WO2020035392A1 - Rahmenabschirmeinheit, teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem - Google Patents

Rahmenabschirmeinheit, teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem Download PDF

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WO2020035392A1
WO2020035392A1 PCT/EP2019/071339 EP2019071339W WO2020035392A1 WO 2020035392 A1 WO2020035392 A1 WO 2020035392A1 EP 2019071339 W EP2019071339 W EP 2019071339W WO 2020035392 A1 WO2020035392 A1 WO 2020035392A1
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bus
frame
subscriber station
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PCT/EP2019/071339
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Steffen Walker
Arthur Mutter
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Frame shielding unit subscriber station for a serial bus system and method for communication in a serial bus system
  • the present invention relates to a frame shield unit, a
  • Subscriber station for a serial bus system and a method for
  • Bus system optionally possible according to a first communication protocol or a second communication protocol.
  • a bus system is frequently used for communication between sensors and control units, for example in vehicles, in which data is transmitted as messages in the ISO11898-l: 2015 standard as a CAN protocol specification with CAN FD.
  • the messages are between the
  • Transfer bus participants of the bus system such as sensor, control unit, encoder, etc.
  • CAN FD frames referred to as CAN FD messages.
  • CAN FD the user data length has been extended from 8 to up to 64 bytes and are
  • a frame shielding unit, a subscriber station for a serial bus system and a method for Communication is provided in a serial bus system, in which a high data rate and an increase in the amount of user data per frame can be realized with a high level of robustness.
  • the object is achieved by a frame shielding unit for a subscriber station of a serial bus system with the features of claim 1.
  • the frame shielding unit comprises a shielding block for generating a selection signal which selects whether or not a communication control device of the subscriber station may receive a reception signal which has been generated for a message from a frame currently received serially by the bus, and
  • reception signal selection block for shielding the reception signal, depending on the selection signal generated by the shielding block, so that the reception signal is not sent to the communication control device of the
  • the frame shielding unit enables first subscriber stations of the bus system that do the same in a first communication phase
  • Communication format which can also be referred to as a data transmission standard, use like second subscriber stations, but in a second communication phase use a different communication format than the second subscriber stations, the communication of the second
  • the frame shielding unit can cause frames of the second subscriber stations from their own subscriber station for a predetermined period of time, namely in a
  • Frame shielding unit prevent the own subscriber station from sending a frame onto the bus for a predetermined period of time, namely in the shielding phase, while a frame is being transmitted by one of the second ones
  • Subscriber stations is sent on the bus.
  • Transfer rate can be increased considerably compared to CAN FD.
  • the second communication phase is particularly included in the shielding phase.
  • CAN FE CAN FD successor communication protocol
  • CAN FE subscriber stations that work in accordance with a CAN FD successor communication protocol
  • individual subscriber stations of the bus system which should continue to use only CAN FD, can be retrofitted with the frame shielding unit described above.
  • CAN FE subscriber stations that cannot send and receive CAN FD frames can be equipped from the outset with a correspondingly modified frame shielding unit. Therefore, no gateways between CAN FD and CAN FE bus systems are required.
  • the shielding block is designed instead of the received signal of the frame received by the bus
  • reception signal selection block is configured, depending on the selection signal generated by the shielding block, the reception signal generated by the shielding block to the
  • the shielding block is designed in the manner in which
  • Shielding block generated receive signal to set an FDF bit and a res bit such that the communication control device of the subscriber station goes into a protocol exception state in which the Communication control device sets a transmission of a transmission signal to the bus.
  • a detection block can be provided for detecting, from the frame received serially from the bus, a start condition and an end condition for shielding the received signal generated from the frame received serially from the bus, the shielding block being configured to Generate a selection signal in response to a detection result of the detection block.
  • the detection block is designed to carry out sequential decoding of the received signal in order to evaluate the received signal. Additionally or alternatively, the detection block is optionally configured to evaluate the received signal to find the start condition and / or end condition on the basis of a format of a frame, the data transmission standard of which the communication control device of the subscriber station understands.
  • the detection block may be designed to detect the
  • the controller may be configured to evaluate a digital received signal, which is generated from the frame received by the bus, in order to detect the start condition and the end condition.
  • the detection block can be configured to the shielding block
  • Edge change is coded, which is different from an edge change for the
  • the starting condition is the predetermined value of at least one bit of the received signal, which is composed of a
  • Arbitration field of a frame currently received serially by the bus was generated. Additionally or alternatively, it is conceivable that the start condition is the predetermined value of at least one state of signals on the bus, the end condition being defined after the end of a communication phase in which data of the frame with a
  • the frame shielding unit also has a transmission signal generation block for generating a transmission signal in which, until the end condition of the received frame is reached, all bits are transmitted in such a way that their bus states on the bus can be overwritten.
  • the second communication phase being the transmission of a data field includes in which user data of the message are transmitted on the bus.
  • the frame shielding unit described above can be part of a
  • the subscriber station also a communication control device for sending a message to a bus of the bus system and / or for receiving a message from the bus of the bus system, and
  • transceiver for sending the message on the bus and / or for receiving messages from the bus
  • Frame shielding unit is connected to the communication control device and the transceiver, and wherein the transceiver
  • Receiving device is configured, when sending regardless of the bit rate of a frame of the message, to generate a first bus state for a first digital data state of the messages and a second bus state for generate the second digital data status of the messages in such a way that the second bus status can overwrite the first bus status.
  • the subscriber station described above can be a first subscriber station of a bus system, which also has a bus and at least one second subscriber station, which is connected to the at least one first
  • Subscriber station is connected via a bus line for the bus such that the at least one first subscriber station and the at least one second subscriber station can communicate with one another in series,
  • Data transmission standard of the at least one second subscriber station at least partially differentiates.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for communication in a serial bus system according to claim 14.
  • the method has the following steps: sending, with a transceiver, messages on a bus of the bus system and / or receiving, with the transceiver
  • Receiving device generating messages from the bus of the bus system, with a shielding block of a frame shielding unit, a selection signal which selects whether or not a communication control device of a subscriber station of the bus system may receive a reception signal, which results from a frame for a message currently received serially by the bus and shielding, with a reception signal selection block, the reception signal depending on the selection signal generated by the shielding block, so that the reception signal is not sent to the communication control device of the
  • Frame shielding unit or the subscriber station are called.
  • FIG. 1 shows a simplified block diagram of a bus system according to a first exemplary embodiment
  • Fig. 2 is a diagram illustrating the structure of messages from subscriber stations of the bus system according to the first
  • Embodiment can be sent;
  • Fig. 4 is a diagram illustrating the structure of a
  • Frame shielding unit which is installed in subscriber stations of the bus system according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 5 shows a signal time diagram for various signals that are transmitted during operation of the bus system according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a simplified block diagram of a bus system according to a second exemplary embodiment
  • Fig. 7 is a diagram illustrating the structure of a
  • Frame shielding unit which is installed in subscriber stations of the bus system according to a second exemplary embodiment.
  • bus system 1 shows an example of a bus system 1, which is configured in particular fundamentally for a CAN bus system, a CAN FD bus system, a CAN FE bus system, and / or modifications thereof, as described below.
  • the bus system 1 can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, an aircraft,
  • the bus system 1 has a, in particular parallel, bus line 3, to which a large number of subscriber stations 10, 20, 30 are connected. Via the bus line 3 there are messages 4, 5 in the form of signals between the individual
  • Subscriber stations 10, 20, 30 can be serially transmitted.
  • States 402 are used, which are shown only very schematically in the subscriber stations 10, 20.
  • the states 401, 402 correspond to the states of a TX signal from a transmitting subscriber station 10, 20, 30.
  • control devices 30 are, for example, control devices, sensors, display devices, etc. one
  • subscriber station 10 has one
  • the subscriber station 20 has a communication control device 21 and a transmitting / receiving device 22 with a transmitting / receiving unit 220 and a frame shielding unit 230.
  • the subscriber station 30 has a communication control device 31 and a transmitting / receiving device 32.
  • the transmitting / receiving devices 12, 22, 32 of the subscriber stations 10, 20, 30 are each connected directly to the bus line 3, even if this is not illustrated in FIG. 1.
  • the communication control devices 11, 21, 31 each serve to control communication of the respective subscriber station 10, 20, 30 via the bus line
  • the communication control device 11 can be like a conventional CAN controller
  • the communication control device 11 creates and reads first messages 4, for example Classic CAN messages 4.
  • the Classic CAN messages are described in detail below.
  • the Classic CAN message 4 are constructed in accordance with the Classic basic format, in which a number of up to 8 data bytes can be included in message 4.
  • the Classic CAN message 4 is constructed as a CAN FD message, in which a number
  • the communication control device 11 is designed like a conventional CAN FD controller.
  • the communication control device 21 creates and reads second messages 5
  • the communication control device 31 can be designed to operate as required
  • the communication control device 31 thus creates and reads a first message 4 or second message 5, the first and second messages 4, 5 going through differentiate their data transmission standard, namely in this case CAN or CAN FE.
  • the Classic CAN message 4 is structured as a CAN FD message.
  • the communication control device 11 is designed like a conventional CAN FD controller.
  • the transceiver 12 can be like a conventional CAN
  • the transceiver 22 can be used as a CAN
  • the transceiver 32 can be implemented
  • the transmitting / receiving devices 22, 32 can additionally or alternatively be implemented like a conventional CAN FD transceiver.
  • FIG. 2 shows a CAN FE frame 45 for the message 5 as it is sent by the transceiver 22 or the transceiver 32.
  • the CAN FE frame 45 is divided into different fields for CAN communication on the bus line 3, namely a start field 451, an arbitration field 452,
  • control field 453 a control field 453, a data field 454, a checksum field 455 and an end field 456.
  • the start field 451 has a bit, for example, which is also called a SOF bit and indicates the start of the frame or start of frame.
  • a bit for example, which is also called a SOF bit and indicates the start of the frame or start of frame.
  • the arbitration field 452 can additionally be one of or
  • the control field 453 contains, for example, a 13-bit data length code (data length code) which can then, for example, assume values from 1 to 4096 with a step size of 1, or can also assume values from 0 to 4095.
  • the data length code can also comprise fewer or more bits and the value range and the step-by-step can assume different values.
  • 453 can additionally consist of one or more bits
  • Contain protocol format information which is suitable for distinguishing CAN FE frames from CAN frames or CAN FD frames.
  • the data field 454 contains the useful data of the CAN FE frame or the message
  • the user data can have, for example, up to 4096 bytes.
  • 455 contains a checksum of the data in the data field 454 including the stuff bits that are sent by the sender of the message 5 after every 10 identical bits
  • the at least one acknowledge bit can be used to inform whether a receiver in the received CAN FE
  • the physical layer corresponds to the physical layer or layer 1 of the known OSI model (Open Systems Interconnection Model).
  • OSI model Open Systems Interconnection Model
  • the bus system 1 can relatively easily add further bus subscriber stations
  • Control field 453 and data field 454 are from a sender of the message
  • the subscriber station 20 has won the arbitration and the subscriber station 20 as the transmitter thus has exclusive access to the bus line 3 of the bus system 1 for sending the fields 453 to 456.
  • the identifier in the arbitration field 452 is used to negotiate bit by bit between the subscriber stations 10, 20, 30, Which subscriber station 10, 20, 30 wants to send the message 4, 5 with the highest priority and therefore for the next time to send the fields 453 to
  • Fields 451, 452, 456 selected slower than in the other fields of the
  • CAN FE should have the following different properties compared to CAN or CAN FD: a) Acceptance and, if necessary, adaptation of proven properties that are responsible for the robustness and user-friendliness of CAN and CAN FD, in particular frame structure with identifier and arbitration according to CSMA / CR procedure,
  • FIG. 3 shows a frame 450 sent by one of the subscriber stations 10, 30 for a message 4 with up to 64 data bytes in CAN FD format.
  • Frame 450 begins with a bit MSB and ends with a bit LSB.
  • the frame 450 has an SOF bit 451, which corresponds to the MSB bit, and the aforementioned frame fields as in a CAN FE frame 45, namely the arbitration field 452 (arbitration field), the control field 453 (control field), the data field 454 (Data field) and the checksum field 455 (CRC field).
