WO2022106117A1 - Teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem - Google Patents
Teilnehmerstation für ein serielles bussystem und verfahren zur kommunikation in einem seriellen bussystem Download PDFInfo
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- H04L12/40006—Architecture of a communication node
- H04L12/40013—Details regarding a bus controller
Definitions
- Subscriber station for a serial bus system and method for communication in a serial bus system
- the present invention relates to a subscriber station for a serial bus system and a method for communication in a serial bus system, which works with a high data rate, as well as great flexibility and great immunity to errors.
- Bus systems for communication between sensors and control devices should enable the transmission of a large amount of data depending on the number of functions of a technical system or a vehicle. It is often required that the data can be transmitted from the sender to the receiver faster than before and, if necessary, that large data packets can also be transmitted.
- a bus system In vehicles, a bus system is currently in the introductory phase, in which data is transmitted as messages in the ISO11898-l:2015 standard as a CAN protocol specification with CAN FD.
- the messages are transmitted between the bus users of the bus system, such as sensors, control units, encoders, etc. To do this, the message is sent on the bus in a frame in which there is a switch between two communication phases.
- the first communication phase (arbitration) it is negotiated which of the subscriber stations of the bus system is allowed to send its frame to the bus in the subsequent second communication phase (data phase or sending the user data).
- CAN FD is used by most manufacturers in the first step with 500kbit/s arbitration bit rate and 2 Mbit/s data bit rate in the vehicle. It is therefore necessary to switch back and forth between a slow operating mode and a fast operating mode during transmission on the bus.
- CAN XL a successor bus system for CAN FD is currently being developed, which is called CAN XL and is currently being standardized by the CAN in Automation (CiA) organization.
- CAN XL should support high bit rates in the data phase, for example up to 15 Mbit/s or even 20 Mbit/s.
- transceivers are used whose operating mode can be switched in order to achieve the required high bit rates in the data phase.
- the bit rate in the arbitration phase remains at around 500 kbit/s to enable arbitration.
- error signaling can be activated for errors that occur during communication on the bus.
- the signaling can be done in particular by sending error codes (error flags) to the bus.
- error codes error flags
- error flag After an error flag (error flag), a subscriber station (node) always also sends an error delimiter (error delimiter), which consists exclusively of recessive bits.
- error delimiter error delimiter
- ISO11898-l:2015 standard for CAN FD and the CiA610-l specification for CAN XL currently provide that such a subscriber station in the error-passive state, if it sees an error, responds to the error with a passive error identifier (Error flag) must be sent to the CAN bus.
- Error flag passive error identifier
- Such an error can be a local error, for example.
- a local error is an error that only this subscriber station sees.
- this subscriber station changes to an operating mode for sending signals in the arbitration phase if the subscriber station is not already switched to this operating mode.
- the subscriber station scans the communication on the bus with a different bit rate than with the bit rate of the current data phase. Therefore, the subscriber stations can randomly sample the passive error identifier (error flag), ie also the error delimiter (error delimiter), and therefore recognize it as validly sent on the bus. This can mean that communication on the bus is unintentionally disrupted.
- a subscriber station for a serial bus system and a method for communication in a serial bus system which solve the aforementioned problems.
- a subscriber station for a serial bus system and a method for communication in a serial bus system are to be provided, in which a high error robustness of the communication and error signaling can be implemented even with different bit rates in the arbitration and data phase.
- the object is achieved by a subscriber station for a serial bus system having the features of claim 1.
- the subscriber station has a communication control device for controlling communication between the subscriber station and at least one other subscriber station bus system, and for evaluating a signal received from a bus of the bus system, in which the bit time in a first communication phase can differ from a bit time in a second communication phase, the communication control device being designed to process the signal received from the bus, which is on one of based on a transmission signal generated by another subscriber station, sampled and evaluated according to a predetermined frame, the communication control device being designed to switch to an error-passive reception mode if more than a predetermined number of errors occur during communication on the bus, the communication control device is configured to switch from the error passive reception mode to a re-integration mode when the communication controller detects an error in the signal received from the bus, and wherein the communication controller is configured to be in the Re-integration mode to re-integrate into the communication on the bus.
- the subscriber station described prevents the subscriber station, which is switched from the error-passive state to the operating mode of the arbitration phase, from scanning a frame that another subscriber station (sending node) sends in the data phase with a higher bit rate, with the lower bit rate of the arbitration phase. It is therefore no longer dependent on the frame currently being sent over the bus, which a subscriber station which is currently only the recipient of a message transmitted over the bus (receiving node) scans from the received message.
- the subscriber station described ensures that it does not inadvertently disrupt communication on the bus in the error-passive state.
- the subscriber station described thus contributes to CAN communication, in which there is a switchover between two different bit rates, becoming more robust and reliable. Reliable and robust communication with CAN FD or CAN XL is thus possible with the subscriber station even when error signaling is activated.
- the method carried out by the subscriber station can also be used if there is also at least one CAN subscriber station and/or at least one CAN FD subscriber station in the bus system which sends messages according to the CAN protocol and/or CAN FD protocol.
- the communication controller may be configured to synchronize in the re-integration mode on an edge in a predetermined field of the predetermined frame.
