WO2016128238A1 - Teilnehmerstation für ein bussystem und verfahren zum betrieb eines bussystems mit teilnehmerstationen für unterschiedliche datenübertragungsstandards - Google Patents
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- H04L2012/40215—Controller Area Network CAN
Definitions
- Subscriber station for a bus system and method for operating a
- the present invention relates to a subscriber station for a bus system and to a method for operating a bus system with subscriber stations for different data transmission standards.
- the CAN bus system has gained wide acceptance for communication between sensors and ECUs, for example in automobiles.
- messages are transmitted using the CAN protocol, as described in IS011898.
- automotive bus systems are continually evolving toward higher bandwidth, lower latency, and more rigorous real-time capability. More recently, techniques have been proposed for this, such as CAN FD, in which messages conforming to the specification "CAN with Flexible Data Rate,
- CAN FD frames or CAN FD messages in the following:
- CAN FD the user data length is increased from 8 to 64 bytes and the data transmission rates are significantly higher than with CAN.
- the extension of the CAN protocol or CAN standard has been extended in addition to primarily functional additions, such as TTCAN, recently with CAN FD especially in terms of the possible (higher) data rate and the usable data packet size, with the very own CAN properties particularly in form the arbitration were received.
- CAN Classic subscriber station or its transmitting / receiving device which is also called a transmitter, attempts to transmit a Classic CAN message, whereby at the same time a CAN FD subscriber station or its transmitting / receiving device attempts to transmit a CAN FD message the same identifier as the identifier of the Classic CAN message.
- Data transmission standards are provided in which the installation and operation of the bus system is simplified without a transmission conflict occurs during operation.
- the object is achieved by a subscriber station for a bus system with the features of claim 1.
- the subscriber station comprises a transmitting / receiving device for transmitting a message to / from at least one further subscriber station of the bus system, in which at least temporarily an exclusive, collision-free access of a subscriber station to a bus line of the bus system is ensured, wherein the transmission / Receiving device is designed before sending the message to perform an arbitration up to and including a predetermined bit, which after a
- Message field is provided, which is provided in the message for establishing the temporary exclusive, collision-free access of a subscriber station to the bus line.
- the predetermined bit may be the FDF bit and / or the RRS bit of a CAN FD message.
- the subscriber station may also have one
- Communication control device for creating a first and / or second message whose data transmission standard differ, wherein the maximum possible data rate of the second message by using a higher clocking in the field of data fields is greater than a maximum possible data rate of the first message.
- the first message may be a Classic CAN message with a basic format or a Classic CAN message with an extended format and the second message may be a CAN FD message with a basic format or a CAN FD message with an extended format.
- the transmitting / receiving device is configured to transmit or receive the first and / or second message.
- the transmitting / receiving device may be configured to optionally send the RRS bit recessively different from the CAN protocol. In this case, it is possible to send the RRS bit recessively from the ISO standard, or when the FDF bit in the CAN FD format was sent recessively, but it appears dominant on the bus line to give up the arbitration.
- the transmitting / receiving device can also be configured to transmit the FDF bit dominant in the case of a CAN message and to send the FDF bit recessively in the case of a CAN FD message.
- the transmitting / receiving device can transmit the IDE bit dominant in the case of a basic-format Classic CAN message, and / or to recessively send the SSR bit and the IDE bit in the case of a Classic CAN message with an extended format and the rO-bit is dominant, and / or the RRS bit, the IDE bit, and the res bit are dominant in a basic format CAN FD message, and / or the SRR is a wider format CAN FD message Bit and the IDE bit is recessive and sends the RRS bit and the res bit dominant.
- the subscriber station described above may be part of a bus system, which also comprises a parallel bus line and at least two subscriber stations, which are connected to one another via the bus line so that they can communicate with each other.
- at least one of the at least two subscriber stations is a subscriber station described above.
- the aforementioned object is also achieved by a method for operating a bus system with subscriber stations for different ones
- a transmitting / receiving device sends a message to / from at least one further subscriber station of the bus system, in which an exclusive, collision-free access of a subscriber station to a bus line of the bus system is ensured at least temporarily, the method comprising the step : Performing an Arbitration Up to and including One
- predetermined bit which is arranged after a message field (base-ID; ID-ext), which is provided in the message for establishing the temporary exclusive, collision-free access of a subscriber station to the bus line.
- Subscriber station are called.
- FIG. 1 is a simplified block diagram of a bus system according to a first embodiment
- FIG. 2 is an illustration of a structure of a first message in the bus system according to the first embodiment
- FIGS. 3 and 4 each show an illustration of a structure of a first and second variant of a second message in the bus system according to the first embodiment
- FIG. 5 is a simplified block diagram of a bus system according to a second embodiment
- FIG. 6 is an illustration of a structure of a first message in the bus system according to a second embodiment
- FIGS. 7 and 8 each show an illustration of a structure of a first and second variant of a second message in the bus system according to the second embodiment.
- bus system 1 shows a bus system 1, which may be, for example, a CAN bus system, a CAN FD bus system, etc.
- the bus system 1 can be in a vehicle especially a motor vehicle, an airplane, etc., or in the hospital, etc. find use.
- the bus system 1 has a bus line 3, to which a plurality of subscriber stations 10, 20, 30 are connected. Messages 4, 5, 6 in the form of signals between the individual subscriber stations 10, 20, 30 can be transmitted via the bus line 3.
- the subscriber stations 10, 20, 30 may be, for example, control devices, sensors, display devices, etc. of a motor vehicle.
- the subscriber station 10 has a
- the subscriber station 20 has a communication control device 21 and a transmitting / receiving device 22.
- the subscriber station 30 has a communication control device 31 and a transmitting / receiving device 32nd
- the transmitting / receiving devices 12, 22, 32 of the subscriber stations 10, 20, 30 are each directly connected to the bus line 3, even if this is not shown in Fig. 1.
- the communication control devices 11, 21, 31 each serve to control a communication of the respective subscriber station 10, 20, 30 via the bus line 3 with another subscriber station of the subscriber stations 10, 20, 30 connected to the bus line 3.
- the communication control device 11 may be like a conventional CAN -
- the communication control device 11 creates and reads first messages 4, for example Classic CAN messages 4.
- the Classic CAN messages 4 are constructed in accordance with the Classic basic format in which a number of up to 8 data bytes may be included in the message 4, as shown in FIG 2.
- the communication controller 21 in FIG. 1 may be implemented like a conventional CAN FD controller.
- the communication control device 21 generates and reads second messages 5 or 6, for example CAN FD messages 5, 6.
- the CAN FD messages 5 are connected to the CAN FD message.
- Basic format constructed in a first variant in which in the message 5, a number of up to 16 bytes of data may be included, as shown in Fig. 3.
- the CAN FD messages 6 are constructed with the CAN FD basic format in a second variant in which a number of 20 to 64 data bytes may be included in the message 6, as shown in FIG.
- the communication controller 31 may be configured to provide or receive, as needed, a Classic CAN message 4 or a CAN FD message 5, 6 for the transceiver 32.