  • the arbitration field 452 comprises in the base ID field and the ID ext field an identifier of the frame 45, in which a start condition 51 can also be defined, which is described in more detail below with reference to FIGS. 3 and 4 is described.
  • An SRR bit and an IDE bit are provided between the base ID field and the ID ext field.
  • An RRS bit is arranged at the end of the arbitration field 452.
  • Control field 453 begins with an FDF bit, followed by a res bit. This is followed by a BRS bit and an ESI bit. Control field 453 ends with a DLC field. Data field 454 is not available if the DLC field of the
  • Control field 453 has the value 0.
  • the checksum field 455 contains in a field S_Cnt the number of modulo 8 stuff bits that were inserted into the frame 450 according to the bit stuffing rule, namely an inverse bit must be inserted after every five identical bits.
  • the checksum field 455 contains a CRC checksum in a CRC-seq field and ends with a subsequent CRC delimiter CRC-Del.
  • An end condition 52 can also be defined here, which is described in more detail below with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 shows the length of a first communication phase 457 in the present exemplary embodiment.
  • the first communication phase 457 comprises both an arbitration phase and a subsequent format switching phase, which comprises the phase between the FDF bit and the BRS bit and in which the arbitration has already been completed.
  • the FDF bit specifies whether it is a CAN FD frame 450 or not.
  • the format is switched from the slow bit rate in the arbitration phase to the faster bit rate of a second communication phase 458 based on the FDF bit.
  • the second communicates with the first communication phase 457
  • Fig. 3 dominant bits are shown with a wide line at the bottom of the frame 45. Recessive bits are shown in FIG. 3 with a broad line at the top of frame 45.
  • the associated communication control device 11 As shown in FIG. 3, the associated communication control device 11,
  • the 31 of the transmitter creates the frame 450 such that the SOF bit, the RRS bit and the res bit are dominant, whereas the SRR, the IDE bit, the FDF bit and the CRC delimiter CRC-Del are recessive ,
  • CAN FE and CAN FD nodes for example subscriber stations 10, 20, 30, can be operated on the same bus, even if the CAN FE protocol is not compatible with the CAN FD protocol.
  • the bus is formed by the bus line 3.
  • bus line 3 can be shared. So there is no need for a separate bus for CAN FE.
  • Frame shield unit 130 is called.
  • the frame shielding unit 130 is ideally installed in appropriately configured CAN FD transceivers, as shown in FIG. 1. If subscriber station 20 cannot understand CAN FD frame 450, frame shielding unit 230 can be adapted accordingly to the subsequent functions of frame shielding unit 130.
  • CAN FE protocol i.e. frame format
  • subscriber station 10 transmits or
  • Subscriber station 30 sends a CAN FD frame, that is, a frame 450 for a message 4, and then subscriber station 20 sends a CAN FE frame, that is, a frame 45 for a message 5.
  • the CAN FE node or subscriber station 30 can use both frames 45, 450 receive.
  • the CAN FD node or subscriber station 10 can only receive or understand the CAN FD frame 450.
  • the subscriber station 20 can only receive the CAN FE frame, ie a frame 45 for a message 5.
  • FIG. 4 shows a frame shielding unit 130, which can also be referred to as a shield block and which shields the CAN FE frame 45 according to FIG. 2 during the shielding phase 460.
  • the frame shielding unit 130 can also be referred to as a shield block and which shields the CAN FE frame 45 according to FIG. 2 during the shielding phase 460.
  • Subscriber station 10 no CAN FD frame 450 tries to send during the transmission of the CAN FE frame 45 on the bus.
  • a frame shielding unit 130 is ideally housed in the same housing and possibly on the same silicon chip as the transceiver 12, as shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 shows the transceiver 12 as a “transceiver with CAN FE shield” and FIG. 5 shows a course of signals that arise here.
  • 4 has a transmitter / receiver unit 120 and a frame shielding unit 130.
  • the transmitter / receiver device 12 used or its transmitter / receiver unit 120 (transceiver) must have both the CAN FD physical layer and also support the CAN FE physical layer. However, she supports and understands
  • Communication control device 11 only CAN FD frame 450.
  • the transceiver 12 is connected to the bus line 3 so that the transceiver 12 can send differential signals CAN_H, CAN_L for the frames 450 to the bus line 3 and from the bus line 3 Frame 45, 450 can receive. This allows communication between the subscriber stations 10, 20, 30 to take place.
  • the frame shielding unit 130 (CAN FE Shield Block) consists of the following function blocks, namely a detection block 131, which can also be called a detect block, a shielding block 132, which can also be called a shield block, and a received signal selection block 133.
  • the detection block 131 can partially interpret the CAN FD protocol, that is to say it contains a greatly simplified CAN FD protocol controller, namely a communication control device 1311.
  • the detection block 131 can partially interpret the CAN FE protocol, that is to say it contains a strong one simplified CAN FE protocol controller, namely a communication control device 1312.
  • Detection block 131 has two functions, namely detection of one
  • Start condition 51 (see above or FIG. 2 or FIG. 3 or 5), from which a non-shielding phase 461 ends and the shielding process of the
  • Shielding block 132 and thus the shielding phase 460 according to FIG. 2 or FIG. 3 or FIG. 5 must be started, and detecting an end condition 52 (see above or FIG. 2 or FIG. 3 or FIG. 5), from which the End of the shielding process is started or the shielding process and thus the shielding phase 460 according to FIG. 2 or FIG. 3 or FIG. 5 is ended.
  • the start condition 51 (important feature of the invention) specifies the point in the frame (frame) 45, 450 from which the CAN FE frames 45 are no longer allowed to pass to the CAN FD nodes, in the present example, to the subscriber station 10.
  • the start condition 51 is the Nth bit of the CAN FD “Arbitration fields” (ISO11898-l: 2015), that is to say the arbitration field 452. Therefore, the detection block 131 uses in order to detect the start condition 51 the received frame 45, 450 the bit-wise structure of the frame 45 according to the CAN FD protocol as a reference, as shown in FIG. 3 and previously described.
  • CAN FD frames that is to say frames 450, always send the Nth bit of frame 450 as "1", the Nth bit of frame 450 being counted starting from the MSB bit
  • the communication control devices 11, 31 always send the Nth bit of the frame 450 as "0" and the communication control devices 21, 31 always send the Nth bit of the frame 45 as "1".
  • CAN FD has one or more bits in frame 450 before the Nth bit, which must have a fixed value (1 or 0)
  • CAN FE must also select these bits (s) in its frame 45. This should almost always be possible by choosing the identifier (ID) bits. The reverse also applies.
  • N II applies, for CAN FD this is the 11th ID bit in frame 450 of FIG. 3 as seen from bit MSB.
  • the screening phase 460 thus begins in the first communication phase 457 when the arbitration field 452 is sent.
  • this bit is always 1 '(recessive). Then:
  • a bit combination can alternatively be selected as the start condition 51, for example the ID bits 8 to 11 must have the values “0011”.
  • the detection block 131 uses a bit field with more than one bit to detect whether the start condition 51 for shielding a CAN FE frame 45 is present or not.
  • the bit or the bits for the start condition 51 must be selected so far at the beginning of the frame 45, 450 that there is no conflict between the CAN FD and the CAN FE frame format, with CAN FE as an example for a future CAN-like protocol frame Format stands.
  • VDIFF stands for the differential voltage of the signals CAN_H - CAN_L.
  • Detection block 131 of FIG. 3 is shown when the start condition 51 is encoded via the physical layer, as in this variant 2.
  • start condition 51 It is possible to permanently code the start condition 51 or to configure the start condition 51 alternatively at runtime, in particular when the bus system 1 is started up or when the bus system 1 is being serviced.
  • the detection block 131 reports the occurrence of the start condition 51 with the “detected” signal, which is hereinafter referred to as signal S_D, to the
  • Shielding block 132 for example by an edge change from 0 to 1.
  • the detection block 131 thus generates the signal S_D as the detection result.
  • the detection block 131 is additionally configured to interpret received CAN FE frames 45.
  • the detection block 131 thus also knows the length of the received CAN FE frame 45 and can therefore also predict when the received CAN FE frame 45 will end. The same applies
  • the end condition 52 is to recognize any location in the frame 45, e.g. an acknowledge bit at the end of the CAN FE frame 45, or a bit sequence in the end field 456. Bits in the end field 456 are very long compared to the bits in the control field 453, data field 454 and
  • Checksum field 455, which enables the bits in the end field 456 to be used well as the bit sequence to be recognized. The reason for this is that long phases of “0” or “1” of the signal RXD1 cannot occur in the control field 453, data field 454 and checksum field 455.
  • the end condition 52 is selected such that the CAN FD node, here the subscriber station 10, and the CAN FE node, here the subscriber station 20,
  • Detection block 131 reports the occurrence of the end condition 52 to the shielding block 132 with the signal S_D, for example by an edge change from 1 to 0.
  • the end condition 52 is selected such that the
  • End condition 52 can be easily detected, and that the shielded subscriber station can begin sending the next frame 45, 450 synchronously with the other subscriber stations.
  • the shielding block 132 ensures that the CAN FD node, that is to say the subscriber station 10 in the present example, does so when a CAN FE frame 45 is received receives signal RXDs generated by shield block 132 as signal RX and not the signal RXD1 originally received by the transceiver.
  • the shielding block 132 also generates a “select” signal, which is referred to below as the selection signal S_SL.
  • the received signal selection block 133 can be implemented as a multiplexer.
  • the shielding block 132 optionally synchronizes its bit limits with those of the received CAN FE frame 450 with the aid of the signal S_D. In addition, it may be necessary for the shielding block 132 to change after the detection of the
  • End condition 52 synchronized several times to the phase position on the bus. This can happen with the help of the signal RXD1 or optionally via a further signal “sync", which is referred to below as the synchronization signal S_SY and is transmitted from the detection block 131 to the shielding block 132.
  • the shielding block 132 generates the signal RX in such a way that the CAN FD node, that is to say the communication control device 11 of the subscriber station 10, loses the arbitration if it is still in the transmission mode. To do this, the
  • Shielding block 132 extends the previously received CAN frame 45 by means of its received signal RXDs.
  • the shielding block 132 sends to the communication control device 11 of the subscriber station 10 all ID bits of the received signal RXDs as dominant, so that the CAN FD node, ie the subscriber station 10, loses the arbitration.
  • the shield block 132 outputs both the signal RXDs and the selection signal S_SL to the reception signal selection block 133.
  • the shielding block 132 receives the signal TX
  • Communication control device 11 is used to ensure that the CAN FD node, that is to say the subscriber station 10, has lost the arbitration.
  • the shielding block 132 recognizes this from the fact that the CAN FD node, that is to say the subscriber station 10, only sends recessively (, 1 ').
  • Protocol exception state 459 (Protocol Exception State of ISO11898-1: 2015) changes, which is illustrated in FIG. 5. From this point on the waits
  • Bit sequence 54 (FIG. 5) to exit protocol exception 459.
  • Shield block 132 then sends at least every eleventh bit (using the slow bit rate of the arbitration phase or the first
  • Communication control device 11 remains in the protocol exception state. This is because the subscriber station 10 (CAN FD node) would interpret eleven recessive bits in such a way that the frame 45 has ended and the subscriber station 10 (CAN FD node) may transmit again.
  • the shielding block 132 can comply with the bit stuffing rules when the arbitration field 452 is continued by means of the signal RXDs, because the shielding block 132 knows the history, that is to say the bits before
  • bit stuffing rule an inverse bit is to be inserted into a message 4 after five identical bits.
  • the bit stuffing rule can differ for message 5, so that, for example, after 10 identical bits or a different number of bits, an inverse bit must be inserted, as previously with reference to FIG.
  • the shielding block 132 of FIG. 4 receives the end condition 52 (communicated by the detection block 131 by means of the signal “detected”, which can also be referred to as signal S_D), the block 132 sends to the
  • Subscriber station 10 (CAN FD node) in the signal RXDs has a bit sequence which has only recessive (logical, 1 ') bits connected at the end 11.
  • the length of the bit sequence is chosen such that the subscriber station 10 (CAN FD node) and other nodes or subscriber stations 20, 30 on the bus try synchronously in bit according to this bit sequence, a new frame 45, 450 to send.
