JP7329078B2 - シリアルバスシステムの加入局用送受信装置および通信制御装置ならびにシリアルバスシステムにおける通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、高いデータレートおよび大きなエラーロバスト性で動作するシリアルバスシステムの加入局用送受信装置および通信制御装置ならびにシリアルバスシステムの通信方法に関する。

例えば車両などにおけるセンサと制御装置との間の通信には、ＣＡＮＦＤを用いたＣＡＮプロトコル仕様として、ＩＳＯ１１８９８－ｌ：２０１５規格のメッセージとしてデータを伝送するバスシステムが頻繁に使用される。メッセージは、センサ、制御装置、発信器など、バスシステムのバス加入者間で伝送される。

技術システムや車両の機能数の増加とともに、バスシステムのデータトラフィックも増加する。さらに、送信側のバス加入者から受信側のバス加入者まで、従来よりも高速なデータ伝送が求められることも多い。その結果、バスシステムに要求される帯域はさらに増加するだろう。

ＣＡＮよりも高いビットレートでデータを伝送するために、ＣＡＮＦＤのメッセージフォーマットには、メッセージ内で高いビットレートに切り替える任意選択肢が設けられた。このような技術では、データフィールド領域でより高いクロックレートを使用することにより、可能な最大データレートは１ＭＢｉｔ／ｓの値を超える。このようなメッセージを、以下ではＣＡＮＦＤフレームまたはＣＡＮＦＤメッセージと呼ぶ。ＣＡＮＦＤでは、有効データ長が８バイトから最大６４バイトに拡張され、データ伝送速度がＣＡＮに比べて大幅に増加している。

ＣＡＮまたはＣＡＮＦＤに基づく通信ネットワークは、例えばロバスト性の観点で多くの利点があるが、例えば１００Ｂａｓｅ－Ｔ１イーサネットでのデータ伝送に比べて速度が大幅に低下する。また、従来ＣＡＮＦＤで達成していた最大６４バイトの有効データ長は、一部の用途に対しては小さすぎる。ＣＡＮＦＤ後継のバスシステムは、少なくともこの種の要件を満たすべきである。

このため、本発明の課題は、上記の問題点を解決する、シリアルバスシステムの加入局用送受信装置および通信制御装置ならびにシリアルバスシステムにおける通信方法を提供することにある。特に、高いデータレートと１フレームあたりの有効データ量の増加を、大きなエラーロバスト性をもって実現できる、シリアルバスシステムの加入局用送受信装置および通信制御装置ならびにシリアルバスシステムにおける通信方法が提供されるべきである。

上記課題は、請求項１の特徴を有するシリアルバスシステムの加入局用送受信装置によって解決される。送受信装置は、通信制御装置から送信信号を受信するための第１の端子と、バスシステムのバスに送信信号を送信するための送信器であって、このバスシステムでは、バスシステムの加入局間でメッセージを交換するために、少なくとも第１の通信フェーズおよび第２の通信フェーズが使用される送信器と、バスからの信号を受信するための受信器であって、バスの受信信号からデジタル受信信号を生成するように構成されている受信器と、デジタル受信信号を通信制御装置に送信し、通信制御装置からの追加信号を受信するための第２の端子と、受信器が出力した受信信号と通信制御装置から第２の端子で受信した信号とを評価するための動作モード切替ブロックとを備え、動作モード切替ブロックは、当該評価結果に応じて送信器および／または受信器を少なくとも２つの異なる動作モードのうちの１つの動作モードに切り替え、通信制御装置と送受信装置との間で第２の端子を介して追加の内部通信を行うために、動作モード切替ブロックに事前設定された持続時間の経過後に、動作モードの少なくとも１つの所定の動作モードを、動作モードの別の動作モードに切り替えるように構成されている。

送受信装置では、特に、第１の通信フェーズと第２の通信フェーズとを切り替える際に、通信制御装置と送受信装置との間の追加の高価な端子を必要とすることなく、通信制御装置と送受信装置との間で通信を行うことが可能である。ここで、必要に応じて一方向の通信のみが可能である。代替的に、例えばまず通信制御装置から送受信装置への通信を行い、その後送受信装置から通信制御装置への通信を行うこともできる。

また、送受信装置では、通信フェーズの１つにおいて、ＣＡＮで知られている調停を維持することができ、かつ、ＣＡＮまたはＣＡＮＦＤと比べて伝送速度を大幅に増加させることができる。これは、ビットレートの異なる２つの通信フェーズを使用し、調停時よりも高いビットレートで有効データを伝送する第２の通信フェーズの開始を、送受信装置が確実に識別できるようにすることで達成できる。そのため、送受信装置は、第１の通信フェーズから第２の通信フェーズに確実に切り替えることができる。結果として、ビットレート、ひいては送信器から受信器までの伝送速度を大幅に増加させることが実現可能となる。しかし、同時に大きなエラーロバスト性も保証されている。これは、少なくとも１０Ｍｂｐｓの正味データレートの実現に貢献している。さらに、有効データのサイズを６４バイトよりも大きくでき、特に１フレームあたり最大４０９６バイト、または必要に応じて任意の長さにすることができる。

また、ＣＡＮプロトコルやＣＡＮＦＤプロトコルに従ってメッセージを送信する、少なくとも１つのＣＡＮ加入局および／または少なくとも１つのＣＡＮＦＤ加入局が同様にバスシステム内にある場合、送受信装置が行う方法を使用することができる。

送受信装置の有利なさらなる構成は、従属請求項に記載されている。

任意選択的に、動作モード切替ブロックは、評価結果に応じて送信器および／または受信器を少なくとも３つの異なる動作モードのうちの１つの動作モードに切り替え、動作モード切替ブロックに事前設定された持続時間の経過後に、３つの動作モードのうちの少なくとも１つの所定の動作モードを、少なくとも３つの動作モードのうちの別の動作モードに切り替えるように構成されている。ここで、少なくとも１つの所定の動作モードは、通信制御装置と送受信装置との間での第２の端子を介した内部通信を実現する。

動作モード切替ブロックは、少なくとも１つの所定の動作モードで送信器をオフにするように構成されていてもよい。

場合によって、送信器は、第１の通信フェーズにおいて、送信器が第２の通信フェーズにおいてバスに送るビットの第２のビット時間よりも少なくとも１０倍大きい第１のビット時間で、信号のビットをバスに送るように構成されている。ここで、所定の動作モードにおける第１の端子および第２の端子を介した信号は、第２のビット時間よりも小さい第３のビット時間のビットを有していてもよい。

上記の課題は、さらに、請求項６の特徴を有するシリアルバスシステムの加入局用通信制御装置によって解決される。通信制御装置は、バスシステムの加入局間でメッセージを交換するために少なくとも第１の通信フェーズおよび第２の通信フェーズが使用されるバスシステムにおいて、加入局とバスシステムの少なくとも１つの別の加入局との間の通信を制御するための送信信号を生成するための通信制御モジュールと、バスシステムのバスに送信信号を送信するように構成されている送受信装置に送信信号を送信するための第１の端子と、送受信装置からデジタル受信信号を受信するための第２の端子とを備え、通信制御装置は、送受信装置に対して、現在の動作モードから少なくとも２つの異なる動作モードのうちの別の動作モードに切り替える必要があることを示し、さらに、通信制御モジュールおよび送受信装置の動作モード切替ブロックにおいて事前設定可能な持続時間の間、通信制御モジュールと送受信装置との間の内部通信を実現する追加信号を生成するように構成されており、通信制御モジュールは、第２の端子を介して追加信号を送受信装置に送信するように構成されている。

通信制御装置は、送受信装置に関して上記のものと同一の利点を提供する。

事前設定された持続時間は、通信制御装置が第２の端子を介してデータを送信できるように動作モード切替ブロックが第２の端子を動作させる第１の持続時間と、通信制御装置が第２の端子を介してデータを受信する第２の持続時間とに分割してもよく、事前設定された持続時間に送信されるデータは、バスシステムの加入局間でメッセージを交換するためにバスシステムで生成される信号の追加情報となるようなデータである。

少なくとも１つの所定の動作モードは、通信制御装置が、第１の端子を介してクロック信号を送信し、クロック信号のクロックで第２の端子を介して少なくとも一時的にデータを送信し、少なくとも一時的にデータを受信するように構成された動作モード、および／または、通信制御装置が、送受信装置とのデータ交換のためにデータ用のマンチェスタ符号を使用するように構成された動作モード、および／または、送受信装置がバスに伝送信号を送らない動作モードを有することが考えられる。

