WO2020048741A1 - Teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zum senden einer nachricht in einem seriellen bussystem - Google Patents

Teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zum senden einer nachricht in einem seriellen bussystem Download PDF

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WO2020048741A1
WO2020048741A1 PCT/EP2019/071596 EP2019071596W WO2020048741A1 WO 2020048741 A1 WO2020048741 A1 WO 2020048741A1 EP 2019071596 W EP2019071596 W EP 2019071596W WO 2020048741 A1 WO2020048741 A1 WO 2020048741A1
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bus
data
message
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subscriber station
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PCT/EP2019/071596
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Steffen Walker
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Robert Bosch Gmbh
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    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215—Controller Area Network CAN

Definitions

  • Subscriber station for a serial bus system and method for sending a
  • the present invention relates to a subscriber station for a serial bus system and a method for sending a message in a serial bus system which operates with a high data rate and a high level of error tolerance.
  • a bus system is frequently used for communication between sensors and control devices, 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 In order to be able to transmit data with a higher bit rate than with CAN, an option for switching to a higher bit rate within a message was created in the CAN FD message format. In such techniques, the maximum possible data rate is increased by using a higher clock rate in the area of the data fields beyond a value of 1 Mbit / s. Such news are also referred to below as CAN FD frames or CAN FD messages. With CAN FD, the user data length is extended from 8 to up to 64 bytes and the data transfer rates are significantly higher than with CAN.
  • a subscriber station for a serial bus system and a method for sending a message in a serial bus system are to be provided, in which a high data rate and an increase in the amount of user data per frame can be realized with great robustness for errors.
  • the aforementioned object is achieved by a subscriber station for a serial bus system according to claim 1.
  • the subscriber station has a transceiver for serial transmission of a message on a bus line to at least one other subscriber station of the bus system and / or for serial reception of a message from the bus line, the transceiver being designed for serial transmission and / or for to switch the serial reception of the message between a first operating mode and a second operating mode, the transceiver in the first operating mode being designed to generate a first and a second data state in each case as a bus state with different bus levels for two bus wires of the bus line, and wherein the Transceiver is configured in the second mode, in addition to the first and second Data state to generate a third data state as a bus state with a bus level for the two bus wires of the bus line, which is different from the bus levels for the first and second data states.
  • Communication phase to maintain an arbitration known from CAN and still increase the transmission rate considerably compared to CAN or CAN FD.
  • This can be achieved in that by expanding the bus states or symbols from two to three by means of coding and decoding, more data is transmitted per time at a given transmission frequency. This leads to an increase in the baud rate. As a result, the bit rate and thus the transmission speed from the transmitter to the receiver can be increased significantly.
  • this due to the design of the three different bus states, this is a large one
  • the size of the user data can be increased significantly, in particular up to 4096 bytes per frame or more or less if required.
  • the method carried out by the transceiver can also be used if there is also at least one CAN subscriber station and / or at least one CAN FD subscriber station in the bus system, which send messages according to the CAN protocol and / or CAN FD protocol .
  • the bus states for the first and second data states are symmetrical to one another.
  • the transmitting / receiving device is designed to generate the bus state for the second data state by driving the bus levels for the two bus wires weaker than the bus state for the first data state.
  • the transmitting / receiving device is optionally designed to generate the bus states in such a way that the bus state for the first data state can overwrite both the bus state for the second data state and the bus state for the third data state.
  • the transmitting / receiving device is configured to switch to the first operating mode if data of a first phase are to be sent from the message which are to be sent at a first bit rate, and the transmitting / receiving device is configured to switch to the second mode of operation if the message is to send data of a second phase which is to be sent at a second bit rate which is faster than the first bit rate.
  • the transmitting / receiving device may be designed to switch to the first operating mode or the second operating mode according to a predetermined coding if the data of the second phase are to be sent from the message.
  • the transmitting / receiving device is designed to switch only to the second operating mode for sending data, if for the
  • Subscriber station is guaranteed exclusive, collision-free access to the bus line of the bus system for a predetermined time.
  • the transmitting / receiving device may be designed to send the data for the first and second data states to the bus line in the first operating mode with the same bus level as in the second operating mode.
  • the message can have a data field with a variable length, the variable length being between 1 byte and 4096 bytes.
  • the subscriber station described above can be part of a bus system which also comprises a bus line and at least two subscriber stations which are connected to one another via the bus line in such a way that they can communicate with one another in series.
  • at least one of the at least two subscriber stations is a previously described subscriber station.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for sending a message in a serial bus system according to claim 11.