  • the shielding process shield process
  • Reception signal selection block 133 is switched so that the RXDl bits from the transceiver 120 to the
  • Communication control device 11 of the subscriber station 10 (CAN FD node).
  • the communication control device 11 of the subscriber station 10 again receives the signal RXD1 as the signal RX.
  • the considered subscriber station 10 (CAN FD node) is currently not sending a frame 450.
  • the principle of the frame shielding unit 130 is used to shield CAN FD frames 450 for the subscriber station 20, if this should be desired in an application.
  • the aforementioned start condition 51 and the end condition 52 are configured accordingly in order to replace the CAN FD frame 45 with the CAN FD frame 450 for the subscriber station 20
  • FIG. 6 shows a second exemplary embodiment of a bus system 1.
  • a bus with a CAN FD node 10 and two CAN FE nodes 30, 200 is another Example for CAN FE and CAN FD subscriber stations 10, 30, 200 shown.
  • the nodes or subscriber stations 10, 30, 200 are also connected to one in FIG.
  • Bus line 3 connected. Like the bus line 3 from FIG. 1, the bus which is formed by the bus line 3 has a bus termination which is identified by the reference symbol 35.
  • the termination 35 is special A resistor with a value of 120 ohms in accordance with the CAN protocol specification mentioned above.
  • the nodes or the subscriber stations 30, 200 support both the CAN FE protocol and the CAN FD protocol. In contrast to the subscriber station 20 of FIG. 1, the subscriber station 200 therefore does not need any
  • Frame shielding unit 230 The nodes or subscriber stations 10, 30, 200 arbitrate for bus access.
  • the frame or frame 45, 450 with the highest priority prevails on the bus and is transmitted.
  • the subscriber stations 10, 30, 200 have the same functions as described above with reference to the preceding exemplary embodiment.
  • FIG. 7 shows a frame shield unit 1300 according to a third
  • FIG. 7 shows a further option that can be used depending on the configuration of the CAN FE protocol.
  • the frame shield unit 1300 has in addition to the blocks of the
  • the shielding block 132 generates a selection signal S_SL2, which in the
  • Transmission signal selection block 134 is entered.
  • the selection signal S_SL2 can also be referred to as the "select2" signal.
  • the transmission signal selection block 134 can be designed as a multiplexer.
  • the frame shielding unit 1300 takes into account that it may be that CAN FE and CAN FD are so different that it is not always possible for the CAN FD node (for example the subscriber station 10) to be in synchronism with the end of the CAN FE frame 45, including the distance between two successive frames 45, 450 (interframe space) is ready to send again on the bus. In this case it may be necessary to prevent the CAN FD protocol controller (e.g. the
  • Communication control device 11 sends something on the bus via TXD connection (pin).
  • the shielding block 132 switches the transmission signal selection block 134 with the aid of the selection signal S_SL2 in such a way that instead of the signal TX from the communication control device 11 (CAN FD protocol controller) a logical, 1 '(recessive, bus voltage not driven) to the send /
  • Receiver unit 120 (CAN FD transceiver) is supplied. This state is maintained until the CAN FD node (e.g. the
  • the signal TX of the communication control device 11 does not interfere with the transmission of a CAN FE frame 45.
  • bus system 1 is described using a bus system based on the CAN protocol.
  • the bus system 1 according to the exemplary embodiments can also be another type of communication network, in which data can be transmitted serially at two different bit rates. It is advantageous, but not inevitable, that bus system 1 has exclusive, collision-free access at least for certain periods of time
  • Subscriber station 10, 20, 30 is guaranteed on a common channel.
  • Bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary. It is possible for one or more of the subscriber stations 10 to be present in the bus system 1. It is possible for one or more of the subscriber stations 20 to be present in the bus system 1. It is possible that one or more of the Subscriber stations 30 are present in the bus system 1. It is possible for one or more of the subscriber stations 200 to be present in the bus system 1.
  • a subscriber station (10; 20; 30) may be for a serial one
  • Bus system (1) with a communication control device (11; 21; 31) for creating a message
  • the bus system (1) (20; 30; 10) of the bus system (1) is to be sent, or reading a message (4; 5; 50; 500) received serially by at least one other subscriber station (20; 30; 10) of the bus system (1) and a transmitting / receiving device (12; 22; 32) for sending the created message (4; 5; 50; 500) on a bus line (3) to at least one further subscriber station (20; 30; 10) of the bus system ( 1) or for receiving a message (4; 5; 50; 500) from the bus line (3), the communication control device (11; 21; 31) and / or the transmission
  • Receiving device (12; 22; 32) are configured, in the message to be sent (4; 5; 50; 500) an ACK time window (46) for an ACK signal (461) and / or a NACK time window (47) for a NACK signal (471) for a
  • the transmitting / receiving device (12; 22; 32) is designed , in the at least one intended time window (46, 47) when sending to the at least
  • Another subscriber station (20; 30; 10) does not drive a level on the bus line (3).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rahmenabschirmeinheit (130; 1300) für eine Teilnehmerstation (10; 20; 30) eines seriellen Bussystems (1), eine Teilnehmerstation (10) für ein serielles Bussystem (1) und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem (1). Die Rahmenabschirmeinheit (130; 1300) hat einen Abschirmblock (132) zur Erzeugung eines Auswahlsignals (S_SL), das auswählt, ob eine Kommunikationssteuereinrichtung (11) der Teilnehmerstation (10) ein Empfangssignal (RXD1) empfangen darf oder nicht, das aus einem derzeit vom Bus seriell empfangenen Rahmen (45) für eine Nachricht (5) erzeugt wurde, und einen Empfangssignal-Auswahlblock (133) zur Abschirmung des Empfangssignals (RXD1), in Abhängigkeit des von dem Abschirmblock (132) erzeugten Auswahlsignals (S_SL), so dass das Empfangssignal (RXD1) nicht an die Kommunikationssteuereinrichtung (11) der Teilnehmerstation (10) gesendet wird.

Description

Beschreibung
Rahmenabschirmeinheit, Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rahmenabschirmeinheit, eine
Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zur
Kommunikation in einem seriellen Bussystem, das mit hoher Datenrate und großer Fehlerrobustheit arbeitet. Hierbei ist eine Kommunikation in dem
Bussystem wahlweise gemäß einem ersten Kommunikationsprotokoll oder einem zweiten Kommunikationsprotokoll möglich.
Stand der Technik
Für die Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten, beispielsweise in Fahrzeugen, wird häufig ein Bussystem eingesetzt, in welchem Daten als Nachrichten im Standard ISO11898-l:2015 als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD übertragen werden. Die Nachrichten werden zwischen den
Busteilnehmern des Bussystems, wie Sensor, Steuergerät, Geber, usw., übertragen.
Mit steigender Anzahl an Funktionen einer technischen Anlage bzw. eines Fahrzeugs,
nimmt auch der Datenverkehr im Bussystem zu. Noch dazu ist es oft gefordert, dass die Daten schneller vom Sender zum Empfänger zu übertragen sind als bisher. Folge davon ist, dass die geforderte Bandbreite des Bussystems weiter steigen
wird. Um Daten mit höherer Bitrate übertragen zu können als bei CAN, wurde im CAN FD
Nachrichten- Format eine Option zur Umschaltung auf eine höhere Bitrate innerhalb
einer Nachricht geschaffen. Bei solchen Techniken wird die maximal mögliche Daten rate
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.
Auch wenn ein CAN oder CAN FD basiertes Kommunikationsnetzwerk im Hinblick auf beispielsweise seine Robustheit sehr viele Vorteile bietet, hat es doch eine deutlich geringere Schnelligkeit im Vergleich zu einer
Datenübertragung bei zum Beispiel 100 Base-Tl Ethernet. Außerdem ist die bisher mit CAN FD erreichte Nutzdatenlänge von bis zu 64 Bytes für einige Anwendungen zu gering.
Gefordert ist für eine Weiterentwicklung von CAN oder CAN FD basierten Kommunikationsnetzwerken, dass eine einfache Migration bestehender Bussysteme ermöglicht wird, so dass Teilnehmerstationen, die noch gemäß den bestehenden CAN- Protokoll-Spezifikationen arbeiten, im Bussystem auch mit Teilnehmerstationen koexistieren können, die bereits gemäß einer Nachfolge- CAN-Protokoll-Spezifikation kommunizieren.
Offenbarung der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rahmenabschirmeinheit, eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen eine Rahmenabschirmeinheit, eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem bereitgestellt werden, bei welchen bei großer Fehlerrobustheit eine hohe Datenrate und eine Steigerung der Menge der Nutzdaten pro Rahmen realisiert werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Rahmenabschirmeinheit für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Rahmenabschirmeinheit umfasst einen Abschirmblock zur Erzeugung eines Auswahlsignals, das auswählt, ob eine Kommunikationssteuereinrichtung der Teilnehmerstation ein Empfangssignal empfangen darf oder nicht, das aus einem derzeit vom Bus seriell empfangenen Rahmen für eine Nachricht erzeugt wurde, und
einem Empfangssignal-Auswahlblock zur Abschirmung des Empfangssignals, in Abhängigkeit des von dem Abschirmblock erzeugten Auswahlsignals, so dass das Empfangssignal nicht an die Kommunikationssteuereinrichtung der
Teilnehmerstation gesendet wird.
Mit der Rahmenabschirmeinheit wird ermöglicht, dass erste Teilnehmerstationen des Bussystems, die in einer ersten Kommunikationsphase das gleiche
Kommunikationsformat, das auch als Datenübertragungsstandard bezeichnet werden kann, verwenden wie zweite Teilnehmerstationen, jedoch in einer zweiten Kommunikationsphase ein anderes Kommunikationsformat verwenden als die zweiten Teilnehmerstationen, die Kommunikation der zweiten
Teilnehmerstationen nicht stören. Hierfür kann die Rahmenabschirmeinheit bewirken, dass Rahmen der zweiten Teilnehmerstationen von der eigenen Teilnehmerstation für eine vorbestimmte Zeitdauer, nämlich in einer
Abschirmphase und damit (mindestens/auch) während der zweiten
Kommunikationsphase, abgeschirmt werden. Außerdem kann die
Rahmenabschirmeinheit verhindern, dass die eigene Teilnehmerstation für eine vorbestimmte Zeitdauer, nämlich in der Abschirmphase, selbst einen Rahmen auf den Bus sendet, während ein Rahmen von einer der zweiten
Teilnehmerstationen auf den Bus gesendet wird.
Als Ergebnis davon wird aufgrund der Rahmenabschirmeinheit die
Kommunikation in dem neuen Kommunikationsformat nicht durch Rahmen mit dem alten bzw. anderen Kommunikationsformat auf dem Bus gestört. Somit ist in einer ersten Kommunikationsphase eine von CAN bekannte Arbitration durchführbar und dennoch in einer zweiten Kommunikationsphase die
Übertragungsrate gegenüber CAN FD beträchtlich steigerbar. Hierbei ist die zweite Kommunikationsphase insbesondere in der Abschirmphase enthalten.
Durch die Koexistenz und Interoperabilität von Teilnehmerstationen, die gemäß dem CAN FD -Kommunikationsprotokoll arbeiten, und Teilnehmerstationen, die gemäß einem CAN FD Nachfolger- Kommunikationsprotokoll arbeiten, das nachfolgend CAN FE genannt ist, ist ein nahtloser Migrationspfad von CAN FD zu CAN FE hin möglich. Insbesondere können einzelne Teilnehmerstationen des Bussystems, die weiterhin nur CAN FD verwenden sollen, mit der zuvor beschriebenen Rahmenabschirmeinheit nachgerüstet werden. Bei Bedarf können CAN FE Teilnehmerstationen, die keine CAN FD Rahmen senden und empfangen können, von vorneherein mit einer entsprechend modifizierten Rahmenabschirmeinheit ausgestattet werden. Daher sind keine Gateways zwischen CAN FD und CAN FE Bussystemen erforderlich.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Rahmenabschirmeinheit sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer speziellen Ausführungsvariante ist der Abschirmblock ausgestaltet, anstelle des Empfangssignals des vom Bus empfangenen Rahmens ein
Empfangssignal derart zu erzeugen, dass die Kommunikationssteuereinrichtung der Teilnehmerstation in einen Protokollausnahmezustand geht, in welchem die Kommunikationssteuereinrichtung ein Senden eines Sendesignals zum Bus einstellt, und wobei der Empfangssignal-Auswahlblock ausgestaltet ist, in Abhängigkeit des von dem Abschirmblock erzeugten Auswahlsignals das von dem Abschirmblock erzeugte Empfangssignal an die
Kommunikationssteuereinrichtung der Teilnehmerstation (10) zu senden.