また、通信制御装置は、少なくとも１つの第１の通信フェーズから第２の通信フェーズへの切り替えをシグナリング（信号伝送）するプロトコル情報を送信信号の端子で送信する際に、デジタル受信信号の端子で所定の値を有する識別子を受信器に送信するように構成されていてもよい。

例えば、識別子は所定の値またはパルスパターンを有するビットであるか、または識別子は所定のビットパターンである。

ある任意選択によれば、第１の通信フェーズにおけるバスの受信信号は、第２の通信フェーズにおけるバス（４０）の受信信号とは異なる物理層で生成されている。

第１の通信フェーズでは、バスシステムのどの加入局が、後続の第２の通信フェーズにおいて、少なくとも一時的な、排他的で衝突のない、バスへのアクセス権を取得するか交渉されることが考えられる。

上述の送受信装置および上述の通信制御装置は、バスと、バスを介して相互にシリアル通信が可能なように接続された少なくとも２つの加入局と、をさらに含むバスシステムの加入局の一部であってもよい。ここで、少なくとも２つの加入局のうち、少なくとも１つの加入局は、上述の送受信装置および上述の通信制御装置を有する。

上記の課題は、さらに、請求項１５に記載のシリアルバスシステムにおける通信方法によって解決される。本方法は、バスシステムの加入局間でメッセージを交換するために、少なくとも第１の通信フェーズと第２の通信フェーズとが使用されるバスシステムの加入局で実施され、加入局は、送信器と、受信器と、動作モード切替ブロックと、第１の端子と、第２の端子とを備え、本方法は、受信器で、バスシステムのバスからの信号を受信するステップと、受信器でバスの受信信号からデジタル受信信号を生成し、第２の端子でデジタル受信信号を出力するステップと、動作モード切替ブロックで、受信器から出力された受信信号および第２の端子で通信制御装置からの受信信号を評価するステップと、動作モード切替ブロックで、評価の結果に応じて送信器および／または受信器を少なくとも２つの異なる動作モードのうちの１つの動作モードに切り替え、通信制御モジュールと送受信装置との間で第２の端子を介して追加の内部通信を行うために、動作モード切替ブロックに事前設定された持続時間の経過後に、動作モードの少なくとも１つの所定の動作モードを、動作モードの別の動作モードに切り替えるステップとを備える。

本方法は、送受信装置および／または通信制御装置に関して上記のものと同一の利点を提供する。

本発明のさらに考えられる実施形態は、実施例に関して先に、または以下に述べられた特徴の、明示的に挙げられていない組み合わせも含む。この際、当業者は、本発明のそれぞれの基本形態に、改良または補足として個々の側面も追加することになる。

以下に本発明を、添付の図面を参照し、実施例を用いて詳述する。

第１の実施例に係るバスシステムの簡略化されたブロック図である。 第１の実施例に係るバスシステムの加入局から送信され得るメッセージの構造を示す図である。 第１の実施例に係るバスシステムの加入局の簡略化された概略ブロック図である。 図３の加入局の送受信装置の動作モードを切り替えるための動作モード切替ブロックの電気回路図である。 送受信装置の第１の動作モードとしての調停フェーズから、送受信装置の第２の動作モードとしてのデータフェーズへ切り替えられる第１の実施例に係る、図３の加入局から送信される送信信号ＴｘＤの一部の時間経過を示す図である。 図３の加入局における、図５の送信信号ＴｘＤの結果として得られる受信信号ＲｘＤの時間経過を示す図である。 送受信装置の第１の動作モードとしての調停フェーズから、送受信装置の第３の動作モードへ切り替えられる第１の実施例に係る、図３の加入局から送信される送信信号ＴｘＤの一部の時間経過を示す図である。 図３の加入局における、図７の送信信号ＴｘＤの結果として得られる受信信号ＲｘＤの時間経過を示す図である。 送受信装置の第１の動作モードとしての調停フェーズから、送受信装置の第３の動作モードへ切り替えられる第２の実施例に係る、バスシステムの加入局から送信される送信信号ＴｘＤの一部の時間経過を示す図である。 バスシステムの加入局における、図９の送信信号ＴｘＤの結果として得られる受信信号ＲｘＤの時間経過を示す図である。 バスシステムにおける特定の通信シーケンス時に、第３～第５の実施例に係るバスシステムの送受信装置と通信制御装置との間で交換可能なメッセージの構造を示す図である。 バスシステムにおける特定の通信シーケンス時に、第３～第５の実施例に係るバスシステムの送受信装置と通信制御装置との間で交換可能なメッセージの構造を示す図である。 バスシステムにおける特定の通信シーケンス時に、第３～第５の実施例に係るバスシステムの送受信装置と通信制御装置との間で交換可能なメッセージの構造を示す図である。

図中では、別段の記載のない限り、同一または機能的に同一の要素には同一の参照符号が付されている。

図１は、例としてバスシステム１を示しており、このバスシステム１は、特に基本的には、後述するように、ＣＡＮバスシステム、ＣＡＮＦＤバスシステム、ＣＡＮＦＤ後継バスシステム、および／またはそれらの変形例について構成されている。バスシステム１は、車両、特に自動車、航空機などで使用することができ、また、病院などでも使用することができる。

図１において、バスシステム１は、それぞれが第１のバス線４１と第２のバス線４２とを有するバス４０に接続されている、複数の加入局１０、２０、３０を有する。バス線４１、４２は、ＣＡＮ＿ＨまたはＣＡＮ＿Ｌと呼ばれてもよく、送信状態の信号に対して、優性レベル（ドミナントレベル）の入力後、または劣性レベル（レセッシブレベル）の生成後に、電気信号を伝送するように機能する。信号の形態のメッセージ４５、４６は、バス４０を介して個々の加入局１０、２０、３０間でシリアル伝送可能である。加入局１０、２０、３０は、例えば、車両の制御装置、センサ、表示装置などである。

図１に示すように、加入局１０は、通信制御装置１１と、送受信装置１２と、切替ブロック１５とを有する。これに対し、加入局２０は、通信制御装置２１と、送受信装置２２とを有する。加入局３０は、通信制御装置３１と、送受信装置３２と、切替ブロック３５とを有する。加入局１０、２０、３０の送受信装置１２、２２、３２は、図１では示されていないが、それぞれバス４０に直接接続されている。

各加入局１０、２０、３０では、メッセージ４５、４６は、ＴＸＤ線およびＲＸＤ線を介してビットごとにフレームの形態で符号化され、それぞれの通信制御装置１１、２１、３１と、関連する送受信装置１２、２２、３２との間で交換される。これについては、以下に詳述する。

通信制御装置１１、２１、３１は、バス４０を介したそれぞれの加入局１０、２０、３０と、バス４０に接続されている加入局１０、２０、３０のうち少なくとも１つの別の加入局との間の通信を制御するようにそれぞれ機能する。

通信制御装置１１、３１は、例えば以下ではＣＡＮＸＬメッセージ４５ともいう修正ＣＡＮメッセージ４５である第１メッセージ４５を生成して読み取る。ここで、修正ＣＡＮメッセージ４５またはＣＡＮＸＬメッセージ４５は、図２に関してより詳述されているＣＡＮＸＬフォーマットに基づいて構成されている。通信制御装置１１、３１は、さらに、必要に応じて、ＣＡＮＸＬメッセージ４５またはＣＡＮＦＤメッセージ４６を送受信装置１２、３２に対して提供し、または送受信装置１２、３２から受信するように実施されてもよい。すなわち、通信制御装置１１、３１は、第１のメッセージ４５または第２のメッセージ４６を生成して読み取り、第１および第２のメッセージ４５、４６は、それらデータ伝送規格、すなわち、この場合はＣＡＮＸＬまたはＣＡＮＦＤによって区別される。

通信制御装置２１は、ＩＳＯ１１８９８－１：２０１５に準拠した従来のＣＡＮコントローラのように、特に、ＣＡＮＦＤのトレラントクラシカルＣＡＮコントローラまたはＣＡＮＦＤコントローラのように実施されてもよい。通信制御装置２１は、例えばクラシカルＣＡＮメッセージやＣＡＮＦＤメッセージ４６などの第２のメッセージ４６を生成して読み取る。ＣＡＮＦＤメッセージ４６は、０から６４までのデータバイト数を含んでもよく、加えてクラシカルＣＡＮメッセージよりも大幅に高速なデータレートで伝送される。後者の場合、通信制御装置２１は、従来のＣＡＮＦＤコントローラのように実施されている。

