WO2020088999A1 - 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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WO2020088999A1
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bus
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subscriber station
bit
messages
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PCT/EP2019/078818
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Florian Hartwich
Arthur Mutter
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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 with which communication in the bus system according to either a first communication protocol or a second
  • Communication protocol is possible, the communication according to the second communication protocol with a different physical layer and a higher bit rate and a larger data field than with the first
  • a bus system is increasingly used for communication between sensors and control devices, for example in vehicles, in which data as messages in the standard ISO11898-l: 2015 as CAN
  • Protocol specification can be transmitted with CAN FD.
  • the messages are transmitted between the subscriber stations of the bus system, such as sensors, control units, transmitters, etc.
  • CAN FD is currently used in the first step mostly with a data bit rate of 2Mbi1 / s for the transmission of bits of the data field and with an arbitration bit rate of 500kbit / s for the transmission of bits of the arbitration field in the vehicle.
  • the same physical layer is used both in the transmission of the arbitration field and in the transmission of the data field.
  • 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 level of robustness is high
  • Data rate or bit rate and an increase in the amount of user data per frame can be realized.
  • the object is achieved by a subscriber station for a serial bus system with the features of claim 1.
  • the subscriber station has one
  • Communication control device for sending messages to a bus of the bus system and / or for receiving messages from the bus of the bus system, and a format switching test unit for checking whether the
  • Communication control devices of the bus system a format of Has switched messages from a first format in a first communication phase to a second format for a second communication phase, and a transceiver which is designed to transmit in the first format a first bus state for a first digital
  • the transceiver To generate data status of the messages and to generate a second bus status for the second digital data status of the messages such that the second bus status can overwrite the first bus status, and wherein the transceiver is designed to transmit different bus statuses for transmission in the second format generate that the bus states for the different digital data states of the messages cannot overwrite each other.
  • the subscriber station described above understands both frames that are sent or received in a CAN FD format or Classical CAN format, as well as new frames for those described above
  • Participant station is configured. The others ignore this
  • the method carried out by the subscriber station can also be used if there is also at least one CAN FD subscriber station in the bus system which sends messages according to the CAN FD protocol.
  • CAN FD subscriber stations that work according to the CAN FD communication protocol
  • subscriber stations that work according to a CAN FD successor communication protocol which is called CAN NG in the following
  • CAN NG a seamless migration path from CAN FD to CAN NG is possible.
  • Individual subscriber stations of the bus system can thus be upgraded to the CAN NG subscriber station described above, even if the remaining subscriber stations of the bus system continue to use CAN FD. Therefore, no gateways between CAN FD and CAN NG bus systems are required.
  • Communication control device configured to switch the format from the first format to the second format and thus to switch to the second communication phase based on a predetermined switch bit sequence in the first communication phase
  • the format changeover test unit is configured to use a predetermined test bit sequence, which is sent after the predetermined changeover bit sequence, to test whether the communication control devices of the bus system have switched from the first format to the second format.
  • the predetermined switch bit sequence is an FDF bit and a res bit of a CAN message.
  • the predetermined check bit sequence may have a res2, a res3 and a res4 bit which are arranged after the res bit in the message, and
  • the communication control device can be configured to send and / or receive bits of the message with a slower and therefore lower bit rate in the first communication phase than in the second communication phase.
  • the communication control device is designed to transmit the predetermined switchover bit sequence and the predetermined test bit sequence with the bit rate for the first communication phase.
  • the subscriber station is fully compatible with the currently applicable standard IS011898-1: 2015 as a CAN protocol specification with CAN FD.
  • Participant stations of the bus system are negotiated, which of the
  • Subscriber stations in the subsequent second communication phase at least temporarily have exclusive, collision-free access to the bus of the bus system.
  • the bus system According to a special variant, the
  • the predetermined switch bit sequence and the predetermined test bit sequence can be arranged in succession in a control field of the messages, with at least one bit of the control field after the predetermined switch bit sequence and the predetermined test bit sequence at the end of the first communication phase is arranged.
  • the communication control device may be designed to send an error frame to the bus if an error occurs in the switch bit sequence.
  • At least two of the subscriber stations described above can be part of a bus system which also has a bus, so that the at least two subscriber stations are connected to one another via the bus in such a way that they can communicate with each other serially.
  • at least one of the at least two subscriber stations is one previously described
  • the bus system described above may also have at least one additional subscriber station, which is only designed to generate the bus states on the bus in the first and second communication phases in such a way that the second bus state can overwrite the first bus state, the at least one additional subscriber station via the Bus is connected to the at least two subscriber stations in such a way that the subscriber stations can communicate with one another in series, the at least one additional subscriber station being configured into one
  • the aforementioned object is also achieved by a method for sending a message in a serial bus system according to claim 12.
  • the method has the steps: sending, with a communication control device, messages to a bus of the bus system and / or receiving, with the communication control device, messages from the bus of the
  • 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. 3 shows a diagram to illustrate the structure of a control field of messages which can be sent by subscriber stations of the bus system according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a flowchart of a method which is carried out by the subscriber station in the first exemplary embodiment when the subscriber station has switched from creating messages in accordance with the CAN FD format to creating messages in accordance with the faster message format;
  • FIG. 5 shows a flowchart of a method which is carried out by the subscriber station in the first exemplary embodiment when the subscriber station has received and read messages in accordance with the CAN FD format on receiving and reading messages according to the faster
  • bus system 1 shows an example of a bus system 1, which is configured in particular fundamentally for a Classical CAN bus system, a CAN FD bus system, a CAN FD successor bus system, which is also referred to as a CAN NG 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 multiplicity of subscriber stations 10, 20, 30, which are each connected to a bus 40 with a first bus core 41 and a second bus core 42.
  • the bus 40 is terminated at both ends with terminating resistors 50.
  • the bus wires 41, 42 can also be called CAN_H and CAN_L and, using a TX signal in the transmission state, serve for electrical signal transmission after coupling in of the dominant levels or states 401 or generation or active driving of recessive levels or states 402.
  • the states 401, 402 are only shown very schematically in the subscriber station 20. States 401, 402 correspond to the states of a TX signal from a transmitting one
  • Messages 45, 46 are in the form of the signals CAN_H and CAN_L between the individual ones via bus 40
  • Subscriber stations 10, 20, 30 can be serially transmitted.
  • 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 with a format changeover test unit 211 and a transceiver 22.
  • the subscriber station 30 has a communication control device 31 with a format changeover test unit 311 and a transceiver 32.
  • the transceivers 12, 22, 32 of the Subscriber stations 10, 20, 30 are each connected directly to bus 40, 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 40 with one or more other subscriber stations
  • the communication control device 11 can be designed like a conventional Classical CAN or CAN FD controller.
  • Communication control device 11 creates or sends and receives or reads first messages 45, which are, for example, Classical CAN messages or CAN FD messages.
  • the Classical CAN messages are structured in accordance with the Classic basic format, in which a number of up to 8 data bytes can be included in the first message 45.
  • the CAN FD message is structured according to the CAN FD format, in which a number of up to 64 data bytes can be included, which are also transmitted at a significantly faster and thus higher data rate than the classic CAN message.
  • the transceiver 12 can be designed like a conventional CAN transceiver and / or CAN FD transceiver.
  • Each of the communication control devices 21, 31 creates or sends and receives or reads first messages 45, as described above, or second messages 46.
  • the second messages 46 are based on a CAN NG format, which is described in more detail below.
  • Each of the transmitting / receiving devices 22, 32 can be designed as a CAN transceiver, which, as required, provides one of the previously described first messages 45 or a second message 46 in accordance with the CAN NG format for the associated communication control device 21, 31 or receives it from the latter can.
  • the two subscriber stations 20, 30 is an education and then
  • CAN NG frame 460 shows for the message 46 a CAN NG frame 460 as it is transmitted by the transceiver 22 or the transceiver 32 as a difference signal to the bus 40 or received by the bus as a result of a TX signal, from which the RX signal is generated.
  • the CAN NG frame 460 is divided into different fields for CAN communication on the bus 40, namely a start field 461, an arbitration field 462, a control field 463, a data field 464, a checksum field 465 and an end field 466.
  • a frame for the The first message 45 is structured like the frame 460 except for the differences of the control field 463 described below.
  • the start field 461 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 462 contains an identifier with, for example, 32 bits for identifying the sender of the message.
  • the arbitration field 462 can additionally contain protocol format information consisting of one or more bits, which is suitable for distinguishing CAN NG frames from CAN frames or CAN FD frames.
  • protocol format information consisting of one or more bits, which is suitable for distinguishing CAN NG frames from CAN frames or CAN FD frames.
  • the control field 463 contains, for example, a 12-bit data length code (data length code) which, for example, can assume values from 1 to 4096 with the step size of 1, or alternatively can assume values from 0 to 4095.
  • the data length code can alternatively comprise fewer or more bits and the value range and the step size can assume different values.
  • the control field 463 additionally has a protocol format information consisting of one or more bits, which is suitable for distinguishing CAN NG frames from classic CAN frames or CAN FD frames.
  • the data field 464 contains the useful data of the CAN-NG frame or the message 46.
  • the user data can have, for example, up to 64 bytes or 4096 bytes or any other number of bytes.
  • the checksum field 465 contains a checksum about the data in the data field 464, including the stuff bits, which are inserted as inverse bits by the sender of the message 46 after, for example, 5 or 10 identical bits in each case.
  • the end field 466 contains at least one acknowledge bit and also a sequence of 11 identical bits which indicate the end of the CAN NG frame 460. The at least one acknowledge bit can be used to indicate whether or not a receiver has discovered an error in the received CAN NG frame 460 or the message 46.
  • the result of the CS MA / CR method is that there must be so-called recessive states 402 on the bus 40, which can be overwritten by other subscriber stations 10, 20, 30 with dominant states 401 on the bus 40. In the recessive state 402 prevail on the individual
  • the control field 463 and the data field 464 are only sent by a sender of the message 46 onto the bus 40 when the subscriber station 20 or the subscriber station 30 has won the arbitration as the sender and the subscriber station 20 as the sender has thus sent the fields 463 to 466 one has exclusive access to bus 40 of bus system 1.
  • the identifier in the arbitration field 462 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 45, 46 with the highest priority and therefore for the next time to send the Fields 463 to 465 get exclusive access to bus 40 of bus system 1.
  • the bit rate in the arbitration phase when the fields 461, 462, 466 are transmitted is chosen to be slower and therefore lower than in the other fields of the frame 460.
  • the bit rate in the arbitration phase is selected as 500 kbit / s, which results in a bit time of approximately 2ps, whereas the bit rate in the other communication phase (s) is selected, for example, as 5 to 8 Mbit / s or greater, resulting in a bit time of about 0.2ps and shorter follows.
  • the bit time of the signal in the arbitration phase is, for example, a factor of 4 or 10, etc. greater than the bit time of the signal in the other communication phase (s).
  • the factor for the bit time can be selected as required.
  • Each of the subscriber stations 10, 20, 30 can send and receive CAN FD frames, but the subscriber station 10 cannot send or receive CAN NG frames 460.
  • the subscriber station 20 sends a CAN NG frame 460
  • the CAN FD subscriber station 10 goes into the protocol exception state and thus ignores the CAN NG frame 460 of the subscriber station 20.
  • a new, alternative frame format is used for the CAN NG message 46 (Frame Format), namely the frame 460 used.