Denkbar ist, dass der Abschirmblock ausgestaltet ist, in dem von dem
Abschirmblock erzeugten Empfangssignal ein FDF Bit und ein res Bit derart zu setzen, dass die Kommunikationssteuereinrichtung der Teilnehmerstation in einen Protokollausnahmezustand geht, in welchem die Kommunikationssteuereinrichtung ein Senden eines Sendesignals zum Bus einstellt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Erfassungsblock vorgesehen sein zur Erfassung, aus dem von dem Bus seriell empfangenen Rahmen, einer Startbedingung und einer Endbedingung für die Abschirmung des Empfangssignals, das aus dem von dem Bus seriell empfangenen Rahmen erzeugt wurde, wobei der Abschirmblock ausgestaltet ist, das Auswahlsignal als Reaktion auf ein Erfassungsergebnis des Erfassungsblocks zu erzeugen.
Gemäß einer Option ist der Erfassungsblock ausgestaltet, zur Auswertung des Empfangssignals eine sequentielle Dekodierung des Empfangssignals auszuführen. Zusätzlich oder alternativ ist der Erfassungsblock optional ausgestaltet, das Empfangssignal zum Auffinden der Startbedingung und/oder Endbedingung auf der Grundlage eines Formats eines Rahmens auszuwerten, dessen Datenübertragungsstandard die Kommunikationssteuereinrichtung der Teilnehmerstation versteht.
Möglicherweise ist der Erfassungsblock ausgestaltet, zur Erfassung der
Startbedingung und der Endbedingung einen Zustand auf dem Bus zu erfassen und auszuwerten. Zusätzlich oder alternativ ist der Erfassungsblock
möglicherweise ausgestaltet, zur Erfassung der Startbedingung und der Endbedingung ein digitales Empfangssignal auszuwerten, das aus dem von dem Bus empfangenen Rahmen erzeugt wird.
Der Erfassungsblock kann ausgestaltet sein, an den Abschirmblock ein
Erfassungssignal auszugeben, in welchem die Startbedingung als ein
Flankenwechsel codiert ist, der sich von einem Flankenwechsel für die
Endbedingung unterscheidet.
Denkbar ist, dass zwischen der Startbedingung und der Endbedingung auch die Teile des Rahmens enthalten sind, die mit einem Datenübertragungsstandard gesendet werden, den die Kommunikationssteuereinrichtung der
Teilnehmerstation nicht versteht. Denkbar ist zusätzlich oder alternativ, dass die Startbedingung der vorbestimmte Wert von mindestens einem Bit des Empfangssignals ist, das aus einem
Arbitrationsfeld eines derzeit vom Bus seriell empfangenen Rahmens erzeugt wurde. Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, dass die Startbedingung der vorbestimmte Wert von mindestens einem Zustand von Signalen auf dem Bus ist, wobei die Endbedingung nach dem Ende einer Kommunikationsphase definiert ist, in welcher Daten des Rahmens mit einem
Datenübertragungsstandard gesendet werden, den die
Kommunikationssteuereinrichtung der Teilnehmerstation nicht versteht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat die Rahmenabschirmeinheit zudem einen Sendesignal-Erzeugungsblock zum Erzeugen eines Sendesignals, in welchem bis zum Erreichen der Endbedingung des empfangenen Rahmens alle Bits derart gesendet werden, dass deren Buszustände auf dem Bus Überschreibbar sind.
Möglicherweise wird in einer ersten Kommunikationsphase zur Übertragung der Nachricht auf den Bus zwischen den Teilnehmerstationen des Bussystems ausgehandelt, welche der Teilnehmerstationen in einer nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase zumindest zeitweise einen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus des Bussystems hat, wobei die zweite Kommunikationsphase die Übertragung eines Datenfelds umfasst, in welchem Nutzdaten der Nachricht auf dem Bus übertragen werden.
Die zuvor beschriebene Rahmenabschirmeinheit kann Teil einer
Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem sein, wobei die Teilnehmerstation zudem eine Kommunikationssteuereinrichtung zum Senden einer Nachricht zu einem Bus des Bussystems und/oder zum Empfangen einer Nachricht von dem Bus des Bussystems, und
eine Sende- / Empfangseinrichtung aufweist zum Senden der Nachricht auf den Bus und/oder zum Empfangen von Nachrichten von dem Bus, wobei die
Rahmenabschirmeinheit mit der Kommunikationssteuereinrichtung und der Sende- Empfangseinrichtung verschaltet ist, und wobei die Sende- /
Empfangseinrichtung ausgestaltet ist, beim Senden unabhängig von der Bitrate eines Rahmens der Nachricht, einen ersten Buszustand für einen ersten digitalen Datenzustand der Nachrichten zu erzeugen und einen zweiten Buszustand für den zweiten digitalen Datenzustand der Nachrichten derart zu erzeugen, dass der zweite Buszustand den ersten Buszustand überschreiben kann.
Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann eine erste Teilnehmerstation eines Bussystems sein, dass zudem einen Bus, und mindestens eine zweite Teilnehmerstation aufweist, welche mit der mindestens einen ersten
Teilnehmerstation über eine Busleitung für den Bus derart verbunden ist, dass die mindestens eine erste Teilnehmerstation und die mindestens eine zweite Teilnehmerstation seriell miteinander kommunizieren können,
wobei sich der Datenübertragungsstandard von Rahmen für die Nachrichten der mindestens einen ersten Teilnehmerstationen von einem
Datenübertragungsstandard der mindestens einen zweiten Teilnehmerstation zumindest teilweise unterscheidet.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem nach Anspruch 14 gelöst. Das Verfahren hat die Schritte: Senden, mit einer Sende- / Empfangseinrichtung, von Nachrichten auf einen Bus des Bussystems und/oder Empfangen, mit der Sende- /
Empfangseinrichtung, von Nachrichten von dem Bus des Bussystems, Erzeugen, mit einem Abschirmblock einer Rahmenabschirmeinheit, eines Auswahlsignals, das auswählt, ob eine Kommunikationssteuereinrichtung einer Teilnehmerstation des Bussystems ein Empfangssignal empfangen darf oder nicht, das aus einem derzeit vom Bus seriell empfangenen Rahmen für eine Nachricht erzeugt wurde, und Abschirmen, mit einem Empfangssignal-Auswahlblock, des Empfangssignals in Abhängigkeit des von dem Abschirmblock erzeugten Auswahlsignals, so dass das Empfangssignal nicht an die Kommunikationssteuereinrichtung der
Teilnehmerstation gesendet wird.
Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die
Rahmenabschirmeinheit bzw. 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 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus von Nachrichten, die von Teilnehmerstationen des Bussystems gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel gesendet werden können;
Fig. 3 das Format von CAN FD Rahmen gemäß dem zuvor genannten Standard ISO11898-l:2015;
Fig. 4 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer
Rahmenabschirmeinheit, die bei Teilnehmerstationen des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingebaut ist;
Fig. 5 ein Signalzeitdiagramm für verschiedene Signale, die im Betrieb des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden;
Fig. 6 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 7 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer
Rahmenabschirmeinheit, die bei Teilnehmerstationen des Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eingebaut ist.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt als Beispiel ein Bussystem 1, das insbesondere grundlegend für ein CAN- Bussystem, ein CAN FD-Bussystem, ein CAN FE-Bussystem, und/oder Abwandlungen davon, ausgestaltet ist, wie nachfolgend beschrieben. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug,
usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden.
In Fig. 1 hat das Bussystem 1 eine, insbesondere parallele, Busleitung 3, an die eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30 angeschlossen sind. Über die Busleitung 3 sind Nachrichten 4, 5 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen
Teilnehmerstationen 10, 20, 30 seriell übertragbar. Hierfür werden in den Signalen dominante Pegel bzw. Zustände 401 oder rezessive Pegel bzw.
Zustände 402 verwendet, die nur bei den Teilnehmerstationen 10, 20 sehr schematisch gezeigt sind. Die Zustände 401, 402 entsprechen den Zuständen eines TX-Signals einer sendenden Teilnehmerstation 10, 20, 30. Nach
Übertragung von Signalen CAN_H und CAN_L als differentielles Bussignal auf der Busleitung 3 werden die Signale von den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 als ein RX-Signal empfangen. Die Teilnehmerstationen 10, 20,
30 sind beispielsweise Steuergeräte, Sensoren, Anzeigevorrichtungen, usw. eines
Kraftfahrzeugs.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Teilnehmerstation 10 eine
Kommunikationssteuereinrichtung 11 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit einer Sende- / Empfangseinheit 120 und einer Rahmenabschirmeinheit 130. Die Teilnehmerstation 20 hat dagegen eine Kommunikationssteuereinrichtung 21 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 22 mit einer Sende- / Empfangseinheit 220 und einer Rahmenabschirmeinheit 230. 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 veranschaulicht 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 Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die an die Busleitung 3 angeschlossen sind.
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 welchem in der Nachricht 4 eine Anzahl von bis zu 8 Datenbytes umfasst sein können. Alternativ ist die Classic CAN-Nachricht 4 als CAN FD Nachricht aufgebaut, bei welcher eine Anzahl
von bis zu 64 Datenbytes umfasst sein können, die noch dazu mit einer deutlich schnelleren Datenrate als bei der Classic CAN-Nachricht 4 übertragen werden.
Im
letzteren Fall ist die Kommunikationssteuereinrichtung 11 wie ein herkömmlicher CAN FD-Controller ausgeführt.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 5, die
beispielsweise modifizierte CAN Nachrichten 5 sind. Hierbei sind die
modifizierten CAN Nachrichten 5 auf der Grundlage eines CAN FE-Formats aufgebaut, das in Bezug
auf Fig. 2 detaillierter beschrieben ist.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 31 kann ausgeführt sein, um je nach Bedarf
eine Classic CAN-Nachricht 4 oder eine CAN FE-Nachricht 5 für die Sende- /Empfangseinrichtung 32 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Die Kommunikationssteuereinrichtung 31 erstellt und liest also eine erste Nachricht 4 oder zweite Nachricht 5, wobei sich die erste und zweite Nachricht 4, 5 durch ihren Datenübertragungsstandard unterscheiden, nämlich in diesem Fall CAN oder CAN FE. Alternativ ist die Classic CAN-Nachricht 4 als CAN FD Nachricht aufgebaut. Im letzteren Fall ist die Kommunikationssteuereinrichtung 11 wie ein herkömmlicher CAN FD Controller ausgeführt.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 kann wie ein herkömmlicher CAN
Transceiver
oder CAN FD Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 kann bis auf die nachfolgend noch genauer beschriebenen Unterschiede als CAN
FE-Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung 32 kann ausgeführt
sein, um je nach Bedarf Nachrichten 4 gemäß dem derzeitigen CAN- Basisformat oder Nachrichten 5 gemäß dem CAN FE-Format für die
Kommunikationssteuereinrichtung 31 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32 sind zusätzlich oder alternativ wie ein herkömmlicher CAN FD Transceiver ausführbar.
Mit den beiden Teilnehmerstationen 20, 30 kann eine Bildung und dann
Übertragung
von Nachrichten 5 mit dem CAN FE Format sowie der Empfang solcher
Nachrichten
5 realisiert werden.
Fig. 2 zeigt für die Nachricht 5 einen CAN FE Rahmen 45, wie er von der Sende- /Empfangseinrichtung 22 oder der Sende-/Empfangseinrichtung 32 gesendet wird.
Der CAN FE-Rahmen 45 ist für die CAN-Kommunikation auf der Busleitung 3 in unterschiedliche Felder unterteilt, nämlich ein Startfeld 451, ein Arbitrationsfeld 452,
ein Steuerfeld 453, ein Datenfeld 454, ein Prüfsummenfeld 455 und ein Endefeld 456.
