KR20220063204A - 직렬 버스 시스템의 가입자국을 위한 장치 및 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법 - Google Patents

직렬 버스 시스템의 가입자국을 위한 장치 및 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법 Download PDF

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 직렬 버스 시스템(1)용 장치(12; 16; 32) 및 직렬 버스 시스템(1)에서의 통신 방법에 관한 것이다. 이러한 장치(12; 16; 32)는, 버스 시스템(1)의 버스(40)로부터 신호(VDIFF)를 수신하기 위한 수신 블록(122)을 포함하고, 이러한 신호(VDIFF)는 버스 시스템(1)의 가입자국(10, 20, 30)들 간에 메시지(45)가 교환되도록 하는 송신 신호(TxD)를 기반으로 하고, 수신 블록(122)은, 신호(VDIFF) 내에서 열성 버스 상태(401)가 우성 버스 상태(402)에 의해 오버라이트 가능한 제1 통신 단계(451; 453, 451)에서 신호(VDIFF)를 제1 수신 임계값(T_a)에 의해 수신하고, 신호(VDIFF) 내에 열성 버스 상태(401) 및 우성 버스 상태(402)와는 다른 버스 상태들이 존재하는 제2 통신 단계(452)에서 신호(VDIFF)를 제2 수신 임계값(T_d)에 의해 수신하도록 구성되는 수신 블록과; 제1 수신 임계값(T_a) 및 제2 수신 임계값(T_d)과는 상이한 전환 수신 임계값(T_c)에 의해 버스 시스템(1)의 버스(40)의 신호(VDIFF)를 평가하기 위한 평가 블록(151)과; 그리고 평가 블록(151)이 전환 수신 임계값(T_c)에 의해 신호(VDIFF) 내에서 송신 신호(TxD)의 Data_1에 대한 버스 레벨(VDIFF_1)을 인식하는 경우에 제1 수신 임계값(T_a)으로부터 제2 수신 임계값(T_d)으로 수신 블록(122)의 수신 임계값을 시간적으로 기한 설정된 방식으로 전환하기 위한 수신 임계값 스위칭 블록(152);을 갖는다.

Description

직렬 버스 시스템의 가입자국을 위한 장치 및 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법
본 발명은 높은 데이터 속도 및 높은 에러 강건성으로 작동하는 직렬 버스 시스템의 가입자국을 위한 장치 및 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법에 관한 것이다.
예를 들어 차량 내에서의 센서와 제어 장치 간의 통신을 위해서는, CAN FD에서의 CAN 프로토콜 사양으로서 ISO11898-1:2015 표준의 메시지로서의 데이터가 전송되는 버스 시스템이 자주 사용되고 있다. 이러한 메시지는 센서, 제어 장치, 송신기 등과 같은 버스 시스템의 버스 가입자들 사이에서 전송된다.
CAN에서보다 더 높은 비트 전송률로 데이터를 전송할 수 있도록 하기 위해, CAN FD 메시지 포맷으로서, 더 높은 비트 전송률로의 전환을 위한 옵션이 메시지 내부에 제공된다. 이러한 기술들에서, 최대로 가능한 데이터 속도는 데이터 필드 영역의 더 높은 클럭의 사용을 통해 1Mbit/s의 값 너머로 상승된다. 이러한 메시지들은 하기에 CAN FD 프레임들 또는 CAN FD 메시지들이라고도 불린다.
CAN FD와의 통신을 위한 장치들은 현재 차량 분야에서 도입 단계에 있다. 이 경우, 대부분의 제조사들의 CAN FD는 첫번째 단계에서는 2Mbit/s의 데이터 비트 전송률 및 500kbit/s의 중재 비트 전송률에 의해 차량에서 사용된다. 또한 CAN FD에서는 사용자 데이터 길이가 8바이트에서 최대 64바이트로 확장되고, 데이터 전송 속도는 CAN에서보다 훨씬 더 높다.
메시지에서의 더 높은 데이터 비트 전송률 및 사용자 데이터 길이를 위하여, 하기에 CAN XL이라고 불리는 CAN FD용 후속 버스 시스템이 현재 개발되고 있다. CAN XL은, CAN 버스를 통한 순수 데이터 전송과 더불어, 기능 안전(Safety), 데이터 보안(Security) 및 서비스 품질(QoS = Quality of Service)과 같은 여타 기능들도 지원해야 한다. 이는 자율 주행 차량에서 필요한 기본적 특성들이다.
CAN XL도, 데이터 단계에서 단 하나의 가입자국이 버스 시스템의 버스에 대한 배타적이고 충돌없는 액세스를 갖도록 하는 CAN 또는 CAN FD 기반 통신 네트워크의 중재라는 장점들을 제공해야 한다. 이는 예를 들어 통신의 에러 강건성과 관련하여 매우 많은 장점들을 제공한다. 중재 시에는 버스 상에 열성 버스 레벨 및 우성 버스 레벨이 존재하며, 우성 버스 레벨은 열성 버스 레벨을 오버라이트할 수 있다. 열성 버스 레벨 및 우성 버스 레벨이 상이한 강도로 작동되기 때문에, 버스 레벨들은 버스 상에서 비대칭적으로 변형된다. 결과적으로, 열성 버스 레벨 및 우성 버스 레벨은 데이터 전송의 특정 신속성에 이르기까지만 강건한 데이터 전송을 위해 사용 가능하다. 즉, CAN XL에서 데이터 비트 전송률이 CAN FD에서보다 더 크거나 높아야 하는 경우, 즉 더 신속해야 하는 경우, CAN XL에서는 데이터 단계에서 열성 버스 레벨 및 우성 버스 레벨이 더 이상 존재하지 않는다. 대신, 데이터 단계에서는, 하기에 Data_0 및 Data_1이라고 불리는 다른 버스 레벨이 사용된다. 이에 따라, CAN XL에서의 송수신 장치(트랜시버)에 대하여, 중재 단계에서 버스 레벨을 생성하기 위한 작동 모드와, 데이터 단계에서 버스 레벨을 생성하기 위한 작동 모드도 상이하다.
이는 CAN XL 데이터 단계에서의 송수신 장치(트랜시버)에 대하여, 데이터 단계 작동 모드로 스위칭된 버스 시스템의 제1 송수신 장치가, 중재 단계 작동 모드로 스위칭된 버스 시스템의 제2 송수신 장치의 레벨을 확실히 인식할 수 없다는 실질적인 단점을 갖는다. 또한, 중재 단계 작동 모드로 스위칭된 버스 시스템의 제2 송수신 장치도, 데이터 단계 작동 모드로 스위칭된 제1 송수신 장치의 레벨을 확실히 인식할 수 없다.
정규 통신에서, 버스 시스템의 모든 가입자국들이 버스를 통한 전파 시간을 제외하고, 자신들의 송수신 장치(트랜시버)를 동시에 전환하는 경우에는 문제가 발생하지 않는다. 그러나, 버스 시스템의 하나의 가입자국이 스위치 온되어 있는 반면, 다른 가입자국들은 하나 이상의 CAN XL 프레임을 송신하는 경우, 새로 추가된 가입자국은 프레임 끝에서 유휴 상태(Idle)를 명확하게 인식할 수 없다. 따라서, 이러한 가입자국은 제대로 통합될 수 없다. 이는, 가입자국이 구성되지 않은 버스 시스템 내 프레임의 전송을 허용하기 위하여 ISO11898-1:2015에 따라 프로토콜 예외 상태(Protocol-Exception-State)로 스위칭된 가입자국에도 동일하게 적용된다. 또한, 이는 비트 에러를 통해 접속을 상실한 가입자국에도 동일하게 적용된다. 이는 통신 에러를 야기하고, 이에 따라 전송 가능한 순 데이터 속도의 저하를 야기한다.
따라서, 본 발명의 과제는 상술한 문제점들을 해결하는, 직렬 버스 시스템의 가입자국을 위한 장치 및 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법을 제공하는 것이다. 특히, 통신을 위한 버스 시스템이 사용되는 기술 설비의 작동 시에 큰 유연성으로서 그리고 통신의 높은 에러 강건성에 의해 높은 데이터 속도 및 프레임당 사용자 데이터 량의 상승이 구현될 수 있는 직렬 버스 시스템의 가입자국을 위한 장치 및 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법이 제공되어야 한다.
상기 과제는 청구항 제1항의 특징들을 갖는, 직렬 버스 시스템의 가입자국을 위한 장치에 의해 해결된다. 이러한 장치는, 버스 시스템의 버스로부터 신호를 수신하기 위한 수신 블록이며, 이러한 신호는 버스 시스템의 가입자국들 간에 메시지가 교환되도록 하는 송신 신호를 기반으로 하고, 수신 블록은, 신호 내에서 열성 버스 상태가 우성 버스 상태에 의해 오버라이트 가능한 제1 통신 단계에서 신호를 제1 수신 임계값에 의해 수신하고, 신호 내에 열성 버스 상태 및 우성 버스 상태와는 다른 버스 상태들이 존재하는 제2 통신 단계에서 신호를 제2 수신 임계값에 의해 수신하도록 구성되는 수신 블록과; 제1 수신 임계값 및 제2 수신 임계값과는 상이한 전환 수신 임계값에 의해 버스 시스템의 버스의 신호를 평가하기 위한 평가 블록과; 그리고 평가 블록이 전환 수신 임계값에 의해 신호 내에서 송신 신호의 Data_1에 대한 버스 레벨을 인식하는 경우에 제1 수신 임계값으로부터 제2 수신 임계값으로 수신 블록의 수신 임계값을 시간적으로 기한 설정된 방식으로 전환하기 위한 수신 임계값 스위칭 블록;을 갖는다.