送受信装置１２、３２は、以下に詳述する相違点を除いて、ＣＡＮＸＬトランシーバとして実施することができる。送受信装置１２、３２は、追加的または代替的に、従来のＣＡＮＦＤトランシーバのように実施可能である。送受信装置２２は、従来のＣＡＮトランシーバやＣＡＮＦＤトランシーバのように実施することができる。

２つの加入局１０、３０は、ＣＡＮＸＬフォーマットでメッセージ４５を生成してから伝送し、そのようなメッセージ４５を受信することができる。

図２は、送受信装置１２または送受信装置３２が送信するメッセージ４５のＣＡＮＸＬフレーム４５０を示す。ＣＡＮＸＬフレーム４５０は、バス４０上でＣＡＮ通信を行うために、異なる通信フェーズ４５１～４５４、すなわち、調停フェーズ４５１、調停フェーズの最後に位置する切替フェーズ４５２、データフェーズ４５３およびフレーム終了フェーズ４５４に分割されている。

調停フェーズ４５１では、例えば、ＳＯＦビットとも呼ばれ、フレームの開始ないしスタートを示すビットが先頭で送信される。また、調停フェーズ４５１では、メッセージ４５の送信器を識別するために、例えば１１ビットの識別子が送信される。調停の際は、識別子を用いて、どの加入局１０、２０、３０が最も高い優先度でメッセージ４５、４６の送信を希望しているか、そのため、切替フェーズ４５２およびそれに続くデータフェーズ４５３での次回の送信のためにバスシステム１のバス４０への排他的なアクセス権を取得するかを、加入局１０、２０、３０の間でビットごとに交渉する。

切替フェーズ４５２では、本実施例では、調停フェーズ４５１からデータフェーズ４５３への切替が準備され、ＣＡＮＸＬフレームとＣＡＮフレームまたはＣＡＮＦＤフレームとを区別するのに適した、少なくとも１ビットに含まれるプロトコルフォーマット情報が送信される。さらに、例えば１２ビット長のデータ長コードを送信することができ、データ長コードは、例えば１から４０９６までの値、特に２０４８までの値や、ステップサイズが１の場合の別の値、または代替的に０から４０９５以上の値をとることができる。また、データ長コードは、より少ないビット数またはより多いビット数を含んでいてもよく、値の範囲やステップサイズは他の値をとってもよい。

データフェーズ４５３では、ＣＡＮＸＬフレーム４５０またはメッセージ４５の有効データが送信され、これは、メッセージ４５のデータフィールドとも呼ばれることがある。有効データは、データ長コードの値域に応じて、例えば最大４０９６バイト、またはそれ以上の値、または任意の値を有してよい。

フレーム終了フェーズ４５４では、例えば、チェックサムフィールドは、それぞれ所定数の等しいビット、特に１０等分のビットの後に、メッセージ４５の送信器によって逆ビットとして挿入される、スタッフ（ｓｔｕｆｆ）ビットを含むデータフェーズ４５３のデータに対するチェックサムを含んでもよい。さらに、フレーム終了フェーズ４５４の終了フィールドには、少なくとも１つの確認ビットを含んでもよい。また、ＣＡＮＸＬフレーム４５０の終了を示す１１等分のビット列が存在してもよい。少なくとも１つの確認ビットによって、受信したＣＡＮＸＬフレーム４５０またはメッセージ４５のエラーを受信器が検知したか否かを伝達することができる。

少なくとも調停フェーズ４５１とフレーム終了フェーズ４５４では、ＣＡＮやＣＡＮ－ＦＤと同様に物理層が使用される。さらに、切替フェーズ４５２では、少なくとも部分的に、すなわち先頭で、ＣＡＮおよびＣＡＮ－ＦＤと同様の物理層を使用してもよい。物理層は、ビット伝送層または既知のＯＳＩモデル（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）の層１に相当する。

これらのフェーズ４５１、４５２、４５４の間の重要な点は、既知のＣＳＭＡ／ＣＲ方式が使用されることであり、これは、より高い優先度のメッセージ４５、４６を破壊することなく、加入局１０、２０、３０のバス４０への同時アクセスを可能にする。これにより、バスシステム１に比較的容易にさらなるバス加入局１０、２０、３０を追加することができ、非常に有利である。

ＣＳＭＡ／ＣＲ方式では、バス４０上にいわゆる劣性状態（レセッシブ状態）が存在するはずであり、この劣性状態はバス４０上で優性状態（ドミナント状態）を有する他の加入局１０、２０、３０によって上書きされる可能性があるという結果になる。

フレーム４５０またはメッセージ４５、４６の先頭での調停と、フレーム４５０またはメッセージ４５、４６のフレーム終了フェーズ４５４での確認は、ビット時間がバスシステム１の任意の２つの加入局１０、２０、３０間の信号伝搬時間の２倍よりも大幅に長い場合にのみ可能である。したがって、調停フェーズ４５１、フレーム終了フェーズ４５４、および少なくとも部分的に切替フェーズ４５２でのビットレートは、フレーム４５０のデータフェーズ４５３よりも遅く選択される。

特に、フェーズ４５１、４５２、４５４のビットレートは５００ｋｂｉｔ／ｓとして選択され、これにより、ビット時間は約２μｓとなり、一方で、データフェーズ４５３のビットレートは５～１０Ｍｂｉｔ／ｓ以上として選択され、これにより、ビット時間は約０．ｌμｓ以下となる。したがって、他の通信フェーズ４５１、４５２、４５４における信号のビット時間は、データフェーズ４５３における信号のビット時間よりも少なくとも１０倍以上大きい。

メッセージ４５の送信器、例えば加入局１０は、送信器としての加入局１０が調停に勝利し、ひいては送信器としての加入局１０が送信のためにバスシステム１のバス４０への排他的なアクセス権を有する場合に初めて、切替フェーズ４５２およびそれに続くデータフェーズ４５３のビットのバス４０への送信を開始する。送信器は、切替フェーズ４５２の一部の後に、より高速なビットレートおよび／または他の物理層に切り替えるか、または第１のビット、すなわち後続のデータフェーズ４５３の開始時に初めて、より高速なビットレートおよび／または他の物理層に切り替えてもよい。

一般的に、ＣＡＮＸＬを使用したバスシステムでは、ＣＡＮやＣＡＮＦＤと比較して、以下のような特性の相違が生じる。
ａ）ＣＡＮおよびＣＡＮＦＤのロバスト性および使いやすさを決める実証済みの特性、特に識別子を有するフレーム構造とＣＳＭＡ／ＣＲ方式による調停を採用し、必要に応じて適合させること。
ｂ）正味データ伝送速度を毎秒約１０メガビットに増加させること。
ｃ）フレームあたりの有効データサイズを約４ｋバイトまたは任意の値に増加させること。

図３は、通信制御装置１１、送受信装置１２、および切替ブロック１５を含む加入局１０の基本構造を示す。加入局３０は、ブロック３５が通信制御装置３１と一体化されておらず、通信制御装置３１および送受信装置３２とは個別に設けられている点を除いて、図３に示したものと同様に構成されている。そのため、加入局３０およびブロック３５は個別に説明しない。後述する切替ブロック１５の機能は、切替ブロック３５にも同じように存在する。

図３によれば、通信制御装置１１は、マイクロコントローラとして構成されているか、またはマイクロコントローラを有する通信制御装置１１、送受信装置１２および切替ブロック１５に加えて、通信制御装置１１に対応付けられている通信制御モジュール１１１、送信信号出力ドライバ１１２およびＲｘＤ端子構成モジュール１１３をさらに有する。通信制御装置１１は、例えばモータの制御装置、機械や車両の安全システム、その他の用途など、任意の用途からの信号を処理するものである。しかし、図示されていないのは、システムＡＳＩＣ（ＡＳＩＣ＝特定用途集積回路）であり、これは代替的に、加入局１０の電子機器アセンブリに必要な複数の機能が統合されたシステムベースチップ（ＳＢＣ）であってもよい。システムＡＳＩＣは、特に、送受信装置１２と、送受信装置１２に電力供給する図示しない電力供給装置とを内蔵してもよい。電力供給装置は、通常、５Ｖの電圧ＣＡＮ＿Ｓｕｐｐｌｙを供給する。しかし、必要に応じて、電力供給装置は異なる値の電圧を供給し、および／または電源として構成されてもよい。