- the communication controller may be configured to restart a search for an idle or ready condition in the re-integration mode each time the communication controller has detected a falling edge in the error in the signal received from the bus.
- the communication control device can be designed in such a way that the communication control device in the error passive reception mode may not send any active error identification to the bus if the Communication control device has detected an error in communication on the bus.
- the communication control device has an evaluation block for evaluating the signal received from the bus and a mode switching block for switching the operating mode of the communication control device based on the evaluation performed by the evaluation block.
- the subscriber station described above can also have a transceiver for sending a transmission signal onto the bus of the bus system and/or for receiving a signal from the bus of the bus system.
- the communication control device can be configured to generate the transmission signal, with the communication control device being configured to use pulse width modulation in the transmission signal to signal the transmission/reception device that the transmission/reception device is changing its operating mode to an operating mode for transmission in the first communication phase or to a has to switch mode for sending in a second communication phase.
- the subscriber station described above is a CAN XL subscriber station.
- the predetermined framework may be constructed in a way that is compatible with CAN FD.
- the subscriber station described above is a CAN FD subscriber station.
- the communication control device can be configured to negotiate with the other subscriber stations in the first communication phase which of the subscriber stations of the bus system is given at least temporarily exclusive, collision-free access to the bus in the subsequent second communication phase.
- the subscriber station described above can be part of a bus system which also includes a bus and at least two subscriber stations which are connected to one another via the bus in such a way that they can communicate with one another in series. In this case, at least one of the at least two subscriber stations is a previously described subscriber station.
- the aforementioned object is also achieved by a method for communication in a serial bus system according to claim 12.
- the method is carried out with a subscriber station of the bus system, which has a communication control device, the method having the steps of controlling, with a communication control device, communication between the subscriber station and at least one other subscriber station of the bus system, and evaluating a signal received from a bus of the bus system , in which the bit time in a first communication phase can differ from a bit time in a second communication phase, the communication control device sampling and evaluating the signal received from the bus, which is based on a transmission signal generated by another subscriber station, according to a predetermined frame, wherein the communication controller switches to an error passive reception mode if more than a predetermined number of errors occur in the communication on the bus, the communication controller being informed of the error pas siv- receiving mode switches to a re-integration mode when the communication controller detects an error in the signal received from the bus, and wherein in the re-integration mode the communication controller reintegrates into
- the method offers the same advantages as previously mentioned in relation to the subscriber station.
- FIG. 1 shows a simplified block diagram of a bus system according to a first exemplary embodiment
- FIG. 2 shows a diagram to illustrate the structure of messages which can be sent by a transceiver for a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment
- FIG. 3 shows a simplified schematic block diagram of a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment
- FIG. 5 shows a time curve of a differential voltage VDIFF of the bus signals CAN_XL_H and CAN_XL_L in the subscriber station according to the first exemplary embodiment
- FIG. 6 shows a diagram of operating modes between which the subscriber station of the bus system can be switched according to the first exemplary embodiment.
- Fig. 1 shows an example of a bus system 1, which is particularly fundamental to a CAN bus system, a CAN FD bus system, a CAN XL bus system, and / or Modifications thereof is configured as described below.
- the bus system 1 can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, an airplane, etc., or in a hospital, etc.
- the bus system 1 has a large number of subscriber stations 10, 20, 30, which are each connected to a bus 40 with a first bus wire 41 and a second bus wire 42.
- the bus cores 41, 42 can also be called CAN_H and CAN_L or CAN_XL_H and CAN_XL_L and are used for electrical signal transmission after the dominant level has been coupled in or generation of recessive levels or other levels for a signal in the transmission state.
- Messages 45, 46 in the form of signals can be transmitted serially between the individual subscriber stations 10, 20, 30 via the bus 40. If an error occurs during communication on the bus 40, as represented by the jagged black block arrow in FIG.
- an error frame 47 (error frame) with an error identifier (error flag) and an error delimiter (error delimiter) can optionally be sent. This is described in more detail with reference to FIG.
- the subscriber stations 10, 20, 30 of FIG. 1 are, for example, control devices, sensors, display devices, etc. of a motor vehicle.
- the subscriber station 10 has a communication control device 11, a transceiver 12 and an operating mode determination module 15.
- the subscriber station 20 has a communication control device 21, a transceiver 22 and optionally an operating mode determination module 25.
- the subscriber station 30 has a communication control device 31, a transceiver 32 and an operating mode determination module 35.
- the transceivers 12, 22, 32 of the subscriber stations 10, 20, 30 are each connected directly to the bus 40, even if this is not illustrated in FIG.
- the communication control devices 11, 21, 31 are each used to control communication between the respective subscriber station 10, 20, 30 via the bus 40 and at least one other subscriber station of the subscriber stations 10, 20, 30 that are connected to the bus 40.
- the communication control devices 11, 31 create and read first messages 45, which are modified CAN messages 45, for example.
- the modified CAN messages 45 are constructed on the basis of a CAN XL format, which is described in more detail with reference to FIG.
- the communication control devices 11, 31 can also be designed to provide a CAN XL message 45 or a CAN FD message 46 for the transceiver 32 or to receive it from the latter, as required.
- the respective operating mode determination modules 15, 35 are used.