장치의 구성으로 인하여, 다른 가입자국들이 CAN XL 프레임을 송신하는 동안 스위치 온되는 버스 시스템의 가입자국이, 진행 중인 통신에 자동으로 통합될 수 있다. 장치는 유휴 상태(Idle)를 명확하게 인식할 수 있으므로, 가입자국은 문제없이 통신에 올바르게 통합 가능하다. 이 경우, 장치는 버스에 현재 존재하는 작동 상태에 적절한 작동 모드로 가입자국을 자동으로 스위칭할 수 있다. 이를 통해, 가입자국은 현재 버스 레벨을 적절하게 인식할 수 있다.
상술한 장치의 장점은, 하드웨어에 대한 낮은 복잡성을 필요로 하는 간단히 인식될 전환 조건에 의하여 가입자국의 송수신 장치가 적절한 수신 임계값으로 자동으로 설정된다는 것이다.
설명된 장치는, ISO11898-1:2015에 따라 프로토콜 예외 상태(Protocol- Exception-State)로 스위칭되거나 비트 에러를 통해 접속을 상실한 가입자국들에 대해 동일한 장점들을 제공한다.
이에 따라, 데이터 단계에서 버스 시스템의 강건성을 잃지 않으면서 2개의 버스 상태들을 데이터 단계에서의 하나의 프레임 내에서 능동적으로 구동하는 것이 가능하다. 이에 따라, 이러한 장치는 버스 시스템 내의 순 데이터 속도가 향상될 수 있도록 하는데 실질적으로 기여한다.
이를 통해, 설명된 장치는, 단지 진행 중인 통신으로의 통합이 실패했기 때문에 버스 시스템의 가입자국이, 에러 프레임을 갖는 다른 임의의 가입자국의 송신을 간섭하거나 중단하는 것을 방지한다.
그 결과, 특히 수신 블록 또는 송수신 장치인 장치에 의해서는 프레임당 사용자 데이터 량의 상승 시에도 낮은 에러율로 프레임의 수신이 보장될 수 있다. 이에 따라, 직렬 버스 시스템에서는 높은 데이터 속도 및 프레임당 사용자 데이터 량의 상승이 실행되는 경우에 마찬가지로 높은 에러 강건성에 의해 통신이 실행될 수 있다.
따라서, 버스 시스템 내의 장치에 의해서는 특히, 제1 통신 단계에서, CAN에 의해 공지된 중재를 유지하면서도, 전송 속도를 CAN 또는 CAN FD에 비해 다시 한번 상당히 상승시키는 것이 가능하다.
이는, 적어도 5Mbit/s 내지 약 8Mbit/s 또는 10Mbit/s 이상의 순 데이터 속도를 구현하는데 기여한다. 전송 속도가 10Mbit/s인 경우, 비트는 100ns 미만의 길이를 갖는다. 또한, 버스 시스템 내의 사용자 데이터의 크기는 프레임당 최대 4096바이트일 수 있다.
이러한 장치에 의해 실행되는 방법은, 버스 시스템 내에 ISO 11898-1:2015의 표준에 따라 구성된, 하나 이상의 CAN FD 허용 CAN 가입자국 및/또는 하나 이상의 CAN FD 가입자국도 존재하는 경우, CAN 프로토콜 및/또는 CAN FD 프로토콜에 따라 메시지들을 송신하기 위해 사용될 수도 있다.
이러한 장치의 바람직한 추가 실시예들은 종속 청구항들에 제공된다.
일 실시예에 따르면, 수신 임계값 스위칭 블록은, 수신 블록의 수신 임계값을 제1 수신 임계값으로부터 제2 수신 임계값으로 시간적으로 기한 설정된 방식으로 전환하기 위하여 수신 블록을, 장치의 3개의 다른 작동 모드들과는 상이한 작동 모드로 스위칭하도록 구성되고, 장치의 3개의 다른 작동 모드들은, 제1 통신 단계에서 신호를 송신 및/또는 수신하기 위한 제1 작동 모드와, 제2 통신 단계에서 신호를 수신만 하기 위한 제2 작동 모드와, 제2 통신 단계에서 신호를 송신 및 수신하기 위한 제3 작동 모드를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 수신 임계값 스위칭 블록은, 수신 블록의 수신 임계값을 제1 수신 임계값으로부터 제2 수신 임계값으로 시간적으로 기한 설정된 방식으로 전환하는 것을, 제1 통신 단계에서의 신호의 수신이 실행되는 제1 작동 모드에서 실행하도록 구성된다.
평가 블록이, 버스의 2개의 버스 라인들에 접속하기 위한 입력을 포함하고, 수신 임계값 스위칭 블록에 접속되는 출력을 갖는 비교기인 것이 고려 가능하다.
평가 블록은 신호 내의 송신 신호의 Data_1에 대한 버스 레벨의 전환 수신 임계값이 미달되는지를 검사하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 전환 수신 임계값은 음의 수치를 갖는 수신 임계값일 수 있다.
특별한 일 변형예에 따라, 제1 통신 단계에서 버스로부터 수신된 신호의 버스 상태들은 제2 통신 단계에서 수신된 신호의 버스 상태들과는 다른 물리 계층에 의해 생성된다.
추가적인 특별한 일 변형예에 따라, 제1 통신 단계에서 버스로부터 수신된 신호의 버스 상태들은 제2 통신 단계에서 수신된 신호의 버스 상태들보다 더 긴 비트 시간을 갖는다.
제1 통신 단계에서는, 버스 시스템의 가입자국들 중 어느 가입자국이 후속 제2 통신 단계에서 버스에 대한 적어도 일시적으로 배타적인 충돌없는 액세스를 얻을 것인지에 대한 합의가 이루어질 수도 있다.
또한, 장치는 버스 시스템의 버스에 메시지들을 송신하기 위한 송신 블록을 가질 수 있으며, 송신 블록은 메시지의 다양한 통신 단계들을 송신할 때, 제1 통신 단계를 위한 송신 작동 모드와 제2 통신 단계를 위한 송신 작동 모드 사이에서 스위칭을 실행하도록 구성된다.
상술한 장치는, 버스 시스템의 가입자국과 하나 이상의 다른 가입자국의 통신을 제어하기 위한 통신 제어 장치를 또한 포함하는 직렬 버스 시스템용 가입자국의 일부일 수 있다.
이 경우, 통신 제어 장치가 버스 상의 유휴 상태를 인식한 경우, 통신 제어 장치가 장치를 하나의 작동 모드로 송신하고 그리고/또는 제1 통신 단계에서 신호의 수신을 스위칭하도록 구성되는 선택 사항이 존재한다.
상술한 가입자국은, 서로 직렬로 통신할 수 있도록 버스를 통해 서로 연결되는 2개 이상의 가입자국들 및 버스를 또한 포함하는 버스 시스템의 일부일 수 있다. 이 경우, 2개 이상의 가입자국들 중 하나 이상의 가입자국은 상술한 가입자국이다.
또한, 상술한 과제는 청구항 제14항에 따른 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법에 의해 해결된다. 본원의 방법은, 버스 시스템의 버스로부터 신호를 수신하기 위한 수신 블록, 평가 블록 및 수신 임계값 스위칭 블록을 포함하는 장치를 구비하도록 구성되고, 이러한 장치는, 버스 시스템의 가입자국들 간에 메시지가 교환되도록 하는 송신 신호를 기반으로 하는 버스의 신호를 수신 블록에 의해 수신하는 단계이며, 수신 블록은 신호 내에서 열성 버스 상태가 우성 버스 상태에 의해 오버라이트 가능한 제1 통신 단계에서 신호를 제1 수신 임계값에 의해 수신하고, 신호 내에 열성 버스 상태 및 우성 버스 상태와는 다른 버스 상태들이 존재하는 제2 통신 단계에서 신호를 제2 수신 임계값에 의해 수신하도록 구성되는 수신 단계와; 제1 수신 임계값 및 제2 수신 임계값과는 상이한 전환 수신 임계값에 의해 버스 시스템의 버스의 신호를 평가 블록에 의해 평가하는 평가 단계와; 그리고 평가 블록이 전환 수신 임계값에 의해 신호 내에서 송신 신호의 Data_1에 대한 버스 레벨을 인식하는 경우에 제1 수신 임계값으로부터 제2 수신 임계값으로 수신 블록의 수신 임계값을 수신 임계값 스위칭 블록에 의해 기한 설정된 방식으로 전환하는 단계;를 실행한다.
이러한 방법은 장치 및/또는 가입자국과 관련하여 상술한 것과 동일한 장점들을 제공한다.
본 발명의 추가적인 가능한 구현예들은, 실시예들과 관련하여 상기에 또는 하기에 설명된 특징들 및 실시예들의 명시적으로 언급되지 않은 조합들도 포함한다. 이 경우, 통상의 기술자는 본 발명의 각각의 기본 형태에 대한 개선 또는 추가로서의 개별 양태들도 추가할 것이다.
하기에 본 발명은 첨부된 도면의 참조 하에 그리고 실시예들에 의해 더 상세히 설명된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 버스 시스템의 단순화된 블록 회로도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 버스 시스템의 가입자국을 위한 송수신 장치에 의해 송신될 수 있는 메시지의 구조를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 버스 시스템의 가입자국의 단순화된 개략적 블록 회로도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 버스 시스템의 버스 상의 중재 단계에서의 버스 신호(CAN-XL_H 및 CAN-XL_L)들의 시간 진행 곡선이다.
도 5는 도 4의 버스 신호(CAN-XL_H 및 CAN-XL_L)들에 기인한 차동 전압(VDIFF)의 시간 진행 곡선이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 버스 시스템의 버스 상의 데이터 단계에서의 버스 신호(CAN-XL_H, CAN-XL_L)들의 시간 진행 곡선이다.
도 7은 도 6의 버스 신호(CAN-XL_H 및 CAN-XL_L)들에 기인한 차동 전압(VDIFF)의 시간 진행 곡선이다.
도 8은, 제1 실시예에 따른 중재 단계 및 데이터 단계로 이루어진 각각 하나의 구간에 대한 버스 신호(CAN-XL_H 및 CAN-XL_L)들로 인하여 설정되는 차동 전압(VDIFF)의 시간 진행 곡선이다.