また、送受信装置１２は、送信器１２１と、受信器１２２と、送信信号ドライバ１２３と、受信信号出力ドライバ１２４と、信号ＲｘＤ＿ＴＣを切替ブロック１５に出力するドライバ１２５と、をさらに有する。切替ブロック１５は、受信器１２２の出力信号である信号ＲｘＤ＿ＴＣおよび信号Ｓ＿ＳＷから、送信器１２１および／または受信器１２２を切り替えるための動作状態切替信号Ｓ＿ＯＰを生成する。切替信号Ｓ＿ＯＰは、例えば、送信器１２１および受信器１２２の切替信号を１ビットに含むことができる。代替的に、切替信号Ｓ＿ＯＰは、例えば、送信器１２１を切り替えるための第１のビットと、受信器１２２を切り替えるための第２のビットを設けることで、送信器１２１と受信器１２２を別々に駆動制御するための２ビット幅の信号であってもよい。当然ながら、切替信号Ｓ＿ＯＰの構成には、任意の代替案が考えられる。また、送信器１２１は、トランスミッタとも呼ばれる。受信器１２２は、レシーバとも呼ばれる。

切替ブロック１５は、特に、少なくとも１つのフリップフロップを有する切替ブロックとして構成することができる。これについては、図４から図８を参照して以下で詳述する。

以下、常に送受信装置１２と記しているが、送信器１２１の外部にある別の装置に受信器１２２を設けることも代替的に可能である。送信器１２１および受信器１２２は、従来の送受信装置２２と同様に構成することができる。送信器１２１は、特に、少なくとも１つの演算増幅器および／またはトランジスタを有していてもよい。

受信器１２２は、特に、少なくとも１つの演算増幅器および／または１つのトランジスタを有していてもよい。

送受信装置１２は、バス４０、より具体的にはバス４０のＣＡＮ＿Ｈ用の第１のバス線４１と、バス４０のＣＡＮ＿Ｌ用の第２のバス線４２に接続されている。第１および第２のバス線４１、４２は、送受信装置１２において、送信器１２１と受信器１２２とに接続されている。第１および第２のバス線４１、４２に電力を供給するための電力供給装置への電力供給は、通常通り行われる。さらに、アースまたはＣＡＮ＿ＧＮＤへの接続は通常通り実施されている。第１および第２のバス線４１、４２を終端抵抗で終端する場合も同様である。

バスシステム１の動作において、送信器１２１は、通信制御装置１１の送信信号ＴｘＤを、バス線４１、４２に対応する信号ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌに変換し、これらの信号ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌをバス４０に送信する。ここでは送受信装置１２に対して信号ＣＡＮ＿ＨおよびＣＡＮ＿Ｌと呼ばれているが、メッセージ４５との関連では、これらの信号は信号ＣＡＮ－ＸＬ＿ＨおよびＣＡＮ－ＸＬ＿Ｌとして理解されるべきであり、これらの信号は、データフェーズ４５３において、特に信号ＴｘＤの様々なデータ状態のためのバス状態の形成に関連して、および／または、電圧または物理層および／またはビットレートに関連して、少なくとも１つの特徴において従来の信号ＣＡＮ＿ＨおよびＣＡＮ＿Ｌと相違する。

バス４０には、差動信号ＶＤＩＦＦ＝ＣＡＮ＿Ｈ－ＣＡＮ＿Ｌが生成されている。

アイドル状態またはスタンバイ状態（ＩｄｌｅまたはＳｔａｎｂｙ）を除いて、受信器１２２を備えた送受信装置１２は、加入局１０がメッセージ４５の送信器であるか否かにかかわらず、通常の動作中にバス４０上のデータまたはメッセージ４５、４６の伝送に常に従う。受信器１２２は、図３に示すように、バス４０から受信した信号ＣＡＮ＿ＨおよびＣＡＮ＿Ｌから受信信号ＲｘＤを生成し、これを、受信信号出力ドライバ１２４を介して通信制御装置１１に転送する。

切替ブロック１５は、バス４０からの受信メッセージ４５で、切替フェーズ４５２の開始を検知して、その後送受信装置１２の特性を切り替えるように構成されている。また、図には示されていないが、データフェーズ４５３とフレーム終了フェーズ４５４との間にも切替フェーズが設けられている。また、切替ブロック１５は、図７および図８を参照してさらに詳述する第３の動作モードにおいて、ＲｘＤ信号用の端子を介して、送受信装置１２と通信制御装置１１またはマイクロコントローラとの間で、例えばデータＤ＿ｌ、Ｄ＿２を交換することができる。このデータ交換は、特に以下の特徴を実現するために利用できる。

－ 送受信装置１２が、ＣＡＮバス通信の信号品質について、通信制御装置１１または通信制御モジュール１１１にフィードバックすること。
－ ＲｘＤ信号が生成されたフレーム４５０に関する安全関連データの交換。
－ 例えばＳＯ８－ＣＡＮトランシーバやＳＯ８－ＣＡＮ送受信装置１２などの標準コンポーネントの構成手段。
－ 送受信装置１２から通信制御装置１１または通信制御モジュール１１１に、通信フェーズ４５１、４５３の切り替えが機能したことをフィードバックすること（ハンドシェイクとも呼ばれる）。

ＲｘＤ端子構成モジュール１１３は、後述するように、その入力部に信号Ｓｌ、Ｓ２を用いて、必要な通信方向に応じた端子ＲｘＤを構成する。信号Ｓ１は、ＲｘＤ＿ｏｕｔ＿ｅｎａと呼ばれてもよく、ＲｘＤ－の端子を介して追加信号ＲｘＤ＿ＴＣの駆動を可能にするものである。信号Ｓ２は、ＲｘＤ＿ｏｕｔ＿ｖａｌと呼ばれてもよい。信号Ｓ２の値に応じて、通信制御装置１１は、一方では、２つの異なる通信フェーズ間の切替時刻、すなわち、一方では、調停フェーズ４５１とデータフェーズ４５３との間、他方では、送受信装置１２へのシグナリング（信号伝送）のためのデータフェーズ４５３とフレーム終了フェーズ４５４との間の切替時刻に、端子ＲｘＤを駆動する。他方では、信号Ｓ２の値に応じて、通信制御装置１１は、「トークモード」とも呼ばれる上述の第３の動作モードで端子ＲｘＤを駆動する。それ以外は、特にＣＡＮでは通常のように、端子ＲｘＤは通信制御装置１１の入力部（インプット）であり、前述のように出力部ではないため、通信制御装置１１が端子ＲｘＤを駆動することはない。これにより、ＲｘＤ端子構成モジュール１１３および信号Ｓｌ、Ｓ２を用いて、端子ＲｘＤを双方向に動作させることができる。つまり、ＲｘＤ端子は双方向性の端子である。

このため、通信制御装置１１と出力ドライバ１２４は、シグナリング（信号伝送）を目的とした駆動時に、通信制御装置１１が出力ドライバ１２４よりも強く端子ＲｘＤを駆動するように構成されている。これにより、通信制御装置１１と出力ドライバ１２４の両方が端子ＲｘＤを駆動し、端子ＲｘＤで２つの信号源の重複がある場合に、ＲｘＤ線の値が不確定になり得ることを防ぐことができる。このように、端子ＲｘＤで２つの信号源の重複がある場合は、常に通信制御装置１１が優先される。これにより、ＲｘＤ線の値は常に決定されている。

したがって、切替ブロック１５は、ＲｘＤ端子を介して、送受信装置１２の異なる動作状態を形成することができる２つ以上の動作モードを送受信装置１２において設定する手段を提供する。このために、送受信装置１２、ひいては通信制御装置１１に追加接続する必要はない。

このため、図３に係る切替ブロック１５は、信号ＲｘＤ－ＴＣと信号Ｓ＿ＳＷが切替ブロック１５に供給される２つの入力部を備えている。信号ＲｘＤ＿ＴＣは、通信制御装置１１からＲｘＤ信号用の端子を介して送受信装置１２に送信される信号に基づく。信号ＲｘＤ＿ＴＣにより、通信制御装置１１は、一方では送受信装置１２に、送受信装置１２が今データフェーズ４５３の動作モードへの切替を行わなければならないことをシグナリング（信号伝送）する。データフェーズ４５３の終了時に、通信制御装置１１は、信号ＲｘＤ＿ＴＣを用いて、送受信装置１２をデータフェーズ４５３の動作モードから調停フェーズ４５１の動作モードに切り替えることができる。また、信号ＲｘＤ＿ＴＣによって、前述したように、通信制御装置１１から送受信装置１２に任意の他の情報を送信することができる。