- the communication control device 21 thus creates and reads a first message 4 or second message 5, 6, the first and second messages 4, 5, 6 differing by their data transmission standard, namely CAN or CAN FD in this case.
- the transceiver 12 may be like a conventional CAN
- Transceiver be executed.
- the transceiver 22 may be implemented like a conventional CAN FD transceiver.
- the transceiver 32 may be configured to provide or receive messages 4 according to the current CAN base format or messages 5, 6 according to the current CAN FD basic format for the communication controller 31 as needed
- Data rates can be realized as CAN FD.
- the 2 shows a message 4 sent by the subscriber station 10 in the Classic CAN basic format.
- the message 4 has an SO F bit 41 and several
- the arbitration field 42 comprises an identifier of the message 4 in the base ID field.
- an RTR bit is arranged.
- the control field 43 starts with an IDE bit, followed by an FDF bit followed by a DLC field.
- the data field 44 is absent if the DLC field is 0 or the RTR bit is recessive is sent.
- the checksum field 45 contains a CRC checksum in a CRC-seq field and ends with a subsequent CRC delimiter CRC-Del.
- the message 4 is created such that the SOF bit, the IDE bit and the FDF bit are dominant, whereas the CRC
- Delimiter CRC-Del is recessive.
- the transceiver 12 sends the SOF bit, the IDE bit and the FDF bit dominant and the CRC delimiter CRC-Del recessive.
- the messages sent in FIG. 2 end the CAN bit arbitration or the arbitration phase 47 at the bit following the last bit of the Identifier comes. Exceptions are stuffing bits (stuff bits).
- stuffing bits stuff bits
- the arbitration phase 47 is followed by a data phase 48.
- the data phase 48 is again followed by the arbitration phase 47.
- the bit after the last bit of the identifier in the base ID field is the RTR bit.
- the RTR bit is recessive in a remote message (remote frame), not shown, and dominant in a data message (data frame).
- a dominant RRS or "reserved bit” is transmitted here in CAN FD messages 5, 6.
- the RTR bit or RRS-Bi there is a transmitting / receiving device (transmitter) of the transceivers 12 , 22, 32, which sends a recessive bit but instead sees a dominant bit on the bus line 3 as a CAN bus, loses the arbitration and becomes the receiver (receiver).
- the 3 shows a message 5 transmitted by the subscriber station 20 or 30 with up to 16 data bytes in the CAN FD basic format.
- the message 5 has a SOF bit 51 and a plurality of message fields, such as an arbitration field 52, a control field 53, a data field 54 and a data field 54
- the arbitration field 52 comprises in the base I D field an identifier of the message 5.
- Arbitration field 52 is an R RS bit arranged. Here, too, begins
- Control field 53 with an I DE bit, followed by an FDF bit but followed by a res bit and a subsequent BRS bit and then an ESI bit followed by a DLC field.
- the data field 54 is not present if the DLC field of the control field 53 has the value 0.
- the checksum field 55 includes a stuff count field labeled SC, a CRC checksum in a CRC seq field, and ends with a subsequent CRC delimiter CRC-Del.
- Arbitration phase 57 is followed by data phase 58 if the BRS bit in message 5 is recessive.
- the Arbitrationphase 57 lasts longer than previously specified in ISO-CD-11898-1.
- the arbitration phase 57 partially comprises the control field 53 or, to put it another way, extends partially into the control field 53.
- the 4 shows a message 6 transmitted by the subscriber station 30 having 20 to 64 data bytes in the CAN FD basic format.
- the message 6 has a SOF bit 61 and a plurality of message fields, such as an arbitration field 62, a control field 63, a data field 64 and a data field 64
- Checksum field 65 (CRC field).
- the arbitration field 62 comprises an identifier of the message 6 in the base I D field
- Data field 64 and the checksum field 65 is the structure of the message 6 same as the structure of the message 5 of Fig. 3. Also, the arbitration phase 67 is equal to the arbitration phase 57 and the data phase 68 is equal to the data phase 58th
- the communication controller 21 or 31 has prepared the messages 5, 6 such that the SOF bit, the R RS bit, the IDE bit and the res bit are dominant, whereas the CRC delimiter CRC-Del is recessive.
- the transceivers 22, 32 send the SOF bit, the RRS bit, the IDE bit, and the res bit to be recessive and the CRC delimiter CRC-Del to be recessive.
- the above-mentioned dominant and recessive bits are also shown in FIG. 3 and FIG. 4, as described with reference to FIG. 2.
- the subscriber stations 20, 30 make use of the fact that arbitration phases of all messages are seen by all subscriber stations 10, 20, 30 of the bus system. Consequently, at the subscriber stations 20, 30 for CAN FD messages, the arbitration is up to a predetermined bit, namely until
- the FDF bit is sent recessively in CAN FD messages 5, 6, dominant in Classic CAN messages 4. If a transceiver 21, 31, which wants to transmit a CAN FD message 5 or 6 and has sent the FDF bit recessively, instead sees a dominant bit on the bus, it will lose the arbitration and become the receiver of one Classic CAN message 4, which was sent for example by the subscriber station 10. This option can be called "FDF arbitration".
- the bus system 1 can also have a subscriber station which can only generate and transmit CAN FD messages 5 as well as receive and read. It is additionally or alternatively also possible that the bus system 1 also has a subscriber station which can only generate and transmit CAN FD messages 6 and can also receive and read. In such subscriber stations are the
- FIG. 5 shows a bus system 2 according to a second embodiment
- the subscriber station 100 has a communication control device 110 and a transceiver 120.
- the subscriber station 200 has a communication control device 210 and a transceiver 220.
- the subscriber station 300 has a Communication control device 310 and a transmitting / receiving device 320.
- Subscriber stations 100, 200, 300 are each directly connected to the bus line 3, although this is not shown in Fig. 5.
- the bus line 3 although this is not shown in Fig. 5.
- Subscriber stations 100, 200, 300 are implemented except for the following differences as described in the first embodiment.
- Subscriber station 100 transmits first messages 7, which is, for example, a Classic Extended Message Format CAN message, as shown in FIG.
- Subscriber station 200 transmits second messages 8, which may be, for example, a first variant of an extended format CAN FD message, which may include a number of up to 16 bytes of data in message 8, as shown in FIG.
- the subscriber station 200 may alternatively also send messages 9, which is, for example, a CAN FD message in extended format, in which the message 9 may comprise a number of 20 to 64 data bytes, as shown in FIG.
- the subscriber station 300 can either send messages 7 or 8 or 9.
- the message 7 has an SOF bit 71 and several
- Message fields such as an arbitration field 72, a control field 73
- the arbitration field 72 includes in the base ID field and the ID ext field an identifier (identifier) of the message 7. Between the base ID field and the ID ext field are each an SRR bit and an IDF - Bit provided. Arranged at the end of the arbitration field 72 is an RTR bit.
- the control panel 73 starts with a FDF bit followed by an r0 bit.
- the data field 74 is not present if the DLC field of the control field 73 is 0 or the RTR bit is recessive. Otherwise, the message 7 is constructed in the same way as the message 4 of FIG. 2 and has a corresponding one
- the communication controller 110 has created the message 7 such that the SOF bit, the FDF bit, and the r0 bit are dominant, whereas the SRR bit, the IDE bit, and the CRC delimiter CRC-Del is recessive.