  • the method has the step: serial transmission, with a transmitting / receiving device of a subscriber station of the bus system, a message on a bus line of the bus system, wherein the transmitting / receiving device can additionally be designed for the serial reception of a message from the bus line, the transmission - / receiving device for serial transmission switches between a first operating mode and a second operating mode, the transmitting / receiving device in the first operating mode generating a first and second data status as a bus status with different bus levels for two bus cores of the bus line, and wherein the transmitting / In the second operating mode, the receiving device generates, in addition to the first and second data states, a third data state as a bus state with a bus level for the two bus wires of the bus line which differs from the bus levels for the first and second data states.
  • Participant 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 shows a time course of a differential voltage VDIFF of the bus signals CAN_H and CAN_L in the transceiver according to the first 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, etc., or in a hospital, etc.
  • the bus system 1 has a bus line 3, in particular two twisted bus wires 41, 42, to which a multiplicity of subscriber stations 10, 20, 30 are connected.
  • Messages 4, 5 in the form of signals between the individual subscriber stations 10, 20, 30 can be serially transmitted via the bus line 3 shown very schematically in FIG. 1 in a partial sectional view.
  • the Subscriber stations 10, 20, 30 are, for example, control devices, sensors, display devices, etc. of a motor vehicle.
  • subscriber station 10 has one
  • the subscriber station 20 has a communication control device 21 and a transceiver device 22.
  • the subscriber station 30 has a communication control device 31 and a transceiver device 32.
  • the transceiver devices 12, 22, 32 of the subscriber stations 10, 20, 30 are each connected directly to the bus line 3 or its bus wires 41, 42, 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 3 with another subscriber station of the subscriber stations 10,
  • the communication control device 11 can be designed 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 4 are constructed in accordance with the Classic basic format, in which a number of up to 8 data bytes can be included in the message 4.
  • the Classic CAN message 4 is constructed as a CAN FD message, in which a number of up to 64 data bytes can be included, which are also transmitted at a significantly faster data rate than with the Classic CAN message 4. In the latter case it is
  • Communication control device 11 designed as a conventional CAN FD controller.
  • the communication control device 21 creates and reads second messages 5, which are modified CAN messages 5, for example.
  • the modified CAN messages 5 are constructed on the basis of a CAN FE format, which is described in more detail with reference to FIG. 2.
  • the communication control device 31 can be designed to provide a Classic CAN message 4 or a CAN FE message 5 for the transceiver 32, or to receive it, 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 differing in 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
  • Transceiver or CAN FD transceiver can be more precise except for the following
  • the transmitting / receiving device 32 can be designed to provide messages 4 according to the current CAN basic format or messages 5 according to the CAN FE format for the communication control device 31 or to receive them as required.
  • the transmitting / receiving devices 22, 32 are additionally or alternatively like one
  • Each of the transceiver 12, 22, 32 is preferably designed to differentiate the bus states with respect to 0 and 2V differential voltage VDIFF. As a result, a receiving part of the transmitting / receiving device 12, 22, 32 can also recognize all states of the signals, which are described below with reference to FIGS. 3 and 4. Alternatively, the receiving part of the transceiver 12, 22, 32 can be a
  • 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, namely a start field 451, for CAN communication on the bus line 3
  • Arbitration field 452 a control field 453, a data field 454, a checksum field 455 and an end field 456.
  • the start field 451 has, for example, a bit, which is also called a SOF bit and indicates the start of the frame or start of frame.
  • Arbitration field 452 contains an identifier with, for example, 32 bits for identifying the sender of the message.
  • the arbitration field 452 can additionally contain protocol format information consisting of one or more bits, which is suitable for distinguishing CAN FE frames from CAN frames or CAN FD frames.
  • 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.
  • Control field 453 can additionally contain protocol format information consisting of one or more bits, 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 message 5. Depending on the value range of the data length code, the user data can have, for example, up to 4096 bytes.
  • the checksum field 455 contains a checksum about the data in the data field 454, including the stuff bits, which are inserted by the sender of the message 5 after every 10 identical bits as an inverse bit.
  • the end field 456 contains at least one acknowledge bit and also a sequence of 11 identical bits which indicate the end of the CAN FE frame 45. The at least one acknowledge bit can be used to indicate whether a receiver is in has received an error in the received CAN FE frame 45 or message 5 or not.
  • bus subscriber stations 10, 20, 30 can be added to the bus system 1 relatively easily, which is very advantageous.