Das Startfeld 451 hat beispielsweise ein Bit, das auch SOF-Bit genannt wird und den Beginn des Rahmens bzw. Start of Frame anzeigt. In dem Arbitrationsfeld
452
ist ein Identifizierer mit beispielsweise 32 Bit zur Identifikation des Senders der Nachricht enthalten. Das Arbitrationsfeld 452 kann zusätzlich eine aus einem oder
mehreren Bits bestehende Protokollformatinformation enthalten, welche geeignet ist, CAN FE-Rahmen gegenüber CAN-Rahmen oder CAN FD-Rahmen zu unterscheiden.
In dem Steuerfeld 453 ist ein beispielsweise 13 Bit langer Datenlängecode (Data- Length-Code) enthalten, der dann zum Beispiel Werte von 1 bis zu 4096 mit der Schrittweite von 1 annehmen kann, oder auch Werte von 0 bis 4095 annehmen kann. Der Datenlängecode kann auch weniger oder mehr Bit umfassen und der Wertebereich und die Schrittweise kann andere Werte annehmen. Das
Steuerfeld
453 kann zusätzlich eine aus einem oder mehreren Bits bestehende
Protokollformatinformation enthalten, welche geeignet ist, CAN FE-Rahmen gegenüber CAN-Rahmen oder CAN FD-Rahmen zu unterscheiden.
In dem Datenfeld 454 sind die Nutzdaten des CAN FE-Rahmens bzw. der Nachricht
5 enthalten. Die Nutzdaten können entsprechend des Wertebereiches des Datenlängecodes beispielsweise bis zu 4096 Bytes aufweisen. In dem
Prüfsummenfeld
455 ist eine Prüfsumme über die Daten in dem Datenfeld 454 einschließlich der Stuffbits enthalten, die vom Sender der Nachricht 5 nach jeweils 10 gleichen Bits als
inverses Bit eingefügt werden. In dem Endefeld 456 ist mindestens ein
Acknowledge-
Bit enthalten und außerdem eine Folge von 11 gleichen Bits, welche das Ende des CAN FE Rahmens 45 anzeigen. Mit dem mindestens einen Acknowledge-Bit kann mitgeteilt werden, ob ein Empfänger in dem empfangenen CAN FE
Rahmen 45 bzw. der Nachricht 5 einen Fehler entdeckt hat oder nicht. In den Phasen zum Senden des Arbitrationsfelds 452 und des Endefelds 456 wird
ein Physical Layer wie bei CAN und CAN-FD verwendet. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell). Ein wichtiger Punkt während dieser Phasen ist, dass das bekannte CSMA/CR-Verfahren Verwendung findet, welches gleichzeitigen Zugriff der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 auf die Busleitung 3 erlaubt, ohne dass die höher priorisierte Nachricht 4, 5 zerstört wird.
Dadurch können dem Bussystem 1 relativ einfach weitere Bus- Teilnehmerstationen
10, 20, 30 hinzugefügt werden, was sehr vorteilhaft ist.
Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf der Busleitung 3 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20,
30 mit dominanten Zuständen auf der Busleitung 3 überschrieben werden können.
Im rezessiven Zustand herrschen an der einzelnen Teilnehmerstation 10, 20, 30 hochohmige Verhältnisse, was in Kombination mit den Parasiten der
Busbeschaltung
längere Zeitkonstanten zur Folge hat. Dies führt zu einer Begrenzung der maximalen
Bitrate des heutigen CAN-FD-Physical-Layer auf derzeit etwa 2 Megabit pro Sekunde im realen Fahrzeug- Einsatz.
Das Steuerfeld 453 und das Datenfeld 454 werden von einem Sender der Nachricht
5 erst auf die Busleitung 3 gesendet, wenn die Teilnehmerstation 20 als der Sender
die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 20 als Sender damit zum Senden der Felder 453 bis 456 einen exklusiven Zugriff auf die Busleitung 3 des Bussystems 1 hat. Bei der Arbitration wird mit Hilfe des Identifizierers in dem Arbitrationsfeld 452 bitweise zwischen den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgehandelt, welche Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Nachricht 4, 5 mit der höchsten Priorität senden möchte und daher für die nächste Zeit zum Senden der Felder 453 bis
455 den exklusiven Zugriff auf die Busleitung 3 des Bussystems 1 bekommt.
Die Arbitration am Anfang eines Rahmens 45 bzw. der Nachricht 4, 5 und das
Acknowledgement in dem Endefeld 456 am Ende des Rahmens 45 bzw. der
Nachricht
4, 5 ist nur dann möglich, wenn die Bitzeit deutlich mehr als doppelt so lang ist wie
die Signal-Laufzeit zwischen zwei beliebigen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 des Bussystems 1. Daher wird die Bitrate in der Arbitrationsphase bei Übertragung der
Felder 451, 452, 456 langsamer gewählt als in den übrigen Feldern des
Rahmens
45.
Die vorgesehene Neuentwicklung„CAN FE“ soll gegenüber CAN oder CAN FD folgende abweichenden Eigenschaften aufweisen: a) Übernahme und ggf. Anpassung bewährter Eigenschaften, die für die Robustheit und Anwenderfreundlichkeit von CAN und CAN FD verantwortlich sind, insbesondere Rahmenstruktur mit Identifier und Arbitrierung nach dem CSMA/CR- Verfahren,
b) Steigerung der Netto-Datenübertragungsrate auf etwa 10 Megabit pro Sekunde, c) Anheben der Größe der Nutzdaten pro Rahmen 450 auf etwa 4kbyte,
d) Optional: Vollständiger oder teilweiser Verzicht auf das Versenden von
Fehlerrahmen (Error Frames) bei Erkennen von Fehlern.
Die Arbitrierung läuft gegenüber klassischem CAN und CAN FD unverändert gemäß dem CS M A/CR- Verfahren ab. Während der Arbitrierung gibt es also weiterhin nur zwei
Buszustände,„pos. Dominant“ und„Rezessiv“. Dadurch ist der Aufwand für die Einführung und die Umstellung auf das erfindungsgemäße Bussystem reduziert.
Durch geeignete Maßnahmen kann auch eine Koexistenz der CAN FE-Rahmen mit CAN- und/
oder CAN FD-Rahmen ermöglicht werden oder eine Toleranz von CAN- und CAN FD-Teilnehmerstationen gegenüber CAN FE-Rahmen.
Fig. 3 zeigt einen von einer der Teilnehmerstationen 10, 30 gesendeten Rahmen 450 für eine Nachricht 4 mit bis zu 64 Datenbytes im CAN FD Format. Der Rahmen 450 beginnt mit einem Bit MSB und endet mit einem Bit LSB. Der Rahmen 450 hat ein SOF-Bit 451, das dem MSB-Bit entspricht, sowie die zuvor genannten Rahmenfelder wie bei einem CAN FE Rahmen 45, nämlich das Arbitrationsfeld 452 (Arbitration field), das Steuerfeld 453 (Control field), das Datenfeld 454 (Data field) und das Prüfsummenfeld 455 (CRC field).
Das Arbitrationsfeld 452 umfasst in dem base-ID-Feld und dem ID-ext-Feld einen Identifizierer (Identifier) des Rahmens 45, in welchem auch eine Startbedingung 51 definiert sein kann, die nachfolgend in Bezug auf Fig. 3 und Fig. 4 genauer beschrieben ist. Zwischen dem base-ID-Feld und dem ID-ext-Feld sind ein SRR- Bit und ein IDE-Bit vorgesehen. Am Ende des Arbitrationsfelds 452 ist ein RRS- Bit angeordnet.
Das Steuerfeld 453 beginnt mit einem FDF-Bit, gefolgt von einem res-Bit. Darauf folgen ein BRS-Bit und ein ESI-Bit. Das Steuerfeld 453 endet mit einem DLC- Feld. Das Datenfeld 454 ist nicht vorhanden, wenn das DLC-Feld des
Steuerfelds 453 den Wert 0 hat.
Das Prüfsummenfeld 455 enthält in einem Feld S_Cnt die Anzahl von Stuffbits modulo 8, die gemäß der Bit- Stuffing- Regel in den Rahmen 450 eingefügt wurden, nämlich jeweils nach fünf gleichen Bits ist ein dazu inverses Bit einzufügen. Zudem enthält das Prüfsummenfeld 455 in einem CRC-seq-Feld eine CRC-Checksumme und endet mit einem daran anschließenden CRC- Delimiter CRC-Del. Hier kann auch eine Endbedingung 52 definiert sein, die nachfolgend in Bezug auf Fig. 3 und 4 genauer beschrieben ist.
Die genannten Felder und Bits sind aus der ISO11898-l:2015 bekannt und sind daher hier nicht näher beschrieben. In Fig. 3 ist die Länge einer ersten Kommunikationsphase 457 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel angegeben. Die erste Kommunikationsphase 457 umfasst sowohl eine Arbitrierungsphase als auch eine daran anschließende Formatumschaltphase, welche die Phase zwischen dem FDF-Bit und dem BRS- Bit umfasst und bei welcher die Arbitrierung bereits abgeschlossen ist. Das FDF- Bit spezifiziert, ob es sich um einen CAN FD Rahmen 450 handelt oder nicht. An dem BRS-Bit wird das Format auf der Grundlage des FDF-Bits von der langsamen Bitrate in der Arbitrationsphase auf die schnellere Bitrate einer zweiten Kommunikationsphase 458 umgeschaltet.
An die erste Kommunikationsphase 457 schließt sich die zweite
Kommunikationsphase 458 an, falls das BRS-Bit in dem Rahmen 450 rezessiv ist. Zudem ist eine Abschirmphase 460 dargestellt, die zwischen der
Startbedingung 51 und dem Ende des IMF Feldes (welches auf das
Rahmenende folgt und in Fig. 3 nicht gezeigt ist) angeordnet ist und während welcher Teile des Rahmens 450 abgeschirmt werden, wie nachfolgend in Bezug auf Fig. 4 noch genauer beschrieben ist.
In Fig. 3 sind dominante Bits mit einer breiten Linie am unteren Rand des Rahmens 45 dargestellt. Rezessive Bits sind in Fig. 3 mit einer breiten Linie am oberen Rand des Rahmens 45 dargestellt.
Wie in Fig. 3 gezeigt, hat die zugehörige Kommunikationssteuereinrichtung 11,
31 des Senders den Rahmens 450 derart erstellt, dass das SOF-Bit, das RRS-Bit und das res-Bit dominant sind, wohingegen das SRR, das IDE-Bit, das FDF-Bit und der CRC-Delimiter CRC-Del rezessiv sind.
Der Kern der vorliegenden Erfindung ist, dass CAN FE und CAN FD Knoten, also beispielsweise die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 am gleichen Bus betrieben werden können, auch dann, wenn das CAN FE Protokoll nicht kompatibel zum CAN FD Protokoll ist. Der Bus wird durch die Busleitung 3 gebildet.
Vorteile - Schöner Migrationspfad: Einzelne elektronische Steuereinheiten (ECUs = electronic control units) können auf CAN FE aufgerüstet werden, ohne dass der ganze Bus CAN FE sprechen muss.
- Größere Akzeptanz von CAN FE und CAN FD, wenn ihre Ko-Existenz möglich ist
- Einsparung von Busleitung 3, weil die Busleitung 3 gemeinsam genutzt werden kann. Es ist also kein separater Bus nötig für CAN FE.
Einleitung
Wenn CAN FE (oder ein anderes CAN-artiges Protokoll) und CAN FD nicht kompatibel
sind und beide doch am gleichen Bus betrieben werden sollen, also an die gleiche Busleitung 3 angeschlossen sind, dann ist es eine Lösung, die CAN FE Frames bzw. CAN FE Rahmen 45 vor den CAN FD Teilnehmern zu„verstecken“, nämlich in dem Beispiel von Fig. 1 vor der Teilnehmerstation 10. Dies kann mit einem sogenannten CAN FE Shield Baustein geschehen, der zuvor
Rahmenabschirmeinheit 130 genannt ist. Die Rahmenabschirmeinheit 130 ist idealerweise in entsprechend eingerichtete CAN FD Transceiver mit eingebaut, wie in Fig. 1 gezeigt. Kann die Teilnehmerstation 20 CAN FD Rahmen 450 nicht verstehen, kann die Rahmenabschirmeinheit 230 entsprechend an die nachfolgenden Funktionen der Rahmenabschirmeinheit 130 angepasst werden.