도 9는 제1 실시예에 따른 송수신 장치의 작동 상태들을 위한 상태 다이어그램이다.
도 10은 제2 실시예에 따른 송수신 장치의 작동 상태들을 위한 상태 다이어그램이다.
도면에서 동일하거나 기능상 동일한 요소들에는 달리 명시되지 않는 한 동일한 도면 부호들이 제공된다.
도 1은 하기에 설명된 바와 같이 특히 기본적으로 CAN 버스 시스템, CAN FD 버스 시스템, CAN XL 버스 시스템 및/또는 그 변형예들을 위해 구성된 버스 시스템(1)을 예시로서 도시한다. 버스 시스템(1)은 차량, 특히 자동차, 비행기 등에서 또는 병원 등에서 사용될 수 있다.
도 1에서, 버스 시스템(1)은, 제1 버스 와이어(41) 및 제2 버스 와이어(42)를 구비한 버스(40)에 각각 접속되는 복수의 가입자국(10, 20, 30)들을 갖는다. 버스 와이어(41, 42)들은 CAN_H 및 CAN_L 또는 CAN-XL_H 및 CAN-XL_L로도 불릴 수 있고, 차동 레벨 또는 우성 레벨의 커플링 이후의 전기적 신호 전송을 위해 또는 송신 상태의 신호를 위한 열성 레벨들의 생성을 위해 사용된다.
버스(40)를 통해, 메시지(45, 46)들이 신호들의 형태로 개별 가입자국(10, 20, 30)들 사이에서 직렬 전송 가능하다. 가입자국(10, 20, 30)은 예를 들어 자동차의 제어 장치, 센서, 디스플레이 장치 등이다.
도 1에 들쭉날쭉한 검은색 블록 화살표로 도시된 바와 같이, 통신 시에 버스(40)에 에러가 발생하면, 에러 프레임(47)(에러 플래그)이 송신될 수 있다. 에러 프레임(47)은 6개의 우성 비트들로 구성된다. 다른 모든 가입자국(10, 20, 30)들은 이러한 6개의 연속적인 우성 비트들을 포맷 에러로서 또는 메시지(45, 46) 내에 6개의 동일한 비트들 이후 이에 대해 역인 비트가 삽입되어야 하도록 규정하는 비트 스터핑 규칙에 대한 위반으로서 인식한다.
에러가 없는 메시지(45, 46)는, 송신자에 의해 열성으로 송신된 응답 시간 슬롯에서 작동되는 우성 비트인 응답 비트를 통하여 수신자들에 의해 확인된다. 응답 시간 슬롯을 제외하고, 메시지(45, 46)의 송신자는, 그가 자기 스스로 송신하는 버스(40) 상에서 항상 레벨을 항상 볼 것으로 기대한다. 그렇지 않으면, 송신자는 비트 에러를 인식하고, 메시지(45, 46)가 유효하지 않은 것으로 간주한다. 실패한 메시지(45, 46)들이 반복된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가입자국(10)은 통신 제어 장치(11), 송수신 장치(12) 및 작동 모드 설정 장치(15)를 갖는다. 반면, 가입자국(20)은 통신 제어 장치(21) 및 송수신 장치(22)를 갖는다. 가입자국(30)은 통신 제어 장치(31), 송수신 장치(32) 및 작동 모드 설정 장치(35)를 갖는다. 가입자국(10, 20, 30)들의 송수신 장치(12, 22, 32)들은 도 1에 도시되어 있지 않더라도 각각 버스(40)에 직접 접속된다.
통신 제어 장치(11, 21, 31)들은 각각의 가입자국(10, 20, 30)과, 버스(40)에 접속된 가입자국(10, 20, 30)들 중 하나 이상의 다른 가입자국의, 버스(40)를 통한 통신을 제어하는데 각각 사용된다.
통신 제어 장치(11)는, 예를 들어 수정된 CAN 메시지(45)들인 제1 메시지(45)들을 생성하고 판독한다. 이 경우, 수정된 CAN 메시지(45)들은, 도 2를 참조하여 더 상세히 설명된 CAN XL 포맷에 기초하여 형성된다.
통신 제어 장치(21)는 ISO 11898-1:2015에 따른 종래의 CAN 컨트롤러와 같이 구성될 수 있다. 통신 제어 장치(21)는 제2 메시지(46)들, 예를 들어 고전적(Classical) CAN 메시지(46)들을 생성하고 판독한다. 고전적 CAN 메시지(46)들은, 메시지(46) 내에 최대 8개의 데이터 바이트 수가 포함될 수 있는 고전적 기본 포맷에 따라 형성된다. 대안적으로, 고전적 CAN 메시지(46)는, 최대 64개의 데이터 바이트 수가 포함될 수 있는 CAN FD 메시지로서 형성되며, 이러한 데이터 바이트는 또한 고전적 CAN 메시지(46)에서보다 훨씬 더 빠른 데이터 속도로 전송된다. 후자의 경우, 통신 제어 장치(21)는 종래의 CAN FD 컨트롤러와 같이 구성된다.
통신 제어 장치(31)는, 필요에 따라 CAN XL 메시지(45) 또는 고전적 CAN 메시지(46)를 송수신 장치(32)를 위해 제공하거나 그로부터 수신하도록 구성될 수 있다. 즉, 통신 제어 장치(31)는 제1 메시지(45) 또는 제2 메시지(46)를 생성하고 판독하며, 제1 및 제2 메시지(44, 46)들은 자신들의 데이터 전송 표준, 즉 이러한 경우 CAN XL 또는 CAN을 통해 구분된다. 대안적으로, 고전적 CAN 메시지(46)는 CAN FD 메시지로서 형성된다. 후자의 경우, 통신 제어 장치(31)는 종래의 CAN FD 컨트롤러와 같이 구성된다.
송수신 장치(12)는 하기에 더 상세히 설명되는 차이점들을 제외하고는 CAN XL 트랜시버로서 구성될 수 있다. 송수신 장치(22)는 종래의 CAN 트랜시버 또는 CAN FD 트랜시버와 같이 구성될 수 있다. 송수신 장치(32)는, 필요에 따라 CAN XL 포맷에 따른 메시지(45)들 또는 현재 CAN 기본 포맷에 따른 메시지(46)들을 통신 제어 장치(31)를 위해 제공하거나 그로부터 수신하도록 구성될 수 있다. 송수신 장치(12, 32)들은 추가적으로 또는 대안적으로 종래의 CAN FD 트랜시버와 같이 구성 가능하다.
2개의 가입자국(10, 30)들에 의해, CAN XL 포맷을 갖는 메시지(45)들의 생성과 전송, 그리고 이러한 메시지(45)들의 수신이 구현 가능하다.
도 2는 메시지(45)에 대해, 송수신 장치(12) 또는 송수신 장치(32)로부터 송신되는 것과 같은 CAN XL 프레임(450)을 도시한다. CAN XL 프레임(450)은 버스(40) 상에서의 CAN 통신을 위해 상이한 통신 단계(451 내지 453)들, 즉 중재 단계(451), 데이터 단계(452) 및 프레임 종료 단계(453)로 분할된다. 상이한 2개의 프레임(450)들 사이에서는, 가입자국(10, 20, 30)들 중 어떤 가입자국도 버스(40)에 무엇인가를 송신하지 않는 유휴 상태 또는 작동 준비 상태(Idle 또는 Standby)(410)가 버스(40) 상에 발생할 수 있다. 유휴 상태 또는 작동 준비 상태(Idle 또는 Standby)(410)는 하기에 간단히 유휴 상태(410)라고 불린다.
중재 단계(451)에서는, 식별자에 의하여, 어느 가입자국(10, 20, 30)이 가장 높은 우선 순위를 갖는 메시지(45, 46)를 송신하기를 원하는지 그리고 이에 따라 다음번에 후속 데이터 단계(452)에서의 송신을 위해 버스 시스템(1)의 버스(40)에 대한 배타적 액세스를 얻을 것인지에 대한 합의가 비트 단위로 가입자국(10, 20, 30)들 사이에서 이루어진다.
데이터 단계(452)에서는, CAN-XL 프레임 또는 메시지(45)의 사용자 데이터가 송신된다. 이러한 사용자 데이터는 데이터 길이 코드의 값 범위에 상응하게 예를 들어 최대 4096바이트 또는 그 보다 더 큰 값을 가질 수 있다. 데이터 단계(452)에서는, 정규 작동 시에 가입자국(10, 20, 30)들 중 하나의 가입자국만이 상술한 바와 같이 프레임(450)의 송신자이다. 이에 따라, 다른 모든 가입자국(10, 20, 30)들은 프레임(450)의 수신자이고, 따라서 수신 작동 모드로 스위칭된다.
프레임 종료 단계(453)에서는, 예를 들어 체크섬 필드 내에, 각각 사전 결정된 수의 동일 비트, 특히 10개의 동일 비트 또는 다른 수의 동일 비트 이후에 메시지(45)의 송신 블록에 의해 역 비트로서 삽입되는 스터프 비트들을 포함하는 데이터 단계(452)의 데이터에 대한 체크섬이 포함될 수 있다. 또한, 프레임 종료 단계(453)의 종료 필드 내에는 하나 이상의 응답 비트가 포함될 수 있다. 또한, CAN XL 프레임(450)의 종료를 나타내는 11개의 동일 비트들의 시퀀스가 제공될 수 있다. 하나 이상의 응답 비트에 의해서는, 이미 상술한 바와 같이, 수신된 CAN XL 프레임(450) 또는 메시지(45) 내의 수신 블록이 에러를 발견했는지 여부가 전달될 수 있다.
중재 단계(451) 및 프레임 종료 단계(453)에서는 CAN 및 CAN-FD에서와 같은 물리 계층이 사용된다. 이러한 물리 계층은 공지된 OSI 모델(Open Systems Interconnection Model)의 비트 전송 계층 또는 계층 1에 상응한다.