  • the control field 453 and the data field 454 are only sent to the bus line 3 by a sender of the message 5 when the subscriber station 20 as the sender has won the arbitration and the subscriber station 20 as the sender thus has exclusive access to send the fields 453 to 456 has the bus line 3 of the bus system 1.
  • the identifier in the arbitration field 452 is used bit by bit between the
  • Subscriber stations 10, 20, 30 negotiated which subscriber station 10, 20, 30 would like to send message 4, 5 with the highest priority and therefore will have exclusive access to bus line 3 of bus system 1 for the next time to send fields 453 to 455 .
  • the arbitration at the beginning of a frame 45 or the message 4, 5 and the acknowledgment in the end field 456 at the end of the frame 45 or the message 4, 5 is only possible if the bit time is significantly more than twice as much is as long as the signal transit time between any two subscriber stations 10, 20, 30 of the bus system 1. Therefore, the bit rate in the arbitration phase when the fields 451, 452, 456 are transmitted is chosen to be slower than in the other fields of the frame 45.
  • bus 3 shows voltage profiles of bus signals 412, 422 according to a second exemplary embodiment.
  • the bus signals 412, 422, which occur in the arbitration phase when the fields 451, 452, 456 are transmitted, can be derived from the illustration in FIG. 3 and / or FIG. 4, as explained below.
  • a physical layer is used for the entire frame 45 of FIG. 2, which has the aforementioned arbitration phase for fields 451, 452 and 456 as well as a long and faster data phase for fields 453, 454, 455 allowed.
  • the transceivers 22, 32 for generating the bus signals 412, 422 for a message 5 work partially symmetrically in all communication phases.
  • Differential voltage of the bus state DF2 is the same.
  • the amplitude of the differential voltage U_D3 of the bus state DF3 has the value 0.
  • the bus states DF2, DF3 can be overwritten by other subscriber stations, for example the subscriber stations 10, 30 for signaling an error, for example in the acknowledgment in the end field 456 at the end of the frame 45.
  • this overwriting can only be recognized in relation to the bus state DF3 G, negative dominant “) if the relevant transceiver 12 12, 32 in the receiving section also contains the bus states DF1 G, positive dominant”), DF3 G, negative dominant “) Are distinguishable.
  • each of the transceivers 22, 32 switches in a first operating mode between the two bus states DF1, DF3 for message 5 when data of the arbitration phase or first phase 456, 451, 452 are to be sent from message 5 .
  • each of the transceivers 22, 32 switches to a second
  • Each of the transceivers 22, 32 thus switches between up to three different bus states DF1, DF2, DF3 in order to send the message 5 or the frame 45.
  • the two bus states DF1, DF2 are symmetrical to each other.
  • more than the three bus states mentioned are possible, for example by introducing at least one additional bus state DF1, DF2, DF3 with a level which, for example, lies between the level of the bus states DF1, DF2 and the level of the
  • Bus state DF3 are. Additionally or alternatively, it is conceivable that at least a bus state is introduced with levels which are, for example, above the level of the bus states DF1, DF2 and the level of the bus state DF3.
  • all three bus states DF1, DF2, DF3 can be used at least to send data field 454.
  • the three bus states DF1, DF2, DF3 can also be used in fields 453, 455, as described above.
  • the bit rate can thus be increased by coding.
  • the configuration of the transceivers 22, 32 in the present exemplary embodiment can achieve the same advantages as previously described with reference to the first exemplary embodiment.
  • the frequency of the signals 412, 422 is reduced.
  • an improvement in the EMC behavior can be achieved.
  • the coding described in more than two bus states enables the bit rate to be kept constant despite the lower frequency.
  • the second bus state DF2 still has a negative differential voltage VDIFF, but a lower bus level than the first bus state DF1.
  • the second bus state DF2 can also be safely overwritten by the first bus state DF1.
  • the first and second bus states DF1, DF2 can thus be used in at least some of the fields 451, 452, 456 or in the entire arbitration phase.
  • the bit rate can be increased in the data phase by the coding described above in more than two bus states, or the bit rate can be kept constant despite the lower frequency.
  • Measures can also enable the CAN FE frames to coexist with the CAN and / or CAN FD frames or a tolerance of the CAN and CANFD subscriber stations to the CAN FE frames.
  • CAN FE therefore has the following properties in comparison to CAN or CAN FD:
  • Subscriber stations 10, 20, 30 and the method carried out by the subscriber stations 10, 20, 30 can be used individually or in all possible combinations. In particular, all the features of the previous
  • 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 is serial with two
  • Subscriber station 10, 20, 30 is guaranteed on a common channel.