- the communication control devices 11, 31 thus create and read a first message 45 or a second message 46, with the first and second message 45, 46 differing in their data transmission standard, namely CAN XL or CAN FD in this case.
- the communication control device 21 can be designed like a conventional CAN controller according to ISO 11898-1:2015, i.e. like a CAN FD tolerant Classical CAN controller or a CAN FD controller.
- the operating mode determination module 25 is optionally available, which has the same function as the operating mode determination modules 15, 35.
- the communication control device 21 creates and reads second messages 46, for example CAN FD messages 46.
- CAN FD messages 46 a A number of 0 to 64 data bytes can be included, which are also transmitted at a significantly faster data rate than with a classic CAN message.
- the communication control device 21 is designed like a conventional CAN FD controller.
- the transceiver 22 can be designed like a conventional CAN transceiver according to ISO 11898-1:2015 or CAN FD transceiver.
- the transmitting/receiving devices 12, 32 can be designed to provide or receive messages 45 according to the CAN XL format or messages 46 according to the current CAN FD format for the associated communication control device 11, 31 as required. With the two subscriber stations 10, 30, a formation and then transmission of messages 45 with the CAN XL format and the receipt of such messages 45 can be implemented.
- FIG. 2 shows a CAN XL frame 450 for the message 45, as is provided by the communication control device 11 for the transceiver 12 for transmission onto the bus 40.
- the communication control device 11 creates the frame 450 in the present exemplary embodiment as being compatible with CAN FD, as also illustrated in FIG. 2 .
- the CAN XL frame 450 for the CAN communication on the bus 40 is divided into different communication phases 451, 452, namely an arbitration phase 451 and a data phase 452.
- the frame 450 has an arbitration field 453 after a start bit (SOF). , a control field 454 with an ADS field for switching between the communication phases 451, 452, a data field 455, a checksum field 456 and a frame termination field 457 in which a DAS field for switching between the communication phases 452, 451 is present. This is followed by an end-of-frame field EOF.
- SOF start bit
- an identifier with, for example, bits ID28 to ID18 in the arbitration field 453 is used to negotiate bit by bit between the subscriber stations 10, 20, 30 as to which subscriber station 10, 20, 30 is sending the message 45, 46 with the highest priority wants and therefore gets exclusive access to the bus 40 of the bus system 1 for the next time for sending in the subsequent data phase 452.
- a physical layer is used as in CAN and CAN-FD.
- the physical layer corresponds to the physical layer or layer 1 of the well-known OSI model (Open Systems Interconnection model).
- phase 451 An important point during phase 451 is that the known CSMA/CR method is used, which allows subscriber stations 10, 20, 30 to access the bus 40 simultaneously without the higher-priority message 45, 46 being destroyed. This allows the bus system 1 further bus subscriber stations 10, 20, 30 can be added relatively easily, which is very advantageous.
- the user data of the CAN-XL frame or the message 45 from the data field 455 and the checksum field 456 are sent. This is followed by the DAS field, which is used to switch from the data phase 452 back to the data phase 451.
- a sender of the message 45 does not start sending bits of the data phase 452 to the bus 40 until the subscriber station 10 as the sender has won the arbitration and the subscriber station 10 as the sender thus has exclusive access to the bus 40 of the bus system 1 for sending .
- the following deviating properties can be realized in the bus system with CAN XL compared to CAN or CAN FD: a) Adoption and, if necessary, adaptation of proven properties that are responsible for the robustness and user-friendliness of CAN and CAN FD, in particular frame structure with identifier and arbitration according to the CSMA/CR method, b) increasing the net data transmission rate, in particular to around 10 megabits per second, c) increasing the size of the user data per frame, in particular to around 2kbyte or any other value.
- the subscriber station 10 partly uses, in particular up to the FDF bit (inclusive), a format known from CAN/CAN-FD according to 15011898-1:2015.
- the subscriber station 10 uses a CAN XL format from the FDF bit in the first communication phase and in the second communication phase, the data phase 452, which is described below.
- CAN XL and CAN FD are compatible.
- the res bit known from CAN FD which is referred to below as the XLF bit, is used to switch from the CAN FD format to the CAN XL format. Therefore, the frame formats of CAN FD and CAN XL are the same up to the res bit or XLF bit.
- a receiver only recognizes the format in which the frame 450 is sent from the res bit.
- a CAN XL subscriber station in this case subscriber stations 10, 30, also supports CAN FD.
- CAN XL extended frame format is optionally possible, in which an identifier (identifier) with 29 bits is used.
- this extended frame format is identical to the well-known CAN FD extended frame format from ISO11898-l:2015.
- the frame 450 from the SOF bit up to and including the FDF bit is identical to the CAN FD Base Frame Format according to ISO11898-1:2015. Therefore, the known structure is not explained further here. Bits shown with a heavy dash on their bottom line in Figure 2 are sent in frame 450 as dominant or '0'. Bits shown with a heavy dash on their top line in Figure 2 are sent in frame 450 as recessive or '1'. In the CAN XL data phase 452, symmetrical '1' and '0' levels are used instead of recessive and dominant levels.
- the dynamic bit stuffing rule of CAN FD applies up to before the FDF bit in the arbitration field 453, so that an inverse stuff bit is to be inserted after 5 identical bits in a row.
- a fixed stuffing rule applies, so after a fixed number of bits insert a fixed stuff bit.