Bei dem Beispiel von Fig. 1 wird angenommen,
- dass das CAN FE Protokoll (d.h. Frame Format bzw. Rahmenformat) nicht kompatibel zum CAN FD bzw. CAN Protokoll ist,
- dass CAN FE und CAN FD in der Arbitrationsphase einen kompatiblen Physical Layer verwenden, und
- dass der Knoten bzw. die Teilnehmerstation 30 sowohl das CAN FE Protokoll, als auch das CAN FD Protokoll unterstützt, so wie heute CAN FD Protokoll- Controller sowohl Classical CAN als auch CAN FD unterstützen.
- dass der Knoten bzw. die Teilnehmerstation 10 nur das CAN FD Protokoll unterstützt
- dass der Knoten bzw. die Teilnehmerstation 20 nur das CAN FE Protokoll unterstützt Gemäß einem Beispiel sendet die Teilnehmerstation 10 oder die
Teilnehmerstation 30 einen CAN FD Frame, also einen Rahmen 450 für eine Nachricht 4 und anschließend sendet die Teilnehmerstation 20 einen CAN FE Frame, also einen Rahmen 45 für eine Nachricht 5. Der CAN FE Knoten bzw. die Teilnehmerstation 30 kann beide Rahmen 45, 450 empfangen. Der CAN FD Knoten bzw. die Teilnehmerstation 10 kann nur den CAN FD Rahmen 450 empfangen bzw. verstehen. Die Teilnehmerstation 20 kann nur den CAN FE Frame, also einen Rahmen 45 für eine Nachricht 5 empfangen.
Fig. 4 zeigt eine Rahmenabschirmeinheit 130, welche auch als Shield Block bezeichnet werden kann und welche den CAN FE Rahmen 45 gemäß Fig. 2 während der Abschirmphase 460 abschirmt. Gleichzeitig sorgt die
Rahmenabschirmeinheit 130 dafür, dass der CAN FD Knoten bzw. die
Teilnehmerstation 10 während der Übertragung des CAN FE Rahmens 45 auf dem Bus keine CAN FD Rahmen 450 versucht zu senden.
Eine Rahmenabschirmeinheit 130 wird idealerweise im selben Gehäuse und möglicherweise auf demselben Silizium-Chip wie die Sende- /Empfangseinrichtung 12 (Transceiver) untergebracht, wie in Fig. 1 gezeigt.
Damit spart man sich ein separates Bauteil bzw. einen separaten Chip.
Fig. 4 zeigt die Sende-/Empfangseinrichtung 12 als einen„Transceiver mit CAN FE Shield“ und Fig. 5 einen Verlauf von hier entstehenden Signalen. Somit hat die Sende-/Empfangseinrichtung 12 gemäß Fig. 4 eine Sende-/Empfangseinheit 120 und eine Rahmenabschirmeinheit 130. Die verwendete Sende- /Empfangseinrichtung 12 bzw. deren Sende-/Empfangseinheit 120 (Transceiver) muss sowohl den CAN FD Physical Layer, als auch den CAN FE Physical Layer unterstützen. Jedoch unterstützt und versteht die
Kommunikationssteuereinrichtung 11 nur CAN FD Rahmen 450.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 ist an die Busleitung 3 angeschlossen, so dass die Sende-/Empfangseinrichtung 12 differentielle Signale CAN_H, CAN_L für die Rahmen 450 auf die Busleitung 3 senden kann und von der Busleitung 3 Rahmen 45, 450 empfangen kann. Dadurch kann eine Kommunikation zwischen den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 stattfinden.
Die Rahmenabschirmeinheit 130 (CAN FE Shield Block) besteht aus folgenden Funktionsblöcken, nämlich einem Erfassungsblock 131, der auch Detect Block genannt werden kann, einem Abschirmblock 132, der auch Shield Block genannt werden kann, und einem Empfangssignal-Auswahlblock 133.
Der Erfassungsblock 131 (Detect Block) kann das CAN FD Protokoll teilweise interpretieren, das heißt er enthält einen stark vereinfachten CAN FD Protocol Controller, nämlich eine Kommunikationssteuereinrichtung 1311. Zudem kann der Erfassungsblock 131 das CAN FE Protokoll teilweise interpretieren, das heißt er enthält einen stark vereinfachten CAN FE Protocol Controller, nämlich eine Kommunikationssteuereinrichtung 1312.
Der Erfassungsblock 131 hat zwei Aufgaben, nämlich Detektieren einer
Startbedingung 51 (siehe oben bzw. Fig. 2 oder Fig. 3 oder Fig. 5), ab welcher eine Nicht-Abschirmphase 461 endet und der Abschirmvorgang des
Abschirmblocks 132 und somit die Abschirmphase 460 gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 bzw. Fig. 5 gestartet werden muss, und Detektieren einer Endbedingung 52 (siehe oben bzw. Fig. 2 oder Fig. 3 oder Fig. 5), ab welcher das Ende des Abschirmvorgangs gestartet wird bzw. der Abschirmvorgang und somit die Abschirmphase 460 gemäß Fig. 2 bzw. Fig. 3 bzw. Fig. 5 beendet wird. Hierbei gibt die Startbedingung 51 (wichtige Eigenschaft der Erfindung) an, ab welcher Stelle im Rahmen (Frame) 45, 450 die CAN FE Rahmen 45 nicht mehr zu den CAN FD Knoten durchgelassen werden, bei dem vorliegenden Beispiel also zu der Teilnehmerstation 10.
Während der Nicht-Abschirmphase 461 (Fig. 2, Fig. 3, Fig. 5) sind die Protokolle CAN FE und CAN FD kompatibel. Deshalb muss hier keine Abschirmung erfolgen.
Gemäß einer Variante 1 ist die Startbedingung 51 das N-te Bit des CAN FD „Arbitration fields“ (ISO11898-l:2015), also des Arbitrationsfelds 452. Daher verwendet der Erfassungsblock 131 für das Detektieren der Startbedingung 51 in dem empfangenen Rahmen 45, 450 den bitweisen Aufbau des Rahmens 45 gemäß dem CAN FD Protokoll als Referenz, wie in Fig. 3 gezeigt und zuvor beschrieben.
Damit die Startbedingung 51„das N-te Bit des CAN FD„Arbitration fields“ (ISO11898-l:2015)“, also des Arbitrationsfelds 452. gemäß der zuvor genannten Variante 1 funktioniert, gilt folgende Abmachung auf dem Bus
- CAN FD Frames, also die Rahmen 450, senden das N-te Bit des Rahmens 450 immer als ,1‘, wobei das N-te Bit des Rahmens 450 vom MSB-Bit beginnend gezählt wird
- CAN FE Frames, also die Rahmen 45, senden das N-te Bit des Rahmens 45 immer als ,0‘, wobei das N-te Bit des Rahmens 45 vom MSB-Bit beginnend gezählt wird
- Umgekehrt ist das auch möglich. Bei einer solchen Alternative senden die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 31 das N-te Bit des Rahmens 450 immer als ,0‘ und die Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 senden das N- te Bit des Rahmens 45 immer als ,1‘.
- Falls CAN FD vor dem N-ten Bit ein oder mehrere Bits im Rahmen 450 hat, welche einen festen Wert (1 oder 0) haben müssen, dann muss CAN FE diese Bit(s) in seinem Rahmen 45 auch so wählen. Das sollte durch die Wahl der Identifier (ID) Bits fast immer möglich sein. Umgekehrt gilt das auch.
Gemäß einem Beispiel gilt N=ll, bei CAN FD ist das das 11. ID Bit im Rahmen 450 von Fig. 3 vom Bit MSB aus gesehen. Damit beginnt die Abschirmphase 460 in der ersten Kommunikationsphase 457 beim Senden des Arbitrationsfelds 452. Für CAN FD Rahmen 450 sei dieses Bit immer ,1‘ (rezessiv). Dann gilt:
- CAN FD ID Raum: xxxxx 1 (x= 0 oder 1)
- CAN FE ID Raum: xxxxx xxxxx Oxx... (x= 0 oder 1)
Anstatt eines Bits, kann alternativ eine Bit- Kombination als Startbedingung 51 gewählt werden, beispielsweise müssen die ID Bits 8 bis 11 die Werte„0011“ aufweisen. In diesem Fall detektiert der Erfassungsblock 131 anhand eines Bitfelds mit mehr als einem Bit, ob die Startbedingung 51 für das Abschirmen eines CAN FE Rahmens 45 vorliegt oder nicht. Das Bit bzw. die Bits für die Startbedingung 51 müssen so weit am Anfang des Rahmens 45, 450 gewählt werden, dass kein Konflikt zwischen dem CAN FD und dem CAN FE Rahmenformat entsteht, wobei CAN FE als Beispiel für ein zukünftiges CAN-artiges Protokoll Frame Format steht.
Gemäß einer Variante 2 für die Startbedingung 51, die der Erfassungsblock 131 erfassen soll, könnte eine andere Kodierung des dominanten Buszustandes alternativ oder zusätzlich als Startbedingung 51 verwendet werden.
Beispielsweise wenn ein CAN FE Rahmen 450 im ersten Bit des Rahmens 450 dominant sendet mit VDIFF = 5V, was deutlich mehr ist als bei CAN FD, dann erkennt der Erfassungsblock 131, dass jetzt ein CAN FE Rahmen 45 auf dem Bus ist. VDIFF steht hierbei für die Differenzspannung der Signale CAN_H - CAN_L.
Die Signale CAN_H und CAN_L werden nur benötigt, wie bei dem
Erfassungsblock 131 von Fig. 3 gezeigt, wenn die Startbedingung 51 über den Physical Layer kodiert ist, wie in dieser Variante 2.
Möglich ist, die Startbedingung 51 fest zu kodieren oder die Startbedingung 51 alternativ zur Laufzeit zu konfigurieren, insbesondere bei der Inbetriebnahme des Bussystems 1 oder bei einer Wartung des Bussystems 1.
D Der Erfassungsblock 131 meldet das Auftreten der Startbedingung 51 mit dem „detected“ Signal, das nachfolgend Signal S_D genannt ist, an den
Abschirmblock 132, beispielsweise durch einen Flankenwechsel von 0 nach 1. Der Erfassungsblock 131 erzeugt somit als Erfassungsergebnis das Signal S_D.
Optional ist der Erfassungsblock 131 zusätzlich ausgestaltet, empfangene CAN FE Rahmen 45 zu interpretieren. Somit kennt der Erfassungsblock 131 auch die Länge der empfangenen CAN FE Rahmen 45 und kann damit auch Vorhersagen, wann der empfangene CAN FE Rahmen 45 enden wird. Dasselbe gilt
selbstverständlich für empfangene CAN FD Rahmen 450. Die Interpretation des jeweils empfangenen Rahmens 45, 450 erfolgt mit den
Kommunikationssteuereinrichtungen 1311, 1312. In Bezug auf die Endbedingung 52 für die Abschirmung des empfangenen CAN FE Rahmens 45 gilt, dass eine Endbedingung 52 idealerweise fest programmiert ist, alternativ könnte aber eine Endbedingung 52 konfigurierbar sein. Ab der Endbedingung 52 wird das Beenden des zuvor beschriebenen
Abschirmvorgangs gestartet. Da der Erfassungsblock 131 das CAN FE Protokoll zumindest teilweise interpretieren kann, nämlich mit der
Kommunikationssteuereinheit 1312, ist die Endbedingung 52 das Erkennen einer beliebige Stelle im Rahmen 45, z.B. ein Acknowledge Bit am Ende des CAN FE Rahmens 45, oder eine Bitsequenz im Endefeld 456. Bits im Endefeld 456 sind sehr lang, verglichen mit den Bits im Steuerfeld 453, Datenfeld 454 und
Prüfsummenfeld 455, was ermöglicht, dass die Bits im Endefeld 456 gut als zu erkennende Bitsequenz verwendet werden können. Der Grund dafür ist, dass zeitlich lange Phasen von„0“ bzw.„1“ des Signals RXD1 nicht im Steuerfeld 453, Datenfeld 454 und Prüfsummenfeld 455 auftreten können.