  • the number and arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary.
  • the number and arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary.
  • the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary.
  • the arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary.
  • the arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary.
  • the number and arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary.
  • the number and arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary.
  • the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary.
  • the number and arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary.
  • Subscriber station 10 in bus system 1 is eliminated. It is possible for one or more of the subscriber stations 20 or 30 to be present in the bus system 1.

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Abstract

Es ist eine Teilnehmerstation (20; 30) für ein Bussystem (1) und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht mit unterschiedlichen Bitraten in einem Bussystem (1) bereitgestellt. Die Teilnehmerstation (20; 30) umfassteine Sende- /Empfangseinrichtung (22; 32) zum seriellen Senden einer Nachricht (5) auf eine Busleitung (3) an mindestens eine weitere Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) oder zum seriellen Empfangen einer Nachricht (5)von der Busleitung (3), wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist, zum seriellen Senden und/oder zum seriellen Empfangen der Nachricht (5) zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart zu schalten, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) in der ersten Betriebsart ausgestaltet ist, einen ersten und zweiten Datenzustand jeweils als Buszustand (DF1, DF3; DF1, DF2) mit unterschiedlichen Buspegeln für zwei Busadern (41, 42) der Busleitung (3) zu erzeugen, und wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) in der zweiten Betriebsart ausgestaltet ist, zusätzlich zu dem ersten und zweiten Datenzustand einen dritten Datenzustand als Buszustand (DF1, DF2, DF3) mit einem Buspegel für die zwei Busadern (41, 42) der Busleitung(3) zu erzeugen, der sich von den Buspegeln für den ersten und zweiten Datenzustand (DF1, DF2) unterscheidet.

Description

Beschreibung
Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und Verfahren zum Senden einer
Nachricht in einem seriellen Bussystem
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem, das mit hoher Datenrate und großer Fehlerrobustheit arbeitet.
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 Datenrate durch Einsatz einer höheren Taktung im Bereich der Datenfelder über einen Wert von 1 MBit/s hinaus gesteigert. Solche Nachrichten werden nachfolgend auch als CAN FD-Rahmen oder CAN FD-Nachrichten bezeichnet. Bei CAN FD ist die 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.
Offenbarung der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht 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 zuvor genannte Aufgabe wird durch eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem nach Anspruch 1 gelöst. Die Teilnehmerstation hat eine Sende- /Empfangseinrichtung zum seriellen Senden einer Nachricht auf eine Busleitung an mindestens eine weitere Teilnehmerstation des Bussystems und/oder zum seriellen Empfangen einer Nachricht von der Busleitung, wobei die Sende- /Empfangseinrichtung ausgestaltet ist zum seriellen Senden und/oder zum seriellen Empfangen der Nachricht zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart zu schalten, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung in der ersten Betriebsart ausgestaltet ist, einen ersten und zweiten Datenzustand jeweils als Buszustand mit unterschiedlichen Buspegeln für zwei Busadern der Busleitung zu erzeugen, und wobei die Sende-/Empfangseinrichtung in der zweiten Betriebsart ausgestaltet ist, zusätzlich zu dem ersten und zweiten Datenzustand einen dritten Datenzustand als Buszustand mit einem Buspegel für die zwei Busadern der Busleitung zu erzeugen, der sich von den Buspegeln für den ersten und zweiten Datenzustand unterscheidet.
Mit der Teilnehmerstation ist es insbesondere möglich, in einer ersten
Kommunikationsphase eine von CAN bekannte Arbitration beizubehalten und dennoch die Übertragungsrate gegenüber CAN oder CAN FD nochmals beträchtlich zu steigern. Dies kann dadurch erreicht werden, dass durch die Erweiterung der Buszustände bzw. Symbole von zwei auf drei mittels Kodierung und Dekodierung bei gegebener Sendefrequenz pro Zeit mehr Daten übertragen werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Baudrate. Als Folge davon ist eine deutliche Steigerung der Bitrate und damit der Übertragungsgeschwindigkeit vom Sender zum Empfänger realisierbar. Hierbei ist jedoch gleichzeitig aufgrund der Ausgestaltung der drei unterschiedlichen Buszustände eine große
Fehlerrobustheit gewährleistet.