  • res bits are used in the control field 463 to switch from the CAN FD frame format to the CAN NG frame format.
  • the frame formats of CAN FD and CAN NG are the same up to the first res bit. So they support
  • the communication control devices 21, 31 create or send the messages 46 for such communication in the bus system 1 in such a way that the bits FDF, res, res2, res3 and res4 which follow one another directly in the control field 463 are sent as recessive (logical 1) .
  • the bit before the FDF bit which is designated as -FDF in FIG. 3, is set to dominant (logic 0).
  • the res3 bit is sent up to five times in succession, so that 1 to 5 bits are sent at this point.
  • the sequence of values shown for the FDF bit and the res bit forms the
  • Changeover condition or predetermined changeover bit sequence for a CAN NG frame is a predetermined test bit sequence which serves to secure the switchover to a CAN NG frame.
  • the messages 45 for Classical CAN which in FIG. 3 as CL. CAN is abbreviated in such a way that the communication control devices 11, 21, 31 in the control field 463 set the FDF bit to dominant (logical 0), the value for the bit before the FDF bit and the bits after the FDF bit being arbitrary is what is represented by the "x" in Fig. 3.
  • the bits res, res2 are not available with Classical CAN.
  • the messages 45 for CAN FD are created in such a way that the communication control devices 11, 21, 31 in the control field 463 set the FDF bit to recessive (logical 1) and both the bit before the FDF bit and the res -Bit to dominant (logical 0).
  • the value for the bits that follow the res bit is arbitrary, which is represented by the “x” in FIG. 3.
  • the sequence of values shown for the FDF bit and the res bit forms the switching condition for a CAN FD frame.
  • the res bit is already reserved for new formats.
  • - res l identifies the new, alternative frame format 460 used by CAN NG. - In the event of an error in the TX or TX signal in the res bit, the subscriber station 20, 30 or TX subscriber station sending the TX signal sends one
  • Error frame 47 as shown in FIG. 5, and does not switch to the alternative format according to frame 460.
  • An error in the received signal RX or RX signal in the res bit cannot be detected by a receiving subscriber station 10, 20, 30 or RX subscriber station, this detection is carried out via the following bits res2, res3, res4.
  • the res2 bit serves to detect an error frame 47 (error flag) in the RX signal of the receiving subscriber station 20, 30 or RX subscriber station.
  • This error frame 47 is sent by a subscriber station 20, 30 or TX subscriber station sending the TX signal if the subscriber station detects an error
  • a receiving subscriber station 10, 20, 30, which is expecting a CAN FD frame for a message 45, switches to res2 1 (corresponds to FD format of the BRS bit) to a higher bit rate, this multiplies res3 for the receiving subscriber station 10, 20, 30.
  • the number of res3 bits is either set via the configuration register by the user in the CAN controller of the CAN NG node. Alternatively, the number of res3 bits is calculated by the communication control device 21, 31 of the associated CAN NG subscriber station 20, 30 from the CAN FD bit timing settings, which includes, among other things, the length of a bit and the temporal position of the sampling point for sampling the bit . This has the settings Communication control device 21, 31 because it can also send and receive CAN FD frames.
  • a res3 bit is sufficient from a CAN FD bit rate ratio of approx. 4 or higher, whereby the exact value of the CAN FD bit rate ratio depends on the
  • Bit sampling point positions in the data phase and the arbitration phase depends.
  • the CAN FD bit rate ratio means the ratio between the bit rate in bits per second used to transfer bits in the data phase (data bit rate) and the bit rate in bits per second used to transfer bits in the arbitration phase becomes (arbitration bit rate).
  • the res4 bit is used for another not described here
  • Fig. 4 shows the resulting routine, which of the
  • Subscriber station 20 is carried out while the bus system 1 is running for the received RX signal of a frame 460 at an RX subscriber station.
  • An RX subscriber station is a subscriber station which, after arbitration of the
  • Frame 460 only acts as a receiver of message 46, which is sent as a transmitter by another subscriber station of bus system 1, which has won the arbitration. For the sake of simplicity, only the operation of the
  • the format changeover test unit 211 and / or another unit of the subscriber station 20 optionally checks in a step S1 whether the FDF bit of the received RX signal is recessive (logic 1) or dominant (logic 0) in order to decide whether there is a Classical CAN frame of a message 45. If the FDF bit of the received RX signal is dominant (logic 0), it goes
  • Format changeover test unit 211 and / or the other unit of the subscriber station 20 further to a step S2.
  • the format changeover checking unit 211 and / or the other unit of the subscriber station 20 proceeds to a step S3.
  • step S2 the format changeover test unit 211 and / or the other unit of the subscriber station 20 decides that a Classical CAN frame of a message 45 is present.
  • the transceiver 22 thus receives the Classical CAN frame of the message 45 with the physical layer for messages in the standard
  • the format switching checking unit 211 and / or another unit of the subscriber station 20 checks whether the res bit of the received RX signal is recessive (logic 1) or dominant (logic 0) to decide whether a CAN FD frame a message 45 is present. If the res bit of the received RX signal is dominant (logic 0), the format changeover test unit 211 and / or the other unit of the subscriber station 20 proceeds to a step S4. Is the res bit of the received RX However, the signal is recessive (logical 1), the format changeover checking unit 211 and / or the other unit of the subscriber station 20 proceeds to a step S5.
  • step S4 it is clear that it is a CAN FD frame.
  • the format changeover test unit 211 and / or the other unit of the subscriber station 20 decides, by checking the BRS bit, whether there is a bit rate changeover in the CAN FD frame of a message 45. If this is the case, the transceiver 22 receives the CAN FD frame of the message 45 with the physical layer for messages in the standard ISO11898-2: 2016 from the bus 40.
  • step S5 the format changeover check unit 211 checks whether the res2 bit of the received RX signal is recessive (logic 1) or dominant (logic 0) in order to decide whether an alternative frame format for a message 46, for example, is present. If the res2 bit of the received RX signal is dominant (logic 0), the format changeover check unit 211 proceeds to a step S6. However, if the res bit of the received RX signal is recessive (logical 1), it goes
  • the format changeover check unit 211 decides that there is an error.
  • the communication control unit 21 thus changes to a protocol exception state for the time in which the remaining control field 463 and the fields 464 to 465 are received by the bus 40, or sends an error frame 47 (error flag) to the bus 40.
  • step S7 the format changeover test unit 211 checks whether the at least one res3 bit or the up to 5 res3 bits of the received RX signal is recessive (logical 1) or dominant (logical 0) in order to carry out an additional switchover test
  • the format changeover checking unit 211 decides whether there is an alternative frame format for a message 46, for example. If the at least one res3 bit of the received RX signal is dominant (logic 0), the format changeover checking unit 211 proceeds to a step S8. However, if all of the res3 bits of the received RX signal are recessive (logic 1), the format changeover checking unit 211 proceeds to a step S9. At step S8, the format switching checking unit 211 decides that there is an error.
  • the communication control device 21 thus changes to a protocol exception state for the time in which the remaining control field 463 and the fields 464 to 465 are received by the bus 40 or sends an error frame 47 (error flag) to the bus 40.
  • step S9 the format changeover check unit 211 checks whether the res4 bit of the received RX signal is recessive (logical 1) or dominant (logical 0) in order to decide in an additional switchover check (switchover check) whether an alternative frame format for, for example, a Message 46 is present. If the res4 bit of the received RX signal is dominant (logic 0), the format changeover checking unit 211 proceeds to a step S10. However, if the res4 bit of the received RX signal is recessive (logical 1), the format changeover check unit 211 proceeds to a step Sil.
  • the format switching checking unit 211 decides that there is an error.
  • the communication control device 21 thus changes to a protocol exception state for the time in which the remaining control field 463 and the fields 464 to 465 are received by the bus 40 or sends an error frame 47 (error flag) to the bus 40.
  • step Sil the format changeover test unit 211 decides that a CAN NG frame of a message 46 is present and that the physical layer is now to be switched.
  • the transceiver 22 and ultimately receives the
  • Communication control device 21 the CAN NG frame of message 46 with a physical layer for messages 46 from bus 40, which differs from the physical layer for messages in the standard ISO11898-1: 2015.
  • bus state 402 logical 1
  • bus state 401 logical 0
  • error frames 47 error flags
  • the format changeover test unit 211 carries out the protection of the switchover to CAN NG in accordance with steps S5 to Sil.
  • the format changeover test unit 211 carries out the protection of the switchover to CAN NG in accordance with steps S5 to Sil.
  • Format changeover test unit 211 also perform other functions for switching, even if these functions can alternatively or additionally be carried out by at least one other unit of subscriber station 20.
  • FIG. 5 shows the routine which is carried out by the format changeover test units 211, 311 and / or another unit of the subscriber station 20 while the bus system 1 is in operation for a TX signal of a frame 460 to be transmitted, that is, if the associated subscriber station 20, 30 has won the arbitration and therefore acts in the subsequent phase for sending the fields 463 to 466 as a sender of a CAN NG frame 460 or the message 46.
  • the subscriber station 20 acts as a transmitter of the TX signal and therefore only the operation of the format changeover test unit 211 is described.
  • the format changeover check unit 311 functions in the same way as the format changeover check unit 211 when the subscriber station 30 acts as a transmitter of the TX signal.
  • the communication control device 21 sends the bits FDF, res, res2, res3, res4 as logic 1 by means of a TX signal.
  • the transceiver 12 thereby applies a recessive signal to the bus (corresponds to logic 1). During the
  • the format switching test unit 211 and / or another unit of the subscriber station 20 monitors the RX signal in order to check whether the own TX signal can be seen or whether a fault has occurred, i.e. a dominant (logical 0) can be seen.
  • the format changeover test unit 211 and / or another unit of the subscriber station 20 checks in a step S21 whether the FDF bit of the RX signal is recessive (logic 1) or dominant (logic 0). If the FDF bit of the received RX signal is dominant (logical 0), the format changeover test unit 211 and / or the other unit of the subscriber station 20 proceeds to a step S22. However, if the FDF bit of the RX signal is recessive (logical 1), it goes
  • step S22 the format changeover checking unit 211 and / or the other unit of the subscriber station 20 decides that an error has occurred.
  • the communication controller 21 sends an error frame 47 (error flag) to the bus 40.
  • step S23 the format switching checking unit 211 and / or another unit of the subscriber station 20 checks whether the res bit of the RX signal is recessive (logic 1) or dominant (logic 0). If the res bit of the RX signal is dominant (logical 0), the format changeover checking unit 211 and / or the other unit of the subscriber station 20 proceeds to a step S24. However, if the res bit of the RX signal is recessive (logical 1), the format change checking unit 211 and / or the other unit goes to
  • step S24 the format changeover checking unit 211 and / or the other unit of the subscriber station 20 decides that an error has occurred.
  • the communication controller 21 sends an error frame 47 (error flag) to the bus 40.
  • step S25 the format changeover check unit 211 checks whether the res2 bit of the RX signal is recessive (logic 1) or dominant (logic 0) in order to decide whether an alternative frame format for a message 46, for example, is present. If the res2 bit of the RX signal is dominant (logic 0), the format changeover check unit 211 proceeds to a step S26. However, if the res bit of the RX signal is recessive (logical 1), the format changeover check unit 211 proceeds to a step S27.
  • the format switching checking unit 211 decides that there is an error.