- a number of 2 or more bits can be inserted as fixed stuff bits.
- the XLF bit which corresponds in position to the "res bit" in the CAN FD Base Frame format, as mentioned earlier. If the XLF bit is sent as 1, i.e. recessive, it identifies frame 450 as a CAN XL frame. For a CAN FD frame, the communication control device 11 sets the XLF bit as 0, ie dominant.
- a resXL bit which is a dominant bit for future use.
- the resXL must be sent as 0, i.e. dominant.
- the resXL bit could be defined the other way around, meaning that it must be sent as 1, i.e. recessive. In this case, the receiving subscriber station goes into the protocol exception state if the resXL bit is dominant.
- the resXL bit is followed in frame 450 by an ADS (arbitration data switch) sequence, in which a predetermined bit sequence is encoded.
- ADS automatic data switch
- This bit sequence allows a simple and safe switching from the bit rate of the arbitration phase 451 (arbitration bit rate) to the bit rate of the data phase 452 (data bit rate).
- the first bit of the ADS field is the ADH bit.
- the operating mode of the transceiver 12, 32 is switched from the operating mode B_451 (SLOW) of the arbitration phase 451 to one of two operating modes B_452_TX, B_452_RX of the data phase 452 within the ADH bit.
- the two operating modes of the data phase 452 are a B_452_TX (FAST_TX) operating mode for a transmitting node that is allowed to send its signal on the bus 40 in the data phase 452, and a B_452_RX (FAST_RX) operating mode for a receiving node that only receives the signal from the bus 40 is.
- FAST_TX B_452_TX
- FAST_RX B_452_RX
- the data field 455 can have up to 2048 bytes.
- the data field 455 in the frame 450 is followed by the checksum field 456 with a frame checksum FCRC and an FCP field.
- FCP Frame Check Pattern applies here.
- the FCP field consists of 4 bits with the bit sequence 1100 in particular.
- a receiving node uses the FCP field to check whether the receiving node is bit-synchronous with the transmission data stream. In addition, a receiving node synchronizes to the falling edge in the FCP field.
- the frame termination field 457 follows the FCP field.
- the frame termination field 457 consists of two fields, namely the DAS field and the acknowledgment field or ACK field with at least one bit ACK and the bit ACK-Dlm.
- the DAS field contains the sequence DAS (Data Arbitration Switch) in which a predetermined bit sequence is encoded.
- the bit sequence DAH, AHI, ALI allows a simple and safe switching from the data bit rate of the data phase 452 to the arbitration bit rate of the arbitration phase 451.
- the operating mode of the transceiver 12, 32 optionally from an operating mode B_452_TX or B_452_RX (FAST) switched to operating mode B_451 (SLOW).
- the physical layer, ie the operating mode of the transceiver 12, 32 is switched over from FAST_TX or FAST_RX to SLOW within the DAH bit.
- Bit AH1 is followed by bit ALI (logical 0) and bit AH2 (logical 1).
- the two bits DAH and AH1 ensure that there is enough time for the operating mode switchover of the transceiver 11 and that all subscriber stations 10, 30 have a recessive level of significantly more than one arbitration bit time before the edge at the start of the AL2 bit ( logical 0) see. This ensures reliable synchronization of the subscriber stations in the bus system, which are currently being reintegrated into the communication on the bus 40 .
- the sequence of the DAS field is followed by the acknowledgment field (ACK). Bits for acknowledging or not acknowledging correct receipt of frame 450 are provided in the acknowledgment field.
- an end field (EOF End of Frame).
- the end of field (EOF) bit sequence is used to identify the end of frame 450 .
- the end field (EOF) causes a number of 8 recessive bits to be sent at the end of the frame 450 . This is a bit sequence that cannot occur within frame 450. As a result, the end of the frame 450 can be reliably recognized by the subscriber stations 10, 20, 30.
- the end field (EOF) has a length that differs depending on whether a dominant bit or a recessive bit was seen in the ACK bit. If the sending subscriber station has received the ACK bit as dominant, then the end field (EOF) has a number of 7 recessive bits. Otherwise the end field (EOF) is only 5 recessive bits long.
- the end field (EOF) is followed in frame 450 by an inter frame space (IFS) which is not shown in FIG.
- This interframe spacing (IFS) is designed as with CAN FD according to ISO11898-1:2015.
- the Inter Frame Space (IFS) has at least 3 bits.
- FIG. 3 shows the basic structure of the subscriber station 10 with the communication control device 11, the transceiver 12 and the operating mode determination module 15, which is part of the communication control device 11.
- Subscriber station 30 is constructed in a manner similar to that shown in FIG. 3, but operating mode determination module 35 according to FIG. Therefore, the subscriber station 30 will not be described separately.
- ASIC application-specific integrated circuit
- SBC system basis -Chip
- an energy supply device 17 is installed, which supplies the transceiver 12 with electrical energy.
- the energy supply device 17 usually supplies a voltage CAN_Supply of 5 V. However, depending on the requirement, the energy supply device 17 can supply a different voltage with a different value. Additionally or alternatively, the energy supply device 17 can be designed as a current source.
- the operating mode determination module 15 has an evaluation block 151, an operating mode switching block 152 and an error counting block 153.