Dies trägt mit dazu bei, eine Nettodatenrate von mindestens 10 Mbps zu realisieren. Noch dazu kann die Größe der Nutzdaten deutlich erhöht werden, insbesondere bis zu 4096 Byte pro Rahmen oder bei Bedarf auch mehr oder weniger.
Das von der Sende-/Empfangseinrichtung durchgeführte Verfahren kann auch zum Einsatz kommen, wenn in dem Bussystem auch mindestens eine CAN- Teilnehmerstation und/oder mindestens eine CAN FD Teilnehmerstation vorhanden ist, die Nachrichten nach dem CAN-Protokoll und/oder CAN FD Protokoll senden.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Teilnehmerstation sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Buszustände für den ersten und zweiten Datenzustand symmetrisch zueinander. Gemäß einer speziellen Ausgestaltung ist die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet, den Buszustand für den zweiten Datenzustand durch schwächeres Treiben der Buspegel für die zwei Busadern zu erzeugen als den Buszustand für den ersten Datenzustand.
Optional ist die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet, die Buszustände derart zu erzeugen, dass der Buszustand für den ersten Datenzustand sowohl den Buszustand für den zweiten Datenzustand als auch den Buszustand für den dritten Datenzustand überschreiben kann.
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung ist die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet, in die erste Betriebsart zu schalten, wenn von der Nachricht Daten einer ersten Phase zu senden sind, die mit einer ersten Bitrate zu senden sind, und wobei die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet ist, in die zweite Betriebsart zu schalten, wenn von der Nachricht Daten einer zweiten Phase zu senden sind, die mit einer zweiten Bitrate zu senden ist, die schneller als die erste Bitrate ist. Hierbei ist die Sende-/Empfangseinrichtung möglicherweise ausgestaltet, gemäß einer vorbestimmten Codierung in die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart zu schalten, wenn von der Nachricht die Daten der zweiten Phase zu senden sind.
Denkbar ist, dass die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet ist, nur in die zweite Betriebsart zum Senden von Daten zu schalten, wenn für die
Teilnehmerstation für eine vorbestimmte Zeit ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff auf die Busleitung des Bussystems gewährleistet ist.
Möglicherweise ist die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet, die Daten für den ersten und zweiten Datenzustand in der ersten Betriebsart mit dem gleichen Buspegel auf die Busleitung zu senden wie in der zweiten Betriebsart.
Insbesondere kann die Nachricht ein Datenfeld mit einer variablen Länge aufweisen, wobei die variable Länge zwischen 1 Byte bis 4096 Bytes beträgt. Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann Teil eines Bussystems sein, das zudem eine Busleitung und mindestens zwei Teilnehmerstationen umfasst, welche über die Busleitung derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können. Hierbei ist mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen eine zuvor beschriebene Teilnehmerstation.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem nach Anspruch 11 gelöst. Das Verfahren hat den Schritt: serielles Senden, mit einer Sende-/Empfangseinrichtung einer Teilnehmerstation des Bussystems, einer Nachricht auf eine Busleitung des Bussystems, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung zusätzlich zum seriellen Empfangen einer Nachricht von der Busleitung ausgestaltet sein kann, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung zum seriellen Senden zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart schaltet, wobei die Sende- /Empfangseinrichtung in der ersten Betriebsart einen ersten und zweiten Datenzustand jeweils als Buszustand mit unterschiedlichen Buspegeln für zwei Busadern der Busleitung erzeugt, und wobei die Sende-/Empfangseinrichtung in der zweiten Betriebsart zusätzlich zu dem ersten und zweiten Datenzustand einen dritten Datenzustand als Buszustand mit einem Buspegel für die zwei Busadern der Busleitung erzeugt, der sich von den Buspegeln für den ersten und zweiten Datenzustand unterscheidet.
Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die
Teilnehmerstation genannt sind.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der
Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Zeichnungen Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus von Nachrichten, die von Teilnehmerstationen des Bussystems gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel gesendet werden können;
Fig. 3 einen zeitlichen Verlauf von Bussignalen CAN_H und CAN_L bei der Sende-/Empfangseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 4 einen zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF der Bussignale CAN_H und CAN_L bei der Sende-/Empfangseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
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 zwei verdrillte Busadern 41, 42 aufweisende, Busleitung 3, an die eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30 angeschlossen sind. Über die in Fig. 1 sehr schematisch, in Teilschnittansicht gezeigte, Busleitung 3 sind Nachrichten 4, 5 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 seriell übertragbar. 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. Die Teilnehmerstation 20 hat dagegen eine Kommunikationssteuereinrichtung 21 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 22. Die Teilnehmerstation 30 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 31 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 32. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind jeweils direkt an die Busleitung 3, bzw. deren Busadern 41, 42, 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.