이러한 단계(451, 453) 동안 중요한 점은, 더 높은 우선 순위의 메시지(45, 46)가 방해받는 일 없이 버스(40)에 대한 가입자국(10, 20, 30)들의 동시적 액세스를 가능하게 하는 공지된 CSMA/CR 방법이 사용된다는 것이다. 이로 인해, 버스 시스템(1)에는 추가의 버스 가입자국(10, 20, 30)들이 비교적 간단히 추가될 수 있는데, 이는 매우 바람직하다.
CSMA/CR 방법으로 인해, 버스(40) 상의 우성 상태들을 갖는 다른 가입자국(10, 20, 30)들에 의해 오버라이트될 수 있는 버스(40) 상의 소위 열성 상태들이 존재해야 한다. 열성 상태에서, 개별 가입자국(10, 20, 30)에는 고 임피던스 조건이 우세한데, 이는 버스 회로의 기생 성분과 조합하여 더 긴 시간 상수를 초래한다. 이로 인해, 오늘날의 CAN FD 물리 계층의 최대 비트 전송률이 실제 차량에서 사용될 때 현재 초당 약 2메가비트로 제한된다.
메시지(45)의 송신 블록은, 가입자국(10)이 송신 블록으로서 중재에서 이겼을 때 그리고 이에 따라 가입자국(10)이 송신 블록으로서 송신을 위해 버스 시스템(1)의 버스(40)에 대한 배타적 액세스를 가질 때에야 비로소, 데이터 단계(452)의 비트들을 버스(40)로 송신하기를 시작한다.
매우 일반적으로, CAN XL를 갖는 버스 시스템에서는 CAN 또는 CAN FD에 비하여, 하기의 상이한 특성들, 즉
a) CAN 및 CAN FD의 강건성과 사용자 친화성을 담당하는 입증된 특성들, 특히 CSMA/CR 방법에 따른 중재자 및 식별자를 갖는 프레임 구조의 채택 및 경우에 따라서는 적응과,
b) 순 데이터 전송 속도의 초당 약 10메가비트로의 증가와,
c) 프레임당 사용자 데이터의 크기의 약 4kbyte로의 상승이 구현될 수 있다.
도 3은 통신 제어 장치(11), 송수신 장치(12) 및 작동 모드 설정 장치(15)를 구비한 가입자국(10)의 기본 구조를 도시한다. 작동 모드 설정 장치(15)는 평가 블록(151) 및 수신 임계값 스위칭 블록(152)을 갖는다.
가입자국(30)은, 작동 모드 설정 장치(35)가 송수신기(32)에 통합되지 않고, 통신 제어 장치(31) 및 송수신기(32)와는 별도로 제공된다는 점을 제외하고는 도 3에 도시된 것과 유사한 방식으로 형성된다. 따라서, 가입자국(30)과 작동 모드 설정 장치(35)는 별도로 설명되지 않는다. 장치(15)의 하기에 설명되는 기능들은 장치(35)에 동일하게 존재한다.
도 3에 따라, 통신 제어 장치(11), 송수신 장치(12) 및 장치(15)에 추가하여, 가입자국(10)은 통신 제어 장치(11)가 할당된 마이크로컨트롤러(13)와; 대안적으로 가입자국(10)의 전자 모듈을 위해 필요한 복수의 기능들이 결합된 시스템 기반 칩(SBC)일 수 있는 시스템 ASIC(16)[ASIC = 특정 용도 지향 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit)];을 또한 갖는다. 시스템 ASIC(16) 내에는 송수신 장치(12)에 추가하여, 송수신 장치(12)에 전기 에너지를 공급하는 에너지 공급 장치(17)가 설치된다. 에너지 공급 장치(17)는 일반적으로 5V의 전압(CAN-Supply)을 공급한다. 그러나, 필요에 따라 에너지 공급 장치(17)는 다른 값을 갖는 다른 전압을 공급할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 에너지 공급 장치(17)는 전류원으로서 구성될 수 있다.
또한, 송수신 장치(12)는 송신 블록(121) 및 수신 블록(122)을 갖는다. 하기에 송수신 장치(12)가 항상 언급될지라도, 송신 블록(121) 외부의 별도 장치 내에 수신 블록(122)을 제공하는 것이 대안적으로 가능하다. 송신 블록(121) 및 수신 블록(122)은 종래의 송수신 장치(22)에서와 같이 형성될 수 있다. 특히, 송신 블록(121)은 적어도 하나의 연산 증폭기 및/또는 하나의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 특히, 수신 블록(122)은 적어도 하나의 연산 증폭기 및/또는 하나의 트랜지스터를 포함할 수 있다.
송수신 장치(12)는 버스(40)에, 보다 정확하게는 CAN_H 또는 CAN-XL_H를 위한 그 제1 버스 와이어(41) 및 CAN_L 또는 CAN-XL_L를 위한 그 제2 버스 와이어(42)에 접속된다. 하나 이상의 접속부(43)를 통하여, 제1 및 제2 버스 와이어(41, 42)에 전기 에너지, 특히 전압(CAN-Supply)을 공급하기 위한 에너지 공급 장치(17)에 대한 전압 공급이 실행된다. 접지 또는 CAN_GND와의 연결은 접속부(44)를 통해 구현된다. 제1 및 제2 버스 와이어(41, 42)는 종단 저항(49)에 의해 말단부가 형성된다.
단순화를 위하여 도 3에 연결부가 도시되어 있지 않을지라도, 제1 및 제2 버스 와이어(41, 42)는 송수신 장치(12) 내에서, 트랜스미터라고도 불리는 송신 블록(121)과 연결될 뿐만 아니라, 리시버라고도 불리는 수신 블록(122)과도 연결된다. 제1 및 제2 버스 와이어(41, 42)는 송수신 장치(12) 내에서 장치(15)와도 연결된다.
버스 시스템(1)의 작동 시에, 송신 블록(121)은 송수신 장치(12)의 송신 작동에서 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같은 디지털 상태 0 및 1을 갖는 통신 제어 장치(11)의 송신 신호(TXD 또는 TxD)를 버스 와이어(41, 42)들을 위한 상응하는 신호(Data_0 및 Data_1)들로 변환할 수 있고, 이러한 신호(Data_0 및 Data_1)들을 도 4에 도시된 바와 같이 CAN_H 및 CAN_L 또는 CAN-XL_H 및 CAN-XL_L에 대한 접속부들에서 버스(40)로 송신할 수 있다.
수신 블록(122)은 CAN-XL_H 및 CAN-XL_L 상의, 버스(40)로부터 수신된 버스 신호들로부터 도 5에 따른 차동 전압(VDIFF)을 형성하고, 이러한 차동 전압을 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 디지털 상태 0 및 1을 갖는 수신 신호(RXD 또는 RxD)로 변환하고, 이러한 수신 신호를 도 3에 도시된 바와 같이 통신 제어 장치(11)에 전달한다. 유휴 상태(410)를 제외하고, 수신 블록(122)을 갖는 송수신 장치(12)는 정규 작동 시에 항상 버스(40) 상의 데이터 또는 메시지(45, 46)의 전송을 청취하는데, 자세히 말해 송수신 장치(12)가 메시지(45)의 송신 블록인지 여부와는 무관하게 청취한다.
도 4에 따라, CAN-XL_H 및 CAN-XL_L 상의 신호들은 상술한 통신 단계(451, 453)들에서, CAN으로부터 공지된 바와 같이 우성 버스 레벨 및 열성 버스 레벨(401, 402)을 갖는다. 반면, 데이터 단계(452)에서의 신호(CAN-XL_H 및 CAN-XL_L)들은, 도 6에 의해 하기에 더 상세히 설명되는 바와 같이 CAN_H 및 CAN_L 상의 종래의 신호들과는 상이하다. 버스(40) 상에는, 도 4의 신호(CAN-XL_H 및 CAN-XL_L)들에 의하여, 도 5에 도시된 차동 신호(VDIFF = CAN-XL_H - CAN-XL_L)가 형성된다. 차동 신호(VDIFF)의 비트들은 비트 지속 시간(t_bt1)을 갖는다.
도 4로부터 판독 가능한 바와 같이, 송신 블록(121)은 상술한 통신 단계(451, 453)들에서만 차동 신호(CAN-XL_H, CAN-XL_L)들의 우성 상태(402)들을 상이하게 구동한다. 이 경우, 열성 상태(401)들에 대한 버스(40) 상의 버스 레벨들은 상술한 통신 단계(451, 453)들에서, 예를 들어 약 5V의 전압(Vcc 또는 CAN-Supply)의 절반, 즉 2.5V와 동일하다. 열성 상태(401)에서 버스 레벨은 송신 블록(121)에 의해 구동되지 않고, 종단 저항(49)을 통해 설정된다. 반면, 우성 상태(402)들에 대한 버스(40) 상의 버스 레벨은 신호(CAN_XL_L)에 대해서는 약 1.5V이고, 신호(CAN_XL_H)에 대해 3.5V이다. 이에 상응하게, 도 4 및 도 5의 예시에서는 약 0V 내지 2V의 차동 전압(VDIFF)이 설정된다. 이에 따라, 전압(VDIFF = CAN-XL_H - CAN-XL_L)을 위하여, 열성 상태(401)들[송신 신호(TxD)의 논리 '1']에 대해 약 0V의 값이 나타나고, 우성 상태(402)들[송신 신호(TxD)의 논리 '0']에 대해 약 2.0V의 값이 나타난다. 상태(401, 402)들 사이의 상태 전환을, 수신 블록(122)은 위상(451, 453)들 내에서, 도 5에 도시된 수신 임계값(T_a)의 도움으로 인식할 수 있다. 도 5의 예시에서, 수신 블록(122)의 수신 임계값(T_a)은 약 0.7V에서 설정된다. 일반적인 트랜시버 모듈 또는 송수신 장치(12)의 모듈에서, 수신 임계값은 작동 온도, 작동 전압 및 제조 허용 오차에 따라 T_a_min 내지 T_a_max의 허용 오차 범위 내에 있다.