- the blocks 151, 152, 153 are described in more detail below.
- the transmitter/receiver device 12 also has a transmitter module 121 and a receiver module 122. Although the transmitter/receiver device 12 is always referred to below, it is alternatively possible to provide the receiver module 122 in a separate device external to the transmitter module 121.
- the transmission module 121 and the reception module 122 can be constructed as in a conventional transmission/reception device 22 .
- the transmission module 121 can have at least one operational amplifier and/or one transistor.
- the receiving module 122 can in particular have at least one operational amplifier and/or one transistor.
- the transceiver 12 is connected to the bus 40, more precisely its first bus core 41 for CAN_H or CAN_XL_H and its second bus core 42 for CAN_L or CAN_XL_L.
- the power supply for the energy supply device 17 for supplying the first and second bus wires 41, 42 with electrical energy, in particular with the voltage CAN supply, takes place via at least one connection 43.
- the connection to ground or CAN_GND is implemented via a connection 44 .
- the first and second bus wires 41, 42 are terminated with a terminating resistor 49.
- the first and second bus wires 41, 42 are connected in the transceiver 12 not only to the transmitter module 121, which is also referred to as a transmitter, but also to the receiver module 122, which is also referred to as a receiver, even if the connection in 3 is not shown for the sake of simplicity.
- the transmission module 121 converts a transmission signal TXD or TxD from the communication control device 11 into corresponding signals CAN_XL_H and CAN_XL_L for the bus cores 41, 42 and transmits these signals CAN_XL_H and CAN_XL_L to the connections for CAN_H and CAN_L on the bus 40.
- the reception module 122 forms a reception signal RXD or RxD from the signals CAN_XL_H and CAN_XL_L received from the bus 40 according to FIG. 4 and forwards this to the communication control device 11, as shown in FIG.
- the signals CAN_XL_H and CAN_XL_L have the dominant and recessive bus levels 401, 402, at least in the arbitration phase 451, as is known from CAN.
- the individual bits of the signal VDIFF with the bit time t_btl can be recognized in the arbitration phase 451 with a receiving threshold T_a of 0.7 V, for example.
- the bits of the signals CAN_XL_H and CAN_XL_L can be sent faster, i.e. with a shorter bit time t_bt2, than in the arbitration phase 451.
- the signals CAN_XL_H and CAN_XL_L in the data phase 452 therefore differ from the conventional signals at least in their faster bit rate CAN_H and CAN_L.
- transmit module 121 when it is switched to a first operating mode B_451 (SLOW), transmit module 121 generates, according to Fig. 4, a first data state as bus state 402 with different bus levels for two bus wires 41, 42 of the bus line and a second data state as bus state 401 the same bus level for the two bus cores 41, 42 of the bus line of the bus 40.
- the transmission module 121 sends the bits at a higher bit rate to the bus 40 for the time profiles of the signals CAN_XL_H, CAN_XL_L in a second operating mode B_452_TX (FAST_TX), which includes the data phase 452.
- the CAN_XL_H and CAN_XL_L signals can be in the data phase 452 can also be generated with a different physical layer than with CAN FD. This allows the bit rate in the data phase 452 to be increased even more than with CAN FD.
- a subscriber station which is not a transmitter of frame 450 in data phase 452, ie is not a transmitting node, sets a third operating mode B_452_RX (FAST_RX) in its transmitting/receiving device.
- B_452_RX FAST_RX
- the communication control device 11 carries out a pulse width modulation (PWM) of the transmission signal TxD.
- PWM pulse width modulation
- the communication control device 11 uses one or more PWM symbols per logical bit of the CAN XL frame 450.
- a PWM symbol consists of two phases, namely a 0-phase and a 1-phase.
- a PWM symbol is delimited by two equal edges, for example by two rising edges.
- the operating mode of the transceivers 12, 32 is not to be switched over, there is also no pulse width modulation (PWM) for coding the signaling for the transmission signal TxD.
- PWM pulse width modulation
- the signal that the transceiver 12, 32 drives onto the bus 40 as a differential voltage VDIFF when the transceiver 12, 32 acts as a transmit node is identical to the transmit signal TxD.
- FIG. 6 illustrates a change in the communication control device 11 between different operating modes. It is assumed here that the communication control device 11 currently does not want to send any frames 450 to the bus 40 . Therefore only the case is shown in which the communication control device 11 serves as a receiver of frames 450, more precisely is a receiving node.
- the communication control device 11 In the B_LB (idle) operating mode, the communication control device 11 is switched to the idle or standby state. This means that the communication control device is waiting to receive a message 45, 46. In this state, there is no communication on the bus 40. In other words, no signal is received at the RXD connection of the communication control device 11 or the value is logical 1 since the recessive level corresponds to a logical 1.
- the operating mode switching block 152 switches the Communication control device 11 in a reception mode B_RX.
- the communication controller 11 receives signals from the bus 40 as an RxD signal, as previously described.
- the count value of the error counting block 153 has not yet exceeded a predetermined count value when counting up. Therefore, the communication control device 11 is in a state that can also be called “Error Active” state. In this state, the subscriber station 10 may send an active error code 47_A to the bus 40 in the event of an error in order to communicate the error to the other subscriber stations 10, 20, 30.