図３によれば、送受信装置１２は、端子ＲｘＤからドライバ１２５を介して信号ＲｘＤ＿ＴＣを切替ブロック１５の信号ＲｘＤ＿ＴＣ用の端子に送る。これに対し、信号Ｓ＿ＳＷは、バス４０から受信した信号から生成される。信号ＲｘＤ＿ＴＣは、ＲｘＤ信号用の端子と受信信号ドライバ１２４の出力部との間で切替ブロック１５に導入される。信号Ｓ＿ＳＷは、受信器１２２の出力から、受信信号ドライバ１２４の入力の前に、切替ブロック１５に導入される。

図４に示す個別の例によれば、切替ブロック１５は、信号ＲｘＤ＿ＴＣがクロック信号として入力される２つのＤ－フリップフロップ１５１、１５２を有する。２つのＤ－フリップフロップ１５１、１５２は、クロック信号、すなわち信号ＲｘＤ＿ＴＣの立ち下がりクロックエッジに反応する。また、Ｄフリップフロップ１５１の入力部には、信号Ｓ＿Ｈでハイ状態または第１の２値信号の状態が存在する。また、Ｄフリップフロップ１５１、１５２には、リセットとして反転信号Ｓ＿ＳＷが入力される。信号Ｓ＿ＳＷは、入力前にインバータ１５５を経由して、Ｄフリップフロップ１５１、１５２に導入される。Ｄフリップフロップ１５１、１５２は、論理ゲート１５６、１５７、すなわち、ＡＮＤゲート１５６およびＯＲゲート１５７に接続されている。ＯＲゲート１５７の出力は、クロック信号としてＤフリップフロップ１５８に供給され、このＤフリップフロップ１５８には、所定の持続時間Ｔ０の経過を示すタイムアウト信号Ｓ＿ＴＯもリセットとして供給されている。信号Ｓ＿ＴＯは、所定の持続時間、例えば１１ビット時間、エッジがバス４０で確認されないとアクティブになる。Ｄフリップフロップ１５８はクロックの立ち上がりに反応する。さらに、Ｄフリップフロップ１５８とＡＮＤゲート１５６の入力部との間にはインバータ１５９が接続されている。図４の個別の例では、信号Ｓ＿ＳＷがハイである間、ＲｘＤ＿ＴＣ信号の２つの立ち下がりエッジによって、第３のＤフリップフロップ１５８が０から１に切り替えられる。フリップフロップ１５８が１の時、信号Ｓ＿ＳＷがハイである間、ＲｘＤ＿ＴＣ信号の立ち下がりにより、１から０に切り替わる。信号Ｓ＿ＳＷがローの場合、２つのＤフリップフロップ１５１、１５２はリセットされ、信号ＲｘＤ＿ＴＣの立ち下がりエッジには反応しない。

当然ながら、例えば信号Ｓ＿ＳＷがローの間に信号ＲｘＤ＿ＴＣの立ち上がりエッジを設定するなど、前述の切替条件とは異なる設定も可能である。また、切替ブロック１５の他の回路により、他のレベルおよび／または他の数のエッジも可能である。

図４の具体例では、Ｄフリップフロップ１５８は、２値の動作状態切替信号Ｓ＿ＯＰを駆動する。切替信号Ｓ＿ＯＰを２ビット幅にするべきである場合や、２つ以上の動作状態を表現するべきである場合は、前述とは異なる切替条件の追加のＤフリップフロップが必要となる。

切替ブロック１５が切替フェーズ４５２を検知すると、切替ブロック１５から出力される信号Ｓ＿ＯＰは、送信器１２１および／または受信器１２２の動作状態を切り替え、ひいては送受信装置１２の動作モードを切り替える。これは、図５と図６を参照して詳述する。

図５によれば、切替フェーズ４５２において、通信制御装置１１は、送信信号ＴｘＤにおいて、ハイ状態（第１の２値信号状態）のＦＤＦビットとＸＬＦビットとをそれぞれ連続して送信する。その後、低状態（第２の２値信号状態）で送信されるｒｅｓＸＬビット、およびハイ状態（第１の２値信号状態）で送信されるＡＨビットが続く。その後、調停フェーズ４５１の終了時には、図５に示すように、ビット時間Ｔ＿Ｂ１の調停フェーズ４５１のビットから、ビット時間Ｔ＿Ｂ２のデータフェーズ４５３の短いビットへと切り替わる。

しかし、図６によれば、送受信装置１２は、上述した図５のＴｘＤ信号の経過とは異なり、ＡＨビットに２つのローパルスＡＨ＿２を有する受信信号ＲｘＤを見ている。すなわち、通信制御装置１１は、ＲｘＤ端子を介して、ＡＨビットに第２の２値信号状態の２つのパルスＡＨ＿２の形式の識別子が送信される信号ＲｘＤ＿ＴＣを送信する。これにより、送受信装置１２は、送信信号ＴｘＤの次のビットからバス信号ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌを生成するために、その第１の動作モードからその第２の動作モードに切り替わる。

したがって、図６に示すように、２つのローパルスＡＨ＿２のシーケンスが、調停フェーズ４５１（第１の動作モード）からデータフェーズ４５２（第２の動作モード）への移行を示すように、シグナリング（信号伝送）を行うことができる。その後、フレーム４５０のデータフィールドのデータ伝送を行ってもよい。これに対し、単一パルスは、データフェーズ４５２から調停フェーズ４５１への移行、すなわち、送受信装置１２の第２の動作モードからその第１の動作モードへの移行を引き起こす可能性がある。単一パルスは、信号ＲｘＤ＿ＴＣにおいて、ビットＡＨの任意の位置で送信することができる。特に、図６のパルスＡＨ＿２のうち、１つのパルスのみを単一パルスとして送信することができる。代替的に、ビットＡＨの途中で単一パルスまたは単独のパルスが送信される。

送受信装置１２の動作モードが調停フェーズ４５１の動作モード（第１動作モード）に移行すると、送信器１２１と受信器１２２は直ちに切り替わる。送受信装置１２の動作モードがデータフェーズ４５３の動作モード（第２の動作モード）に移行すると、受信器１２２は直ちに切り替わり、送信器１２１は、送信信号ＴｘＤがロー（第２の信号状態）に切り替わると切り替わる。当然ながら、他の切り替え条件も同様に考えられる。

図７および図８は、第３の動作モードに切り替える際に送受信装置１２で発生する送信信号ＴｘＤおよび受信信号ＲｘＤを示す。第３の動作モードは、「トークモード」とも呼ばれる。第３の動作モードでは、送受信装置１２とマイクロコントローラまたは通信制御装置１１との間でデータＤ＿ｌ、Ｄ＿２を交換できるため、装置１１、１２間で内部通信が行われる。ここでいう「内部通信」とは、データＤ＿ｌ、Ｄ＿２がバス４０上に送信されないことを意味する。このように、マイクロコントローラや通信制御装置１１は、第３の動作モードにおいて、そのＲｘＤ端子を出力部として駆動する手段を有する。データＤ＿１は、前述したように、送受信装置１２に対する通信制御装置１１からの他の情報を含んでいてもよい。データＤ＿２は、前述したように、送受信装置１２の通信制御装置１１からの他の情報を含んでいてもよい。

第３の動作モードに切り替えるために、通信制御装置１１は、例えば、第３のローパルスＡＨ＿３を信号ＲｘＤ＿ＴＣで送受信装置１２に送信する。これにより、通信制御装置１１は、モジュール１１１によって、所定の持続時間Ｔ０の間、送受信装置１２をその第３の動作モードに切り替える。第３の動作モードでは、通信制御装置１１と送受信装置１２との間の通信がバス４０に干渉しないように、送受信装置１２において出力ドライバまたは送信器１２１はオフにされる。設定されたクロック信号エッジ数で予め定められた所定の持続時間Ｔ０が経過すると、図７および図８に示されるように、送受信装置１２は、その第３の動作モードから上述の当該第２の動作モードに切り替えられる。これにより、データフィールドのデータ伝送が開始される（データフェーズ４５３）。

図７および図８の例によれば、通信制御装置１１は、送受信装置１２の第３の動作モードにおいて、ＴｘＤ端子により、ビット時間Ｔ＿Ｂ３でクロック信号ＣＬＫを送受信装置１２に送信する。ビット時間Ｔ＿Ｂ３は、ビット時間Ｔ＿Ｂ２よりも小さいかまたは短い。ビット時間Ｔ＿Ｂ３は、ビット時間Ｔ＿Ｂ１よりも小さいかまたは短い。これは、データフェーズ４５３のビットレートＴ＿Ｂ２が送受信装置１２の最大値に設定されていない場合に可能である。その理由は、例えば、バス４０のハーネスが、ビット時間Ｔ＿Ｂ３をもたらす高いビットレートを許容しないことが考えられる。しかし、データフェーズ４５３の最大ビットレートＴ＿Ｂ２に対してＲｘＤ、ＴｘＤの端子や信号経路が構成されている場合、第３の動作モードではビットを短くすることができない。持続時間Ｔ０１の間に送信されるクロック信号ＣＬＫの第１のｘクロックの間、送受信装置１２のＲｘＤ線またはＲｘＤ端子は一方向に動作する。持続時間Ｔ０２の間に送信される残りのｙクロックについては、送受信装置１２のＲｘＤ線またはＲｘＤ端子は他方向に動作する。したがって、例えば、図８に例示するように、通信制御装置１１が、まずデータＤ＿１を送受信装置１２に送信し、その後、送受信装置１２が、データＤ＿２を通信制御装置１１に送信してもよい。