도 6 및 도 7은 데이터 단계(452)에 대한 도 4 및 도 5와 비교 가능한 시간 진행 곡선들을 도시한다. 따라서, 송신 블록(121)은 데이터 단계(452)에서 차동 신호(CAN-XL_H, CAN-XL_L)들의 버스 상태(U_D0, U_D1)들을 각각 상이하게 구동한다.
매우 일반적으로, 프레임(450)의 수신자들에서의 통신 단계(451, 453)들에서 열성 상태(401)들에 대한 최대 0.05V = VDIFF_401_max와 우성 상태(402)들에 대한 적어도 1.5V = VDIFF_402_min 사이의 차동 전압(VDIFF)이 설정되는 것이 도 8에 따라 적용된다. 또한, 일반적으로, 스위칭 블록(152) 내에서 수신 블록(122)의 수신 임계값(T_a)이 0.5V의 최소 수신 임계값(T_a_min)과 0.9V의 최대 수신 임계값(T_a_max) 사이에 위치하는 것이 도 8에 따라 적용된다. 수신 임계값(T_a)의 값은 제조 허용 오차와, 온도 및 작동 전압의 영향에 따라 설정된다. 이에 따라, 도 8의 좌측 부분에 예시로서 도시된 바와 같이 차동 전압(VDIFF)이 0.5V 미만에 위치한 경우, 버스 레벨(VDIFF_401)은 확실히 "열성"으로 판독된다. 차동 전압(VDIFF)의 레벨이 0.9V을 초과하여 위치한 경우, 버스 레벨은 확실히 "우성"으로 판독된다. 차동 전압(VDIFF)의 레벨이 0.5V 내지 0.9V에 위치한 경우, 레벨은 확실히 "열성" 또는 "우성"으로서 인식될 수 없다.
송수신 장치(12), 특히 그의 장치(15)가 중재 단계(451)의 종료를 인식하면, 버스 시스템(1)의 가입자국(10, 20, 30)들에서는 추후에 도 9에 의해 더 상세히 설명되는 바와 같이 송수신 장치(12, 22, 32)가 데이터 단계(452)에 대한 상응하는 작동 모드로 전환된다.
도 8의 우측 부분은, 데이터 단계(452)의 작동 모드에서 송신 블록(121)이 버스(40)에 송신하는 신호(Data_0 및 Data_1)들로부터 형성되는 차동 전압(VDIFF)을 도시한다. 도 6 내지 도 8의 예시에서, Data_0 상태들에 대한 버스(40) 상의 버스 레벨들은, 신호(CAN_XL_H)에 대해 약 3V에 위치하고, 신호(CAN_XL_L)에 대해 2V에 위치한다. 데이터 단계(452)에서의 Data_1 상태들에 대한 버스(40) 상의 버스 레벨(U_D1)은 신호(CAN_XL_H)에 대해 약 2V에 위치하고, 신호(CAN_XL_L)에 대해 3V에 위치한다. +/-1V의 차동 전압(VDIFF)은 다른 버스 레벨들에 의해서도 가능할 것이다. 그러나, 도 6에 따른 3V 및 2V의 레벨들은 5V의 작동 전압에서 2.5V의 중심 전압에 대해 대칭이다. 이러한 대칭성은 버스(40) 상에서의 신호들의 품질을 저하시키는 방출의 감소를 위해 바람직하다.
도 8의 우측 부분에 따라, 버스 상태(Data_0, Data_1)들에 대한 선택적으로 더 빠른 데이터 단계(452)에서 버스 상태(U_D0, U_D1)들 또는 차동 전압(VDIFF_D0, VDIFF_D1)들은 송신 신호(TXD)의 이진 데이터 상태(0 및 1)들에 상응하게 설정된다. 데이터 단계(452)에서 수신자에 의해 예상되는, Data_0 비트들에 대한 최소 차동 전압(VDIFF_D0_min)은 도 6 내지 도 8의 예시에서 약 0.6V에 위치한다. Data_1 비트들에 대한 최대 차동 전압(VDIFF_Dl_max)은 도 6 내지 도 8의 예시에서 데이터 단계(452)에서 약-0.6V에 위치한다.
이를 위해, 송신 블록(121)은 상술한 통신 단계(451, 453)들에서와 같이, 차동 신호(CAN-XL_H, CAN-XL_L)들의 상태들을 다시 상이하게 구동한다. 그러나, 데이터 단계(452)에서의 2개의 버스 상태(U_D0, U_D1)들 또는 차동 전압(VDIFF_D0, VDIFF_D1)들은 송신 신호(TXD)의 데이터 상태(0 및 1)들에 상응하게 대칭적으로 구동된다. 또한, 통신 단계(451, 453)들에서의 데이터 상태(Data_0)들에 대한 버스 레벨들은 통신 단계(452)에서의 데이터 상태(Data_0)들과는 상이하다. 또한, 통신 단계(451, 453)들에서의 데이터 상태(Data_1)들에 대한 버스 레벨들은 통신 단계(452)에서의 데이터 상태(Data_1)들과는 상이하다.
데이터 단계(452)에서, 수신 블록(122)은 단계(451, 453)들의 수신 임계값(T_a)에 추가적으로, 명목상 약 0.0V에 위치하고, 이에 따라 T_d_max = 0.1V의 최대값과 T_d_min = -0.1V의 최소값 사이에 위치하는 수신 임계값(T_d)을 사용한다. 수신 임계값(T_d)의 값은 제조 허용 오차와, 온도 및 작동 전압의 영향에 따라 설정된다.
열성 데이터 상태(VDIFF_401)에 대한 공칭 차동 전압은 T_d_max와 T_d_min 사이의 범위에서 0V을 가지므로, 수신 임계값(T_d)이 사용될 때 명확하게 인식될 수 없다. 그러나, 열성 데이터 상태(VDIFF_401)에 대한 공칭 차동 전압은 수신 임계값(T_a)에 의해 인식될 수 있다. 데이터 상태(Data_0, VDIFF_D0_min)에 대한 최소 차동 전압은 T_a_max 미만에 위치하므로, 수신 임계값(T_a)이 사용될 때 명확하게 인식될 수 없다. 그러나, 데이터 상태(Data_0, VDIFF_D0_min)에 대한 최소 차동 전압은 수신 임계값(T_d)에 의해 인식될 수 있다.
또한, 데이터 단계(452)에서의 수신 블록(122)은 약 -0.4V에 위치하는 수신 임계값(T_c)을 추가적으로 사용할 수 있다. 이를 위해, 작동 모드 설정 장치(15)는, 단계(451, 453)들에서 사용되는 지금까지 단 하나였던 수신 임계값(T_a)과, 지금까지 단계(452)에서만 사용되었던 하나의 수신 임계값(T_d)을 수신 블록(122)에 대하여 3개의 수신 임계값(T_a, T_d, T_c)들로 설정하거나, 도 9를 참조하여 더 상세히 설명되는 바와 같이, 수신 임계값(T_c)의 평가에 따라 수신 임계값(T_a, T_d)들 중 하나의 수신 임계값을 부가적으로 스위칭한다.
그러나, 수신 임계값(T_c)에 대한 수치가 예를 들어 -0.4V인 경우에도, 이러한 수치는 현재 사용되는 CAN 버스 토폴로지에 따라 최적화될 수 있다.
따라서, 송신 블록(121)은 도 9를 참조하여 더 상세히 설명되는 바와 같이, 단계(451, 453)들에서의 제1 작동 모드로부터 데이터 단계(452)에서의 다른 작동 모드로 전환된다. 제1 작동 모드에서 비트들은 비트 지속 시간(t_bt1)을 갖고, 우성 및 열성의 버스 상태들 또는 버스 레벨들이 존재한다. 데이터 단계(452)의 하나의 작동 모드에서, 비트들은 비트 지속 시간(t_bt2)을 갖고, 우성 및 열성의 버스 상태들 또는 버스 레벨들이 존재하지 않고, 대신에 버스 레벨(Data_0 및 Data_1)들이 존재한다. 비트 지속 시간(t_bt2)은 도 6에 도시된 바와 같이 비트 지속 시간(t_bt1)보다 더 작을 수 있다. 선택적으로, 비트 지속 시간(t_bt2, t_bt1)들은 동일하다.
다시 말해, 도 4, 도 5 및 도 6의 좌측 부분에 따른 제1 작동 모드에서, 송신 블록(121)은, 버스(40)의 2개의 버스 라인(41, 42)들에 대한 상이한 버스 레벨들을 갖는 버스 상태(402)로서의 송신 신호(TxD)의 제1 데이터 상태, 예를 들어 0과, 버스(40)의 2개의 버스 라인(41, 42)들에 대한 동일한 버스 레벨을 갖는 버스 상태(401)로서의 송신 신호(TxD)의 제2 데이터 상태, 예를 들어 1을 생성한다.
또한, 송신 블록(121)은, 데이터 단계(452)을 포함하는 작동 모드에서의 신호(CAN-XL_H, CAN-XL_L)들의 시간 진행 곡선에 대해 송신 신호(TxD)의 제1 및 제2 데이터 상태(0, 1)를 각각 적어도 부분적으로 구동하므로, 버스(40)의 2개의 버스 라인(41, 42)들에 대한 도 6의 우측 부분의 버스 레벨(Data_0, Data_1)들이 형성된다.
통신 단계(453, 451)들에서의 CAN의 물리 계층과 데이터 단계(452)에서의 상술한 물리 계층 간의 차이점은, 데이터 단계(452)에서의 차동 전압(VDIFF_D1)을 갖는 상태(Data_1)들이 부분적으로 내지는 완전히 송신 블록(121) 또는 송수신 장치(12)에 의해 구동된다는 것이다. 데이터 단계(452)에서의 예를 들어 10Mbit/s의 비트 전송률에서, 비트 시간은 t_bt2 = 100ns이다.