Jede der Sende-/Empfangseinrichtung 12, 22, 32 ist vorzugsweise ausgestaltet, eine Unterscheidung der Buszustände in Bezug auf 0 und betragsmäßig 2V Differenzspannung VDIFF durchzuführen. Dadurch kann auch ein Empfangsteil der Sende-/Empfangseinrichtung 12, 22, 32 alle Zustände der Signale erkennen, die nachfolgend in Bezug auf Fig. 3 und Fig. 4 beschrieben sind. Alternativ kann das Empfangsteils der Sende-/Empfangseinrichtung 12, 22, 32 eine
entsprechende Umschaltung durchführen, um die Nachrichten 5 richtig empfangen zu können.
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. 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.
Fig. 3 zeigt Spannungsverläufe von Bussignalen 412, 422 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Hierbei ist zur Vereinfachung nur der Teil der Bussignale 412, 422 gezeigt, die sich für die Übertragung der Felder 453, 454, 455 auf der Busleitung 3 einstellen. Bei einem CAN oder CAN FD Bussystem werden die Bussignalen 412, 422 als CAN-H und CAN_L bezeichnet und werden jeweils separat in die Busadern 41, 42 eingespeist. Fig. 4 zeigt die sich daraus ergebende Differenzspannung VDIFF = CAN_H - CAN_L.
Die Bussignale 412, 422, die sich in der Arbitrationsphase bei Übertragung der Felder 451, 452, 456 einstellen, lassen sich aus der Darstellung von Fig. 3 und/oder Fig. 4 ableiten, wie nachfolgend erläutert.
Für die Realisierung der Bussignale 412, 422 von Fig. 3 wird für den gesamten Rahmen 45 von Fig. 2 ein Physical Layer verwendet, welcher die genannte Arbitrationsphase für die Felder 451, 452 und 456 sowie eine lange und schnellere Datenphase für die Felder 453, 454, 455 erlaubt. Hierbei arbeiten die Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32 zur Erzeugung der Bussignale 412, 422 für eine Nachricht 5 in allen Kommunikationsphasen teilweise symmetrisch.
In Fig. 3 sind die resultierenden Bussignale 412, 422 in allen drei möglichen Buszuständen DF1, DF2, DF3 bei einer derartigen Sende- /Empfangseinrichtungen 22, 32 gezeigt. Die Amplitude U_D1 der
Differenzspannung des Buszustands DF1 und die Amplitude U_D2 der
Differenzspannung des Buszustands DF2 ist gleich. Dagegen hat die Amplitude der Differenzspannung U_D3 des Buszustands DF3 den Wert 0.
Mit den drei unterschiedlichen Buszuständen DF1, DF2, DF3 wird nach abgeschlossener Arbitration in der Datenphase, also in den Feldern 453 bis 455, kommuniziert. Der Buszustand DF1 hat eine positive Differenzspannung VDIFF = U_D2 (V_Plus - V_Minus) zur Folge. Der Buszustand DF2 hat eine negative Differenzspannung Vdiff = -U_D2 zur Folge. Der Buszustand DF3 hat eine Differenzspannung VDIFF = U_D3 = 0 zur Folge. Mit den beiden
unterschiedlichen beiden Buszuständen DF1 G, positiv dominant“), DF3 G, negativ dominant“) wird in der Arbitrationsphase, also in den Feldern 451, 452, 456, kommuniziert. Dies erfolgt, wie zuvor in Bezug auf Fig. 2 beschrieben.
Die Buszustände DF2, DF3 können von anderen Teilnehmerstationen, beispielsweise den Teilnehmerstationen 10, 30 zur Signalisierung eines Fehlers, beispielsweise in dem Acknowledgement in dem Endefeld 456 am Ende des Rahmens 45, überschrieben werden. Dieses Überschreiben kann in Bezug auf den Buszustand DF3 G, negativ dominant“) jedoch nur erkannt werden, wenn von der relevanten Sende-/Empfangseinrichtung 12 22, 32 im Empfangsteil auch die Buszustände DF1 G, positiv dominant“), DF3 G, negativ dominant“) unterscheidbar sind.