所定の持続時間Ｔ０は、クロック信号ＣＬＫのｘクロックとｙクロックの和である。すなわちＴ０＝Ｔ０１＋Ｔ０２である。ｘまたはＴ０１とｙまたはＴ０２の数値は同じであっても異なっていてもよい。ｘとｙの数値は、用途に応じて設定することができる。代替的に、持続時間Ｔ０Ｉ、Ｔ０２の数値は、用途に応じて設定することも可能である。代替的に、通信方向の他の順序選択することもできる。したがって、代替的に、まずデータＤ＿２を送信し、その後にデータＤ＿１を送信することも可能である。

説明したデータ交換は、後のデータフェーズ４５３のビット時間要件、特に約１０Ｍｂｉｔ／ｓのデータレートに対するビット時間Ｔ＿Ｂ２に一致するクロックレートで動作する。装置１１、１２の端子ＴｘＤおよび端子ＲｘＤにおけるクロックレート、ひいてはクロック信号ＣＬＫのクロックレートは、上記の例では１０ＭＨｚとなっている。しかし、基本的に、用途に応じてクロックレートを設定することができる。

すでに述べたように、クロック信号ＣＬＫは、通信制御装置１１によってＴｘＤ線で送信される。通信制御装置１１は、十分に正確なクロックリファレンスを有する。持続時間Ｔ０１の間、送受信装置１２は、クロック信号ＣＬＫに同期して、端子ＲｘＤでデータＤ＿１を受信する。持続時間Ｔ０２の間、送受信装置１２は、クロック信号ＣＬＫに同期して、ＲｘＤ端子でデータＤ＿２を送信する。代替的に、ＲｘＤ端子でクロック信号ＣＬＫを、ＴｘＤ端子でデータＤ＿ｌを伝送することも可能である。

結果として、通信制御装置１１がビットレート切り替えのタイミングやその他のデータＤ＿ｌ、Ｄ＿２を送受信装置１２に伝送できるようにするために、通信制御装置１１とそれに接続された送受信装置１２のそれぞれの追加の端子によるガルバニックな接続が必要ではない。すなわち、ブロック１５は、有利には、送受信装置１２の標準的なハウジングでは利用できない追加のコネクタを必要としない。したがって、ブロック１５は、追加の端子を提供するために、別のより大きくて費用のかかるハウジングに変更する必要がない。

また、動作モード切替ブロック１５により、送受信装置１２にプロトコルコントローラの機能を組み込む必要がない。このようなプロトコルコントローラは、特に、メッセージ４５の切替フェーズ４５２を検知し、それに応じてデータフェーズ４５３を開始することができる。しかし、このようなプロトコルコントローラの追加は、送受信装置１２やＡＳＩＣにかなりの面積を必要とするため、動作モード切替ブロック１５は、必要なリソースを大幅に削減する効果がある。

これによって、動作モード切り替えブロック１５を通常の送受信装置と接続することで、送受信装置１２に対して、切り替えが行われること、およびその異なる動作モード間でどの切り替えが行われるか、すなわち、特に第１動作モードから第２動作モードへ、または第１動作モードから第３動作モードへ、または第２動作モードから第１動作モードへ、またはその他の動作モードの切り替えが行われるかを示すための、非常にシンプルで費用のかからない解決策が提供される。

説明した送受信装置１２、３２の構成によって、データフェーズ４５２では、ＣＡＮやＣＡＮ－ＦＤに比べてはるかに高いデータレートを達成できる。さらに、データフェーズ４５３のデータフィールドのデータ長は、前述のように任意に選択することができる。これにより、調停に関するＣＡＮの長所はそのまま保ちながら、より多くの数のデータを従来よりも短い時間で、すなわち、以下に説明するようにエラーによるデータの繰り返しを必要とせずに、非常に確実に、ひいては効果的に伝送することができる。

さらなる利点は、メッセージ４５を伝送する際に、バスシステム１でエラーフレームは必要ではないが、任意に使用することができることである。エラーフレームを使用しない場合、メッセージ４５はもはや破壊されなくなるため、メッセージの二重伝送が必要になる原因の一つがなくなる。これにより、正味データレートが増加する。

バスシステムがＣＡＮバスシステムでない場合、動作モード切替ブロック１５、３５は、他の切替信号に応答するように構成することができる。この場合、動作モード切替ブロック１５、３５は、その評価結果に応じて送信器１２１および／または受信器１２２を少なくとも２つの異なる動作モードのうちの１つに切り替え、動作モード切替ブロック１５、３５で事前設定された持続時間Ｔ０の経過後に、動作モードのうちの少なくとも１つを別の動作モードに切り替えることができる。

図９および図１０は、第２の実施例における調停フェーズ４５１とデータフェーズ４５３との間の移行時のＴｘＤ信号およびＲｘＤ信号の信号特性を示す。

図９、図１０の例によれば、ＴｘＤ線とＲｘＤ線の両方でマンチェスタ符号化を使用している。この場合、ＴｘＤ端子でデータＤ＿１を送受信器１２に伝送することができる。これに対し、ＲｘＤ端子でデータＤ＿２がマイクロコントローラまたは通信制御装置１１に伝送される。この２つのデータ方向は、代替的に逆にすることもできる。

送受信装置１２の端子ＴｘＤにおけるデータＤ＿１を復号するために、送受信装置１２はクロックリカバリーの原理を用いる。この方法で得られたクロックＣＬＫは、同時にＲｘＤ端子で送信されるデータＤ＿２の送信クロックとしても使用される。

その他の点では、第２の実施例では、第１の実施例に関して上述したものと同様の方法でバスシステム１が構成される。

図１１は、第３の実施例に係る送受信装置１２または送受信装置３２が、対応付けられた通信制御装置１１、３１から受信したメッセージ４５の送信信号ＴｘＤ１を簡略化して示す図である。送信信号ＴｘＤ１は、ＣＡＮ通信のためにバス４０上で異なる通信フェーズ４５１～４５６、すなわち、調停フェーズ４５１、調停フェーズ４５１の終了時に位置する切替フェーズ４５２、データフェーズ４５３、フレーム終了フェーズ４５４、ならびに第１の内部通信フェーズ４５５および第２の内部通信フェーズ４５６に分割される。その結果得られる端子ＲｘＤでの受信信号は、それに応じて構成される。

第１の内部通信フェーズ４５５は、切替フェーズ４５２とデータフェーズ４５３との間に配置されている。第２の内部通信フェーズ４５６は、データフェーズ４５３とフレーム終了フェーズ４５４との間に配置される。第１の内部通信フェーズ４５５は、対応付けられた通信制御装置１１、３１によって送受信装置１２または送受信装置３２を制御するためのデータＤ＿１を伝送するために使用されてもよい。第２の内部通信フェーズ４５６は、送受信装置１２または送受信装置３２から対応付けられた通信制御装置１１、３１へのフィードバック用データＤ＿２を伝送するために使用されてもよい。

その他の点では、第１または第２の実施例に関して説明したように、加入局１０、３０およびバスシステム１で通信を行うことができる。

図１２は、メッセージ４５に対して、対応付けられた通信制御装置１１、３１から第４の実施例に係る送受信装置１２または送受信装置３２が受信した送信信号ＴｘＤ１を簡略化して示す。送信信号ＴｘＤ１は、図１１に関して前述したように構成されている。さらに、送信信号ＴｘＤ１には構成フェーズ４５８が先行し、これはフェーズ４５５、４５６の時間長を合わせたものよりも時間的に長くてもよい。

送受信装置１２または送受信装置３２が構成フェーズ４５８または構成動作モードにある間、ＣＡＮ（ＸＬ）メッセージ４５は伝送できない。そのため、送受信装置１２または送受信装置３２は、バス４０を介した通信を省くことができる場合にのみ、構成動作モードに切り替えられる。このような時間は、例えば、バスシステム１をオンにした後、バス４０での通信が開始される前の初期段階に存在する。