- the transceiver 12 transmits the SOF bit, the FDF bit and the rO-bit dominant and the SRR bit, the IDE bit and the CRC delimiter CRC-Del recessive.
- the message 8 has a SOF bit 81 and several
- the arbitration field 82 includes an identifier (identifier) of the message 8 in the base ID field and the ID ext field. At the end of the arbitration field 82, an RRS bit is arranged.
- the control field 83 starts with an FDF bit, followed by a res bit, a BRS bit and an ESI bit.
- the data field 84 is not present if the DLC field of the control field 83 has the value 0. Otherwise, the message 8 is constructed in the same way as the message 5 of FIG. 3 and has a corresponding arbitration phase 87 and data phase 88.
- the message 9 has a SOF bit 61 and several
- the arbitration field 92 comprises in the base ID field an identifier (identifier) of the message 9. With difference of the data field 94 and the
- Checksum field 95 is the structure of message 9 similar to the structure of message 8 of FIG. 7.
- the communication controller 210 or 310 has prepared the messages 8, 9 so that the SOF bit, the RRS bit, and the res bit are dominant, whereas the SRR bit, the IDE bit, the FDF bit, and the CRC delimiter CRC-Del are recessive.
- the transceiver 220, 320 sends the SOF bit, the RRS bit and the res bit dominant, and the SRR bit, the IDE bit, the FDF bit, and the CRC delimiter CRC-Del are recessive.
- the above-mentioned dominant and recessive bits are also shown in FIGS. 7 and 8, as described with reference to FIG. 2.
- the arbitration continues until the FDF bit for CAN FD messages.
- the arbitration in the 29-bit identifiers shown in Figs. 6 to 8 is continued by one bit more than set in the current ISO-CD-11898-1.
- the FDF bit is sent recessively in CAN FD messages 8, 9, dominant in Classic CAN messages 7. If a transceiver 210, 310 that wants to send a CAN FD message 8 or 9 and has sent the FDF bit recessively sees a dominant bit on the bus instead, it will lose the arbitration and become the receiver of one Classic CAN message 7, which was sent for example by the subscriber station 100.
- the transceiver 220, 320 may have the option of sending the reserved RRS bit dominant in the current CAN or CAN FD standard must be sent recessive. This option may be called "RRS-recessive.”
- the predetermined bit is the RRS bit, so the arbitration phase 57, 67, 87, 97 lasts longer than previously specified in ISO-CD-11898-1 , the arbitration phase 57, 67, 87, 97 ends with the arbitration field 52, 62, 82, 92.
- the RRS bit is interrogated in addition to the FDF bit to determine the result of the arbitration.
- Subscriber stations 10, 20, 30, 100, 200, 300 and the method may be used individually or in all possible combinations.
- the bus system 1, 2 described above according to the exemplary embodiments is described on the basis of a bus system based on the CAN protocol.
- the bus system 1, 2 according to the embodiments may also be another type of communication network. It is advantageous, but not necessarily a prerequisite, that in the bus system 1 at least for certain periods of time an exclusive, collision-free access of a Subscriber station 10, 20, 30, 100, 200, 300 is guaranteed to a common channel.
- Bus system 1 of the first embodiment is arbitrary.
- the number and arrangement of the subscriber stations 100, 200, 300 in the bus system 2 of the first embodiment is arbitrary.
- the number and arrangement of the subscriber stations 100, 200, 300 in the bus system 2 of the first embodiment is arbitrary.
- the number and arrangement of the subscriber stations 100, 200, 300 in the bus system 2 of the first embodiment is arbitrary.
- the number and arrangement of the subscriber stations 100, 200, 300 in the bus system 2 of the first embodiment is arbitrary.
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- the number and arrangement of the subscriber stations 100, 200, 300 in the bus system 2 of the first embodiment is arbitrary.
- Subscriber station 20 or 30 in the bus system 1 omitted.
- the subscriber stations 200 or 300 in the bus system 2 can be omitted. It is also possible for one or more of the subscriber stations 20 or 30 to be present in the bus system 1. It is also possible for one or more of the subscriber stations 200 or 300 to be present in the bus system 2. Subscriber stations 10, 20, 30, 100, 200, 300 may also be present in the bus system 1.
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Abstract
Es ist eine Teilnehmerstation (20; 30; 200; 300) für ein Bussystem (1) und ein Verfahren zum Betrieb eines Bussystems mit Teilnehmerstationen (10, 20, 30; 100, 200, 300) für unterschiedliche Datenübertragungsstandards bereitgestellt. Die Teilnehmerstation (20; 30; 200; 300) umfasst eine Sende- /Empfangseinrichtung (22; 32; 220; 320) zum Senden einer Nachricht (4; 5; 6; 7; 8; 9) an/von mindestens eine/r weitere/n Teilnehmerstation des Bussystems (1; 2), bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation (10, 20, 30; 100, 200, 300) auf eine Busleitung (3) des Bussystems (1; 2) gewährleistet ist, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32; 220; 320) vor dem Senden der Nachricht (4; 5; 6; 7; 8; 9) zum Durchführen einer Arbitration bis einschließlich zu einem vorbestimmten Bit ausgestaltet ist, welches nach einem Nachrichtenfeld (base-ID; ID-ext) angeordnet ist, das in der Nachricht (4; 5; 6; 7; 8; 9) zum Einrichten des zeitweise exklusiven, kollisionsfreien Zugriffs einer Teilnehmerstation (10, 20, 30; 100, 200, 300) auf die Busleitung (3) vorgesehen ist.
Description
Beschreibung Titel
Teilnehmerstation für ein Bussystem und Verfahren zum Betrieb eines
Bussystems mit Teilnehmerstationen für unterschiedliche
Da ten übertragungsstanda rds
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren zum Betrieb eines Bussystems mit Teilnehmerstationen für unterschiedliche Datenübertragungsstandards.
Stand der Technik
Für die Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten hat das CAN- Bussystem eine weite Verbreitung gefunden, wie beispielsweise in Automobilen. Beim CAN- Bussystem werden Nachrichten mittels des CAN- Protokolls übertragen, wie es in der IS011898 beschrieben ist. Insbesondere automobile Bussysteme entwickeln sich kontinuierlich zu höheren Bandbreiten, niedrigeren Latenzzeiten und strengerer Echtzeitfähigkeit. In jüngerer Zeit wurden hierfür zudem Techniken vorgeschlagen, wie beispielsweise CAN FD, bei welchem Nachrichten entsprechend Spezifikation„CAN with Flexible Data- Rate,
Specification Version 1.0" (Quelle http://www.semiconductors.bosch.de) bzw. entsprechend der IS011898-1 übertragen werden, usw. Bei solchen Techniken wird die maximal mögliche Datenrate durch Einsatz einer höheren Taktung im Bereich der Datenfelder über einen Wert von 1 MBi1/s hinaus gesteigert. Solche Nachrichten werden nachfolgend auch als CAN FD-Rahmen oder CAN FD- Nachrichten bezeichnet. Bei CAN FD ist die Nutzdatenlänge von 8 auf bis zu 64 Bytes erweitert und sind die Datenübertragungsraten deutlich höher als bei CAN.