이에 따라, 도 6의 도시된 예시에서 데이터 단계(452)에서의 비트 지속 시간(t_bt2)은, 중재 단계(451) 및 프레임 종료 단계(453)에서 사용되는 비트 지속 시간(t_bt1)보다 짧다. 따라서, 데이터 단계(452)에서는 중재 단계(451) 및 프레임 종료 단계(453)에서 보다 더 높은 비트 전송률에 의해 전송이 실행된다. 이러한 방식으로 버스 시스템(1) 내의 전송 속도는 CAN FD에서보다 더욱 상승될 수 있다.
도 9는, 하기에 더 상세히 설명되는 바와 같이, "저속 작동 모드"(B_451) 또는 "Slow 모드"가 선택적으로 사용되는 통신 단계(451, 453)들과, "고속 작동 모드" 또는 "Fast 모드"가 사용되는 통신 단계(452) 사이에서의 수신 블록(122)의 전환을 다이어그램으로 도시한다. 또한, 송수신 장치(12)는, 작동 모드(B_451)와 작동 모드(B_420) 사이의 화살표 상의 전환 조건(S20)에 의해 도시된 바와 같이 구성 작동 모드(B_420)로 스위칭될 수 있다.
구성 작동 모드(B_420)에서는 통신을 위한 하나 이상의 설정, 예를 들어 수신 임계값(T_a, T_d, T_c)들에 대한 수치들이 어떻게 설정되는지가, 버스 시스템(1) 내에서의 통신 시에 사용되는 지속 시간들에 대한 수치들이 어떻게 설정되는지가, 하나 이상의 식별자가 어떻게 지정되는지가 또는 여타 설정들이 실행될 수 있다. 작동 모드(B_420)로부터 작동 모드(B_451)로의 스위칭백 조건(S21)은, 작동 모드(B_420, B_451)들 사이의 화살표 상의 스위칭백 조건(S21)에 의해 도시된 바와 같이, 송신 신호(TxD)가 예를 들어 5㎲보다 긴 사전 결정된 시간(t) 동안 일정한 것일 수 있다. 스위칭백 조건(S21)은, 사전 결정된 시간(t) 이후에 가입자국(10)이 버스 시스템(1) 내에서의 통신에 확실히 재참여할 수 있도록 한다.
통신 단계(452)에서, 송수신 장치(12), 보다 정확하게는 그의 수신 블록(122)에 대해서는 3개의 상이한 작동 모드들, 즉 작동 모드(B_452_RX), 작동 모드(B_452_TX) 및 작동 모드(B_452_RX_A)가 존재한다. 작동 모드는, CAN 버스(40)가 현재 어느 단계에서 작동되고 있는지 모르고 통신에 통합되기를 원하는 가입자국(10, 20, 30)만을 위해 제공된다. 이는 하기에 더 상세히 설명된다.
도 9에 도시된 바와 같이 작동 모드(451, 452_RX, 452_TX, 452_RX_A)들 사이에서 전환되어야 함을 인식하기 위하여, 작동 모드 설정 장치(15), 보다 정확하게는 그 평가 블록(151)이 사용될 수 있다. 평가 블록(151)은 비교기로서 구성될 수 있다. 유용하게는, 작동 모드 설정 장치(15)의 블록(152)에 의한 전환이 오버슈트 또는 반사를 통해 잘못 트리거링되지 않도록, 평가 블록(151)의 측정 결과가 저역 통과 필터링된다.
수신 임계값 스위칭 블록(152)은, 평가 블록(151)의 평가 결과에 따라, 작동 모드(451, 452_RX, 452_TX, 452_RX_A)들 중 어느 작동 모드로 수신 블록(122)이 스위칭되어야 하는지를 결정하도록 구성된다.
가입자국(10)이 중재에서 이기지 않은 경우, 가입자국(10)의 정규 작동 시에 CAN-XL 프레임(450)에 대한 중재 단계(451)의 종료가 인식되었다면, 수신 임계값 스위칭 블록(152)은 작동 모드(B_451)로부터 작동 모드(B_452_RX)로의 스위칭을 실행한다. 이러한 경우, 송수신 장치(12)는 후속 데이터 단계(452)에서 수신자로서만 작용할 수 있다. 대안적으로, 가입자국(10)이 중재에서 이긴 경우, 작동 모드(B_452_TX)에서의 후속 데이터 단계(452)에서, 송수신 장치(12)는 프레임(450)의 송신자로서 뿐만 아니라 수신자로서도 작용한다.
결과적으로, 가입자국(10)이 중재에서 졌는지 또는 이겼는지 여부와는 관계없이, 송수신 장치(12), 특히 수신 블록(122)은, 도 4 또는 도 6의 좌측 부분에 따른 신호들이 생성되는 작동 모드(B_451)로부터 데이터 단계(452)를 위해 작동 모드(B_452_RX)로 전환된다. 즉, 가입자국(10)은 도 9의 화살표(S1)에 의해 도시된 바와 같이, 작동 모드(B_451)로부터 작동 모드(B_452_RX)로 전환된다. 따라서, 도 4 내지 도 6을 참조하여 이미 언급한 바와 같이, 수신 임계값 스위칭 블록(152)은 수신 임계값(T_a) 대신 수신 임계값(T_d)을 스위치 온한다. 가입자국(10)이 중재에서 진 경우, 송신 블록(121)도 비활성화되거나 잠기므로, 버스(40) 상에 어떠한 신호들도 송신되지 않게되는데, 이는 가입자국(10)이 프레임(450)의 수신자로서만 작용하기 때문이다.
가입자국(10)이 중재에서 지지 않고 이겼다면, 송수신 장치(12), 특히 송신 블록(121)은 데이터 단계(452)에 대한 작동 모드(B_452_RX)로부터 다시 작동 모드(B_452_TX)로 전환된다. 즉, 도 9의 화살표 S2에 의해 도시된 바와 같이, 가입자국(10)은 작동 모드(B_452_RX)로부터 작동 모드(B_452_TX)로 전환된다. 이에 따라, 송신 블록(121)은 도 6의 우측 부분에 따른 신호들을 버스(40)로 송신한다. 또한, 수신 블록(122)은, 작동 모드(B_452_RX)에서와 같이 그리고 이미 상술한 바와 같이 버스(40)로부터의 신호들을 수신한다.
작동 모드(B_452_TX, B_451)들 사이의 화살표 상의 스위칭백 조건(S3_1, S3_2, S3_3)들에 의해 도시된 바와 같이, 하기 3가지 경우들 중 하나의 경우가 존재할 때, 수신 임계값 스위칭 블록(152)은 작동 모드(B_452_TX)로부터 다시 작동 모드(B_451)로 스위칭된다.
데이터 단계(452)가 종료되었음을 가입자국(10), 예를 들어 평가 블록(151)이 작동 모드(B_452_TX)에서 인식하는 경우, 스위칭백 조건(S3_1)이 존재한다.
스위칭백 조건(S3_2)은 수신 신호(RxD)가 동일한 비트들의 너무 긴 시퀀스를 포함하는 경우에, 즉 예를 들어 에러 프레임(47)이 수신되었거나 실수로 프레임(450)에 스터프 비트가 삽입되지 않은 경우에 존재한다.
스위칭백 조건(S3_2)은, 가입자국(20, 30)들 중 하나 이상의 다른 가입자국이 데이터 단계(452) 동안 버스(40)에 무언가를 송신함으로써, 버스(40)에 대한 배타적이고 충돌없는 액세스가 더 이상 존재하지 않고, 버스(40) 상에서 충돌이 발생한다는 것을 송수신 장치(12)가 인식하는 경우에 존재한다.
또한, 작동 모드(B_452_RX, B_451)들 사이의 화살표 상의 스위칭백 조건(S4_1, S4_2)들에 의해 도시된 바와 같이, 하기 2가지 경우들 중 하나의 경우가 존재할 때, 수신 임계값 스위칭 블록(152)은 작동 모드(B_452_RX)로부터 다시 작동 모드(B_451)로 스위칭된다.
데이터 단계(452)가 종료되었음을 가입자국(10), 예를 들어 평가 블록(151)이 작동 모드(B_452_RX)에서 인식하는 경우, 스위칭백 조건(S4_1)이 존재한다.
스위칭백 조건(S4_2)은, 가입자국(10)이 자기 스스로 버스(40)에 프레임(450)을 송신하기 위하여 그 다음 중재에 참여하기를 원하기 때문에, 데이터 단계(452)의 종료 이후에 송신 블록(121)이 버스(40)에 무언가를 다시 송신하는 경우에 존재한다.
안전을 이유로, 진행 중인 데이터 단계(452) 동안 송신 블록(121)이 버스(40)에 무언가를 송신하는 경우에, 수신 임계값 스위칭 블록(152)은 또한 작동 모드(B_452_RX)로부터 다시 작동 모드(B_451)로 스위칭된다. 이는, 작동 모드(B_452_RX, B_451)들 사이의 화살표 상의 스위칭백 조건(S5)에 의해 도시된다. 일반적으로, 송신 블록(121)은, 에러가 인식된 경우에 작동 모드(B_452_RX)에서 버스(40)에 무언가를 송신할 뿐이므로, 송신 블록(121)은 에러 프레임(47)을 버스(40)에 송신한다. 스위칭백 조건(S5)은 버스 시스템(1) 내의 통신이 다시 제1 작동 모드(B_451)로부터 확실히 시작될 수 있도록 하는 안전 조치를 나타낸다.
안전을 이유로, 작동 모드(B_452_TX, B_451)들 사이의 화살표 상의 스위칭백 조건(S6)에 의해 도시된 바와 같이, 송신 신호(TxD)가 예를 들어 5㎲보다 긴 사전 결정된 시간(t) 동안 일정한 경우에, 수신 임계값 스위칭 블록(152)은 또한 작동 모드(B_452_TX)로부터 다시 작동 모드(B_451)로 스위칭된다. 스위칭백 조건(S6)은 버스 시스템(1) 내의 통신이 에러 상태들에 대해 강건하도록 하는 안전 조치를 나타낸다.
