-phases and 1-phases.
Der Konfliktdetektor 15B, genauer gesagt sein Vergleichsblock 153B, ermittelt bei der vorliegenden zweiten Modifikation somit die Asymmetrie beispielsweise aus der Dauer bzw. Pulslänge T1 der 1-Phase und der Dauer bzw. Pulslänge T2 der 0-Phase sowie der Zahl der Bits pro Phase. Überschreitet die Bitasymmetrie einen Schwellwert, so erkennt der Konfliktdetektor 15B, genauer gesagt sein Vergleichsblock 153B, einen Buskonflikt. Der Konfliktdetektor 15B, genauer gesagt sein Vergleichsblock 153B, meldet den Buskonflikt über das Konfliktanzeigesignal S_K an die Kommunikationssteuereinrichtung 11.The conflict detector 15B , more precisely his comparison block 153B , in the present second modification thus determines the asymmetry, for example, from the duration or pulse length T1 the 1-phase and the duration or pulse length T2 the 0 phase and the number of bits per phase. If the bit asymmetry exceeds a threshold value, the conflict detector detects 15B , more precisely his comparison block 153B , a bus conflict. The conflict detector 15B , more precisely his comparison block 153B , reports the bus conflict to the communication control device via the conflict display signal S_K 11 .
Vorteilhaft an der zweiten Modifikation des Konfliktdetektors 15B ist wie zuvor, dass diese Variante eine geringe Komplexität hat, da der Konfliktdetektor 15B nur das RxD-Signal vermisst.The advantage of the second modification of the conflict detector 15B is as before that this variant has a low complexity, since the conflict detector 15B only missed the RxD signal.
17 veranschaulicht eine Ausgestaltung eines Konfliktdetektors 15C gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Der Konfliktdetektor 15C und die Kommunikationssteuereinrichtung 11 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede ausgestaltet, wie der Konfliktdetektor 15 und die Kommunikationssteuereinrichtung 11 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 17th Figure 3 illustrates one embodiment of a conflict detector 15C according to a fourth embodiment. The conflict detector 15C and the communication control device 11 According to the present exemplary embodiment, apart from the differences described below, they are designed like the conflict detector 15th and the communication control device 11 according to the first embodiment.
Der Konfliktdetektor 15C führt ein Messen von Pulslängen mit konstanten BitWert-Phasen im TxD-Signal und RxD-Signal aus. Optional ist das verzögerte Signal TxD_d verwendbar, wie mit dem gestrichelt gezeichneten Block 154 dargestellt. Anschließend erfolgt der Vergleich zusammengehöriger Pulslängen. Im Idealfall sind die Pulslängen im TxD-Signal identisch mit den Pulslängen im RxD-Signal. Hierfür hat der Konfliktdetektor 15B den ersten Zähler 151, mit dem der Konfliktdetektor 15C fortlaufend die Pulslängen in dem TxD-Signal vermisst. Außerdem hat der Konfliktdetektor 15C den zweiten Zähler 152, mit dem der Konfliktdetektor 15C fortlaufend die Pulslängen in dem RxD-Signal vermisst. Aus dem Vergleich der Pulslängen mit Schwellwerten Ts lässt sich mit dem Vergleichsblock 153C ein Konflikt ableiten.The conflict detector 15C carries out a measurement of pulse lengths with constant bit value phases in the TxD signal and RxD signal. The delayed signal TxD_d can optionally be used, as with the block shown in broken lines 154 shown. Then the comparison of associated pulse lengths takes place. Ideally, the pulse lengths in the TxD signal are identical to the pulse lengths in the RxD signal. The conflict detector has 15B the first counter 151 with which the conflict detector 15C continuously measured the pulse lengths in the TxD signal. In addition, the conflict detector has 15C the second counter 152 with which the conflict detector 15C continuously measured the pulse lengths in the RxD signal. From the comparison of the pulse lengths with threshold values Ts, the comparison block 153C deduce a conflict.