- An error can occur at any time during communication in the bus system 1.
- an error may occur because, for example, a electromagnetic radiation has changed the level on the bus cores CAN_XL_H and CAN_XL_L and the subscriber station 10 as receiving node has sampled a fixed stuff bit with logic 0 during ongoing communication on the bus 40, although the fixed stuff bit was sent as logic 1.
- a single bit is sampled with a different value than expected.
- the error may only be discovered by one of the two checksums or CRC checks (PCRC, FCRC).
- the communication control device 11 samples the RxD signal and evaluates it with the aid of the evaluation block 151 in relation to the frame 450 . If the communication control device 11, in particular its evaluation block 151, detects an error when scanning the RxD signal, the operating mode switching block 152 switches the communication control device 11 to an operating mode B_47_A.
- the communication control device 11 can be set up to receive bits of the first communication phase 451 or to receive bits of the second communication phase 452 exclusively in the reception mode B_RX, depending on the point at which the frame 450 is currently being received. With the change to another operating mode, such as operating mode B_47_A, the communication control device changes to an operation for receiving bits in the first communication phase 451.
- the communication control device 11 sends the active error identifier 47_A at its TXD connection to the bus 40.
- the active error identifier 47_A has six dominant bits in a row.
- the active error identifier 47_A is the first part of an error frame 47 as shown in FIG.
- the counter value of the error counter block 153 is changed, in particular incremented, by a predetermined value.
- the received active error identifier 47_A can be lengthened by superimposing the active error identifiers 47_A, which are sent by different subscriber stations as a reaction to the first active error identifier 47_A.
- the operating mode switching block 152 switches the communication control device 11 to an operating mode B_47_DL.
- the communication control device 11 sends an error delimiter 47_DL, which is also referred to as an error delimiter, at its TXD connection to the bus 40.
- the error delimiter 47_DL has eight recessive bits in a row.
- the error delimiter 47_DL is the second and last part of the error frame 47 as shown in FIG.
- the count value of the error counting block 153 can now be changed by a predetermined value.
- the operating mode switching block 152 switches the communication control device 11 to an operating mode B_IM.
- the error frame 47 from active error identifier 47_A and error limiter 47_DL destroys the frame 450 previously sent by another subscriber station of the bus system 1. As a result, the communication on the bus 40 is intentionally disrupted in order to signal the error.
- the operating mode switching block 152 switches the communication control device 11 back to the reception mode B_RX, as previously described.
- the mode switching block 152 switches the Communication control device 11 in an error passive reception mode B_RX_P.
- the communication control device 11 receives signals from the bus 40 as an RxD signal, as previously described.
- the communication control device 11 scans the RxD signal and evaluates it with the aid of the evaluation block 151 in relation to the frame 450 .
- the operating mode switching block 152 switches the communication control device 11 to a B_R operating mode.
- the evaluation block 151 can instruct the error counter block 153 to change, in particular to increment, the counter value by a predetermined value.
- the subscriber station 10 searches for an idle or standby condition (idle).
- the idle or ready condition corresponds to a number of 11 recessive bits in a row. If the evaluation block 151 of the operating mode determination module 15 evaluates that the idle or standby condition (idle) was received, the operating mode switching block 152 switches the communication control device 11 to the B_LB operating mode. The evaluation block 151 restarts the search for the idle or ready condition each time it has detected a falling edge in the RxD signal. It can thus be ruled out that the evaluation block 151 accidentally detects the idle condition prematurely while the transmitting subscriber station is still transmitting in the second communication phase 452 .
- the communication control device 11 synchronizes itself in the re-integration operating mode B_R at an edge provided for this purpose in the frame 450 or the signal RxD received from the bus 40 .
- the communication control device 11 can be synchronized with the other subscriber stations that may have the frame 450 received correctly, switch to the B_LB operating mode and take part in the communication in the bus system 1 again.
- the subscriber station 10 therefore does not send a passive error identifier 47_P in the error-passive reception mode B_RX_P if the subscriber station 10, in particular its evaluation block 151, as the receiving node, detects an error when receiving a frame 450.
- a passive error identifier 47_P has six recessive bits in a row.
- the error counting block 153 decrements its count by a specific value when a frame 450 is correctly received. The count can thus fall below the specific threshold and the subscriber station 10 can thus again respond to an error with an active error identifier 47_A.
- the operating mode determination module 25 can also be implemented in the same way as described above for the modules 15, 35. Thus, even in the case of CAN FD with a different bit rate in the communication phases 451, 452, the error signaling for errors that occur during communication on the bus 40 can still be activated with great error robustness.
- the subscriber stations 10, 30 prevent the currently transmitted CAN FD or CAN XL frame from being disturbed by a receiving node that is switched to the error-passive operating mode B_RX_P.
- Subscriber stations 20, in particular their module 25, can have the same functions as described above for module 15.
- a receiving subscriber station In the error-passive reception mode B_RX_P, a receiving subscriber station therefore does not respond to a reception error with a passive error identifier 47_P and an error limiter 47_DL. This will make the In the event of an error, this effectively prevents an overlapping of two frames 450 from occurring on the bus 40, which destroys both frames 450. The same applies to CAN FD frames.
- the invention can be used in any communication network and/or communication method in which two different communication phases are used in which the bus states that are generated for the different communication phases differ.