  • the communication control device 21 thus merges into one for the time for sending the remaining control field 463 and the fields 464 to 465
  • step S27 the format changeover check unit 211 checks whether the at least one res3 bit of the RX signal is recessive (logical 1) or dominant (logical 0) in order to decide in an additional switchover check (switchover check) whether an alternative frame format for example there is a message 46. If at least one bit of the at least one res3 bit of the RX signal is dominant (logical 0), then the
  • Format change check unit 211 proceeds to step S28. However, if all of the res3 bits of the RX signal are recessive (logical 1), the format changeover check unit 211 proceeds to a step S29.
  • the format switching checking unit 211 decides that there is an error.
  • the communication control device 21 thus merges into one for the time for sending the remaining control field 463 and the fields 464 to 465
  • Communication controller 21 sends an error frame 47 (error flag) to bus 40 (.
  • step S29 the format changeover check unit 211 checks whether the res4 bit of the RX signal is recessive (logical 1) or dominant (logical 0) in order to decide in an additional switchover check (switchover check) whether an alternative frame format for a message, for example 46 is present. If the res4 bit of the RX signal is dominant (logic 0), the format changeover check unit 211 proceeds to a step S30. However, if the res4 bit of the RX signal is recessive (logical 1), it goes
  • the format switching checking unit 211 decides that there is an error.
  • the communication control device 21 thus merges into one for the time for sending the remaining control field 463 and the fields 464 to 465
  • Communication controller 21 sends an error frame 47 (error flag) to bus 40 (.
  • step S31 the format switching test unit 211 decides that a CAN NG frame of a message 46 is present and can be switched from the physical layer for messages 45 to the physical layer for messages 46.
  • the Communication controller 21 the CAN NG frame 460 of the message 46 with the physical layer for messages 46 to the bus 40, as previously described.
  • the format changeover test unit 211 carries out the protection of the switchover to CAN NG in accordance with steps S25 to S21.
  • the format changeover test unit 211 carries out the protection of the switchover to CAN NG in accordance with steps S25 to S21.
  • Format changeover test unit 211 also perform other functions for switching, even if these functions can alternatively or additionally be carried out by at least one other unit of subscriber station 20.
  • the switchover is secured via bits res2 to res4. Protection of the switchover (res2 to res4) is excluded from the CAN stuffing rule. Thus the bit sequence of bits res2 to res4 never contains a dominant stuff bit. This also applies if a recessive stuff bit (logical 1) was inserted before the recessive FDF bit (logical 1). If one of the bits res2 to res4 is seen as dominant by a receiving CAN NG subscriber station 20, 30 or a transmitting TX subscriber station 10, 20, 30, then the switch to the CAN NG frame format has not been successful in all subscriber stations 10, 20, 30.
  • CAN NG uses a different physical layer than CAN FD, for example a physical layer, in which both bus states are actively driven and error frames (error flags) during the transmission of data field 464, i.e. in the data phase the data phase are not provided.
  • a physical layer for CAN NG higher bit rates can be achieved than with CAN FD.
  • Table 1 shows a first example in which a successful switchover to the CAN NG frame format takes place according to a frame 460 for a message 46.
  • the example is based on the assumption that the subscriber station 30 sends a CAN NG frame 460 for a message 46.
  • Table 1 shows a first example in which a successful switchover to the CAN NG frame format takes place according to a frame 460 for a message 46. The example is based on the assumption that the subscriber station 30 sends a CAN NG frame 460 for a message 46. Table 1
  • the temporal length of a bit corresponds to the temporal length of an arbitration bit time.
  • the bits in table 1 are sent sequentially from the left in table 1 and thus continuously to the right in table 1.
  • the res bit in the TX signal of subscriber station 30 is thus dominant (logical 0) instead of recessive
  • the subscriber station 20 receives the error frame 47 from the res2 bit.
  • subscriber station 20 also sends an error frame 47.
  • subscriber station 30 sends an error frame 47.
  • Table 3 below, which is structured analogously to Table 1, illustrates a third example in which an error occurs in the RX signal in the last possible bit of the switchover, that is to say the res bit.
  • the example is based on the assumption that subscriber station 30 has a CAN NG frame
  • Subscriber station 20 is dominant (logical 0) instead of recessive (logical 1). It is shown here that by securing the switchover in the form of bits res2, res3a, res4 in all subscriber stations 10, 20, 30 it can be seen that an error has occurred in at least one of the subscriber stations 10, 20, 30.
  • CAN FD bit rate ratio is 4, i.e. the number of res3 bits is configured to 1, so that only bit res3a is sent.
  • the time length of the 5 bits after the BRS bit at the subscriber station 20 each the time length of a CAN FD data bit time.
  • the length of all other bits of all subscriber stations 10, 20, 30 each corresponds to an arbitration bit time.
  • the subscriber station 20 sends an error frame 47.
  • Table 4 which is structured analogously to table 1, illustrates a fourth example in which the last possible bit of the switchover, ie the res -Bit, an error occurs.
  • the example is based on the assumption that the subscriber station 30 sends a CAN NG frame 460 for a message 46 and the res bit in the RX signal of the
  • Subscriber station 20 is dominant (logical 0) instead of recessive (logical 1). It is shown here that by securing the switchover in the form of the bits res2, res3, res4 in all subscriber stations 10, 20, 30 it can be seen that an error has occurred in at least one of the subscriber stations 10, 20, 30.
  • the CAN FD bit rate ratio is 2.5, i.e. the number of res3 bits is configured to 2, so that the bits res3a, res3b are sent.
  • Table 3 the time length of the 5 bits after the BRS bit corresponds to the
  • Subscriber station 20 in each case the length of time of a CAN FD data bit time.
  • the length of all other bits of all subscriber stations 10, 20, 30 is an arbitration bit time.
  • the subscriber station 20 sends an error frame 47.
  • bus system 1 and the methods carried out therein can be used individually or in all possible combinations.
  • all features of the exemplary embodiments described above and / or their modifications can be combined as desired.
  • the following modifications are particularly conceivable.
  • 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.
  • 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. At least one of the format changeover test units 211, 311 may be arranged externally from the communication control device 22, 32.
  • At least one of the format changeover test units 211, 311 is provided as a separate unit of the subscriber station 20, 30.

Landscapes

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  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

Es ist eine Teilnehmerstation (20; 30) für ein serielles Bussystem (1) und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht (46) in einem seriellen Bussystem (1) bereitgestellt. Die Teilnehmerstation (20; 30) umfasst eine Kommunikationssteuereinrichtung (22; 32) zum Senden von Nachrichten (45; 46) zu einem Bus (40) des Bussystems (1) und/oder zum Empfangen von Nachrichten (45; 46) von dem Bus (40) des Bussystems (1), einer Formatumschaltprüfeinheit (211; 311) zum Prüfen, ob die Kommunikationssteuereinrichtungen(12; 22; 32) des Bussystems (1) ein Format der Nachrichten (45; 46) von einem ersten Format in einer ersten Kommunikationsphase zu einem zweiten Format für eine zweite Kommunikationsphase umgeschaltet haben, und einer Sende-/ Empfangseinrichtung (22; 32), die ausgestaltet ist, zum Senden in dem ersten Format einen ersten Buszustand (401) für einen ersten digitalen Datenzustand der Nachrichten zu erzeugen und einen zweiten Buszustand (402) für den zweiten digitalen Datenzustand der Nachrichten derart zu erzeugen, dass der zweite Buszustand (402) den ersten Buszustand (401) überschreiben kann, und wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist, zum Senden in dem zweiten Format unterschiedliche Buszustände (401, 402) derart zu erzeugen, dass die Buszustände (401, 402) für die unterschiedlichen digitalen Datenzustände der Nachrichten einander nicht überschreiben können.

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, mit welchen eine Kommunikation in dem Bussystem gemäß wahlweise einem ersten Kommunikationsprotokoll oder einem zweiten
Kommunikationsprotokoll möglich ist, wobei die Kommunikation gemäß dem zweiten Kommunikationsprotokoll mit einem anderen Physical Layer sowie einer höheren Bitrate und einem größeren Datenfeld als mit dem ersten
Kommunikationsprotokoll erfolgt.
Stand der Technik
Derzeit wird für die Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten, beispielsweise in Fahrzeugen, immer häufiger 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 Teilnehmerstationen des Bussystems, wie Sensor, Steuergerät, Geber, usw., übertragen. Hierbei wird CAN FD derzeit in der Einführungsphase im ersten Schritt meist mit einer Daten- Bitrate von 2Mbi1/s bei der Übertragung von Bits des Datenfelds und mit einer Arbitrations- Bitrate von 500kbit/s bei der Übertragung von Bits des Arbitrationsfelds im Fahrzeug eingesetzt.
Sowohl bei der Übertragung des Arbitrationsfelds als auch bei der Übertragung des Datenfelds wird derselbe Physical Layer verwendet. Dabei werden zwei Buszustände unterschieden, nämlich„dominant“ (entspricht der logischen bzw. digitalen 0) und„rezessiv“ (entspricht der logischen bzw. digitalen 1). Da der rezessive Buszustand nicht aktiv getrieben wird, kann der rezessive Buszustand von dem dominanten Buszustand überschrieben werden, wodurch die Arbitration ermöglicht wird. Jedoch wird der rezessive Buszustand nur relativ langsam durch Abschlusswiderstände des Bussystems eingestellt. Dies verhindert auf der einen Seite eine schnellere Datenübertragung. Jedoch gewährleistet die Arbitration gemäß dem oben genannten Standard ISO11898-l:2015 auf der anderen Seite, dass während der Übertragung des Datenfelds nur eine der Teilnehmerstationen ihre Daten exklusiv und kollisionsfrei sendet. Dadurch sind Daten nach der Arbitration sicherer ohne Notwendigkeit der Wiederholung über den Bus übertragbar. Dies trägt insgesamt mit zu einer Beschleunigung der
Datenübertragung bei.
Soll also der Vorteil der Arbitration beibehalten werden und dennoch die
Übertragungsrate noch weiter als bisher erhöht werden, muss eine Lösung gefunden werden, welche die Nachteile der langsamen Übertragungsrate bei der Arbitration gemäß dem oben genannten Standard ISO11898-l:2015 vermindert.
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 bzw. Bitrate und eine Steigerung der Menge der Nutzdaten pro Rahmen realisiert werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Teilnehmerstation hat eine
Kommunikationssteuereinrichtung zum Senden von Nachrichten zu einem Bus des Bussystems und/oder zum Empfangen von Nachrichten von dem Bus des Bussystems, und einer Formatumschaltprüfeinheit zum Prüfen, ob die
Kommunikationssteuereinrichtungen des Bussystems ein Format der Nachrichten von einem ersten Format in einer ersten Kommunikationsphase zu einem zweiten Format für eine zweite Kommunikationsphase umgeschaltet hat, und einer Sende- / Empfangseinrichtung, die ausgestaltet ist, zum Senden in dem ersten Format 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, und wobei die Sende- / Empfangseinrichtung ausgestaltet ist, zum Senden in dem zweiten Format unterschiedliche Buszustände derart zu erzeugen, dass die Buszustände für die unterschiedlichen digitalen Datenzustände der Nachrichten einander nicht überschreiben können.