Die Endbedingung 52 ist so gewählt, dass der CAN FD Knoten, also hier die Teilnehmerstation 10, und der CAN FE Knoten, also hier die Teilnehmerstation 20,
gleichzeitig bereit sind, den nächsten Rahmen 45, 450 zu senden. Der
Erfassungsblock 131 meldet das Auftreten der Endbedingung 52 mit dem Signal S_D an den Abschirmblock 132, beispielsweise durch einen Flankenwechsel von 1 nach 0. Hierbei wird die Endbedingung 52 derart gewählt, dass die
Endbedingung 52 einfach detektiert werden kann, und dass die abgeschirmte Teilnehmerstation synchron mit den anderen Teilnehmerstationen das Senden des nächsten Rahmens 45, 450 beginnen kann.
Es muss für jede Art der Beendigung eines CAN FE Rahmens 45 eine
Endbedingung 52 geben, beispielsweise:
D Erste Endbedingung 52: CAN FE Rahmen 45 wird normal beendet.
D Zweite Endbedingung 52: CAN FE Rahmen 45 wird abgebrochen wegen einem Fehler.
Der Abschirmblock 132 (Shield Block) sorgt mit Hilfe des Empfangssignal- Auswahlblocks 133 dafür, dass der CAN FD Knoten, also bei dem vorliegenden Beispiel die Teilnehmerstation 10, bei Empfang eines CAN FE Rahmens 45 das vom Abschirmblock 132 (Shield Block) generierte Signal RXDs als Signal RX erhält und nicht das vom Transceiver ursprünglich empfangene Signal RXD1. Hierfür erzeugt der Abschirmblock 132 außerdem ein Signal„select“, das nachfolgend als Auswahlsignal S_SL bezeichnet ist. Der Empfangssignal- Auswahlblock 133 ist als Multiplexer ausführbar.
Der Abschirmblock 132 synchronisiert optional mit Hilfe des Signals S_D seine Bitgrenzen auf die des empfangenen CAN FE Rahmens 450. Zusätzlich kann es nötig sein, dass sich der Abschirmblock 132 nach dem Erkennen der
Endbedingung 52 mehrfach auf die Phasenlage am Bus synchronisiert. Das kann mit Hilfe des Signals RXD1 passieren oder optional über ein weiteres Signal „sync“, welches nachfolgend als Synchronisationssignal S_SY bezeichnet ist und vom Erfassungsblock 131 an den Abschirmblock 132 übermittelt wird.
Der Abschirmblock 132 generiert das Signal RX so, dass der CAN FD Knoten, also die Kommunikationssteuereinrichtung 11 der Teilnehmerstation 10, die Arbitration verliert, falls dieser noch im Sendemodus ist. Dazu setzt der
Abschirmblock 132 den bisher empfangenen CAN Rahmen 45 mittels seines von ihm erzeugten Empfangssignals RXDs fort. Dabei sendet der Abschirmblock 132 an die Kommunikationssteuereinrichtung 11 der Teilnehmerstation 10 alle ID Bits des Empfangssignals RXDs als dominant, damit der CAN FD Knoten, also die Teilnehmerstation 10, die Arbitration verliert.
Wie in Fig. 4 gezeigt, gibt der Abschirmblock 132 sowohl das Signal RXDs als auch das Auswahlsignal S_SL an den Empfangssignal-Auswahlblock 133 aus.
Optional ist es möglich, dass der Abschirmblock 132 das Signal TX der
Kommunikationssteuereinrichtung 11 verwendet, um sicher zu gehen, dass der CAN FD Knoten, also die Teilnehmerstation 10, die Arbitration verloren hat. Dies erkennt der Abschirmblock 132 daran, dass der CAN FD Knoten, also die Teilnehmerstation 10, nur noch rezessiv (,1‘) sendet. Hierfür kann auch der Abschirmblock 132 eine Kommunikationssteuereinrichtung 1321 aufweisen, welche die Signale TX, RXD1 miteinander vergleicht. Zusätzlich (wichtig!) sendet der Abschirmblock 132 in dem Signal RXDs das FDF Bit = 1 und das res Bit = 1. Diese zwei Bits bilden eine Bedingung 53 (Fig. 5) und führen dazu, dass der CAN FD Knoten, also die Teilnehmerstation 10, genauer gesagt deren Kommunikationssteuereinrichtung 11, in den
Protokollausnahmezustand 459 (Protocol Exception State der ISO11898-l:2015) wechselt, der in Fig. 5 veranschaulicht ist. Ab diesem Punkt wartet die
Teilnehmerstation 10 (CAN FD Knoten) auf eine genügend lange rezessive (1)
Bit Sequenz 54 (Fig. 5), um den Protokollausnahmezustand 459 zu verlassen. Anschließend sendet der Abschirmblock 132 mindestens jedes elfte Bit (unter Nutzung der langsamen Bitrate der Arbitrierungsphase bzw. der ersten
Kommunikationsphase 457) als dominant, um sicher zu stellen, dass die
Teilnehmerstation 10 (CAN FD Knoten), genauer gesagt deren
Kommunikationssteuereinrichtung 11, im Protokollausnahmezustand verbleibt. Denn elf rezessive Bits würden von der Teilnehmerstation 10 (CAN FD Knoten) so interpretiert, dass der Rahmen 45 zu Ende ist und die Teilnehmerstation 10 (CAN FD Knoten) wieder senden darf.
Mit Hilfe des Signals RXD1 kann der Abschirmblock 132 die Bit- Stuffing Regeln beim Fortsetzten des Arbitrationsfeldes 452 mittels des Signals RXDs einhalten, denn der Abschirmblock 132 kennt die Historie, also die Bits bevor die
Startbedingung erkannt wurde. Wie zuvor in Bezug auf Fig. 3 erwähnt, ist gemäß der Bit- Stuffing- Regel in einer Nachricht 4 nach fünf gleichen Bits ein dazu inverses Bit einzufügen. Die Bit- Stuffing- Regel kann für die Nachricht 5 abweichen, so dass beispielsweise nach zehn gleichen Bits oder einer anderen Anzahl von Bits ein dazu inverses Bit einzufügen ist, wie zuvor in Bezug auf Fig.
2 erwähnt.
Sobald der Abschirmblock 132 von Fig. 4 die Endbedingung 52 empfängt (mitgeteilt vom Erfassungsblock 131 mittels des Signals„detected“, das auch als Signal S_D bezeichnet werden kann), sendet der Block 132 an die
Teilnehmerstation 10 (CAN FD Knoten) in dem Signal RXDs eine Bitsequenz, die ausschließlich am Ende 11 zusammenhängende rezessive (logisch ,1‘) Bits hat. Die Länge der Bitsequenz ist so gewählt, dass die Teilnehmerstation 10 (CAN FD Knoten) und andere Knoten bzw. Teilnehmerstationen 20, 30 am Bus synchron im Bit nach dieser Bitsequenz versuchen, einen neuen Rahmen 45, 450 zu senden. Im Anschluss an diese Bitsequenz (also nach dem 11 rezessiven Bits) ist der Abschirmvorgang (Shield-Vorgang) beendet und der
Empfangssignal-Auswahlblock 133 wird wieder so geschaltet, das die RXDl-Bits von der Sende- /Empfangseinheit 120 (Transceiver) zu der
Kommunikationssteuereinrichtung 11 der Teilnehmerstation 10 (CAN FD Knoten) durchkommen. Somit empfängt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 der Teilnehmerstation 10 wieder das Signal RXD1 als das Signal RX.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel für die Funktionsweise des„CAN FE Shield Blocks“ anhand eines Verlaufs der zuvor genannten Signale über der Zeit t. Es wird dabei angenommen:
- Starbedingung 51: 11. Bit der ID = ,0‘.
- Die betrachtete Teilnehmerstation 10 (CAN FD Knoten) sendet gerade keinen Rahmen 450.
Somit zeigt Fig. 5 ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm für die Funktion des „CAN FD Transceiver mit CAN FE Shield“.
Gemäß einer Modifikation des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels wird das Prinzip der Rahmenabschirmeinheit 130 angewandt, um CAN FD Rahmen 450 für die Teilnehmerstation 20 abzuschirmen, falls dies in einer Anwendung gewünscht sein sollte. Hierfür werden die zuvor genannte Startbedingung 51 und die Endbedingung 52 entsprechend konfiguriert, um anstelle eines CAN FE Rahmens 45 die CAN FD Rahmen 450 für die Teilnehmerstation 20
abzuschirmen.
Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Bussystems 1. In Fig. 6 ist in einer Darstellung, die im Vergleich zu Fig. 1 etwas modifiziert ist, ein Bus mit einem CAN FD Knoten 10 und zwei CAN FE Knoten 30, 200 als ein weiteres Beispiel für CAN FE und CAN FD-Teilnehmerstationen 10, 30, 200 gezeigt. Die Knoten bzw. Teilnehmerstationen 10, 30, 200 sind auch in Fig. 6 an eine
Busleitung 3 angeschlossen. Der Bus, der durch die Busleitung 3 gebildet wird, verfügt wie die Busleitung 3 von Fig. 1 über eine Bus-Terminierung, die mit dem Bezugszeichen 35 gekennzeichnet ist. Die Terminierung 35 ist insbesondere gemäß der zuvor genannten CAN Protokoll-Spezifikation ein Widerstand mit einem Wert von 120 Ohm.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gilt im Unterschied zu dem ersten
Ausführungsbeispiel gemäß den vorangehenden Figuren, dass die Knoten bzw. die Teilnehmerstationen 30, 200 sowohl das CAN FE Protokoll, als auch das CAN FD Protokoll unterstützen. Somit benötigt die Teilnehmerstation 200 im Unterschied zu der Teilnehmerstation 20 von Fig. 1 keine
Rahmenabschirmeinheit 230. Die Knoten bzw. Teilnehmerstationen 10, 30, 200 arbitrieren um den Buszugriff. Der Frame bzw. Rahmen 45, 450 mit der höchsten Priorität setzt sich auf dem Bus durch und wird übertragen.
Im Übrigen haben die Teilnehmerstationen 10, 30, 200 dieselben Funktionen, wie zuvor in Bezug auf das vorangehende Ausführungsbeispiel beschrieben.
Fig. 7 zeigt eine Rahmenabschirmeinheit 1300 gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel für die zuvor beschriebenen Bussysteme 1. Fig. 7 zeigt eine weitere Option, die je nach Ausgestaltung des CAN FE Protokolls einsetzbar ist. Die Rahmenabschirmeinheit 1300 hat zusätzlich zu den Blöcken der
Rahmenabschirmeinheit 130 von Fig. 4 einen Sendesignal-Auswahlblock 134. Der Abschirmblock 132 erzeugt ein Auswahlsignal S_SL2, das in den
Sendesignal-Auswahlblock 134 eingegeben wird. Das Auswahlsignal S_SL2 kann auch als Signal„select2“ bezeichnet werden. Der Sendesignal- Auswahlblock 134 kann als Multiplexer ausgeführt sein.
Bei der Rahmenabschirmeinheit 1300 ist berücksichtigt, dass es sein kann, dass CAN FE und CAN FD so verschieden sind, dass es nicht immer möglich ist, dass der CAN FD Knoten (beispielsweise die Teilnehmerstation 10) synchron mit dem Ende des CAN FE Rahmens 45, inklusive dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rahmen 45, 450 (Interframe Space) bereit ist, wieder auf dem Bus zu senden. In diesem Fall muss eventuell verhindert werden, dass der CAN FD Protokoll Controller (beispielsweise die
Kommunikationssteuereinrichtung 11) via TXD Anschluss (Pin) etwas auf dem Bus sendet. Wie in Fig. 7 gezeigt, schaltet dazu der Abschirmblock 132 den Sendesignal- Auswahlblock 134 mit Hilfe des Auswahlsignals S_SL2 so, dass statt dem Signal TX der Kommunikationssteuereinrichtung 11 (CAN FD Protokoll Controller) eine logische ,1‘ (rezessiv, Busspannung nicht getrieben) an die Sende- /
Empfangseinheit 120 (CAN FD Transceiver) geliefert wird. Dieser Zustand wird solange beibehalten, bis der CAN FD Knoten (beispielsweise die
Teilnehmerstation 10) synchron mit dem Ende des CAN FE Rahmens 45 (inklusive dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rahmen 45, 450 (Interframe Space danach) wieder auf den Bus senden darf.