構成フェーズ４５８、ひいては構成動作モードは、任意の長さの時間継続し、任意の量のデータＤ＿ｌ、Ｄ＿２を伝送してもよい。

例えば、ＩＳＯ１１８９８－６に準拠した選択的ウェイクアップ機能に必要な設定を、データＤ＿ｌ、Ｄ＿２として追加的または代替的に伝送することができる。追加的に、または代わりに、それぞれの送受信装置１２、３２からステータス情報やエラーコードを読み取ることができる。

構成フェーズ４５８、ひいては構成動作モードへの切り替えは、他の切り替えと同様に、例えば、図５から図１０に関して先に詳述したように、トランシーバが「１」レベルまたはハイレベルを出力している間に、通信制御装置１１またはそのモジュール１１１によって駆動される２つの「０」パルスまたはローパルスによって行われる。

これにより、ＣＡＮＸＬ通信の有効データレートを低下させることなく、加入局１０、３０の少なくとも１つにおける内部データ交換または内部通信の時間を延長することができる。これは、フェーズ４５５、４５６における加入局１０、３０での内部通信中に数ビットしか伝送されない先の実施例と比較して有利である。

その他の点では、加入局１０、３０、およびバスシステム１における通信は、第１または第２の実施例に関して説明したように行うことができる。

図１３は、メッセージ４５について、対応付けられた通信制御装置１１、３１から第５の実施例に係る送受信装置１２または送受信装置３２が受信した送信信号ＴｘＤ１を簡略化して示す。送信信号ＴｘＤ１は、図１１に関して前述したように構成されている。図１２の例とは異なり、バスシステム１の動作中の送信信号ＴｘＤ１にはアイドルフェーズ４５９が続き、このアイドルフェーズ４５９は、フェーズ４５５、４５６を合わせた時間的長さよりも時間的に長くてもよい。

アイドルフェーズ４５９では、バス４０は、ＣＡＮ（ＸＬ）メッセージ４５がバス４０を介して伝送されないアイドル状態（Ｉｄｌｅ－Ｓｔａｔｅ）である。このため、構成動作モードは、アイドルフェーズ４５９においても、特にフェーズ４５８またはフェーズ４５９においてオンすることができる。この場合、通信制御装置１１またはその通信制御モジュール１１１は、設定動作モードの終了後、バス４０上の通信に再び組み込まれるか、またはバス４０の次のアイドルフェーズ４５９を待つ必要がある。

したがって、図１２の例のように、構成動作モードは任意の長さ継続するため、任意の数のデータＤ＿ｌ、Ｄ＿２を伝送することができる。任意選択的に、構成動作モードの最大持続時間は、装置１１、１２または３１、３２におけるバス４０のアイドルフェーズ４５９の間に設定することができる。

その他の点では、先の実施例に関して、加入局１０、３０およびバスシステム１における通信について先に説明したものと同様である。

第６の実施例によれば、動作モード切替ブロック１５は、３つ以上のパルスまたは所定のパルスパターンを識別子として用いるように構成されている。このようなパルスパターンは、例えば、２つのローパルス、ローパルスの持続時間を有する２つのハイ状態、およびそれに続くローパルスのシーケンスであり得る。当然ながら、他のパルスパターンも使用可能である。上記の構成では、送受信装置１２の切替ブロック１５は、少なくとも１つの特徴において互いに異なる３つ以上の動作モードをそれぞれ設定することができる。

３つ以上の動作モードを構成するための第１の例によれば、第３の動作モードでは、第１の実施例に関して説明したように、データＤ＿ｌ、Ｄ＿２の伝送が行われてもよい。第４の動作モードでは、第２の実施例に関して説明したように、データＤ＿ｌ、Ｄ＿２の伝送が行われてもよい。

３つ以上の動作モードを構成するための第２の例によれば、第１または第２の実施例に関して説明したように、データＤ＿１のみの伝送は、第３の動作モードで行うことができる。その後、上述の第２の動作モードに切り替えることができる。所定の持続時間の経過後、または特定のイベントが発生した場合、第１または第２の実施例に関して説明したように、第４の動作モードに切り替えることにより、データフィールドの伝送を中断して、データＤｌおよび／またはＤ＿２の伝送を行ってもよい。

当然ながら、３つ以上の動作モードを構成するための他の例も考えられる。

全ての変形例において、説明されている任意選択肢は、当然ながら、用途特有の任意の多くの数の動作モードとして定義し、構成することができる。

その他の点では、第６の実施例では、先の実施例の１つに関して上述したものと同様な方法でバスシステム１が構成される。

ブロック１５、３５、加入局１０、２０、３０、バスシステム１、およびそこで実施される方法の上述の構成の全ては、個別に、または全ての可能な組み合わせで使用することができる。特に、上述の実施例および／またはその変更例の全ての特徴を、任意に組み合わせることができる。追加的に、または代替的に、特に以下のような変更が考えられる。

本発明を、先にＣＡＮバスシステムを例に説明したが、本発明は、２つの異なる通信フェーズが使用され、異なる通信フェーズについて生成されるバス状態が異なる各通信ネットワークおよび／または通信方法に使用することができる。特に、本発明は、イーサネットおよび／または１００Ｂａｓｅ－Ｔ１イーサネット、フィールドバスシステムなど、他のシリアル通信ネットワークの開発にも使用可能である。

先に説明した実施例に係るバスシステム１は、ＣＡＮプロトコルに基づくバスシステムに基づいて説明されている。しかし、実施例に係るバスシステム１は、２つの異なるビットレートでデータをシリアル伝送することができる他の種類の通信ネットワークであってもよい。バスシステム１において、加入局１０、２０、３０の共通チャネルへの排他的で衝突のないアクセスが、少なくとも一定期間保証されていることは有利であるが、必要な前提条件ではない。

実施例のバスシステム１における加入局１０、２０、３０の数や配置構成は任意である。特に、バスシステム１では、加入局２０を省略してもよい。バスシステム１には、１つまたは複数の加入局１０または３０が存在することも可能である。バスシステム１のうちの全ての加入局が同じ構成であること、すなわち、加入局１０のみまたは加入局３０のみが存在することが考えられる。

Claims (15)