Mit der Teilnehmerstation ist es insbesondere möglich, auch bei Verwendung von unterschiedlichen Physical Layern in der Arbitrationsphase und der Datenphase eine Kommunikation von Fehlern via Fehlerrahmen (Error-Flags) in der
Arbitrationsphase durchzuführen.
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.
Die Teilnehmerstation ermöglicht, dass durch ein Senden des in CAN FD vorhandenen„res-Bit:=l“ zu einem neuen Rahmenformat umgeschaltet werden kann und zudem die Umschaltung des Rahmenformats so abgesichert wird, dass alle empfangenden Teilnehmerstationen die Umschaltung fehlerfrei
mitbekommen, bzw. im Falle eines Fehlers, den Fehler mittels Fehlerrahmen (Error Flag) melden können. Anschließend kann zu einem anderen Physical Layer umgeschaltet werden, der eine höhere Bitrate ermöglicht.
Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation versteht sowohl Rahmen, die in einem CAN FD Format oder Classical CAN Format gesendet werden oder empfangen werden, als auch neue Rahmen für welche die zuvor beschriebene
Teilnehmerstation ausgestaltet ist. Hierbei ignorieren die übrigen
Teilnehmerstationen des Bussystems Rahmen in dem Format, für welches die zuvor beschriebene Teilnehmerstation ausgestaltet ist, aber sie stören diese Rahmen nicht. Demzufolge kann das von der Teilnehmerstation durchgeführte Verfahren auch zum Einsatz kommen, wenn in dem Bussystem auch mindestens eine CAN FD Teilnehmerstation vorhanden ist, die Nachrichten nach dem CAN FD Protokoll sendet.
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 NG genannt ist, ist ein nahtloser Migrationspfad von CAN FD zu CAN NG hin möglich. Somit können einzelne Teilnehmerstationen des Bussystems auf die zuvor beschriebene CAN NG Teilnehmerstation aufgerüstet werden, auch wenn die restlichen Teilnehmerstationen des Bussystems weiterhin CAN FD verwenden. Daher sind keine Gateways zwischen CAN FD und CAN NG Bussystemen erforderlich.
Alle zuvor genannten Eigenschaften der zuvor beschriebenen Teilnehmerstation werden die Akzeptanz der zuvor beschriebenen Teilnehmerstation erhöhen.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Teilnehmerstation sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer speziellen Ausführungsvariante ist die
Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet, aufgrund einer vorbestimmten Umschalt-Bitfolge in der ersten Kommunikationsphase das Format von dem ersten Format in das zweite Format umzuschalten und damit in die zweite Kommunikationsphase zu wechseln, und
wobei die Formatumschaltprüfeinheit ausgestaltet ist, mit einer vorbestimmten Prüf- Bitfolge, die nach der vorbestimmten Umschalt-Bitfolge gesendet wird, zu prüfen, ob die Kommunikationssteuereinrichtungen des Bussystems von dem ersten Format zu dem zweiten Format umgeschaltet haben.
Gemäß einer Option sind die vorbestimmte Umschalt-Bitfolge ein FDF-Bit und ein res-Bit einer CAN-Nachricht. Möglicherweise hat die vorbestimmte Prüf-Bitfolge ein res2, ein res3 und ein res4-Bit die nach dem res-Bit in der Nachricht angeordnet sind, und
wobei ein res3-Bit mindestens eins bis fünf Mal nacheinander gesendet wird.
Hierbei kann die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet sein, in der ersten Kommunikationsphase Bits der Nachricht mit einer langsameren und damit niedrigeren Bitrate zu senden und/oder zu empfangen als in der zweiten Kommunikationsphase.
Denkbar ist, dass die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet ist, die vorbestimmte Umschalt-Bitfolge und die vorbestimmte Prüf-Bitfolge mit der Bitrate für die erste Kommunikationsphase zu senden. Auf diese Weise ist die Teilnehmerstation voll kompatibel zu dem derzeit geltenden Standard IS011898- 1:2015 als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD.
Hierbei kann in der ersten Kommunikationsphase zwischen den
Teilnehmerstationen des Bussystems ausgehandelt werden, welche der
Teilnehmerstationen in der nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase zumindest zeitweise einen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus des Bussystems hat. Gemäß einer speziellen Variante können hierbei die
vorbestimmte Umschalt-Bitfolge und die vorbestimmte Prüf-Bitfolge
nacheinander am Ende der ersten Kommunikationsphase angeordnet sein. Gemäß einer anderen speziellen Variante können hierbei die vorbestimmte Umschalt-Bitfolge und die vorbestimmte Prüf-Bitfolge nacheinander in einem Steuerfeld der Nachrichten angeordnet sein, wobei mindestens ein Bit des Steuerfelds nach der vorbestimmten Umschalt-Bitfolge und der vorbestimmten Prüf-Bitfolge am Ende der ersten Kommunikationsphase angeordnet ist.
Möglicherweise ist die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet, einen Fehlerrahmen auf den Bus zu senden, wenn in der Umschalt-Bitfolge ein Fehler auftritt.
Mindestens zwei der zuvor beschriebenen Teilnehmerstationen können Teil eines Bussystems sein, das zudem einen Bus aufweist, so dass die mindestens zwei Teilnehmerstationen über den Bus derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können. Hierbei ist mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen eine zuvor beschriebene
Teilnehmerstation.
Das zuvor beschriebene Bussystem hat möglicherweise zudem mindestens eine zusätzliche Teilnehmerstation, welche nur ausgestaltet ist, in der ersten und zweiten Kommunikationsphase die Buszustände derart auf dem Bus zu erzeugen, dass der zweite Buszustand den ersten Buszustand überschreiben kann, wobei die mindestens eine zusätzliche Teilnehmerstation über den Bus mit den mindestens zwei Teilnehmerstationen derart verbunden ist, dass die Teilnehmerstationen seriell miteinander kommunizieren können, wobei die mindestens eine zusätzliche Teilnehmerstation ausgestaltet ist, in einen
Protokollausnahmezustand zu schalten, wenn die Umschalt- Bitfolge anzeigt, dass die Kommunikationssteuereinrichtung der mindestens einen zusätzlichen Teilnehmerstation das in der zweiten Kommunikationsphase verwendete Format nicht verstehen kann.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem nach Anspruch 12 gelöst. Das Verfahren hat die Schritte: Senden, mit einer Kommunikationssteuereinrichtung, von Nachrichten zu einem Bus des Bussystems und/oder Empfangen, mit der Kommunikationssteuereinrichtung, von Nachrichten von dem Bus des
Bussystems, Prüfen, mit einer Formatumschaltprüfeinheit, ob die
Kommunikationssteuereinrichtungen des Bussystems ein Format der
Nachrichten von einem ersten Format in einer ersten Kommunikationsphase zu einem zweiten Format für eine zweite Kommunikationsphase umgeschaltet haben, und Senden, mit einer Sende- / Empfangseinrichtung, in dem ersten Format einen ersten Buszustand für einen ersten digitalen Datenzustand der Nachrichten erzeugt und einen zweiten Buszustand für den zweiten digitalen Datenzustand der Nachrichten derart erzeugt, dass der zweite Buszustand den ersten Buszustand überschreiben kann, und in dem zweiten Format
unterschiedliche Buszustände derart erzeugt, dass die Buszustände für die unterschiedlichen digitalen Datenzustände der Nachrichten einander nicht überschreiben können. 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 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Steuerfelds von Nachrichten, die von Teilnehmerstationen des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden können;
Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das von der Teilnehmerstation bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, wenn die Teilnehmerstation von einer Erstellung von Nachrichten gemäß dem CAN FD- Format auf eine Erstellung von Nachrichten gemäß dem schnelleren Nachrichtenformat umgeschaltet hat; und
Fig. 5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das von der Teilnehmerstation bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, wenn die Teilnehmerstation von einem Empfangen und Lesen von Nachrichten gemäß dem CAN FD- Format auf ein Empfangen und Lesen von Nachrichten gemäß dem schnelleren
Nachrichtenformat umschaltet.
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 Classical CAN- Bussystem, ein CAN FD-Bussystem, ein CAN FD- Nachfolgebussystem, das auch als CAN NG Bussystem bezeichnet wird, 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 Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an einen Bus 40 mit einer ersten Busader 41 und einer zweiten Busader 42 angeschlossen sind. Der Bus 40 ist an seinem beiden Enden mit Abschlusswiderständen 50 abgeschlossen. Die Busadern 41, 42 können auch CAN_H und CAN_L genannt werden und dienen, unter Verwendung eines TX- Signals im Sendezustand, zur elektrischen Signalübertragung nach Einkopplung der dominanten Pegel bzw. Zustände 401 oder Erzeugung bzw. aktivem Treiben von rezessiven Pegeln bzw. Zuständen 402. Die Zustände 401, 402 sind nur bei der Teilnehmerstation 20 sehr schematisch gezeigt. Die Zustände 401, 402 entsprechen den Zuständen eines TX-Signals einer sendenden
Teilnehmerstation 10, 20, 30. Nach Übertragung der Signale CAN_H und CAN_L auf den Busadern 41, 42 werden die Signale von den Teilnehmerstationen 10,
20, 30 als ein RX-Signal empfangen. Über den Bus 40 sind Nachrichten 45, 46 in der Form der Signale CAN_H und CAN_L 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 mit einer Formatumschaltprüfeinheit 211 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 22. Die Teilnehmerstation 30 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 31 mit einer Formatumschaltprüfeinheit 311 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 32. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind jeweils direkt an den Bus 40 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 den Bus 40 mit einer oder mehreren anderen Teilnehmerstationen der
Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die an den Bus 40 angeschlossen sind.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 kann wie ein herkömmlicher Classical CAN- oder CAN FD-Controller ausgeführt sein. Die
Kommunikationssteuereinrichtung 11 erstellt bzw. sendet und empfängt bzw. liest erste Nachrichten 45, die beispielsweise Classical CAN-Nachrichten oder CAN FD Nachrichten sind. Die Classical CAN-Nachrichten sind gemäß dem Classic Basisformat aufgebaut, bei welchem in der ersten Nachricht 45 eine Anzahl von bis zu 8 Datenbytes umfasst sein können. Die CAN FD Nachricht ist gemäß dem CAN FD Format aufgebaut, bei welcher eine Anzahl von bis zu 64 Datenbytes umfasst sein können, die noch dazu mit einer deutlich schnelleren und damit höheren Datenrate als bei der Classical CAN-Nachricht übertragen werden. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 kann wie ein herkömmlicher CAN Transceiver und/oder CAN FD Transceiver ausgeführt sein.
Jede der Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 erstellt bzw. sendet und empfängt bzw. liest erste Nachrichten 45, wie zuvor beschrieben, oder zweite Nachrichten 46. Die zweiten Nachrichten 46 sind auf der Grundlage eines CAN NG- Formats aufgebaut, das nachfolgend detaillierter beschrieben ist. Jede der Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32 kann als CAN Transceiver ausgeführt sein, der je nach Bedarf eine der zuvor beschriebenen ersten Nachrichten 45 oder eine zweite Nachricht 46 gemäß dem CAN NG- Format für die zugehörige Kommunikationssteuereinrichtung 21, 31 bereitstellen oder von dieser empfangen kann. Mit den beiden Teilnehmerstationen 20, 30 ist eine Bildung und dann
Übertragung von Nachrichten 46 mit dem CAN NG Format sowie der Empfang solcher Nachrichten 46 realisierbar.