Somit schaltet jede der Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer ersten Betriebsart zwischen den zwei Buszuständen DF1, DF3 für die Nachricht 5, wenn von der Nachricht 5 Daten der Arbitrationsphase oder ersten Phase 456, 451, 452 zu senden sind. Außerdem schaltet jede der Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32 in eine zweite
Betriebsart mit den drei unterschiedlichen Buszuständen DF1, DF2, DF3 für die Nachricht 5, wenn von der Nachricht 5 Daten der Datenphase oder zweiten Phase 453, 454, 455 zu senden sind.
Jede der Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32 schaltet also zwischen bis zu drei unterschiedlichen Buszuständen DF1, DF2, DF3, um die Nachricht 5 bzw. den Rahmen 45 zu senden. Hierbei sind jeweils die zwei Buszustände DF1, DF2 symmetrisch zueinander. Selbstverständlich sind noch mehr als die genannten drei Buszustände möglich, beispielsweise indem mindestens ein zusätzlicher Buszustand DF1, DF2, DF3 mit einem Pegel eingeführt wird, der beispielsweise zwischen dem Pegel der Buszustände DF1, DF2 und dem Pegel des
Buszustands DF3 liegen. Denkbar ist zusätzlich oder alternativ, dass mindestens ein Buszustand mit Pegeln eingeführt wird, der beispielsweise über dem Pegel der Buszustände DF1, DF2 und dem Pegel des Buszustands DF3 liegen.
Durch die Erweiterung der Buszustände bzw. Symbole von zwei auf mindestens drei mittels Kodierung und Dekodierung können bei gegebener Sendefrequenz pro Zeit mehr Daten übertragen werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Baudrate, wie zuvor erwähnt.
Hierbei können alle drei Buszustände DF1, DF2, DF3 zumindest zum Senden des Datenfelds 454 genutzt. Zudem ist eine Nutzung der drei Buszustände DF1, DF2, DF3 auch in den Feldern 453, 455 möglich, wie zuvor beschrieben. Durch Codierung kann somit die Bitrate erhöht werden.
Zudem können mit der Ausgestaltung der Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die gleichen Vorteile erzielt werden, wie zuvor in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Frequenz der Signale 412, 422 reduziert. Dadurch ist eine Verbesserung in dem EMV-Verhalten erreichbar. Durch die zuvor beschriebene Codierung in mehr als zwei Buszustände kann die Bitrate trotz geringerer Frequenz konstant gehalten werden.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel hat der zweite Buszustand DF2 zwar weiter eine negative Differenzspannung VDIFF, jedoch einen geringeren Buspegel als der erste Buszustand DF1. In diesem Fall kann auch der zweite Buszustand DF2 sicher durch den ersten Buszustand DF1 überschrieben werden. Somit sind der erste und zweite Buszustand DF1, DF2 in zumindest einem Teil der Felder 451, 452, 456 oder in der gesamten Arbitrationsphase verwendbar. Zudem kann auch mit solchen drei Buszuständen DF1, Df2, DF3 in der Datenphase durch die zuvor beschriebene Codierung in mehr als zwei Buszustände die Bitrate erhöht werden oder die Bitrate trotz geringerer Frequenz konstant gehalten werden. Somit läuft die Arbitrierung bei allen Ausführungsbeispielen und deren Modifikationen gegenüber klassischem CAN und CAN FD unverändert gemäß dem CSMA/CR- Verfahren ab. Während der Arbitrierung gibt es also weiterhin nur zwei Buszustände, „positiv 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 CANFD- Teilnehmerstationen gegenüber CAN FE-Rahmen.
Die zuvor beschriebene Neuentwicklung„CAN FE“ hat somit im Vergleich zu CAN oder CAN FD folgende Eigenschaften:
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 auf eine größere Länge als bei CAN oder CAN FD, insbesondere maximal 4kbyte,
d) Optional: Vollständiger oder teilweiser Verzicht auf das Versenden von Fehlerrahmen (Error Frames) bei Erkennen von Fehlern.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Bussystems 1, der
Teilnehmerstationen 10, 20, 30 und des von den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 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 in dem Bussystem 1 der Ausführungsbeispiele ist beliebig. Insbesondere kann die
Teilnehmerstation 10 in dem Bussystem 1 entfallen. Es ist möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 20 oder 30 in dem Bussystem 1 vorhanden sind.