Dadurch stört das Signal TX der Kommunikationssteuereinrichtung 11 die Übertragung des eines CAN FE Rahmens 45 nicht.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Rahmenabschirmeinheiten 130, 230, 1300, der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, 200 des Bussystems 1 und des darin ausgeführten Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen
Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und/oder deren Modifikationen beliebig kombiniert werden. Zusätzlich oder alternativ sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Das zuvor beschriebene Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen kann jedoch auch eine andere Art von Kommunikationsnetz sein, bei welchem Daten seriell mit zwei verschiedenen Bitraten übertragbar sind. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer
Teilnehmerstation 10, 20, 30 auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist.
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, 200 des
Bussystems 1 der Ausführungsbeispiele ist beliebig. Es ist möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 10 in dem Bussystem 1 vorhanden sind. Es ist möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 20 in dem Bussystem 1 vorhanden sind. Es ist möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 30 in dem Bussystem 1 vorhanden sind. Es ist möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 200 in dem Bussystem 1 vorhanden sind. Möglicherweise ist eine Teilnehmerstation (10; 20; 30) für ein serielles
Bussystem (1), mit einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) zum Erstellen einer Nachricht
(4; 5; 50; 500), die seriell an mindestens eine weitere Teilnehmerstation
(20; 30; 10) des Bussystems (1) zu senden ist, oder Lesen einer Nachricht (4; 5; 50; 500), die von mindestens einer weiteren Teilnehmerstation (20; 30; 10) des Bussystems (1) seriell empfangen wurde, und einer Sende- /Empfangseinrichtung (12; 22; 32) zum Senden der erstellten Nachricht (4; 5; 50; 500) auf eine Busleitung (3) an mindestens eine weitere Teilnehmerstation (20; 30; 10) des Bussystems (1) oder zum Empfangen einer Nachricht (4; 5; 50; 500) von der Busleitung (3), wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) und/oder die Sende-
/Empfangseinrichtung (12; 22; 32) ausgestaltet sind/ist, in der zu sendenden Nachricht (4; 5; 50; 500) ein ACK-Zeitfenster (46) für ein ACK-Signal (461) und/oder ein NACK-Zeitfenster (47) für ein NACK-Signal (471) für eine
Signalisierung
vorzusehen, ob mindestens eine weitere Teilnehmerstation (20; 30; 10) in der gesendeten Nachricht (4; 5; 50; 500) einen Fehler erkannt hat oder nicht, und wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32) ausgestaltet ist, in dem mindestens einen vorgesehenen Zeitfenster (46, 47) beim Senden an die mindestens
eine weitere Teilnehmerstation (20; 30; 10) keinen Pegel auf der Busleitung (3) zu treiben.

Claims

Ansprüche
1) Rahmenabschirmeinheit (130; 230; 1300) für eine Teilnehmerstation (10; 20) für ein serielles Bussystem (1), mit
einem Abschirmblock (132) zur Erzeugung eines Auswahlsignals (S_SL), das auswählt, ob eine Kommunikationssteuereinrichtung (11;
21) der Teilnehmerstation (10; 20) ein Empfangssignal (RXD1) empfangen darf oder nicht, das aus einem derzeit vom Bus seriell empfangenen Rahmen (45; 450) für eine Nachricht (5; 4) erzeugt wurde, und
einem Empfangssignal-Auswahlblock (133) zur Abschirmung des Empfangssignals (RXD1), in Abhängigkeit des von dem Abschirmblock (132) erzeugten Auswahlsignals (S_SL), so dass das Empfangssignal (RXD1) nicht an die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21) der Teilnehmerstation (10; 20) gesendet wird.
2) Rahmenabschirmeinheit (130; 230; 1300) nach Anspruch 1,
wobei der Abschirmblock (132) ausgestaltet ist, anstelle des Empfangssignals (RXD1) des vom Bus empfangenen Rahmens (45; 450) ein Empfangssignal (RXDs) derart zu erzeugen, dass die
Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21) der Teilnehmerstation (10;
20) in einen Protokollausnahmezustand geht, in welchem die
Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21) ein Senden eines
Sendesignals (TX) zum Bus einstellt, und
wobei der Empfangssignal-Auswahlblock (133) ausgestaltet ist, in Abhängigkeit des von dem Abschirmblock (132) erzeugten
Auswahlsignals (S_SL) das von dem Abschirmblock (132) erzeugte Empfangssignal (RXDs) an die Kommunikationssteuereinrichtung (11;
21) der Teilnehmerstation (10; 20) zu senden. 3) Rahmenabschirmeinheit (130; 230; 1300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abschirmblock (132) ausgestaltet ist, in dem von dem Abschirmblock (132) erzeugten Empfangssignal (RXDs) ein FDF Bit und ein res Bit derart zu setzen, dass die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21) der Teilnehmerstation (10; 20) in einen
Protokollausnahmezustand geht, in welchem die
Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21) ein Senden eines
Sendesignals (TX) zum Bus einstellt.
4) Rahmenabschirmeinheit (130; 230; 1300) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, zudem mit
einem Erfassungsblock (131) zur Erfassung, aus dem von dem Bus seriell empfangenen Rahmen (45; 450), einer Startbedingung (51) und einer Endbedingung (52) für die Abschirmung des Empfangssignals (RXD1), das aus dem von dem Bus seriell empfangenen Rahmen (45; 450) erzeugt wurde,
wobei der Abschirmblock (132) ausgestaltet ist, das
Auswahlsignal (S_SL) als Reaktion auf ein Erfassungsergebnis des Erfassungsblocks (131) zu erzeugen.
5) Rahmenabschirmeinheit (130; 230; 1300) nach Anspruch 4,
wobei der Erfassungsblock (131) ausgestaltet ist, zur
Auswertung des Empfangssignals (RXD1) eine sequentielle
Dekodierung des Empfangssignals (RXD1) auszuführen, und/oder wobei der Erfassungsblock (131) ausgestaltet ist, das
Empfangssignal (RXD1) zum Auffinden der Startbedingung (51) und/oder Endbedingung (52) auf der Grundlage eines Formats eines Rahmens (45; 450) auszuwerten, dessen Datenübertragungsstandard die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21) der Teilnehmerstation (10; 20) versteht.
6) Rahmenabschirmeinheit (130; 230; 1300) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Erfassungsblock (131) ausgestaltet ist, zur Erfassung der Startbedingung (51) und der Endbedingung (52) einen Zustand auf dem Bus zu erfassen und auszuwerten, und/oder wobei der Erfassungsblock (131) ausgestaltet ist, zur Erfassung der Startbedingung (51) und der Endbedingung (52) ein digitales Empfangssignal (RXD1) auszuwerten, das aus dem von dem Bus empfangenen Rahmen (45; 450) erzeugt wird.
7) Rahmenabschirmeinheit (130; 230; 1300) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Erfassungsblock (131) ausgestaltet ist, an den
Abschirmblock (132) ein Erfassungssignal (S_D) auszugeben, in welchem die Startbedingung (51) als ein Flankenwechsel codiert ist, der sich von einem Flankenwechsel für die Endbedingung (52)
unterscheidet.
8) Rahmenabschirmeinheit (130; 230; 1300) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei zwischen der Startbedingung (51) und der Endbedingung (52) auch die Teile des Rahmens (45) enthalten sind, die mit einem Datenübertragungsstandard gesendet werden, den die
Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21) der Teilnehmerstation (10; 20) nicht versteht.
9) Rahmenabschirmeinheit (130; 230; 1300) nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
wobei die Startbedingung (51) der vorbestimmte Wert von mindestens einem Bit des Empfangssignals (RXD1) ist, das aus einem Arbitrationsfeld (452) eines derzeit vom Bus seriell empfangenen Rahmens (45; 450) erzeugt wurde und/oder
wobei die Startbedingung (51) der vorbestimmte Wert von mindestens einem Zustand von Signalen auf dem Bus ist,
wobei die Endbedingung (52) nach dem Ende einer
Kommunikationsphase (458) definiert ist, in welcher Nutzdaten des Rahmens (45; 450) mit einem Datenübertragungsstandard gesendet werden, den die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21) der
Teilnehmerstation (10; 20) nicht versteht.
10) Rahmenabschirmeinheit (1300) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, zudem mit einem Sendesignal-Auswahlblock (134) zur Auswahl eines Sendesignals (TXD1), in welchem bis zum Erreichen des Endes des empfangenen Rahmens (45; 450) alle Bits derart gesendet werden, dass deren Buszustände auf dem Bus Überschreibbar sind.
11) Rahmenabschirmeinheit (130; 230; 1300) nach einem der Ansprüche, wobei in einer ersten Kommunikationsphase zur Übertragung der Nachricht (4; 5) auf den Bus zwischen den Teilnehmerstationen (10, 20, 30) des Bussystems (1) ausgehandelt wird, welche der
Teilnehmerstationen (10, 20, 30) in einer nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase zumindest zeitweise einen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus des Bussystems (1) hat,
wobei die zweite Kommunikationsphase (458) die Übertragung eines Datenfelds (454) umfasst, in welchem Nutzdaten der Nachricht (4; 5) auf dem Bus übertragen werden.
12) Teilnehmerstation (10) für ein serielles Bussystem (1), mit
einer Kommunikationssteuereinrichtung (11) zum Senden einer Nachricht (4) zu einem Bus des Bussystems (1) und/oder zum
Empfangen einer Nachricht (4; 5) von dem Bus des Bussystems (1), und einer Sende- / Empfangseinrichtung (12) zum Senden der Nachricht (4) auf den Bus und/oder zum Empfangen von Nachrichten (4; 5) von dem Bus, und
einer Rahmenabschirmeinheit (130; 1300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, die mit der
Kommunikationssteuereinrichtung (11) und der Sende- Empfangseinrichtung (12) verschaltet ist,
wobei die Sende- / Empfangseinrichtung (12) ausgestaltet ist, beim Senden unabhängig von der Bitrate eines Rahmens (450) der Nachricht (4), einen ersten Buszustand (401) für einen ersten digitalen Datenzustand der Nachrichten (4) zu erzeugen und einen zweiten Buszustand (402) für den zweiten digitalen Datenzustand der
Nachrichten (4) derart zu erzeugen, dass der zweite Buszustand (402) den ersten Buszustand (401) überschreiben kann.
13) Bussystem (1), mit
einem Bus (40), mindestens einer ersten Teilnehmerstation (10), die als
Teilnehmerstation nach Anspruch 12 ausgestaltet ist, und
mindestens einer zweiten Teilnehmerstation (20; 30; 200), welche mit der ersten Teilnehmerstation (10) über eine Busleitung (3) für den Bus derart verbunden ist, dass die mindestens eine erste
Teilnehmerstation (10) und die mindestens eine zweite
Teilnehmerstation (20; 30; 200) seriell miteinander kommunizieren können,
wobei sich der Datenübertragungsstandard von Rahmen (45) für die Nachrichten (4) der mindestens einen ersten Teilnehmerstationen (10) von einem Datenübertragungsstandard der mindestens einen zweiten Teilnehmerstation (20; 30; 200) zumindest teilweise
unterscheidet.
14) Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem (1), wobei das Verfahren die Schritte aufweist
Senden, mit einer Sende- / Empfangseinrichtung (12; 22; 32), von Nachrichten (4; 5) auf einen Bus des Bussystems (1) und/oder
Empfangen, mit der Sende- / Empfangseinrichtung (12; 22; 32), von Nachrichten (4; 5) von dem Bus (40) des Bussystems (1),
Erzeugen, mit einem Abschirmblock (132) einer
Rahmenabschirmeinheit (130; 1300), eines Auswahlsignals (S_SL), das auswählt, ob eine Kommunikationssteuereinrichtung (11) einer
Teilnehmerstation (10) des Bussystems (1) ein Empfangssignal (RXD1) empfangen darf oder nicht, das aus einem derzeit vom Bus seriell empfangenen Rahmen (45) für eine Nachricht (5) erzeugt wurde, und
Abschirmen, mit einem Empfangssignal-Auswahlblock (133), des Empfangssignals (RXD1) in Abhängigkeit des von dem Abschirmblock (132) erzeugten Auswahlsignals (S_SL), so dass das Empfangssignal (RXD1) nicht an die Kommunikationssteuereinrichtung (11) der
Teilnehmerstation (10) gesendet wird.
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