Fig. 2 zeigt für die Nachricht 46 einen CAN NG Rahmen 460, wie er von der Sende-/Empfangseinrichtung 22 oder der Sende-/Empfangseinrichtung 32 infolge eines TX-Signals als Differenzsignal auf den Bus 40 gesendet wird oder vom Bus empfangen wird, woraus das RX-Signal erzeugt wird. Der CAN NG- Rahmen 460 ist für die CAN-Kommunikation auf dem Bus 40 in unterschiedliche Felder unterteilt, nämlich ein Startfeld 461, ein Arbitrationsfeld 462, ein Steuerfeld 463, ein Datenfeld 464, ein Prüfsummenfeld 465 und ein Endefeld 466. Ein Rahmen für die erste Nachricht 45 ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede des Steuerfelds 463 wie der Rahmen 460 aufgebaut.
Das Startfeld 461 hat beispielsweise ein Bit, das auch SOF-Bit genannt wird und den Beginn des Rahmens bzw. Start of Frame anzeigt. In dem Arbitrationsfeld 462 ist ein Identifizierer mit beispielsweise 32 Bit zur Identifikation des Senders der Nachricht enthalten. Das Arbitrationsfeld 462 kann zusätzlich eine aus einem oder mehreren Bits bestehende Protokollformatinformation enthalten, welche geeignet ist, CAN NG-Rahmen gegenüber CAN-Rahmen oder CAN FD-Rahmen zu unterscheiden. Die nachfolgende Beschreibung geht jedoch davon aus, dass der CAN NG Rahmen (zweite Nachricht 46) bis zum FDF-Bit identisch zu dem Rahmenformat bei CAN FD (erste Nachricht 45) ist.
In dem Steuerfeld 463 ist ein beispielsweise 12 Bit langer Datenlängecode (Data- Length-Code) enthalten, der zum Beispiel Werte von 1 bis zu 4096 mit der Schrittweite von 1 annehmen kann, oder alternativ Werte von 0 bis 4095 annehmen kann. Der Datenlängecode kann alternativ weniger oder mehr Bits umfassen und der Wertebereich und die Schrittweite können andere Werte annehmen. Das Steuerfeld 463 hat zusätzlich eine aus einem oder mehreren Bits bestehende Protokollformatinformation, welche geeignet ist, CAN NG-Rahmen gegenüber Classical CAN-Rahmen oder CAN FD-Rahmen zu unterscheiden. In dem Datenfeld 464 sind die Nutzdaten des CAN-NG-Rahmens bzw. der Nachricht 46 enthalten. Die Nutzdaten können entsprechend dem Wertebereich des Datenlängecodes beispielsweise bis zu 64 Bytes oder 4096 Bytes oder eine beliebige andere Anzahl von Bytes aufweisen. In dem Prüfsummenfeld 465 ist eine Prüfsumme über die Daten in dem Datenfeld 464 einschließlich der Stuffbits enthalten, die vom Sender der Nachricht 46 nach z.B. jeweils 5 oder 10 gleichen Bits als inverses Bit eingefügt werden. In dem Endefeld 466 ist mindestens ein Acknowledge-Bit enthalten und außerdem eine Folge von 11 gleichen Bits, welche das Ende des CAN NG Rahmens 460 anzeigen. Mit dem mindestens einen Acknowledge-Bit kann mitgeteilt werden, ob ein Empfänger in dem empfangenen CAN NG Rahmen 460 bzw. der Nachricht 46 einen Fehler entdeckt hat oder nicht.
In den Phasen zum Senden des Arbitrationsfelds 462 und des Endefelds 466 wird ein Physical Layer wie bei CAN und CAN- FD verwendet. Ein wichtiger Punkt während dieser Phasen ist, dass das bekannte CS M A/CR- Verfahren
Verwendung findet, welches gleichzeitigen Zugriff der Teilnehmerstationen 10,
20, 30 auf den Bus 40 erlaubt, ohne dass die höher priorisierte Nachricht 45, 46 zerstört wird. Dadurch können dem Bussystem 1 relativ einfach weitere Bus- Teilnehmerstationen 10, 20, 30 hinzugefügt werden und die
Kommunikationsbandbreite wird sehr effizient genutzt, was sehr vorteilhaft ist.
Das CS M A/CR- Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände 402 auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 mit dominanten Zuständen 401 auf dem Bus 40 überschrieben werden können. Im rezessiven Zustand 402 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 463 und das Datenfeld 464 werden von einem Sender der Nachricht 46 erst auf den Bus 40 gesendet, wenn die Teilnehmerstation 20 oder die Teilnehmerstation 30 als der Sender die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 20 als Sender damit zum Senden der Felder 463 bis 466 einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 hat. Bei der Arbitration wird mit Hilfe des Identifizierers in dem Arbitrationsfeld 462 bitweise zwischen den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgehandelt, welche Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Nachricht 45, 46 mit der höchsten Priorität senden möchte und daher für die nächste Zeit zum Senden der Felder 463 bis 465 den exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 bekommt.
Die Arbitration am Anfang eines Rahmens 460 bzw. der Nachricht 45, 46 und das Acknowledgement in dem Endefeld 466 am Ende des Rahmens 460 bzw. der Nachricht 45, 46 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 461, 462, 466 langsamer und damit niedriger gewählt als in den übrigen Feldern des Rahmens 460.
Insbesondere wird die Bitrate in der Arbitrationsphase als 500 kbit/s gewählt, woraus eine Bitzeit von ca. 2ps folgt, wohingegen die Bitrate in den anderen Kommunikationsphase(n) als beispielsweise 5 bis 8 Mbit/s oder größer gewählt wird, woraus eine Bitzeit von ca. 0,2ps und kürzer folgt. Somit ist die Bitzeit des Signals in der Arbitrationsphase um beispielsweise den Faktor 4 oder 10, usw. größer als die Bitzeit des Signals in den anderen Kommunikationsphase(n). Der Faktor für die Bitzeit ist beliebig wählbar.
Jede der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 kann CAN FD Rahmen senden und empfangen, die Teilnehmerstation 10 kann jedoch keine CAN NG Rahmen 460 senden oder empfangen. Sendet beispielsweise die Teilnehmerstation 20 einen CAN NG Rahmen 460, so geht die CAN FD Teilnehmerstation 10 in den Protokollausnahmezustand (Protocol Exception State) und ignoriert damit den CAN NG Rahmen 460 der Teilnehmerstation 20. Bei der CAN NG Nachricht 46 wird ein neues, alternatives Rahmenformat (Frame Format), nämlich der Rahmen 460 verwendet. In diesem Frame Format wird mittels res-Bits im Steuerfeld 463 vom CAN FD Rahmenformat (Frame Format) zum CAN NG Rahmenformat umgeschaltet. Hierbei sind die Rahmenformate von CAN FD und CAN NG bis zum ersten res-Bit gleich. Somit unterstützen die
Teilnehmerstationen 20, 30 jeweils auch CAN FD. Gemäß Fig. 3 erstellen bzw. senden die Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 für eine derartige Kommunikation im Bussystem 1 die Nachrichten 46 derart, dass die im Steuerfeld 463 direkt aufeinanderfolgenden Bits FDF, res, res2, res3 und res4 als rezessiv (logisch 1) gesendet werden. Zudem wird das Bit vor dem FDF-Bit, das in Fig. 3 als -FDF bezeichnet ist, auf dominant (logisch 0) gesetzt. Das res3 Bit wird bis zu fünf Mal nacheinander gesendet, so dass an dieser Stelle 1 bis 5 Bits gesendet werden. Die gezeigte Wertefolge für das FDF-Bit und das res-Bit bildet die
Umschaltbedingung oder vorbestimmte Umschalt- Bitfolge zu einem CAN NG Rahmen. Die Abfolge der Werte für die res2, res3 und res4 als rezessiv (logisch 1) ist eine vorbestimmte Prüf- Bitfolge, die als Absicherung der Umschaltung zu einem CAN NG Rahmen dient.
Dagegen werden gemäß Fig. 3 die Nachrichten 45 für Classical CAN, das in Fig. 3 als CL. CAN abgekürzt ist, derart erstellt, dass die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21, 31 im Steuerfeld 463 das FDF-Bit auf dominant (logisch 0) setzen, wobei der Wert für das Bit vor dem FDF-Bit und die Bits nach dem FDF-Bit beliebig ist, was durch das„x“ in Fig. 3 dargestellt ist. Die Bits res, res2, gibt es bei Classical CAN nicht.
Zudem werden gemäß Fig. 3 die Nachrichten 45 für CAN FD derart erstellt, dass die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21, 31 im Steuerfeld 463 das FDF-Bit auf rezessiv (logisch 1) setzen und sowohl das Bit vor dem FDF-Bit als auch das res-Bit auf dominant (logisch 0) setzen. Hierbei ist der Wert für die Bits, die auf das res-Bit folgen, beliebig, was durch das„x“ in Fig. 3 dargestellt ist. Die gezeigte Wertefolge für das FDF-Bit und das res-Bit bildet die Umschaltbedingung zu einem CAN FD Rahmen.
Im Folgenden ist die Bedeutung der einzelnen Bits res, res2, res3 und res4 näher beschrieben. Bei der Beschreibung ist davon ausgegangen, dass eine CAN NG Teilnehmerstation einen CAN NG Rahmen 460 sendet.
Eigenschaften des res- Bits:
- Im CAN FD Protokoll ist das res-Bit bereits für neue Formate reserviert.
- res=0 identifiziert das CAN FD Frame Format.
- res=l identifiziert das neue, alternative Rahmenformat 460, das von CAN NG verwendet wird. - Bei einem Fehler des Sendesignals TX bzw. TX-Signals im res-Bit sendet die das TX- Signal sendende Teilnehmerstation 20, 30 bzw. TX Teilnehmerstation einen
Fehlerrahmen 47 (Error Flag), wie in Fig. 5 gezeigt, und schaltet nicht auf das alternative Format gemäß dem Rahmen 460 um.
- Ein Fehler des Empfangssignals RX bzw. RX-Signals im res-Bit ist von einer empfangenden Teilnehmerstation 10, 20, 30 bzw. RX Teilnehmerstation nicht detektierbar, diese Detektion erfolgt über die nachfolgenden Bits res2, res3, res4.
Eigenschaften des res2-Bits:
- Das res2-Bit dient dazu, in dem RX-Signal der empfangenden Teilnehmerstation 20, 30 bzw. RX Teilnehmerstation einen Fehlerrahmen 47 (Error Flag) zu detektieren. Dieser Fehlerrahmen 47 wird von einer das TX-Signal sendenden Teilnehmerstation 20, 30 bzw. TX Teilnehmerstation gesendet, wenn diese einen Fehler des
Sendesignals TX im res-Bit erkennt, das heißt, wenn eine das TX-Signal sendende Teilnehmerstation 20, 30 res=l sendet aber res=0 im RX-Signal sieht. Dies entspricht dem Spätestmöglichen Fehler des TX-Signals bei der Umschaltung.
- Der Erwartungs wert für res2 ist res2=l.