Claims

Ansprüche
1) Teilnehmerstation (20; 30) für ein serielles Bussystem (1), mit
einer Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) zum seriellen Senden einer Nachricht (5) auf eine Busleitung (3) an mindestens eine weitere Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) und/oder zum seriellen Empfangen einer Nachricht (5) von der Busleitung (3), wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist zum seriellen Senden und/oder zum seriellen Empfangen der Nachricht (5) zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart zu schalten,
wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) in der ersten Betriebsart ausgestaltet ist, einen ersten und zweiten Datenzustand jeweils als Buszustand (DF1, DF3) mit unterschiedlichen Buspegeln für zwei Busadern (41, 42) der Busleitung (3) zu erzeugen, und
wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) in der zweiten Betriebsart ausgestaltet ist, zusätzlich zu dem ersten und zweiten Datenzustand einen dritten Datenzustand als Buszustand (DF1, DF2, DF3) mit einem Buspegel für die zwei Busadern (41, 42) der Busleitung (3) zu erzeugen, der sich von den Buspegeln für den ersten und zweiten Datenzustand (DF1, DF2) unterscheidet.
2) Teilnehmerstation (20; 30) nach Anspruch 1, wobei die Buszustände (DF1, DF2) für den ersten und zweiten Datenzustand symmetrisch zueinander sind.
3) Teilnehmerstation (20; 30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sende- /Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist, den Buszustand (DF2) für den zweiten Datenzustand durch schwächeres Treiben der Buspegel für die zwei Busadern (41, 42) zu erzeugen als den Buszustand (DF1) für den ersten Datenzustand. 4) Teilnehmerstation (20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist, die Buszustände (DF1 bis DF3) derart zu erzeugen, dass der Buszustand (DF1) für den ersten Datenzustand sowohl den Buszustand (DF2) für den zweiten Datenzustand als auch den Buszustand (DF3) für den dritten Datenzustand überschreiben kann.
5) Teilnehmerstation (20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist, in die erste Betriebsart zu schalten, wenn von der Nachricht (5) Daten einer ersten Phase (456; 451; 452) zu senden sind, die mit einer ersten Bitrate zu senden sind, und
wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist, in die zweite Betriebsart zu schalten, wenn von der Nachricht (5) Daten einer zweiten Phase (453; 454; 455) zu senden sind, die mit einer zweiten Bitrate zu senden ist, die schneller als die erste Bitrate ist.
6) Teilnehmerstation (20; 30) nach Anspruch 5, wobei die Sende- /Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist, gemäß einer vorbestimmten Codierung in die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart zu schalten, wenn von der Nachricht (5) die Daten der zweiten Phase (453; 454; 455) zu senden sind.
7) Teilnehmerstation (20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist, nur in die zweite Betriebsart zum Senden von Daten zu schalten, wenn für die Teilnehmerstation (20; 30) für eine vorbestimmte Zeit ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff auf die Busleitung (3) des Bussystems (1) gewährleistet ist.
8) Teilnehmerstation (20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist, die Daten für den ersten und zweiten Datenzustand (DF1, DF2) in der ersten Betriebsart mit dem gleichen Buspegel auf die Busleitung (3) zu senden wie in der zweiten Betriebsart.
9) Teilnehmerstation (20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Nachricht (5) ein Datenfeld (454) mit einer variablen Länge aufweist, wobei die variable Länge zwischen 1 Byte bis 4096 Bytes beträgt.
10) Bussystem (1), mit
einer Busleitung (3), und
mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 20; 30), welche über die Busleitung (3) derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können,
wobei mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 20; 30) eine Teilnehmerstation (20; 30) nach einem der
vorangehenden Ansprüche ist.
11) Verfahren zum Senden einer Nachricht (5) in einem seriellen Bussystem (1), wobei das Verfahren den Schritt aufweist:
serielles Senden, mit einer Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) einer Teilnehmerstation (20; 30) des Bussystems (1), einer Nachricht (4; 5) auf eine Busleitung (3) des Bussystems (1), wobei die Sende- /Empfangseinrichtung (22; 32) zusätzlich zum seriellen Empfangen einer Nachricht (5) von der Busleitung (3) ausgestaltet sein kann,
wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) zum seriellen Senden zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart schaltet,
wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) in der ersten Betriebsart einen ersten und zweiten Datenzustand jeweils als
Buszustand (DF1, DF3; DF1, DF2) mit unterschiedlichen Buspegeln für zwei Busadern (41, 42) der Busleitung (3) erzeugt, und
wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) in der zweiten Betriebsart zusätzlich zu dem ersten und zweiten Datenzustand einen dritten Datenzustand als Buszustand (DF1, DF2, DF3) mit einem Buspegel für die zwei Busadern (41, 42) der Busleitung (3) erzeugt, der sich von den Buspegeln für den ersten und zweiten Datenzustand (DF1, DF2) unterscheidet.
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