In 18 sind zusätzlich zu den Beispielen für unterschiedliche Pulslängen T1, T2, T3 im RxD1-Signal der Teilnehmerstation 10 Beispiele für unterschiedliche Pulslängen T4, T5, T6 im verzögerten Sendesignal TxD1_d über der Zeit t dargestellt. Die Pulslängen T1, T2, T3, T4, T5, T6 hängen vom gesendeten Bitmuster in dem Sendesignal TxD1 ab.In 18th are in addition to the examples for different pulse lengths T1, T2 , T3 in the RxD1 signal of the subscriber station 10 Examples of different pulse lengths T4 , T5 , T6 shown in the delayed transmit signal TxD1_d over time t. The pulse lengths T1, T2 , T3 , T4 , T5 , T6 depend on the transmitted bit pattern in the transmission signal TxD1.
Der Konfliktdetektor 15C misst somit mit seinen Zählern 151, 152 die 0-Phasen und 1-Phasen, die zwischen zwei Flanken der jeweiligen Signale TxD1_d, RxD1 auftreten. Alternativ zu dem Signal TxD1_d von 18 kann der Zähler 151 die 0-Phasen und 1-Phasen vermessen, die zwischen zwei Flanken des Signals TxD1 auftreten.The conflict detector 15C thus measures with its counters 151 , 152 the 0-phases and 1-phases that occur between two edges of the respective signals TxD1_d, RxD1. As an alternative to the signal TxD1_d from 18th can the counter 151 measure the 0-phases and 1-phases that occur between two edges of the signal TxD1.
Der Vergleichsblock 153C vergleicht die gemessene erste 1-Phase im RxD-Signal, also die Pulslänge T1 bei dem Beispiel von 18, mit der ersten 1-Phase im TxD-Signal, also der Pulslänge T4 bei dem Beispiel von 18. Der Vergleich erfolgt durch eine Differenzbildung, z.B. Asym=T4-T1. Als nächstes wird die 0-Phase verglichen. Das Ergebnis bei dem Beispiel von 18 ist Asym=T5-T2.The comparison block 153C compares the measured first 1-phase in the RxD signal, i.e. the pulse length T1 in the example of 18th , with the first 1-phase in the TxD signal, i.e. the pulse length T4 in the example of 18th . The comparison is made by calculating the difference, eg Asym = T4-T1. Next, the 0 phase is compared. The result in the example of 18th is Asym = T5-T2.
Das von dem Vergleichsblock 153C ermittelte Vergleichsergebnis entspricht dem Betrag der Bitasymmetrie Asym. Überschreitet die Bitasymmetrie Asym einen gewissen Schwellwert, so liegt ein Buskonflikt vor. Somit führt der Vergleichsblock 153C zusätzlich einen Vergleich mit einem Schwellwert durch. Der Konfliktdetektor 15C, genauer gesagt sein Vergleichsblock 153C, meldet den Buskonflikt über das Konfliktanzeigesignal S_K an die Kommunikationssteuereinrichtung 11.That from the comparison block 153C The determined comparison result corresponds to the amount of the bit asymmetry Asym. If the bit asymmetry Asym exceeds a certain threshold value, there is a bus conflict. The comparison block thus leads 153C in addition, a comparison with a threshold value is carried out. The conflict detector 15C , more precisely his comparison block 153C , reports the bus conflict to the communication control device via the conflict display signal S_K 11 .
Der Vorteil der zuvor beschriebenen Funktion des Konfliktdetektors 15C ist, dass der Konfliktdetektor 15C keine Information über die Anzahl der Bits in einer Phase, insbesondere der Datenphase 452, benötigt. Der Konfliktdetektor 15C muss lediglich zählen und anschließend vergleichen. Noch dazu ist der Konfliktdetektor 15C implizit in der Lage, auch zusätzliche Flankenwechsel zu detektieren, die nur im Falle eines Buskonflikts erwartet werden. Vom Buskonflikt erzeugte zusätzliche Flanken im RxD-Signal würden nämlich dazu führen, dass die Auswertelogik des Vergleichsblocks 153C durcheinander kommt und sehr große Bitasymmetrien ermittelt. Werden solche sehr große Bitasymmetrien ermittelt, wird der Schwellwert sicher überschritten und damit ist der Buskonflikt detektiert.The advantage of the previously described function of the conflict detector 15C is that the Conflict detector 15C no information about the number of bits in a phase, especially the data phase 452 , required. The conflict detector 15C just have to count and then compare. On top of that is the conflict detector 15C implicitly able to detect additional edge changes that are only expected in the event of a bus conflict. Additional edges in the RxD signal generated by the bus conflict would lead to the evaluation logic of the comparison block 153C gets mixed up and determines very large bit asymmetries. If such very large bit asymmetries are determined, the threshold is safely exceeded and the bus conflict is thus detected.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Konfliktdetektoren 15, 15A, 15B, 15C, 25, 35 und deren Modifikationen, der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, des Bussystems 1 und des darin ausgeführten Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und/oder deren Modifikationen beliebig kombiniert werden. Zusätzlich oder alternativ sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.All of the configurations of the conflict detectors described above 15th , 15A , 15B , 15C , 25th , 35 and their modifications, the subscriber stations 10 , 20th , 30th , the bus system 1 and the method carried out therein can be used individually or in all possible combinations. In particular, all features of the exemplary embodiments described above and / or their modifications can be combined as desired. Additionally or alternatively, the following modifications in particular are conceivable.