Eigenschaften des res3-Bit(s) (1 bis maximal 5 Bits: res3a, res3b, res3c, res3d, res3e):
- Die res3-Bits provozieren einen Stuff-Fehler, welchen die empfangenden
Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem RX-Signal erkennen, da die empfangenden Teilnehmerstation 10, 20, 30 aufgrund eines Bit-Fehlers ein res=0 gesehen haben (statt res=l). Das heißt die empfangenden Teilnehmerstation 10, 20, 30 erwarten nun fälschlicherweise einen CAN FD Rahmen für eine Nachricht 45. Eine empfangende Teilnehmerstation 10, 20, 30, die einen CAN FD Rahmen für eine Nachricht 45 erwartet, schaltet nach res2=l (entspricht im FD Format dem BRS-Bit) auf eine höhere Bitrate, dadurch wird res3 für die empfangenden Teilnehmerstation 10, 20, 30 vervielfacht.
- Die Anzahl der res3-Bits wird entweder via Konfigurationsregister durch den Nutzer im CAN Controller des CAN NG Knotens eingestellt. Alternativ wird die Anzahl der res3-Bits von der Kommunikationssteuereinrichtung 21, 31 der zugehörigen CAN NG Teilnehmerstation 20, 30 aus den CAN FD Bit Timing Einstellungen berechnet, welche unter anderem die Länge eines Bits als auch die zeitliche Position des Abtastpunkts zum Abtasten des Bits umfasst. Diese Einstellungen hat die Kommunikationssteuereinrichtung 21, 31, weil sie auch CAN FD Rahmen senden und empfangen kann.
- Die Anzahl der res3-Bits ist mindestens = 1, so dass das Bit res3a ist das einzige Bit, und maximal = 5, so dass das res3 Bit die Bits res3a, res3b, res3c, res3d, res3e hat
- Alle res3-Bits haben einen Erwartungswert von 1
- In der Anwendung gilt,
* ein res3 Bit ist ausreichend ab einem CAN FD Bitratenverhältnis von ca. 4 oder höher, wobei der exakte Wert des CAN FD Bitratenverhältnisses von den
Bitabtastpunktpositionen in der Datenphase und der Arbitrationsphase abhängt. Mit dem CAN FD Bitratenverhältnis ist das Verhältnis zwischen der Bitrate in Bits pro Sekunde, die zur Übertragung von Bits in der Datenphase verwendet wird (Daten- Bitrate), und der Bitrate in Bits pro Sekunde gemeint, die zur Übertragung von Bits in der Arbitrationsphase verwendet wird (Arbitrations- Bitrate).
*zwei res3 Bits sind ausreichend ab einem CAN FD Bitratenverhältnis von ca. 2,5
* fünf res3 Bits sind ausreichend, wenn keine Bitratenumschaltung bei CAN FD verwendet wird
* bei dem heute typischsten CAN FD Bitratenverhältnis von 4 (500 kbi1/s für die Arbitrations- Bitrate und 2 Mbit/s für die Daten- Bitrate) sind ein oder maximal zwei res3- Bits ausreichend.
Eigenschaften des res4-Bits:
- Das res4 Bit dient dazu, in der das TX-Signal sendenden Teilnehmerstation 20, 30 und den das resultierende RX-Signal empfangenden Teilnehmerstationen 10, 20, 30 einen Fehlerrahmen 47 zu detektieren, der aufgrund des Spätestmöglichen Fehlers im RX-Signal (res=0 statt res=l) bei der Umschaltung von einer das RX-Signal empfangenden Teilnehmerstation 10, 20, 30 gesendet wird.
- Der Erwartungswert für res4 ist res4=l
- Optional dient das res4-Bit dazu, zu einem hier nicht beschriebenen anderen
Rahmenformat umzuschalten
- Beim Empfang von res4=0 schaltet die Teilnehmerstation 20, 30 beispielsweise in den Protokollausnahmezustand (Protocol Exception State) und wartet, bis der Bus 40 wieder frei ist. Fig. 4 zeigt die daraus resultierende Routine, welche von den
Formatumschaltprüfeinheiten 211, 311 und/oder einer anderen Einheit der
Teilnehmerstation 20 im laufenden Betrieb des Bussystems 1 für das empfangene RX- Signal eines Rahmens 460 bei einer RX-Teilnehmerstation durchgeführt wird. Eine RX- Teilnehmerstation ist eine Teilnehmerstation die nach erfolgter Arbitration des
Rahmens 460 nur als Empfänger der Nachricht 46 agiert, die von einer anderen Teilnehmerstation des Bussystems 1, welche die Arbitration gewonnen hat, als Sender gesendet wird. Nachfolgend ist zur Vereinfachung nur der Betrieb der
Formatumschaltprüfeinheit 211 beschrieben, auch wenn dasselbe für die
Formatumschaltprüfeinheit 311 gilt.
Nach dem Beginn des Verfahrens prüft optional die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder eine andere Einheit der Teilnehmerstation 20 bei einem Schritt Sl, ob das FDF-Bit des empfangenen RX-Signals rezessiv (logisch 1) oder dominant (logisch 0) ist, um zu entscheiden, ob ein Classical CAN Rahmen einer Nachricht 45 vorliegt. Ist das FDF-Bit des empfangenen RX-Signals dominant (logisch 0) geht die
Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder die andere Einheit der Teilnehmerstation 20 zu einem Schritt S2 weiter. Ist das FDF-Bit des empfangenen RX-Signals jedoch rezessiv (logisch 1), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder die andere Einheit der Teilnehmerstation 20 zu einem Schritt S3 weiter.
Bei dem Schritt S2 entscheidet die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder die andere Einheit der Teilnehmerstation 20, dass ein Classical CAN Rahmen einer Nachricht 45 vorliegt. Somit empfängt die Sende-/Empfangseinrichtung 22 den Classical CAN Rahmen der Nachricht 45 mit dem Physical Layer für Nachrichten im Standard
ISO11898-2:2016 von dem Bus 40.
Bei dem Schritt S3 prüft die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder eine andere Einheit der Teilnehmerstation 20, ob das res-Bit des empfangenen RX-Signals rezessiv (logisch 1) oder dominant (logisch 0) ist, um zu entscheiden, ob ein CAN FD Rahmen einer Nachricht 45 vorliegt. Ist das res-Bit des empfangenen RX-Signals dominant (logisch 0), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder die andere Einheit der Teilnehmerstation 20 zu einem Schritt S4 weiter. Ist das res-Bit des empfangenen RX- Signals jedoch rezessiv (logisch 1), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder die andere Einheit der Teilnehmerstation 20 zu einem Schritt S5 weiter.
Bei dem Schritt S4 steht fest, dass es sich um einen CAN FD Rahmen handelt. Die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder die andere Einheit der Teilnehmerstation 20 entscheidet unter Prüfung des BRS-Bits, ob eine Bit Raten Umschaltung im CAN FD Rahmen einer Nachricht 45 vorliegt. Ist dies der Fall, empfängt die Sende- /Empfangseinrichtung 22 den CAN FD Rahmen der Nachricht 45 mit dem Physical Layer für Nachrichten im Standard ISO11898-2:2016 von dem Bus 40.
Bei dem Schritt S5 prüft die Formatumschaltprüfeinheit 211, ob das res2-Bit des empfangenen RX-Signals rezessiv (logisch 1) oder dominant (logisch 0) ist, um zu entscheiden, ob ein alternatives Rahmenformat für beispielsweise eine Nachricht 46 vorliegt. Ist das res2-Bit des empfangenen RX-Signals dominant (logisch 0), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 zu einem Schritt S6 weiter. Ist das res-Bit des empfangenen RX-Signals jedoch rezessiv (logisch 1), geht die
Formatumschaltprüfeinheit 211 zu einem Schritt S7 weiter.
Bei dem Schritt S6 entscheidet die Formatumschaltprüfeinheit 211, dass ein Fehler vorliegt. Die Kommunikationssteuereinheit 21 geht somit für die Zeit, in welcher das restliche Steuerfeld 463 und die Felder 464 bis 465 vom Bus 40 empfangen werden, in einen Protokollausnahmezustand über oder sendet einen Fehlerrahmen 47 (Error Flag) zu dem Bus 40.
Bei dem Schritt S7 prüft die Formatumschaltprüfeinheit 211, ob das mindestens eine res3-Bit bzw. die bis zu 5 res3-Bits des empfangenen RX-Signals rezessiv (logisch 1) oder dominant (logisch 0) ist, um in einer zusätzlichen Umschaltprüfung
(Umschaltcheck) zu entscheiden, ob ein alternatives Rahmenformat für beispielsweise eine Nachricht 46 vorliegt. Ist das mindestens eine res3-Bit des empfangenen RX- Signals dominant (logisch 0), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 zu einem Schritt S8 weiter. Sind alle res3-Bits des empfangenen RX-Signals jedoch rezessiv (logisch 1), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 zu einem Schritt S9 weiter. Bei dem Schritt S8 entscheidet die Formatumschaltprüfeinheit 211, dass ein Fehler vorliegt. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 geht somit für die Zeit, in welcher das restliche Steuerfeld 463 und die Felder 464 bis 465 vom Bus 40 empfangen werden, in einen Protokollausnahmezustand über oder sendet einen Fehlerrahmen 47 (Error Flag) zu dem Bus 40.
Bei dem Schritt S9 prüft die Formatumschaltprüfeinheit 211, ob das res4-Bit des empfangenen RX-Signals rezessiv (logisch 1) oder dominant (logisch 0) ist, um in einer zusätzlichen Umschaltprüfung (Umschaltcheck) zu entscheiden, ob ein alternatives Rahmenformat für beispielsweise eine Nachricht 46 vorliegt. Ist das res4-Bit des empfangenen RX-Signals dominant (logisch 0), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 zu einem Schritt S10 weiter. Ist das res4-Bit des empfangenen RX-Signals jedoch rezessiv (logisch 1), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 zu einem Schritt Sil weiter.
Bei dem Schritt S10 entscheidet die Formatumschaltprüfeinheit 211, dass ein Fehler vorliegt. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 geht somit für die Zeit, in welcher das restliche Steuerfeld 463 und die Felder 464 bis 465 vom Bus 40 empfangen werden, in einen Protokollausnahmezustand über oder sendet einen Fehlerrahmen 47 (Error Flag) zu dem Bus 40.
Bei dem Schritt Sil entscheidet die Formatumschaltprüfeinheit 211, dass ein CAN NG Rahmen einer Nachricht 46 vorliegt und nun der Physical Layer umzuschalten ist.
Somit empfängt die Sende-/Empfangseinrichtung 22 und letztlich die
Kommunikationssteuereinrichtung 21 den CAN NG Rahmen der Nachricht 46 mit einem Physical Layer für Nachrichten 46 von dem Bus 40, der sich von dem Physical Layer für Nachrichten im Standard ISO11898-l:2015 unterscheidet. Bei dem Physical Layer für Nachrichten 46 werden sowohl der Buszustand 402 (logisch 1) als auch der Buszustand 401 (logisch 0) aktiv getrieben. Zudem sind Fehlerrahmen 47 (Error Flags) während der Übertragung des Datenfelds 464 nicht vorgesehen. Mit einem derartigen Physical Layer für CAN NG lassen sich höhere Bitraten erreichen als bei CAN FD.
Danach ist das Verfahren gemäß Fig. 4 beendet. Somit führt die Formatumschaltprüfeinheit 211 die Absicherung der Umschaltung nach CAN NG gemäß den Schritten S5 bis Sil aus. Zusätzlich kann die
Formatumschaltprüfeinheit 211 auch andere Funktionen zur Umschaltung ausführen, auch wenn diese Funktionen alternativ oder zusätzlich von mindestens einer anderen Einheit der Teilnehmerstation 20 durchgeführt werden können.