Die Erweiterung des CAN-Protokolls oder CAN-Standards wurde neben vorrangig funktionalen Ergänzungen, wie z.B. TTCAN, in der letzten Zeit mit CAN FD besonders hinsichtlich der möglichen (höheren) Datenrate und der nutzbaren Datenpaketgröße erweitert, wobei die ureigenen CAN- Eigenschaften besonders in Form der Arbitrierung erhalten wurden.
Bei der graduellen Einführung von CAN FD in bestehenden CAN- Bussystemen wird es gemischte Netzwerke bzw. Bussysteme aus bestehenden Classic CAN Teilnehmerstationen und neuen CAN FD-Teilnehmerstationen geben. Die Einführung von neuen CAN FD-Teilnehmerstationen in diese bestehenden CAN Bussysteme wird erleichtert, wenn diesen neuen CAN FD-Teilnehmerstationen für das Senden von CAN FD-Nachrichten (CAN FD Frames) auch Identifizierer zugeteilt werden können, die vorher schon für Classic CAN Nachrichten (Classic CAN Frames) bzw. Classic CAN- Teilnehmerstationen vergeben worden sind. Der Grund dafür liegt darin, dass es in umfangreichen Bussystemen sonst vorkommen kann, dass kein freier Identifizierer mit der gewünschten Sende- Priorität zur Verfügung steht. Das gilt auch dann, wenn die Classic CAN- Teilnehmerstationen mit„CAN FD Shield Transceivern" ausgestattet sind, die den Teil der CAN FD-Nachricht, der nach dem FDF-Bit kommt, von den Classic CAN-Teilnehmerstationen fernhalten.
Werden in gemischten Netzwerken oder Bussystemen mit Classic CAN- Teilnehmerstationen und CAN FD-Teilnehmerstationen gleiche Identifizierer vergeben, kann der folgende Fall auftreten. Möglicherweise versucht eine CAN Classic Teilnehmerstation bzw. deren Sende-/Empfangseinrichtung, die auch Transmitter genannt wird, eine Classic CAN-Nachricht zu senden, wobei gleichzeitig eine CAN FD-Teilnehmerstation bzw. deren Sende- /Empfangseinrichtung versucht, eine CAN FD-Nachricht mit dem gleichen Identifizierer wie dem Identifizierer der Classic CAN-Nachricht zu senden.
Hierbei ergibt sich das Problem, dass die Sende-/Empfangseinrichtung, die ein rezessives Bit sendet, aber stattdessen ein dominantes Bit auf dem CAN- Bus sieht, einen Bitfehler erkennen wird. Der Bitfehler führt dann zum Versenden einer Fehlernachricht (Error Frame) und die gesendeten Nachricht werden
zerstört. Damit wäre in diesem Fall keine der beiden genannten
Teilnehmerstationen erfolgreich und die Übertragung auf dem Bus wird gestört.
Offenbarung der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren zum Betrieb eines Bussystems mit
Teilnehmerstationen für unterschiedliche Datenübertragungsstandards bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren zum Betrieb eines Bussystems mit Teilnehmerstationen für unterschiedliche
Datenübertragungsstandards bereitgestellt werden, bei welchen die Installation und der Betrieb des Bussystems vereinfacht wird, ohne dass im Betrieb ein Sendekonflikt auftritt.
Die Aufgabe wird durch eine Teilnehmerstation für ein Bussystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Teilnehmerstation umfasst eine Sende- /Empfangseinrichtung zum Senden einer Nachricht an/von mindestens eine/r weitere/n Teilnehmerstation des Bussystems, bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation auf eine Busleitung des Bussystems gewährleistet ist, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung vor dem Senden der Nachricht zum Durchführen einer Arbitration bis einschließlich zu einem vorbestimmten Bit ausgestaltet ist, welches nach einem
Nachrichtenfeld angeordnet ist, das in der Nachricht zum Einrichten des zeitweise exklusiven, kollisionsfreien Zugriffs einer Teilnehmerstation auf die Busleitung vorgesehen ist.
Mit der Teilnehmerstation wird auch bei dem Fall, dass zwei Sende- /Empfangseinrichtungen gleichzeitig versuchen, je eine Classic CAN-Nachricht und eine CAN FD-Nachricht mit dem gleichen Identifizierer zu senden, keine der beiden Nachrichten durch eine Fehlernachricht zerstört. Dies ist aus den zuvor genannten Gründen besonders hilfreich in der Übergangsphase bei der graduellen Einführung von CAN FD in gemischten Bussystemen aus Classic CAN Teilnehmerstationen und CAN FD Teilnehmerstationen.
Das von der Teilnehmerstation durchgeführte Verfahren kann nachträglich in das CAN FD Protokoll eingefügt werden. Beispielsweise ist das Einfügen auch als Option möglich, die wahlweise eingebaut wird.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Teilnehmerstation sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Das vorbestimmte Bit kann das FDF-Bit und/oder das RRS-Bit einer CAN FD- Nachricht sein.
Die Teilnehmerstation weist möglicherweise zudem eine
Kommunikationssteuereinrichtung zum Erstellen einer ersten und/oder zweiten Nachricht auf, deren Datenübertragungsstandard sich unterscheiden, wobei die maximal mögliche Datenrate der zweiten Nachricht durch Einsatz einer höheren Taktung im Bereich der Datenfelder größer ist als eine maximal mögliche Datenrate der ersten Nachricht.
Hierbei kann die erste Nachricht eine Classic CAN Nachricht mit Basisformat oder eine Classic CAN Nachricht mit erweitertem Format sein und die zweite Nachricht kann eine CAN FD-Nachricht mit Basisformat oder eine CAN FD- Nachricht mit erweitertem Format sein.
Es ist möglich, dass die Sende-/Empfangseinrichtung zum Senden oder Empfangen der ersten und/oder zweiten Nachricht ausgestaltet ist.
In einer Ausgestaltung kann die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet sein, das RRS-Bit abweichend von dem CAN-Protokoll optional rezessiv zu senden. Hierbei ist es möglich, das RRS-Bit abweichend vom ISO-Standard rezessiv zu senden bzw. dann, wenn das FDF-Bit im CAN FD-Format rezessiv gesendet wurde, es aber dominant auf der Busleitung erscheint, die Arbitration verloren zu geben.
Die Sende-/Empfangseinrichtung kann auch ausgestaltet sein, bei einer CAN-Nachricht das FDF-Bit dominant zu senden und bei einer CAN FD- Nachricht das FDF-Bit rezessiv zu senden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es möglich, dass die Sende- /Empfangseinrichtung bei einer Classic CAN Nachricht mit Basisformat das IDE- Bit dominant sendet, und/oder bei einer Classic CAN Nachricht mit erweitertem Format das SSR-Bit und das IDE-Bit rezessiv sendet und das rO-Bit dominant sendet, und/oder bei einer CAN FD-Nachricht mit Basisformat das RRS-Bit, das IDE-Bit und das res-Bit dominant sendet, und/oder bei einer CAN FD-Nachricht mit erweitertem Format das SRR-Bit und das IDE-Bit rezessiv sendet und das RRS-Bit und das res-Bit dominant sendet.
Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann Teil eines Bussystems sein, das zudem eine parallele Busleitung und mindestens zwei Teilnehmerstationen umfasst, welche über die Busleitung derart miteinander verbunden sind, dass sie miteinander kommunizieren können. Hierbei ist mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen eine zuvor beschriebene Teilnehmerstation.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Betrieb eines Bussystems mit Teilnehmerstationen für unterschiedliche
Datenübertragungsstandards nach Patentanspruch 10 gelöst. Bei dem Verfahren sendet eine Sende-/Empfangseinrichtung eine Nachricht an/von mindestens eine/r weitere/n Teilnehmerstation des Bussystems, bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation auf eine Busleitung des Bussystems gewährleistet ist, wobei das Verfahren den Schritt aufweist: Durchführen einer Arbitration bis einschließlich zu einem
vorbestimmten Bit, welches nach einem Nachrichtenfeld (base-ID; ID-ext) angeordnet ist, das in der Nachricht zum Einrichten des zeitweise exklusiven, kollisionsfreien Zugriffs einer Teilnehmerstation auf die Busleitung vorgesehen ist.
Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die
Teilnehmerstation genannt sind.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der
Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei
wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Zeichnungen
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine Darstellung eines Aufbaus einer ersten Nachricht bei dem Bussystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 und Fig. 4 jeweils eine Darstellung eines Aufbaus einer ersten und zweiten Variante einer zweiten Nachricht bei dem Bussystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 eine Darstellung eines Aufbaus einer ersten Nachricht bei dem Bussystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 und Fig. 8 jeweils eine Darstellung eines Aufbaus einer ersten und zweiten Variante einer zweiten Nachricht bei dem Bussystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt ein Bussystem 1, das beispielsweise ein CAN- Bussystem, ein CAN FD-Bussystem, usw., sein kann. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug,
insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden.
In Fig. 1 hat das Bussystem 1 eine Busleitung 3, an die eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30 angeschlossen sind. Über die Busleitung 3 können Nachrichten 4, 5, 6 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 übertragen werden. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 können beispielsweise Steuergeräte, Sensoren, Anzeigevorrichtungen, usw. eines Kraftfahrzeugs sein.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Teilnehmerstation 10 eine
Kommunikationssteuereinrichtung 11 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 12. Die Teilnehmerstation 20 hat dagegen eine Kommunikationssteuereinrichtung 21 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 22. Die Teilnehmerstation 30 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 31 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 32.
Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind jeweils direkt an die Busleitung 3 angeschlossen, auch wenn dies in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21, 31 dienen jeweils zur Steuerung einer Kommunikation der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 30 über die Busleitung 3 mit einer anderen Teilnehmerstation der an die Busleitung 3 angeschlossenen Teilnehmerstationen 10, 20, 30. Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 kann wie ein herkömmlicher CAN-
Controller ausgeführt sein. Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 erstellt und liest erste Nachrichten 4, beispielsweise Classic CAN- Nachrichten 4. Die Classic CAN- Nachrichten 4 sind gemäß dem Classic Basisformat aufgebaut, bei welcher in der Nachricht 4 eine Anzahl von bis zu 8 Datenbytes umfasst sein können, wie in Fig. 2 gezeigt.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 in Fig. 1 kann wie ein herkömmlicher CAN FD-Controller ausgeführt sein. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 5 oder 6, beispielsweise CAN FD- Nachrichten 5, 6. Hierbei sind die CAN FD-Nachrichten 5 mit dem CAN FD-
Basisformat in einer ersten Variante aufgebaut, bei welcher in der Nachricht 5 eine Anzahl von bis zu 16 Datenbytes umfasst sein können, wie in Fig. 3 gezeigt. Die CAN FD-Nachrichten 6 sind mit dem CAN FD-Basisformat in einer zweiten Variante aufgebaut, bei welcher in der Nachricht 6 eine Anzahl von 20 bis 64 Datenbytes umfasst sein können, wie in Fig. 4 gezeigt.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 31 kann ausgeführt sein, um je nach Bedarf eine Classic CAN-Nachricht 4 oder eine CAN FD-Nachricht 5, 6 für die Sende-/Empfangseinrichtung 32 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest also eine erste Nachricht 4 oder zweite Nachricht 5, 6, wobei sich die erste und zweite Nachricht 4, 5, 6 durch ihren Datenübertragungsstandard unterscheiden, nämlich in diesem Fall CAN oder CAN FD.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 kann wie ein herkömmlicher CAN
Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 kann wie ein herkömmlicher CAN FD-Transceiver ausgeführt sein. Die Sende- /Empfangseinrichtung 32 kann ausgeführt sein, um je nach Bedarf Nachrichten 4 gemäß dem derzeitigen CAN- Basisformat oder Nachrichten 5, 6 gemäß dem derzeitigen CAN FD-Basisformat für die Kommunikationssteuereinrichtung 31 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen
Mit den beiden Teilnehmerstationen 20, 30 kann eine Bildung und dann
Übertragung von Nachrichten 5, 6 mit CAN FD oder auch mit höheren
Datenraten als CAN FD realisiert werden.
Fig. 2 zeigt eine von der Teilnehmerstation 10 gesendete Nachricht 4 im Classic CAN- Basisformat. Die Nachricht 4 hat ein SO F- Bit 41 sowie mehrere
Nachrichtenfelder, wie ein Arbitrationsfeld 42 (Arbitration field), ein Kontrollfeld 43 (Control field), ein Datenfeld 44 (Data field) und ein Prüfsummenfeld 45 (CRC field). Das Arbitrationsfeld 42 umfasst in dem base-ID-Feld einen Identifizierer (Identifier) der Nachricht 4. Am Ende des Arbitrationsfelds 42 ist ein RTR-Bit angeordnet. Das Kontrollfeld 43 beginnt mit einem IDE- Bit, gefolgt von einem FDF-Bit, an das sich ein DLC-Feld anschließt. Das Datenfeld 44 ist nicht vorhanden, wenn das DLC-Feld den Wert 0 hat oder das RTR-Bit rezessiv
gesendet wird. Das Prüfsummenfeld 45 enthält in einem CRC-seq-Feld eine CRC-Checksumme und endet mit einem sich daran anschließenden CRC- Delimiter CRC-Del. Die genannten Felder und Bits sind aus der ISO-CD-11898-1 bekannt und sind daher hier nicht näher beschrieben.
In Fig. 2 sind dominante Bits mit einer breiten Linie am unteren Rand der Nachricht 4 dargestellt. Rezessive Bits sind in Fig. 2 mit einer breiten Linie am oberen Rand der Nachricht 4 dargestellt. Wie in Fig. 2 gezeigt, hat die
Kommunikationssteuereinrichtung 11 die Nachricht 4 derart erstellt, dass das SOF-Bit, das IDE-Bit und das FDF-Bit dominant sind, wohingegen der CRC-
Delimiter CRC-Del rezessiv ist. Somit sendet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 das SOF-Bit, das IDE-Bit und das FDF-Bit dominant und den CRC-Delimiter CRC-Del rezessiv.