Selbstverständlich sind bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen beliebig viele Zähler 150, 151 zum Messen der Pulslängen des analysierten Sendesignals TxD, TxDl, TxD_d einsetzbar. Selbstverständlich sind bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen beliebig viele Zähler 150, 152 zum Messen der Pulslängen des analysierten Empfangssignals RxD, RxD1 einsetzbar.Of course, there are any number of counters in all of the exemplary embodiments described above 150 , 151 Can be used to measure the pulse lengths of the analyzed transmission signal TxD, TxDl, TxD_d. Of course, there are any number of counters in all of the exemplary embodiments described above 150 , 152 Can be used to measure the pulse lengths of the analyzed received signal RxD, RxD1.
Auch wenn die Erfindung zuvor am Beispiel des CAN-Bussystems beschrieben ist, kann die Erfindung bei jedem Kommunikationsnetzwerk und/oder Kommunikationsverfahren eingesetzt werden, bei welchem zwei verschiedene Kommunikationsphasen verwendet werden, in denen sich die Buszustände unterscheiden, die für die unterschiedlichen Kommunikationsphasen erzeugt werden. Insbesondere ist die Erfindung bei Entwicklungen von sonstigen seriellen Kommunikationsnetzwerken, wie insbesondere Ethernet, Feldbussystemen, usw. einsetzbar.Even if the invention is described above using the example of the CAN bus system, the invention can be used in any communication network and / or communication method in which two different communication phases are used, in which the bus states that are generated for the different communication phases differ. In particular, the invention can be used in the development of other serial communication networks, such as in particular Ethernet, field bus systems, etc.
Insbesondere kann das Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen ein Kommunikationsnetzwerk sein, bei welchem Daten seriell mit zwei verschiedenen Bitraten übertragbar sind. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation 10, 20, 30 auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist.In particular, the bus system 1 According to the exemplary embodiments, it can be a communication network in which data can be transmitted serially at two different bit rates. It is advantageous, but not a mandatory requirement, that in the bus system 1 an exclusive, collision-free access by a subscriber station at least for certain periods of time 10 , 20th , 30th on a common channel is guaranteed.
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem Bussystem 1 der Ausführungsbeispiele ist beliebig. Insbesondere kann die Teilnehmerstation 20 in dem Bussystem 1 entfallen. Es ist möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 10 oder 30 in dem Bussystem 1 vorhanden sind. Denkbar ist, dass alle Teilnehmerstationen in dem Bussystem 1 gleich ausgestaltet sind, also nur Teilnehmerstation 10 oder nur Teilnehmerstation 30 vorhanden sind.The number and arrangement of the subscriber stations 10 , 20th , 30th in the bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary. In particular, the subscriber station 20th in the bus system 1 omitted. It is possible that one or more of the subscriber stations 10 or 30th in the bus system 1 available. It is conceivable that all subscriber stations in the bus system 1 are designed the same, so only subscriber station 10 or only subscriber station 30th available.
Alle zuvor beschriebenen Varianten für die Erkennung des Buskonflikts können zeitlicher Filterung unterliegen, um die Robustheit in Bezug auf elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und gegenüber elektrostatischer Aufladung (ESD), Pulsen und anderen Störungen zu erhöhen.All variants described above for the detection of the bus conflict can be subject to time filtering in order to increase the robustness with regard to electromagnetic compatibility (EMC) and against electrostatic charge (ESD), pulses and other interference.
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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
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