Fig. 5 zeigt die Routine, welche von den Formatumschaltprüfeinheiten 211, 311 und/oder einer anderen Einheit der Teilnehmerstation 20 im laufenden Betrieb des Bussystems 1 für ein zu sendendes TX-Signal eines Rahmens 460 durchgeführt wird, wenn also die zugehörige Teilnehmerstation 20, 30 die Arbitration gewonnen hat und daher in der darauffolgenden Phase zum Senden der Felder 463 bis 466 als Sender eines CAN NG Rahmens 460 bzw. der Nachricht 46 agiert. Nachfolgend ist zur Vereinfachung angenommen, dass die Teilnehmerstation 20 als Sender des TX- Signals agiert und daher nur der Betrieb der Formatumschaltprüfeinheit 211 beschrieben. Die Formatumschaltprüfeinheit 311 funktioniert auf dieselbe Weise wie die Formatumschaltprüfeinheit 211, wenn die Teilnehmerstation 30 als Sender des TX- Signals agiert.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 sendet mittels TX Signal die Bits FDF, res, res2, res3, res4 als logisch 1. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 legt dadurch ein rezessives Signal am Bus an (entspricht der logischen 1). Während dem
Sendevorgang überwacht die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder eine andere Einheit der Teilnehmerstation 20 das RX Signal, um zu prüfen, ob das eigene TX Signal zu sehen ist, oder ob eine Störung aufgetreten ist, d.h. ein dominant (logisch 0) zu sehen ist.
Nach dem Beginn des Verfahrens prüft die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder eine andere Einheit der Teilnehmerstation 20 bei einem Schritt S21, ob das FDF-Bit des RX-Signals rezessiv (logisch 1) oder dominant (logisch 0) ist. Ist das FDF-Bit des empfangenen RX-Signals dominant (logisch 0) geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder die andere Einheit der Teilnehmerstation 20 zu einem Schritt S22 weiter. Ist das FDF-Bit des RX-Signals jedoch rezessiv (logisch 1), geht die
Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder die andere Einheit der Teilnehmerstation 20 zu einem Schritt S23 weiter. Bei dem Schritt S22 entscheidet die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder die andere Einheit der Teilnehmerstation 20, dass ein Fehler vorliegt. Somit sendet die Kommunikationssteuereinrichtung 21 einen Fehlerrahmen 47 (Error Flag) zu dem Bus 40.
Bei dem Schritt S23 prüft die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder eine andere Einheit der Teilnehmerstation 20, ob das res-Bit des RX-Signals rezessiv (logisch 1) oder dominant (logisch 0) ist. Ist das res-Bit des RX-Signals dominant (logisch 0), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder die andere Einheit der Teilnehmerstation 20 zu einem Schritt S24 weiter. Ist das res-Bit des RX-Signals jedoch rezessiv (logisch 1), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder die andere Einheit der
Teilnehmerstation 20 zu einem Schritt S25 weiter.
Bei dem Schritt S24 entscheidet die Formatumschaltprüfeinheit 211 und/oder die andere Einheit der Teilnehmerstation 20 dass ein Fehler vorliegt. Somit sendet die Kommunikationssteuereinrichtung 21 einen Fehlerrahmen 47 (Error Flag) zu dem Bus 40.
Bei dem Schritt S25 prüft die Formatumschaltprüfeinheit 211, ob das res2-Bit des RX- Signals rezessiv (logisch 1) oder dominant (logisch 0) ist, um zu entscheiden, ob ein alternatives Rahmenformat für beispielsweise eine Nachricht 46 vorliegt. Ist das res2- Bit des RX-Signals dominant (logisch 0), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 zu einem Schritt S26 weiter. Ist das res-Bit des RX-Signals jedoch rezessiv (logisch 1), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 zu einem Schritt S27 weiter.
Bei dem Schritt S26 entscheidet die Formatumschaltprüfeinheit 211, dass ein Fehler vorliegt. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 geht somit für die Zeit zum Senden des restlichen Steuerfelds 463 und der Felder 464 bis 465 in einen
Protokollausnahmezustand über. Alternativ ist es möglich, dass die
Kommunikationssteuereinrichtung 21 einen Fehlerrahmen 47 (Error Flag) zu dem Bus 40 sendet (. Bei dem Schritt S27 prüft die Formatumschaltprüfeinheit 211, ob das mindestens eine res3-Bit des RX-Signals rezessiv (logisch 1) oder dominant (logisch 0) ist, um in einer zusätzlichen Umschaltprüfung (Umschaltcheck) zu entscheiden, ob ein alternatives Rahmenformat für beispielsweise eine Nachricht 46 vorliegt. Ist mindestens ein Bit des mindestens einen res3-Bits des RX-Signals dominant (logisch 0), geht die
Formatumschaltprüfeinheit 211 zu einem Schritt S28 weiter. Sind alle res3-Bits des RX-Signals jedoch rezessiv (logisch 1), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 zu einem Schritt S29 weiter.
Bei dem Schritt S28 entscheidet die Formatumschaltprüfeinheit 211, dass ein Fehler vorliegt. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 geht somit für die Zeit zum Senden des restlichen Steuerfelds 463 und der Felder 464 bis 465 in einen
Protokollausnahmezustand über. Alternativ ist es möglich, dass die
Kommunikationssteuereinrichtung 21 einen Fehlerrahmen 47 (Error Flag) zu dem Bus 40 sendet (.
Bei dem Schritt S29 prüft die Formatumschaltprüfeinheit 211, ob das res4-Bit des RX- Signals rezessiv (logisch 1) oder dominant (logisch 0) ist, um in einer zusätzlichen Umschaltprüfung (Umschaltcheck) zu entscheiden, ob ein alternatives Rahmenformat für beispielsweise eine Nachricht 46 vorliegt. Ist das res4-Bit des RX-Signals dominant (logisch 0), geht die Formatumschaltprüfeinheit 211 zu einem Schritt S30 weiter. Ist das res4-Bit des RX-Signals jedoch rezessiv (logisch 1), geht die
Formatumschaltprüfeinheit 211 zu einem Schritt S31 weiter.
Bei dem Schritt S30 entscheidet die Formatumschaltprüfeinheit 211, dass ein Fehler vorliegt. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 geht somit für die Zeit zum Senden des restlichen Steuerfelds 463 und der Felder 464 bis 465 in einen
Protokollausnahmezustand über. Alternativ ist es möglich, dass die
Kommunikationssteuereinrichtung 21 einen Fehlerrahmen 47 (Error Flag) zu dem Bus 40 sendet (.
Bei dem Schritt S31 entscheidet die Formatumschaltprüfeinheit 211, dass ein CAN NG Rahmen einer Nachricht 46 vorliegt und von dem Physical Layer für Nachrichten 45 auf den Physical Layer für Nachrichten 46 umgeschaltet werden kann. Somit sendet die Kommunikationssteuereinrichtung 21 den CAN NG Rahmen 460 der Nachricht 46 mit dem Physical Layer für Nachrichten 46 zu dem Bus 40, wie zuvor beschrieben.
Danach ist das Verfahren gemäß Fig. 5 beendet.
Somit führt die Formatumschaltprüfeinheit 211 die Absicherung der Umschaltung nach CAN NG gemäß den Schritten S25 bis S21 aus. Zusätzlich kann die
Formatumschaltprüfeinheit 211 auch andere Funktionen zur Umschaltung ausführen, auch wenn diese Funktionen alternativ oder zusätzlich von mindestens einer anderen Einheit der Teilnehmerstation 20 durchgeführt werden können.
Wie zuvor erwähnt, erfolgt die Absicherung der Umschaltung über die Bits res2 bis res4. Die Absicherung der Umschaltung (res2 bis res4) ist von der CAN-Stuffing Regel ausgenommen. Somit enthält die Bitfolge der Bits res2 bis res4 nie ein dominantes Stuff Bit. Dies gilt auch dann, wenn vor dem rezessiven FDF Bit (logisch 1) ein rezessives Stuff-Bit (logisch 1) eingefügt worden war. Wird eines der Bits res2 bis res4 von einer empfangenden CAN NG Teilnehmerstation 20, 30 oder einer sendenden TX Teilnehmerstation 10, 20, 30 dominant gesehen, so ist die Umschaltung auf das CAN NG Rahmenformat nicht in allen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 erfolgreich gewesen. Das CAN NG Protokoll
wird darauf reagieren, wie zuvor beschrieben, indem es beispielsweise keine
Umschaltung von Bitrate und/oder Physical Layer vornimmt und z.B. einen
Fehlerrahmen 47 sendet.
Ganz allgemein können in dem Bussystem mit CAN NG im Vergleich zu CAN FD folgende abweichenden Eigenschaften realisiert werden:
a) Übernahme und ggf. Anpassung bewährter Eigenschaften, die für die Robustheit und Anwenderfreundlichkeit von CAN FD verantwortlich sind, insbesondere Rahmenstruktur mit Identifier und Arbitrierung nach dem CSMA/CR-Verfahren, b) Beträchtliche Steigerung der Netto-Datenübertragungsrate,
c) CAN NG verwendet zur Übertragung des Datenfelds 464, also in der Datenphase, ein anderes Physical Layer als CAN FD, z.B. ein Physical Layer, bei dem beide Bus-Zustände aktiv getrieben werden und Fehlerrahmen (Error Flags) während der Daten-Phase nicht vorgesehen sind. Mit so einem Physical Layer für CAN NG lassen sich höhere Bitraten erreichen als bei CAN FD.
Mit der nachfolgenden Tabelle 1 ist ein erstes Beispiel veranschaulicht, bei welchem eine erfolgreiche Umschaltung auf das CAN NG Rahmenformat gemäß einem Rahmen 460 für eine Nachricht 46 stattfindet. Das Beispiel basiert auf der Annahme, dass die Teilnehmerstation 30 einen CAN NG Rahmen 460 für eine Nachricht 46 sendet. Tabelle 1
Figure imgf000025_0001
In der Tabelle 1 entspricht die zeitliche Länge eines Bits der zeitlichen Länge einer Arbitrations- Bitzeit. Die Bits der Tabelle 1 werden startend von links in der Tabelle 1 zeitlich nacheinander und somit fortlaufend nach rechts in der Tabelle 1 gesendet.
Mit der nachfolgenden Tabelle 2, die analog zu der Tabelle 1 aufgebaut ist, ist ein zweites Beispiel veranschaulicht, bei welchem im TX-Signal im letzten
möglichen Bit der Umschaltung, also dem res-Bit, ein Fehler auftritt. Somit ist das res-Bit im TX-Signal der Teilnehmerstation 30 dominant (logisch 0) statt rezessiv
(logisch 1). Das Beispiel basiert auf der Annahme, dass die Teilnehmerstation 30 einen CAN NG Rahmen 460 für eine Nachricht 46 sendet. Hier ist gezeigt, dass mit Hilfe der Absicherung der Umschaltung in Form der Bits res2, res3a, res4 in allen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 erkennbar ist, dass ein Fehler in
mindestens einer der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 aufgetreten ist. Tabelle 2
Figure imgf000026_0001
Die Teilnehmerstation 20 empfängt ab dem res2-Bit den Fehlerrahmen 47.