- the bus system 1 can be a communication network in which data can be transmitted serially at two different bit rates. It is advantageous, but not an essential requirement, that in the bus system 1 exclusive, collision-free access by a subscriber station 10, 20, 30 to a common channel is guaranteed at least for certain periods of time.
- the number and arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary.
- the subscriber station 20 in the bus system 1 can be omitted. It is possible for one or more of the subscriber stations 10 or 30 to be present in the bus system 1. It is conceivable that all the subscriber stations in the bus system 1 are of the same design, ie only subscriber station 10 or only subscriber station 30 are present.
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Abstract
Es ist eine Teilnehmerstation (10; 20; 30) für ein serielles Bussystem (1) und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem (1) bereitgestellt. Die Teilnehmerstation (10; 29; 30) hat eine einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) zum Steuern einer Kommunikation der Teilnehmerstation (10; 20; 30) mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) und zur Auswertung eines von einem Bus (40) des Bussystems (1) empfangenen Signals (VDIFF), bei dem sich die Bitzeit (t_bt1) in einer ersten Kommunikationsphase (451) unterscheiden kann von einer Bitzeit (t_bt2) in einer zweiten Kommunikationsphase (452), wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, das von dem Bus (40) empfangene Signal (VDIFF), das auf einem von einer anderen Teilnehmerstation (10; 20; 30) erzeugten Sendesignal (TxD) basiert, gemäß einem vorbestimmten Rahmen (450) abzutasten und auszuwerten, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, in eine Fehler-Passiv-Empfangsbetriebsart (B_RX_P) zu schalten, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von Fehlern bei der Kommunikation auf dem Bus (40) auftritt, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, von der Fehler-Passiv-Empfangsbetriebsart (B_RX_P) in eine Re-Integrationsbetriebsart (B_R) zu schalten, wenn die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) einen Fehler in dem von dem Bus (40) empfangenen Signal (VDIFF, RxD) abtastet, und wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, sich in der Re-Integrationsbetriebsart (B_R) in die Kommunikation auf dem Bus (40) zu reintegrieren.
Description
Beschreibung
Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem, das mit hoher Datenrate sowie großer Flexibilität und großer Fehlerrobustheit arbeitet.
Stand der Technik
Bussysteme für die Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten, beispielsweise in Fahrzeugen, sollen je nach der Anzahl an Funktionen einer technischen Anlage bzw. eines Fahrzeugs, die Übertragung einer großen Datenmenge ermöglichen. Dabei wird oft gefordert, dass die Daten schneller vom Sender zum Empfänger zu übertragen sind als bisher und bei Bedarf auch große Datenpakete übertragbar sind.
Bei Fahrzeugen ist derzeit ein Bussystem in der Einführungsphase, in welchem Daten als Nachrichten im Standard ISO11898-l:2015 als CAN Protokoll- Spezifikation mit CAN FD übertragen werden. Die Nachrichten werden zwischen den Busteilnehmern des Bussystems, wie Sensor, Steuergerät, Geber, usw., übertragen. Hierfür wird die Nachricht auf den Bus in einem Rahmen gesendet, in dem zwischen zwei Kommunikationsphasen umgeschaltet wird. In der ersten Kommunikationsphase (Arbitration) wird ausgehandelt, welche der Teilnehmerstationen des Bussystems in der nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase (Datenphase bzw. Senden der Nutzdaten) ihren Rahmen auf den Bus senden darf. CAN FD wird von den meisten Herstellern im ersten
Schritt mit 500kbit/s Arbitrationsbitrate und 2 Mbit/s Datenbitrate im Fahrzeug eingesetzt. Es ist also bei der Übertragung auf dem Bus zwischen einer langsamen Betriebsart und einer schnellen Betriebsart hin und her zu schalten.
Um noch größere Datenraten in der zweiten Kommunikationsphase zu ermöglichen, wird derzeit ein Nachfolgebussystem für CAN FD entwickelt, das CAN XL genannt wird und derzeit bei der Organisation CAN in Automation (CiA) standardisiert wird. CAN XL soll neben dem reinen Datentransport über den CAN-Bus auch andere Funktionen unterstützen, wie funktionale Sicherheit (Safety), Datensicherheit (Security) und Dienstgüte (QoS = Quality of Service). Dies sind elementare Eigenschaften, die in einem autonom fahrenden Fahrzeug benötigt werden.
CAN XL soll in der Datenphase hohe Bitraten unterstützen, beispielsweise bis zu 15 Mbit/s oder sogar 20 Mbit/s. Um dies zu erreichen, werden Sende- Empfangseinrichtungen verwendet, deren Betriebsart sich umschalten lässt, um die geforderten hohen Bitraten in der Datenphase zu erreichen. Dagegen bleibt die Bitrate in der Arbitrationsphase bei ca. 500 kbit/s, um die Arbitration zu ermöglichen.