Bei den in Fig. 2 gesendeten Nachrichten endet laut Classic CAN-Spezifikation und auch laut neuer CAN FD-Spezifikation, die CAN FD-Nachrichten mit einschließt, die CAN Bit-Arbitration oder die Arbitrationsphase 47 an dem Bit, das nach dem letzten Bit des Identifizierers kommt. Ausgenommen davon sind Stopf- Bits (Stuff-Bits). Bei der Arbitration wird ermittelt, welche Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 im Bussystem 1 auf die Busleitung 3 senden darf, wobei die sendende Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 während dieser Zeit einen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf die Busleitung 3 hat. An die Arbitrationsphase 47 schließt sich eine Datenphase 48 an. Auf die Datenphase 48 folgt wieder die Arbitrationsphase 47.
In der Classic CAN Nachricht 4 von Fig. 2 ist das Bit nach dem letzten Bit des Identifizierers im base-ID-Feld das RTR-Bit. Das RTR-Bit ist dabei rezessiv in einer nicht dargestellten Remote- Nachricht (Remote Frame) und dominant in einer Datennachricht (Data Frame). In CAN FD-Nachrichten 5, 6 wird hier ein dominantes RRS oder„reserved bit" gesendet. Bis zu, genauer gesagt nach, dem RTR-Bit oder RRS-Bi gibt eine Sende-/Empfangseinrichtung (Transmitter) der Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 32, die ein rezessives Bit sendet, aber stattdessen ein dominantes Bit auf der Busleitung 3 als CAN-Bus sieht, die Arbitration verloren und wird zum Empfänger (Receiver).
Fig. 3 zeigt eine von der Teilnehmerstation 20 oder 30 gesendete Nachricht 5 mit bis zu 16 Datenbytes im CAN FD-Basisformat. Die Nachricht 5 hat ein SOF-Bit 51 sowie mehrere Nachrichtenfelder, wie ein Arbitrationsfeld 52 (Arbitration field), ein Kontrollfeld 53 (Control field), ein Datenfeld 54 (Data field) und ein
Prüfsummenfeld 55 (C RC field). Das Arbitrationsfeld 52 umfasst in dem base-I D- Feld einen Identifizierer (Identifier) der Nachricht 5. Am Ende des
Arbitrationsfelds 52 ist ein R RS- Bit angeordnet. Auch hier beginnt das
Kontrollfeld 53 mit einem I DE-Bit, gefolgt von einem FDF-Bit, das hier jedoch gefolgt ist von einem res-Bit und einem sich daran anschließenden BRS-Bit und dann ESI-Bit, an das sich ein DLC- Feld anschließt. Das Datenfeld 54 ist nicht vorhanden, wenn das DLC- Feld des Kontrollfelds 53 den Wert 0 hat. Das Prüfsummenfeld 55 enthält ein mit SC bezeichnetes Stuff Count- Feld sowie in einem CRC-seq- Feld eine CRC-Checksumme und endet mit einem daran anschließenden CRC-Delimiter CRC-Del. Die genannten Felder und Bits sind aus der ISO-CD-11898-1 bekannt und sind daher hier nicht näher beschrieben.
In Fig. 3 ist die Länge einer Arbitrationsphase 57 bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel angegeben. An die Arbitrationsphase 57 schließt sich die Datenphase 58 an, falls das BRS-Bit in der Nachricht 5 rezessiv ist. Somit dauert die Arbitrationsphase 57 länger als in der ISO-CD-11898-1 bisher festgelegt. Anders ausgedrückt, die Arbitrationsphase 57 umfasst teilweise das Kontrollfeld 53 oder noch anders ausgedrückt, erstreckt sich teilweise in das Kontrollfeld 53.
Fig. 4 zeigt eine von der Teilnehmerstation 30 gesendete Nachricht 6 mit 20 bis 64 Datenbytes im CAN FD-Basisformat. Die Nachricht 6 hat ein SOF-Bit 61 sowie mehrere Nachrichtenfelder, wie ein Arbitrationsfeld 62 (Arbitration field), ein Kontrollfeld 63 (Control field), ein Datenfeld 64 (Data field) und ein
Prüfsummenfeld 65 (CRC field). Das Arbitrationsfeld 62 umfasst in dem base-I D- Feld einen Identifizierer (Identifier) der Nachricht 6. Mit Unterschied des
Datenfelds 64 und des Prüfsummenfelds 65 ist der Aufbau der Nachricht 6 gleich dem Aufbau der Nachricht 5 von Fig. 3. Auch die Arbitrationsphase 67 ist gleich der Arbitrationsphase 57 und die Datenphase 68 ist gleich der Datenphase 58.
Wie in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt, hat die Kommunikationssteuereinrichtung 21 oder 31 die Nachrichten 5, 6 derart erstellt, dass das SOF-Bit, das R RS- Bit, das
IDE-Bit und das res-Bit dominant sind, wohingegen der CRC-Delimiter CRC-Del rezessiv ist. Somit senden die Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 das SOF-Bit, das RRS-Bit, das IDE-Bit und das res-Bit dominant und den CRC-Delimiter CRC- Del rezessiv. Die genannten dominanten und rezessiven Bits sind auch in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt, wie in Bezug auf Fig. 2 beschrieben.
Die Teilnehmerstationen 20, 30 machen sich zunutze, dass Arbitrationsphasen aller Nachrichten von allen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 des Bussystems gesehen werden. Demzufolge wird bei den Teilnehmerstationen 20, 30 für CAN FD-Nachrichten die Arbitration bis zu einem vorbestimmten Bit, nämlich bis zum
FDF-Bit, weiter fortgesetzt. Somit wird die Arbitration bei den in Fig. 2 bis Fig. 4 gezeigten 11- Bit- Identifizierern um 2 Bits weiter fortgesetzt. Das FDF-Bit wird in CAN FD-Nachrichten 5, 6 rezessiv gesendet, in Classic CAN-Nachrichten 4 dominant. Wenn eine Sende-/Empfangseinrichtung 21, 31, die eine CAN FD- Nachricht 5 oder 6 senden will und die das FDF-Bit rezessiv gesendet hat, stattdessen ein dominantes Bit auf dem Bus sieht, gibt sie die Arbitration verloren und wird zum Empfänger einer Classic CAN Nachricht 4, die beispielsweise von der Teilnehmerstation 10 gesendet wurde. Diese Option kann„FDF-Arbitration" genannt werden.
In einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels kann das Bussystem 1 auch eine Teilnehmerstation aufweisen, welche nur CAN FD-Nachrichten 5 erstellen und senden als auch empfangen und lesen kann. Es ist zusätzlich oder alternativ auch möglich, dass das Bussystem 1 auch eine Teilnehmerstation aufweist, welche nur CAN FD-Nachrichten 6 erstellen und senden als auch empfangen und lesen kann. Bei solchen Teilnehmerstationen sind die
Kommunikationssteuereinrichtung und die Sende-/Empfangseinrichtung entsprechend aufgebaut. Fig. 5 zeigt ein Bussystem 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit
Teilnehmerstationen 100, 200, 300, die an eine Busleitung 3 angeschlossen sind. Die Teilnehmerstation 100 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 110 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 120. Die Teilnehmerstation 200 hat dagegen eine Kommunikationssteuereinrichtung 210 und eine Sende- /Empfangseinrichtung 220. Die Teilnehmerstation 300 hat eine
Kommunikationssteuereinrichtung 310 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 320. Auch die Sende-/Empfangseinrichtungen 120, 220, 320 der
Teilnehmerstationen 100, 200, 300 sind jeweils direkt an die Busleitung 3 angeschlossen, auch wenn dies in Fig. 5 nicht dargestellt ist. Die
Teilnehmerstationen 100, 200, 300 sind bis auf die nachfolgenden Unterschiede ausgeführt, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Teilnehmerstation 100 versendet erste Nachrichten 7, die beispielsweise eine Classic CAN- Nachricht im erweiterten Format ist, wie in Fig. 6 gezeigt. Die Teilnehmerstation 200 versendet zweite Nachrichten 8, die beispielsweise eine erste Variante einer CAN FD-Nachricht im erweiterten Format ist, bei welcher in der Nachricht 8 eine Anzahl von bis zu 16 Datenbytes umfasst sein können, wie in Fig. 7 gezeigt. Die Teilnehmerstation 200 kann alternativ auch Nachrichten 9 versenden, die beispielsweise eine CAN FD-Nachricht im erweiterten Format ist, bei welcher in der Nachricht 9 eine Anzahl von 20 bis 64 Datenbytes umfasst sein können, wie in Fig. 8 gezeigt. Die Teilnehmerstation 300 kann entweder Nachrichten 7 oder 8 oder 9 versenden.
Gemäß Fig. 6 hat die Nachricht 7 hat ein SOF-Bit 71 sowie mehrere
Nachrichtenfelder, wie ein Arbitrationsfeld 72 (Arbitration field), ein Kontrollfeld 73
(Control field), ein Datenfeld 74 (Data field) und ein Prüfsummenfeld 75 (CRC field). Das Arbitrationsfeld 72 umfasst in dem base-ID-Feld und dem ID-ext-Feld einen Identifizierer (Identifier) der Nachricht 7. Zwischen dem base-ID-Feld und dem ID-ext-Feld sind jeweils ein SRR-Bit und ein IDF- Bit vorgesehen. Am Ende des Arbitrationsfelds 72 ist ein RTR-Bit angeordnet. Das Kontrollfeld 73 beginnt mit einem FDF-Bit, gefolgt von einem r0-Bit. Das Datenfeld 74 ist nicht vorhanden, wenn das DLC-Feld des Kontrollfelds 73 den Wert 0 hat oder das RTR-Bit rezessiv ist. Ansonsten ist die Nachricht 7 auf die gleiche Weise aufgebaut wie die Nachricht 4 von Fig. 2 und hat eine entsprechende
Arbitrationsphase 77 und Datenphase 78.
Wie in Fig. 6 gezeigt, hat die Kommunikationssteuereinrichtung 110 die Nachricht 7 derart erstellt, dass das SOF-Bit, das FDF-Bit und das r0-Bit dominant sind, wohingegen das SRR-Bit, das IDE-Bit und der CRC-Delimiter CRC-Del rezessiv ist. Somit sendet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 das SOF-Bit, das FDF-Bit
und das rO-Bit dominant und das SRR-Bit, das IDE-Bit und den CRC-Delimiter CRC- Del rezessiv.
Gemäß Fig. 7 hat die Nachricht 8 hat ein SOF-Bit 81 sowie mehrere
Nachrichtenfelder, wie ein Arbitrationsfeld 82 (Arbitration field), ein Kontrollfeld 83 (Control field), ein Datenfeld 84 (Data field) und ein Prüfsummenfeld 85 (CRC field). Das Arbitrationsfeld 82 umfasst in dem base-ID-Feld und dem ID-ext-Feld einen Identifizierer (Identifier) der Nachricht 8. Am Ende des Arbitrationsfelds 82 ist ein RRS-Bit angeordnet. Das Kontrollfeld 83 beginnt mit einem FDF-Bit, gefolgt von einem res-Bit, einem BRS-Bit und einem ESI-Bit. Das Datenfeld 84 ist nicht vorhanden, wenn das DLC-Feld des Kontrollfelds 83 den Wert 0 hat. Ansonsten ist die Nachricht 8 auf die gleiche Weise aufgebaut wie die Nachricht 5 von Fig. 3 und hat eine entsprechende Arbitrationsphase 87 und Datenphase 88.
Gemäß Fig. 8 hat die Nachricht 9 ein SOF-Bit 61 sowie mehrere
Nachrichtenfelder, wie ein Arbitrationsfeld 92 (Arbitration field), ein Kontrollfeld 93 (Control field), ein Datenfeld 94 (Data field) und ein Prüfsummenfeld 95 (CRC field). Das Arbitrationsfeld 92 umfasst in dem base-ID-Feld einen Identifizierer (Identifier) der Nachricht 9. Mit Unterschied des Datenfelds 94 und des
Prüfsummenfelds 95 ist der Aufbau der Nachricht 9 gleich dem Aufbau der Nachricht 8 von Fig. 7.
Wie in Fig. 7 und Fig. 8 gezeigt, hat die Kommunikationssteuereinrichtung 210 oder 310 die Nachrichten 8, 9 derart erstellt, dass das SOF-Bit, das RRS-Bit und das res-Bit dominant sind, wohingegen das SRR-Bit, das IDE-Bit, das FDF-Bit und der CRC-Delimiter CRC-Del rezessiv sind. Somit senden die Sende- /Empfangseinrichtung 220, 320 das SOF-Bit, das RRS-Bit und das res-Bit dominant und das SRR-Bit, das IDE-Bit, das FDF-Bit und den CRC-Delimiter CRC-Del rezessiv. Die genannten dominanten und rezessiven Bits sind auch in Fig. 7 und Fig. 8 dargestellt, wie in Bezug auf Fig. 2 beschrieben.
Auch bei den Teilnehmerstationen 200, 300 wird für CAN FD-Nachrichten die Arbitration bis zum FDF-Bit weiter fortgesetzt. Somit wird die Arbitration bei den in Fig. 6 bis Fig. 8 gezeigten 29- Bit- Identifizierern um ein Bit weiter fortgesetzt als
in der derzeitigen ISO-CD-11898-1 festgelegt. Auch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das FDF-Bit in CAN FD-Nachrichten 8, 9 rezessiv gesendet, in Classic CAN- Nachrichten 7 dominant. Wenn eine Sende- /Empfangseinrichtung 210, 310, die eine CAN FD-Nachricht 8 oder 9 senden will und die das FDF-Bit rezessiv gesendet hat, stattdessen ein dominantes Bit auf dem Bus sieht, gibt sie die Arbitration verloren und wird zum Empfänger einer Classic CAN Nachricht 7, die beispielsweise von der Teilnehmerstation 100 gesendet wurde.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel kann die Sende-/Empfangseinrichtung 220, 320 zusätzlich zum Senden einer CAN FD-Nachricht 5, 6, 8, 9 die Option haben, das reservierte RRS Bit, das bei dem derzeitigen CAN- oder CAN FD- Standard dominant gesendet werden muss, rezessiv zu senden. Diese Option kann„RRS-recessive" genannt werden. In diesem Fall ist das vorbestimmte Bit das RRS-Bit. Somit dauert die Arbitrationsphase 57, 67, 87, 97 länger als in der ISO-CD-11898-1 bisher festgelegt. Anders ausgedrückt, die Arbitrationsphase 57, 67, 87, 97 endet mit dem Arbitrationsfeld 52, 62, 82, 92.