또한, 도 9에서 작동 모드(B_451, B_452_RX_A)들 사이의 화살표 상에 도시된 바와 같이, 예를 들어 하기 3가지 스위치 온 조건(Sl_1, Sl_2, Sl_3)들 중 하나의 스위치 온 조건이 존재할 때, 수신 임계값 스위칭 블록(152)은 작동 모드(B_451)로부터 작동 모드(B_452_RX_A)로 전환되도록 구성된다. 작동 모드(B_452_RX_A)는 "Auto Fast RX" 모드로 불릴 수도 있다.
스위치 온 조건(S1_1)은, 가입자국(10)이 스위치 온되고 진행 중인 버스 통신에 통합되어야 할 때 존재한다.
스위치 온 조건(S1_2)은, 가입자국(10)이 프로토콜 예외 상태(Protocol-Exception-State)로 스위칭될 때 존재한다.
스위치 온 조건(S1_1)은, 가입자국(10, 30)이 송신 가입자국(10, 30)에 대한 동기화를 상실했을 때 존재한다.
작동 모드(B_452_RX_A)에서, 수신 임계값 스위칭 블록(152)은 하기에 설명된 바와 같이, 수신 임계값(T_c)의 사용 하에 "Slow" 작동 모드(B_451)의 수신 임계값(T_a)들과 "Fast RX" 작동 모드(B_452_RX)의 수신 임계값(T_d) 사이에서 전환된다.
작동 모드(B_452_RX_A)에서, 송수신 장치(12)는 우선 "Slow" 작동 모드(B_451)의 수신 임계값(T_a) 및 수신 임계값(T_c)에 의해 작동한다. 수신 임계값이 T_c에 미달하자 마자, 송수신 장치(12), 보다 정확하게는 그의 블록(152)은 사전 결정된 지속 시간(t_A)(tAuto_Mode) 동안 수신 임계값(T_a)을 "Fast RX" 작동 모드(B_452_RX)의 수신 임계값(T_d)으로 전환한다. 사전 결정된 지속 시간(t_A)의 경과 이후, 송수신 장치(12), 보다 정확하게는 그의 블록(152)은 수신 임계값(T_d)을 다시 "Slow" 작동 모드(B_451)의 수신 임계값(T_a)으로 스위칭한다. 지속 시간(t_A)은 예를 들어 구성 작동 모드(B_420)에서, 송수신 장치(12)가 "Fast RX" 모드(B_452_RX)의 수신 임계값(T_d)에 의해 작동하는 사전 결정된 지속 시간(t_A) 동안 송수신 장치(12)가 하나 이상의 스터프 비트를 통신 장치(11)에 전달하는 방식으로 설정된다. 이러한 방식으로, 유휴 상태(410)가 실수로 CAN XL 프레임(450)의 데이터 단계(452) 동안 인식되는 것이 방지된다. CAN XL 프레임(450)의 데이터 단계(452) 동안, 송수신 장치(12)는 상술한 바와 같이 여러 번 전환될 수 있다.
즉, 작동 모드(B_452_RX_A, B_451)들 사이의 화살표 상의 스위칭백 조건(S4_3)에 의해 도시된 바와 같이, 수신 임계값(T_c)이 사전 결정된 지속 시간(t_A) 동안 미달되지 않은 경우, 수신 임계값 스위칭 블록(152)은 작동 모드(B_452_RX_A)로부터 다시 작동 모드(B_451)로 스위칭된다. 데이터 단계(452)가 종료되고, 이에 따라 Data_1 레벨이 더 이상 버스(40)에 작동되지 않는 경우에, 스위칭백이 발생한다.
"Slow" 작동 모드(B_451)의 수신 임계값(T_a)으로의 자동 스위칭백은, 유휴 상태(410)가 데이터 단계(452) 이후에 확실히 인식되도록 보장한다.
유휴 상태(410)의 인식 이후, 통신 장치(11)는 버스 통신에 통합되고, 송수신 장치(12)를 "Auto Fast RX" 모드 또는 작동 모드 (B_452_RX_A)로부터 "Slow" 작동 모드 또는 작동 모드(B_451)로 스위칭한다.
스위칭백 조건(S4_3)은 가입자국(10)이 버스 통신에 통합 가능하도록 하는 조치를 나타낸다. 작동 모드(B_452_RX_A)에서, 가입자국(10)이 예를 들어 스위치 온 이후에, 어느 작동 모드(B_451, B_452_RX, B_452_TX)에서 버스 시스템(1) 내의 다른 송수신 장치(22, 32)들이 작동하는지를 아직 알 수 없는 경우, 가입자국(10)은 수신 임계값(T_c)에 의하여, 실수로 유휴 상태(410)를 인식하는 것을 방지할 수 있다.
이는, 실행 중인 CAN XL 프레임(450)의 "데이터 0" 비트들을 가입자국(10)이 확실하게 인식할 수 없기 때문에, 자신의 송수신 장치(12)를 통합을 위해 "Slow 모드" 또는 작동 모드(B_451)로 스위칭하는 가입자국(10)이 통합을 너무 일찍 종료하는 것을 방지한다. 가입자국(10)이 통합을 너무 일찍 종료하는 경우, 가입자국(10)은 통신을 간섭할 수 있다.
또한, 가입자국(10)이 휴지 CAN 버스(40)의 열성 비트(401)들을 모두 인식할 수 없는 경우에, 자신의 송수신 장치(12)를 통합을 위해 "Fast 모드" 또는 작동 모드(B_452_RX)로 스위칭하는 가입자국(10)이 통합을 너무 늦게 종료하거나 전혀 종료하지 않는 것이 방지된다. 가입자국(10)이 결코 통합을 종료하지 않는다면, 가입자국(10)은 통신에 참여할 수 없다.
도 10은 제2 실시예에 따른 작동 모드 설정 장치(15)와 수신 블록(122) 또는 송수신 장치(12)의 구성을 도시하는 상태 다이어그램을 도시한다. 본 실시예에 따른 작동 모드 설정 장치(15)와 수신 블록(122) 또는 송수신 장치(12)는 하기에 설명되는 차이점들을 제외하고는, 선행하는 실시예에 따른 작동 모드 설정 장치(15)와 수신 블록(122) 또는 송수신 장치(12)와 같이 형성된다.
선행하는 실시예와는 상이하게, 작동 모드 설정 장치(15)는 도 10에 도시된 바와 같이 "Auto Fast RX" 모드 또는 작동 모드(B_452_A)를 통해 "Slow" 모드 또는 작동 모드(B_451)를 대체한다. 이에 따라, 가입자국(10)은 "Auto Fast RX" 모드 또는 작동 모드(B_452_A)를, 도 9를 참조하여 상술한 바와 같이 통합을 위해 사용할 뿐만 아니라 정규 통신 동안에 사용하기도 한다.
이러한 경우, 본 실시예에서는 작동 모드 설정 장치(15), 특히 그의 수신 임계값 스위칭 블록(152) 내에서, 수신 임계값(T_d, T_c)들의 자동 전환이 스위치 오프되는 사전 결정된 제2 시간(t_A_10)(tAuto_Off)이 특성화된다. 이 경우, 예를 들어 이러한 자동 전환은, 통신 제어 장치(11), 보다 정확하게는 그의 프로토콜 컨트롤러가 작동 모드를 전환한 이후에, 또는 통신 제어 장치(11)의 송수신 장치(12)의 TxD 입력이 '0'으로 설정된 이후에, 시간(t_A_10)(tAuto_Off) 동안 스위치 오프된다.
이러한 방식으로, 예를 들어 헤더 체크섬 내 에러(Header-CRC-Error)로 인해, 수신된 CAN XL 프레임(450)의 길이를 인식할 수 없는 가입자국(10, 30)은, 사전에 실수로 유휴 상태(410)를 인식하는 일 없이 CAN XL 프레임(450)의 끝의 재통합 패턴을 기다릴 수 있다.
이를 통해, 가입자국(10, 30)들은 고전적 CAN 에러 프레임(에러 플래그)(47)들을 사용하는 일 없이 에러들 이후에 재통합될 수 있다. 이는, 진행 중인 통신이 이를 통해 간섭받지 않고 중단되지 않기 때문에 매우 바람직하다. 그 결과, 버스 시스템(1) 내의 순 데이터 속도는 더욱 향상될 수 있다.
장치(15, 35)들, 가입자국(10, 20, 30)들, 버스 시스템(1) 및 그에서 구현되는 방법의 상술한 모든 실시예들은 개별적으로 또는 모든 가능한 조합으로서 사용될 수 있다. 특히, 상술한 실시예들 및/또는 그 변형예들의 모든 특징들은 임의로 조합될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 특히 하기의 변형예들이 고려 가능하다.
본 발명이 CAN 버스 시스템의 예시에서 상술되었다 하더라도, 본 발명은 상이한 통신 단계들을 위해 생성되는 버스 상태들이 서로 상이한 2개의 다양한 통신 단계들이 사용되는 각각의 통신 네트워크 및/또는 통신 방법에서 사용될 수 있다. 특히, 본 발명은 이더넷 및/또는 100 Base-T1 이더넷, 필드버스 시스템 등과 같은 여타 직렬 통신 네트워크들의 개발 시에 사용 가능하다.
특히, 실시예들에 따른 버스 시스템(1)은, 데이터가 2개의 상이한 비트 전송률로 직렬 전송 가능한 통신 네트워크일 수 있다. 버스 시스템(1)에서 공통 채널에 대한 가입자국(10, 20, 30)의 배타적이고 충돌없는 액세스가 적어도 특정 기간 동안 보장되는 것이 바람직하지만 필수 전제 조건은 아니다.
이러한 실시예들의 버스 시스템(1) 내의 가입자국(10, 20, 30)의 수 및 배열은 임의적이다. 특히, 버스 시스템(1) 내의 가입자국(20)은 생략될 수 있다. 가입자국(10 또는 30)들 중 하나 이상의 가입자국이 버스 시스템(1) 내에 존재할 수 있다. 버스 시스템(1) 내의 모든 가입자국들이 동일하게 구성되는 것, 즉 가입자국(10)만이 존재하거나 가입자국(30)만이 존재하는 것이 고려 가능하다.