Beginnend mit dem nächsten Bit sendet auch die Teilnehmerstation 20 einen Fehlerrahmen 47. Die Teilnehmerstation 30 sendet ab dem res2-Bit einen Fehlerrahmen 47.
Mit der nachfolgenden Tabelle 3, die analog zu der Tabelle 1 aufgebaut ist, ist ein drittes Beispiel veranschaulicht, bei welchem im RX-Signal im letzten möglichen Bit der Umschaltung, also dem res-Bit, ein Fehler auftritt. Das Beispiel basiert auf der Annahme, dass die Teilnehmerstation 30 einen CAN NG Rahmen
460 für eine Nachricht 46 sendet und das res-Bit im RX-Signal der
Teilnehmerstation 20 dominant (logisch 0) statt rezessiv (logisch 1) ist. Hier ist gezeigt, dass mit Hilfe der Absicherung der Umschaltung in Form der Bits res2, res3a, res4 in allen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 erkennbar ist, dass ein Fehler in mindestens einer der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 aufgetreten ist. Das
CAN FD Bitratenverhältnis ist 4, das heißt die Anzahl der res3-Bits ist auf 1 konfiguriert, so dass nur das Bit res3a gesendet wird. In der Tabelle 3 entspricht die zeitliche Länge der 5 Bits nach dem BRS-Bit bei der Teilnehmerstation 20 jeweils der zeitlichen Länge einer CAN FD Daten- Bitzeit. Die Länge aller anderen Bits aller Teilnehmerstationen 10, 20, 30 entspricht jeweils einer Arbitrations- Bitzeit.
Tabelle 3
Figure imgf000027_0001
Ab dem res4- Bit sendet die Teilnehmerstation 20 einen Fehlerrahmen 47. Mit der nachfolgenden Tabelle 4, die analog zu der Tabelle 1 aufgebaut ist, ist ein viertes Beispiel veranschaulicht, bei welchem im RX-Signal im letzten möglichen Bit der Umschaltung, also dem res-Bit, ein Fehler auftritt. Das Beispiel basiert auf der Annahme, dass die Teilnehmerstation 30 einen CAN NG Rahmen 460 für eine Nachricht 46 sendet und das res-Bit im RX-Signal der
Teilnehmerstation 20 dominant (logisch 0) statt rezessiv (logisch 1) ist. Hier ist gezeigt, dass mit Hilfe der Absicherung der Umschaltung in Form der Bits res2, res3, res4 in allen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 erkennbar ist, dass ein Fehler in mindestens einer der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 aufgetreten ist. Das CAN FD Bitratenverhältnis ist 2,5, das heißt die Anzahl der res3-Bits ist auf 2 konfiguriert, so dass die Bits res3a, res3b gesendet werden. In der Tabelle 3 entspricht die zeitliche Länge der 5 Bits nach dem BRS-Bit bei der
Teilnehmerstation 20 jeweils der zeitlichen Länge einer CAN FD Daten- Bitzeit. Die Länge aller anderen Bits aller Teilenehmerstationen 10, 20, 30 ist jeweils eine Arbitrations- Bitzeit.
Tabelle 4
Figure imgf000028_0001
Ab dem res4- Bit sendet die Teilnehmerstation 20 einen Fehlerrahmen 47.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der
Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31, der Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32, der Formatumschaltprüfeinheiten 211, 311, der Teilnehmerstationen 20,
30, des Bussystems 1 und der darin ausgeführten Verfahren 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. Möglicherweise ist mindestens eine der Formatumschaltprüfeinheiten 211, 311 extern von der Kommunikationssteuereinrichtung 22, 32 angeordnet.
Insbesondere ist mindestens eine der Formatumschaltprüfeinheiten 211, 311 als separate Einheit der Teilnehmerstation 20, 30 vorgesehen.

Claims

Ansprüche
1) Teilnehmerstation (20; 30) für ein serielles Bussystem (1), mit
einer Kommunikationssteuereinrichtung (21; 31) zum Senden von Nachrichten (45; 46) zu einem Bus (40) des Bussystems (1) und/oder zum Empfangen von Nachrichten (45; 46) von dem Bus (40) des Bussystems (1),
einer Formatumschaltprüfeinheit (211; 311) zum Prüfen, ob die Kommunikationssteuereinrichtungen (11; 21; 31) des Bussystems (1) ein Format der Nachrichten (45; 46) von einem ersten Format in einer ersten Kommunikationsphase zu einem zweiten Format für eine zweite Kommunikationsphase umgeschaltet haben, und
einer Sende- und Empfangseinrichtung (22; 32), die ausgestaltet ist, zum Senden in dem ersten Format einen ersten Buszustand (401) für einen ersten digitalen Datenzustand der Nachrichten (45; 46) zu erzeugen und einen zweiten Buszustand (402) für den zweiten digitalen Datenzustand der Nachrichten (45; 46) derart zu erzeugen, dass der zweite Buszustand (402) den ersten Buszustand (401) überschreiben kann, und
wobei die Sende- /Empfangseinrichtung (22; 32) ausgestaltet ist, zum Senden in dem zweiten Format unterschiedliche Buszustände (401, 402) derart zu erzeugen, dass die Buszustände (401, 402) für die unterschiedlichen digitalen Datenzustände der Nachrichten (45; 46) einander nicht überschreiben können.
2) Teilnehmerstation (20; 30) nach Anspruch 1,
wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (21; 31) ausgestaltet ist, aufgrund einer vorbestimmten Umschalt- Bitfolge in der ersten Kommunikationsphase das Format von dem ersten Format in das zweite Format umzuschalten und damit in die zweite Kommunikationsphase zu wechseln, und wobei die Formatumschaltprüfeinheit (211; 311) ausgestaltet ist, mit einer vorbestimmten Prüf- Bitfolge, die nach der vorbestimmten Umschalt-Bitfolge gesendet wird, zu prüfen, ob die
Kommunikationssteuereinrichtungen (11, 21; 31) des Bussystems (1) von dem ersten Format zu dem zweiten Format umgeschaltet haben.
3) Teilnehmerstation (20; 30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
vorbestimmte Umschalt-Bitfolge ein FDF-Bit und ein res-Bit einer CAN- Nachricht (45; 46) sind.
4) Teilnehmerstation (20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Prüf-Bitfolge ein res2, ein res3 und ein res4-Bit hat, die nach dem res-Bit in der Nachricht (45; 46) angeordnet sind, und
wobei ein res3-Bit mindestens eins bis fünf Mal nacheinander gesendet wird.
5) Teilnehmerstation (20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (21; 31) ausgestaltet ist, in der ersten Kommunikationsphase Bits der Nachricht (45; 46) mit einer niedrigeren Bitrate zu senden und/oder zu empfangen als in der zweiten Kommunikationsphase.
6) Teilnehmerstation (20; 30) nach Anspruch 5, wobei die
Kommunikationssteuereinrichtung (21; 31) ausgestaltet ist, die vorbestimmte Umschalt-Bitfolge und die vorbestimmte Prüf-Bitfolge mit der Bitrate für die erste Kommunikationsphase zu senden.
7) Teilnehmerstation (20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in der ersten Kommunikationsphase zwischen den Teilnehmerstationen (20, 30) des Bussystems (1) ausgehandelt wird, welche der Teilnehmerstationen (20, 30) in der nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase zumindest zeitweise einen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus (40) des Bussystems (1) hat, und wobei die vorbestimmte Umschalt-Bitfolge und die vorbestimmte Prüf-Bitfolge nacheinander am Ende der ersten Kommunikationsphase angeordnet sind.
8) Teilnehmerstation (20; 30) nach einem der Ansprüche,
wobei in der ersten Kommunikationsphase zwischen den
Teilnehmerstationen (20, 30) des Bussystems (1) ausgehandelt wird, welche der Teilnehmerstationen (20, 30) in der nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase zumindest zeitweise einen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus (40) des Bussystems (1) hat, und wobei die vorbestimmte Umschalt-Bitfolge und die vorbestimmte Prüf-Bitfolge nacheinander in einem Steuerfeld (463) der Nachrichten (46) angeordnet sind,
wobei mindestens ein Bit des Steuerfelds (463) nach der vorbestimmten Umschalt-Bitfolge und der vorbestimmten Prüf-Bitfolge am Ende der ersten Kommunikationsphase angeordnet ist.
9) Teilnehmerstation (20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (21; 31) ausgestaltet ist, einen Fehlerrahmen (47) auf den Bus (40) zu senden, wenn in der Umschalt-Bitfolge ein Fehler auftritt.
10) Bussystem (1), mit
einem Bus (40), und
mindestens zwei Teilnehmerstationen (20; 30), welche über den Bus (40) derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können und von denen mindestens eine
Teilnehmerstation (20; 30) eine Teilnehmerstation (20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche ist.
11) Bussystem (1) nach Anspruch 10,
zudem mit mindestens einer zusätzlichen Teilnehmerstation (10), welche nur ausgestaltet ist, in der ersten und zweiten
Kommunikationsphase die Buszustände (401, 402) derart auf dem Bus (40) zu erzeugen, dass der zweite Buszustand (402) den ersten
Buszustand (401) überschreiben kann,
wobei die mindestens eine zusätzliche Teilnehmerstation (10) über den Bus (40) mit den mindestens zwei Teilnehmerstationen (20;
30) derart verbunden ist, dass die Teilnehmerstationen (10, 20, 30) seriell miteinander kommunizieren können,
wobei die mindestens eine zusätzliche Teilnehmerstation (10) ausgestaltet ist, in einen Protokollausnahmezustand zu schalten, wenn die Umschalt-Bitfolge anzeigt, dass die
Kommunikationssteuereinrichtung (11) der mindestens einen
zusätzlichen Teilnehmerstation (10) das in der zweiten
Kommunikationsphase verwendete Format nicht verstehen kann.
12) Verfahren zum Senden einer Nachricht (46) in einem seriellen
Bussystem (1), wobei das Verfahren die Schritte aufweist
Senden, mit einer Kommunikationssteuereinrichtung (21; 31), von Nachrichten (45; 46) zu einem Bus (40) des Bussystems (1) und/oder
Empfangen, mit der Kommunikationssteuereinrichtung (21; 31), von Nachrichten (45; 46) von dem Bus (40) des Bussystems (1),
Prüfen, mit einer Formatumschaltprüfeinheit (211; 311), ob die Kommunikationssteuereinrichtungen (22; 32) des Bussystems (1) ein Format der Nachrichten (45; 46) von einem ersten Format in einer ersten Kommunikationsphase zu einem zweiten Format für eine zweite Kommunikationsphase umgeschaltet haben, und
Senden, mit einer Sende- / Empfangseinrichtung (22; 32) der Nachrichten (45; 46) derart, dass die Sende- / Empfangseinrichtung (22; 32) in dem ersten Format einen ersten Buszustand (401) für einen ersten digitalen Datenzustand der Nachrichten (45; 46) erzeugt und einen zweiten Buszustand (402) für den zweiten digitalen Datenzustand der Nachrichten (45; 46) derart erzeugt, dass der zweite Buszustand (402) den ersten Buszustand (401) überschreiben kann, und in dem zweiten Format unterschiedliche Buszustände (401, 402) derart erzeugt, dass die Buszustände (401, 402) für die unterschiedlichen digitalen Datenzustände der Nachrichten (45; 46) einander nicht überschreiben können.
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