In einer Modifikation des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist es auch möglich, dass das RRS-Bit zusätzlich zu dem FDF-Bit abgefragt wird, um das Ergebnis der Arbitration festzulegen.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Bussystems 1, 2, der
Teilnehmerstationen 10, 20, 30, 100, 200, 300 und des 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. Das zuvor beschriebene Bussystem 1, 2 gemäß den Ausführungsbeispielen ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1, 2 gemäß den Ausführungsbeispielen kann jedoch auch eine andere Art von Kommunikationsnetz sein. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer
Teilnehmerstation 10, 20, 30, 100, 200, 300 auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist.
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem
Bussystem 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist beliebig. Zudem ist die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 100, 200, 300 in dem Bussystem 2 des ersten Ausführungsbeispiels beliebig. Insbesondere kann auch die
Teilnehmerstation 20 oder 30 in dem Bussystem 1 entfallen. Insbesondere kann auch die Teilnehmerstationen 200 oder 300 in dem Bussystem 2 entfallen. Es ist auch möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 20 oder 30 in dem Bussystem 1 vorhanden sind. Es ist auch möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 200 oder 300 in dem Bussystem 2 vorhanden sind. Es können auch Teilnehmerstationen 10, 20, 30, 100, 200, 300 in dem Bussystem 1 vorhanden sein.
Claims
Ansprüche
1) Teilnehmerstation (20; 30; 200; 300) für ein Bussystem (1), mit
einer Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32; 220; 320) zum Senden einer Nachricht (4; 5; 6; 7; 8; 9) an/von mindestens eine/r weitere/n Teilnehmerstation des Bussystems (1; 2), bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer
Teilnehmerstation (10, 20, 30; 100, 200, 300) auf eine Busleitung (3) des Bussystems (1; 2) gewährleistet ist,
wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32; 220; 320) vor dem Senden der Nachricht (4; 5; 6; 7; 8; 9) zum Durchführen einer Arbitration bis einschließlich zu einem vorbestimmten Bit ausgestaltet ist, welches nach einem Nachrichtenfeld (base-ID; ID-ext) angeordnet ist, das in der Nachricht (4; 5; 6; 7; 8; 9) zum Einrichten des zeitweise exklusiven, kollisionsfreien Zugriffs einer Teilnehmerstation (10, 20, 30; 100, 200, 300) auf die Busleitung (3) vorgesehen ist.
2) Teilnehmerstation (20; 30; 200; 300) nach Anspruch 1, wobei das
vorbestimmte Bit das FDF-Bit und/oder das RRS-Bit einer CAN FD- Nachricht (5; 6; 8; 9) ist.
3) Teilnehmerstation (20; 30; 200; 300) nach Anspruch 1 oder 2,
zudem mit einer Kommunikationssteuereinrichtung (21; 31; 210; 310) zum Erstellen einer ersten und/oder zweiten Nachricht (4, 5, 6; 7, 8, 9), deren Datenübertragungsstandard sich unterscheiden,
wobei die maximal mögliche Datenrate der zweiten Nachricht durch Einsatz einer höheren Taktung im Bereich der Datenfelder größer ist als eine maximal mögliche Datenrate der ersten Nachricht.
Teilnehmerstation (20; 30; 200; 300) nach Anspruch 3, wobei die erste Nachricht (4; 7) eine Classic CAN Nachricht (4) mit Basisformat oder eine Classic CAN Nachricht (7) mit erweitertem Format ist und die zweite Nachricht eine CAN FD-Nachricht (5; 9) mit Basisformat oder eine CAN FD-Nachricht mit erweitertem Format (6; 9) ist.
Teilnehmerstation (20; 30; 200; 300) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) zum Senden oder Empfangen der ersten und/oder zweiten Nachricht (4, 5, 6; 7, 8, 9) ausgestaltet ist.
Teilnehmerstation (20; 30; 200; 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist, das RRS-Bit abweichend von dem CAN-Protokoll optional rezessiv zu senden.
Teilnehmerstation (20; 30; 200; 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist, bei einer Classic CAN-Nachricht das FDF-Bit dominant zu senden und bei einer CAN FD-Nachricht das FDF-Bit rezessiv zu senden.
Teilnehmerstation (20; 30; 200; 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist,
bei einer Classic CAN Nachricht (4) mit Basisformat das IDE- Bit dominant zu senden, und/oder
bei einer Classic CAN Nachricht (7) mit erweitertem Format das SSR-Bit und das IDE-Bit rezessiv zu senden und das rO-Bit dominant zu senden, und/oder
bei einer CAN FD-Nachricht (5; 6) mit Basisformat das RRS-Bit, das IDE-Bit und das res-Bit dominant zu senden, und/oder
bei einer CAN FD-Nachricht (8; 9) mit erweitertem Format das SRR-Bit und das IDE-Bit rezessiv zu senden und das RRS-Bit und das res-Bit dominant zu senden.
Bussystem (1; 2), mit
einer parallelen Busleitung (3), und
mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 20; 30; 100; 200; 300), welche über die Busleitung (3) derart miteinander verbunden sind, dass sie miteinander kommunizieren können,
wobei mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 20; 30; 100; 200; 300) eine Teilnehmerstation (20; 30; 200; 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche ist.
Verfahren zum Betrieb eines Bussystems mit Teilnehmerstationen (10, 20, 30; 100, 200, 300) für unterschiedliche
Datenübertragungsstandards, bei welchem eine Sende- /Empfangseinrichtung (22; 32; 220; 320) eine Nachricht (4; 5; 6; 7; 8; 9) an/von mindestens eine/r weitere/n Teilnehmerstation (10, 20, 30; 100, 200, 300) des Bussystems (1; 2) sendet, bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation (10, 20, 30; 100, 200, 300) auf eine Busleitung (3) des Bussystems (1; 2) gewährleistet ist, wobei das Verfahren den Schritt aufweist:
Durchführen einer Arbitration bis einschließlich zu einem vorbestimmten Bit, welches nach einem Nachrichtenfeld (base-ID; ID- ext) angeordnet ist, das in der Nachricht (4; 5; 6; 7; 8; 9) zum Einrichten des zeitweise exklusiven, kollisionsfreien Zugriffs einer
Teilnehmerstation (10, 20, 30; 100, 200, 300) auf die Busleitung (3) vorgesehen ist.
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