수신 임계값(T_d 또는 T_a)으로 부가적으로 스위칭되는 수신 임계값(T_c)들의 수는 상술한 것보다 더 증가될 수도 있다. 이를 통해, 진행 중인 통신의 현재 작동 모드의 검출에 대한 타당성 검사가 더욱 개선될 수 있다.
그러나, 임계값들의 평가의 복잡성은 스위칭된 임계값(T_c)들의 수에 따라 증가한다.
작동 모드의 인식을 위해 상술한 모든 변형예들은, 전자기 호환성(EMC)과 관련한 그리고 정전기 방전(ESD), 펄스 및 기타 간섭에 대한 견고성을 향상시키기 위해 시간 필터링이 실행될 수 있다.

Claims (14)

  1. 직렬 버스 시스템(1)용 장치(12; 32)로서,
    버스 시스템(1)의 버스(40)로부터 신호(VDIFF)를 수신하기 위한 수신 블록(122)이며, 이러한 신호(VDIFF)는 버스 시스템(1)의 가입자국(10, 20, 30)들 간에 메시지(45)가 교환되도록 하는 송신 신호(TxD)를 기반으로 하고, 수신 블록(122)은, 신호(VDIFF) 내에서 열성 버스 상태(401)가 우성 버스 상태(402)에 의해 오버라이트 가능한 제1 통신 단계(451; 453, 451)에서 신호(VDIFF)를 제1 수신 임계값(T_a)에 의해 수신하고, 신호(VDIFF) 내에 열성 버스 상태(401) 및 우성 버스 상태(402)와는 다른 버스 상태들이 존재하는 제2 통신 단계(452)에서 신호(VDIFF)를 제2 수신 임계값(T_d)에 의해 수신하도록 구성되는 수신 블록과;
    제1 수신 임계값(T_a) 및 제2 수신 임계값(T_d)과는 상이한 전환 수신 임계값(T_c)에 의해 버스 시스템(1)의 버스(40)의 신호(VDIFF)를 평가하기 위한 평가 블록(151)과; 그리고
    평가 블록(151)이 전환 수신 임계값(T_c)에 의해 신호(VDIFF) 내에서 송신 신호(TxD)의 Data_1에 대한 버스 레벨(VDIFF_1)을 인식하는 경우에 제1 수신 임계값(T_a)으로부터 제2 수신 임계값(T_d)으로 수신 블록(122)의 수신 임계값을 시간적으로 기한 설정된 방식으로 전환하기 위한 수신 임계값 스위칭 블록(152);을 갖는, 직렬 버스 시스템용 장치(12; 32).
  2. 제1항에 있어서,
    수신 임계값 스위칭 블록(152)은, 수신 블록(122)의 수신 임계값을 제1 수신 임계값(T_a)으로부터 제2 수신 임계값(T_d)으로 시간적으로 기한 설정된 방식으로 전환하기 위하여 수신 블록(122)을, 장치(12; 32)의 3개의 다른 작동 모드들과는 상이한 작동 모드(B_452_RX_A)로 스위칭하도록 구성되고,
    장치(12; 32)의 3개의 다른 작동 모드들은,
    제1 통신 단계(451; 453, 451)에서 신호(VDIFF)를 송신 및/또는 수신하기 위한 제1 작동 모드(B_451)와,
    제2 통신 단계(452)에서 신호(VDIFF)를 수신만 하기 위한 제2 작동 모드(B_452_RX)와,
    제2 통신 단계(452)에서 신호(VDIFF)를 송신 및 수신하기 위한 제3 작동 모드(B_452_RX)를 포함하는, 직렬 버스 시스템용 장치(12; 32).
  3. 제1항에 있어서, 수신 임계값 스위칭 블록(152)은, 수신 블록(122)의 수신 임계값을 제1 수신 임계값(T_a)으로부터 제2 수신 임계값(T_d)으로 시간적으로 기한 설정된 방식으로 전환하는 것을, 제1 통신 단계(451; 453, 451)에서의 신호(VDIFF)의 수신이 실행되는 제1 작동 모드(B_451)에서 실행하도록 구성되는, 직렬 버스 시스템용 장치(12; 32).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 평가 블록(152)은, 버스(40)의 2개의 버스 라인(41, 42)들에 접속하기 위한 입력을 포함하고, 수신 임계값 스위칭 블록(152)에 접속되는 출력을 갖는 비교기인, 직렬 버스 시스템용 장치(12; 32).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 평가 블록(152)은 신호(VDIFF) 내의 송신 신호(TxD)의 Data_1에 대한 버스 레벨의 전환 수신 임계값(T_c)이 미달되는지를 검사하도록 구성되는, 직렬 버스 시스템용 장치(12; 32).
  6. 제5항에 있어서, 전환 수신 임계값(T_c)은 음의 수치를 갖는 수신 임계값인, 직렬 버스 시스템용 장치(12; 32).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 통신 단계(451; 453, 451)에서 버스(40)로부터 수신된 신호의 버스 상태(401, 402)들은 제2 통신 단계(452)에서 수신된 신호의 버스 상태(VDIFF_D0, VDIFF_D1)들과는 다른 물리 계층에 의해 생성되는, 직렬 버스 시스템용 장치(12; 16; 32).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 통신 단계(451; 453, 451)에서 버스(40)로부터 수신된 신호의 버스 상태(401, 402)들은 제2 통신 단계(452)에서 수신된 신호의 버스 상태(VDIFF_D0, VDIFF_D1)들보다 더 긴 비트 시간(t_bt1)을 갖는, 직렬 버스 시스템용 장치(12; 16; 32).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 통신 단계(451; 453, 451)에서는, 버스 시스템(1)의 가입자국(10, 20, 30)들 중 어느 가입자국이 후속 제2 통신 단계(452)에서 버스(40)에 대한 적어도 일시적으로 배타적인 충돌없는 액세스를 얻을 것인지에 대한 합의가 이루어지는, 직렬 버스 시스템용 장치(12; 32).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    버스 시스템(1)의 버스(40)에 메시지(45)들을 송신하기 위한 송신 블록(121)을 더 갖고,
    송신 블록(121)은 메시지(45; 46)의 다양한 통신 단계(451 내지 453)들을 송신할 때, 제1 통신 단계(451; 453, 451)를 위한 송신 작동 모드(B_451)와 제2 통신 단계(452)를 위한 송신 작동 모드(B_451_TX) 사이에서 스위칭을 실행하도록 구성되는, 직렬 버스 시스템용 장치(12; 32).
  11. 직렬 버스 시스템(1)용 가입자국(10; 30)으로서,
    버스 시스템(1)의 가입자국(10; 30)과 하나 이상의 다른 가입자국(10; 20; 30)의 통신을 제어하기 위한 통신 제어 장치(11; 31)와,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 장치(12; 32)를 구비한, 직렬 버스 시스템용 가입자국(10; 30).
  12. 제11항에 있어서, 통신 제어 장치(11; 31)가 버스 상의 유휴 상태(410)를 인식한 경우, 통신 제어 장치(11; 31)는 장치(12; 32)를 하나의 작동 모드(B_451)로 송신하고 그리고/또는 제1 통신 단계(451; 453, 451)에서 신호(VDIFF)의 수신을 스위칭하도록 구성되는, 직렬 버스 시스템용 가입자국(10; 30).
  13. 버스 시스템(1)으로서,
    버스(40)와; 그리고
    2개 이상의 가입자국(10; 20; 30)들;을 구비하고, 이러한 가입자국들은 서로 직렬 통신할 수 있는 방식으로 버스(40)를 통해 서로 연결되고, 이러한 가입자국들 중 하나 이상의 가입자국(10; 30)은 제11항 또는 제12항에 따른 가입자국(10; 30)인, 버스 시스템(1).
  14. 직렬 버스 시스템(1)에서의 통신 방법으로서, 이러한 통신 방법은, 버스 시스템(1)의 버스(40)로부터 신호(VDIFF)를 수신하기 위한 수신 블록(122), 평가 블록(151) 및 수신 임계값 스위칭 블록(152)을 포함하는 장치(12; 32)를 구비하도록 구성되고, 이러한 장치(12; 32)는,
    버스 시스템(1)의 가입자국(10, 20, 30)들 간에 메시지(45)가 교환되도록 하는 송신 신호(TxD)를 기반으로 하는 버스 시스템(1)의 버스(40)의 신호(VDIFF)를 수신 블록(122)에 의해 수신하는 단계이며, 수신 블록(122)은 신호(VDIFF) 내에서 열성 버스 상태(401)가 우성 버스 상태(402)에 의해 오버라이트 가능한 제1 통신 단계(451; 453, 451)에서 신호(VDIFF)를 제1 수신 임계값(T_a)에 의해 수신하고, 신호(VDIFF) 내에 열성 버스 상태(401) 및 우성 버스 상태(402)와는 다른 버스 상태들이 존재하는 제2 통신 단계(452)에서 신호(VDIFF)를 제2 수신 임계값(T_d)에 의해 수신하도록 구성되는 수신 단계와;
    제1 수신 임계값(T_a) 및 제2 수신 임계값(T_d)과는 상이한 전환 수신 임계값(T_c)에 의해 버스 시스템(1)의 버스(40)의 신호(VDIFF)를 평가 블록(151)에 의해 평가하는 평가 단계와; 그리고
    평가 블록(151)이 전환 수신 임계값(T_c)에 의해 신호(VDIFF) 내에서 송신 신호(TxD)의 Data_1에 대한 버스 레벨(VDIFF_1)을 인식하는 경우에 제1 수신 임계값(T_a)으로부터 제2 수신 임계값(T_d)으로 수신 블록(122)의 수신 임계값을 수신 임계값 스위칭 블록(152)에 의해 기한 설정된 방식으로 전환하는 단계;를 실행하는, 직렬 버스 시스템에서의 통신 방법.
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