1. シリアルバスシステム（１）の加入局（１０；３０）用送受信装置（１２；３２）であって、
   通信制御装置（１１；３１）から送信信号（ＴｘＤ）を受信するための第１の端子と、
   前記バスシステム（１）のバス（４０）に前記送信信号（ＴｘＤ）を送信するための送信器（１２１）であって、前記バスシステム（１）では、前記バスシステム（１）の加入局（１０、２０、３０）間でメッセージ（４５；４６）を交換するために、少なくとも第１の通信フェーズ（４５１、４５２、４５４）および第２の通信フェーズ（４５３）が使用される、送信器（１２１）と、
   前記バス（４０）からの信号を受信するための受信器（１２２）であって、前記バス（４０）の受信信号からデジタル受信信号（ＲｘＤ）を生成するように構成されている受信器（１２２）と、
   前記デジタル受信信号（ＲｘＤ）を前記通信制御装置（１１；３１）に送信し、前記通信制御装置（１１；３１）からの追加信号（ＲｘＤ＿ＴＣ）を受信するための第２の端子と、
   前記受信器（１２２）が出力した受信信号（Ｓ＿ＳＷ）と前記通信制御装置（１１；３１）から前記第２の端子で受信した信号（ＲｘＤ＿ＴＣ）とを評価するための動作モード切替ブロック（１５；３５）と
   を備え、
   前記動作モード切替ブロック（１５；３５）は、前記評価結果に応じて前記送信器（１２１）および／または前記受信器（１２２）を少なくとも２つの異なる動作モードのうちの１つの動作モードに切り替え、前記通信制御装置（１１；３１）と前記送受信装置（１２；３２）との間で前記第２の端子を介して追加の内部通信を行うために、前記動作モード切替ブロック（１５；３５）に事前設定された持続時間（Ｔ０）の経過後に、前記動作モードの少なくとも１つの所定の動作モードを、前記動作モードの別の動作モードに切り替えるように構成されている、送受信装置。
2. 前記動作モード切替ブロック（１５；３５）は、前記評価結果に応じて前記送信器（１２１）および／または前記受信器（１２２）を少なくとも３つの異なる動作モードのうちの１つの動作モードに切り替え、前記動作モード切替ブロック（１５；３５）に事前設定された持続時間（Ｔ０）の経過後に、前記３つの動作モードのうちの少なくとも１つの所定の動作モードを、前記少なくとも３つの動作モードのうちの別の動作モードに切り替えるように構成されており、
   前記少なくとも１つの所定の動作モードは、前記通信制御装置（１１；３１）と前記送受信装置（１２；３２）との間での前記第２の端子を介した前記内部通信を実現する、請求項１に記載の送受信装置（１２；３２）。
3. 前記動作モード切替ブロック（１５；３５）は、前記少なくとも１つの所定の動作モードで前記送信器（１２１）をオフにするように構成されている、請求項１または２に記載の送受信装置（１２；３２）。
4. 前記送信器（１２１）は、前記第１の通信フェーズ（４５１）において、前記送信器（１２１）が前記第２の通信フェーズ（４５３）において前記バス（４０）に送るビットの第２のビット時間（Ｔ＿Ｂ２）よりも少なくとも１０倍大きい第１のビット時間（Ｔ＿Ｂ１）で、前記信号のビットを前記バス（４０）に送るように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の送受信装置（１２；３２）。
5. 前記所定の動作モードにおける前記第１の端子および前記第２の端子を介した信号は、前記第２のビット時間（Ｔ＿Ｂ２）よりも小さい第３のビット時間（Ｔ＿Ｂ３）のビットを有している、請求項４に記載の送受信装置（１２；３２）。
6. シリアルバスシステム（１）の加入局（１０；３０）用通信制御装置（１１；３１）であって、
   前記バスシステム（１）の前記加入局（１０、２０、３０）間でメッセージ（４５；４６）を交換するために少なくとも第１の通信フェーズ（４５１、４５２、４５４）および第２の通信フェーズ（４５３）が使用される前記バスシステム（１）において、前記加入局（１０；３０）と、前記バスシステム（１）の少なくとも１つの別の加入局（１０；２０；３０）との間の通信を制御するための送信信号（ＴｘＤ）を生成するための通信制御モジュール（１１１）と、
   前記バスシステム（１）のバス（４０）に前記送信信号（ＴｘＤ）を送信するように構成されている送受信装置（１２；３２）に前記送信信号（ＴｘＤ）を送信するための第１の端子と、
   前記送受信装置（１２；３２）からデジタル受信信号（ＲｘＤ）を受信するための第２の端子と
   を備え、
   前記通信制御装置（１１；３１）は、追加信号（ＲｘＤ＿ＴＣ）を生成するように構成されており、前記追加信号（ＲｘＤ＿ＴＣ）は、前記送受信装置（１２；３２）に対して、現在の動作モードから少なくとも２つの異なる動作モードのうちの別の動作モードに切り替える必要があることを示し、さらに、前記通信制御モジュール（１１１）および前記送受信装置（１２；３２）の動作モード切替ブロック（１５；３５）において事前設定可能な持続時間（Ｔ０）の間、前記通信制御モジュール（１１１）と前記送受信装置（１２；３２）との間の内部通信を実現し、
   前記通信制御モジュール（１１１）は、前記第２の端子を介して前記追加信号（ＲｘＤ＿ＴＣ）を前記送受信装置（１２；３２）に送信するように構成されている、通信制御装置。
7. 前記事前設定された持続時間（Ｔ０）は、前記通信制御装置（１１；３１）が前記第２の端子を介してデータ（Ｄ＿１）を送信できるように前記動作モード切替ブロック（１５；３５）が前記第２の端子を動作させる第１の持続時間（Ｔ０１）と、前記通信制御装置（１１；３１）が前記第２の端子を介してデータ（Ｄ＿２）を受信する第２の持続時間（Ｔ０２）とに分割されており、
   前記事前設定された持続時間（Ｔ０）に送信されるデータ（Ｄ＿１、Ｄ＿２）は、前記バスシステム（１）の前記加入局（１０；３０）間でメッセージ（４５）を交換するために前記バスシステム（１）で生成される信号の追加情報となるデータである、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置（１１；２１；３１；３２）。
8. 前記少なくとも１つの所定の動作モードは、
   前記通信制御装置（１１；３１）が、前記第１の端子を介してクロック信号（ＣＬＫ）を送信し、前記クロック信号（ＣＬＫ）のクロックで前記第２の端子を介して少なくとも一時的にデータ（Ｄ＿１）を送信し、少なくとも一時的にデータ（Ｄ＿２）を受信するように構成された動作モード、および／または、
   前記通信制御装置（１１；３１）が、前記送受信装置（１２；３２）とのデータ交換のために前記データ（Ｄ＿１、Ｄ＿２）用のマンチェスタ符号を使用するように構成された動作モード、および／または、
   前記送受信装置（１２；３２）が前記バス（４０）に伝送信号（ＴｘＤ）を送らない動作モード、
   を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置（１１；２１；３１；３２）。
9. 前記通信制御装置（１１；３１）は、前記少なくとも１つの第１の通信フェーズ（４５１、４５２、４５４）から前記第２の通信フェーズ（４５３）への切り替えをシグナリングするプロトコル情報を前記送信信号（ＴｘＤ）の前記第１の端子で送信する際に、前記デジタル受信信号（ＲｘＤ）の端子で所定の値を有する識別子（ＡＨ＿２；ＡＨ＿３）を前記送受信装置（１２）に送信するように構成されている、請求項８に記載の装置（１１；２１；３１；３２）。
10. 前記識別子（ＡＨ＿２；ＡＨ＿３）は所定の値またはパルスパターンを有するビットである、請求項９に記載の装置（１１；２１；３１；３２）。
11. 前記識別子（ＡＨ＿２；ＡＨ＿３）は所定のビットパターンである、請求項９に記載の装置（１１；２１；３１；３２）。
12. 前記第１の通信フェーズ（４５１、４５２、４５４）における前記バス（４０）の受信信号は、前記第２の通信フェーズ（４５３）における前記バス（４０）の受信信号よりも低速のビットレートで生成されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置（１１；２１；３１；３２）。
13. 前記第１の通信フェーズ（４５１、４５２、４５４）では、前記バスシステム（１）のどの前記加入局（１０、２０、３０）が、後続の前記第２の通信フェーズ（４５３）において、少なくとも一時的な、排他的で衝突のない、前記バス（４０）へのアクセス権を取得するか交渉される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置（１１；２１；３１；３２）。
14. バス（４０）と、
    前記バス（４０）を介して相互にシリアル通信が可能なように接続された少なくとも２つの加入局（１０；２０；３０）と
    を備え、
    前記加入局のうちの少なくとも１つの加入局（１０；３０）は、請求項１から５のいずれか一項に記載の送受信装置（１２；３２）および請求項６に記載の通信制御装置（１１；３１）を有する、バスシステム（１）。
15. シリアルバスシステム（１）における通信方法であって、
    前記方法は、前記バスシステム（１）の加入局（１０、２０、３０）間でメッセージ（４５；４６）を交換するために、少なくとも第１の通信フェーズ（４５１、４５２、４５４）と第２の通信フェーズ（４５３）とが使用される前記バスシステム（１）の前記加入局（１０；３０）で実施され、
    前記加入局（１０；３０）は、前記バスシステム（１）のバス（４０）に接続された送受信装置（１２；３２）と、通信制御モジュール（１１１）を含む通信制御装置（１１；３１）とを備え、前記送受信装置（１２；３２）が、送信器（１２１）と、受信器（１２２）と、動作モード切替ブロック（１５；３５）と、第１の端子と、第２の端子とを含み、
    前記方法は、
    前記受信器（１２２）で、前記バスシステム（１）の前記バス（４０）からの信号を受信するステップと、
    前記受信器（１２２）で、前記バス（４０）の受信信号から、デジタル受信信号（ＲｘＤ）を生成し、前記第２の端子で、前記デジタル受信信号（ＲｘＤ）を出力するステップと、
    前記動作モード切替ブロック（１５；３５）で、前記受信器（１２２）から出力された前記受信信号（Ｓ＿ＳＷ）および前記第２の端子で前記通信制御装置（１１；３１）からの受信信号（ＲｘＤ－ＴＣ）を評価するステップと、
    前記動作モード切替ブロック（１５；３５）で、前記評価の結果に応じて前記送信器（１２１）および／または前記受信器（１２２）を少なくとも２つの異なる動作モードのうちの１つの動作モードに切り替え、前記通信制御モジュール（１１１）と前記送受信装置（１２；３２）との間で前記第２の端子を介して追加の内部通信を行うために、前記動作モード切替ブロック（１５；３５）に事前設定された持続時間（Ｔ０）の経過後に、前記動作モードの少なくとも１つの所定の動作モードを、前記動作モードの別の動作モードに切り替えるステップと
    を備える方法。

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