Bei CAN FD sowie bei CAN XL ist eine Fehlersignalisierung für Fehler aktivierbar, die bei der Kommunikation auf dem Bus auftreten. Die Signalisierung kann insbesondere durch Senden von Fehlerkennungen (Error Flags) auf den Bus erfolgen. Hierbei ist vorgesehen, dass Teilnehmerstationen des Bussystems ab einer gewissen Anzahl an gesehenen Fehlern in einen sogenannten Fehlerpassiv-Zustand („Error Passive“ Zustand) schalten. Ist eine Teilnehmerstation in diesen Fehlerpassiv-Zustand geschaltet, darf diese Teilnehmerstation keine aktive Fehlerkennung (Error Flag), sondern nur eine passive Fehlerkennung (Error Flag) auf den CAN-Bus senden. Aufgrund dessen kann diese Teilnehmerstation die Kommunikation auf dem CAN-Bus nicht stören. Nach einer Fehlerkennung (Error Flag) sendet eine Teilnehmerstation (Knoten) immer auch einen Fehlerbegrenzer (Error Delimiter), welcher ausschließlich aus rezessiven Bits besteht.
Jedoch ist in dem Standard ISO11898-l:2015 für CAN FD und der Spezifikation CiA610-l aktuell für CAN XL vorgesehen, dass eine solche Teilnehmerstation im Fehlerpassiv-Zustand, falls sie einen Fehler sieht, als Reaktion auf den Fehler eine passive Fehlerkennung (Error Flag) auf den CAN-Bus senden muss. Ein solcher Fehler kann beispielsweise ein lokaler Fehler sein. Ein lokaler Fehler ist ein Fehler, den nur diese Teilnehmerstation sieht.
Zum Senden der passiven Fehlerkennung (Error Flag) wechselt diese Teilnehmerstation in eine Betriebsart zum Senden von Signalen in der Arbitrationsphase, falls die Teilnehmerstation nicht schon in diese Betriebsart geschaltet ist. Findet zu dieser Zeit jedoch auf dem Bus eine Kommunikation in der Datenphase eines CAN FD Rahmens oder eines CAN XL Rahmens statt, wobei die Bitrate der Datenphase größer als in der Arbitrationsphase eingestellt ist, tastet die Teilnehmerstation die Kommunikation auf dem Bus mit einer anderen Bitrate ab als mit der Bitrate der laufenden Datenphase. Daher kann die Teilnehmerstationen durch Zufall die passive Fehlerkennung (Error Flag) also auch den Fehlerbegrenzer (Error Delimiter) abtasten und daher als gültig gesendet auf dem Bus erkennen. Dies kann dazu führen, dass die Kommunikation auf dem Bus ungewollt gestört wird.
Offenbarung der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem bereitgestellt werden, bei welchen auch bei unterschiedlichen Bitraten in Arbitrations- und Datenphase eine große Fehlerrobustheit der Kommunikation und eine Fehlersignalisierung realisierbar ist.
Die Aufgabe wird durch eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Teilnehmerstation hat eine Kommunikationssteuereinrichtung zum Steuern einer Kommunikation der Teilnehmerstation mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation des
Bussystems, und zur Auswertung eines von einem Bus des Bussystems empfangenen Signals, bei dem sich die Bitzeit in einer ersten Kommunikationsphase unterscheiden kann von einer Bitzeit in einer zweiten Kommunikationsphase, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet ist, das von dem Bus empfangene Signal, das auf einem von einer anderen Teilnehmerstation erzeugten Sendesignal basiert, gemäß einem vorbestimmten Rahmen abzutasten und auszuwerten, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet ist, in eine Fehler-Passiv- Empfangsbetriebsart zu schalten, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von Fehlern bei der Kommunikation auf dem Bus auftritt, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet ist, von der Fehler-Passiv- Empfangsbetriebsart in eine Re-Integrationsbetriebsart zu schalten, wenn die Kommunikationssteuereinrichtung einen Fehler in dem von dem Bus empfangenen Signal abtastet, und wobei die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet ist, sich in der Re-Integrationsbetriebsart in die Kommunikation auf dem Bus zu re-integrieren.
Die beschriebene Teilnehmerstation verhindert, dass die Teilnehmerstation, die aus dem Fehlerpassiv-Zustand in die Betriebsart der Arbitrationsphase geschaltet wird, einen Rahmen, den eine andere Teilnehmerstation (Sendeknoten) in der Datenphase mit einer größeren Bitrate sendet, mit der kleineren Bitrate der Arbitrationsphase abtastet. Damit ist es nicht mehr von dem derzeit über den Bus gesendeten Rahmen abhängig, was eine Teilnehmerstation, die derzeit nur Empfänger einer über den Bus übertragenen Nachricht ist (Empfangsknoten), aus der empfangenen Nachricht abtastet.
Die beschriebene Teilnehmerstation stellt sicher, dass sie im Fehlerpassiv- Zustand nicht versehentlich die Kommunikation auf dem Bus stört.
Damit trägt die beschriebene Teilnehmerstation mit dazu bei, dass eine CAN- Kommunikation, bei der eine Umschaltung zwischen zwei unterschiedlich großen Bitraten erfolgt, robuster bzw. zuverlässiger wird.
Mit der Teilnehmerstation wird damit auch bei aktivierter Fehlersignalisierung eine zuverlässige und robuste Kommunikation mit CAN FD oder CAN XL möglich.
Vorteilhaft ist außerdem, dass die beschriebene Ausgestaltung der Teilnehmerstation zur Lösung der zuvor genannten Aufgabe unaufwändig und damit kostengünstig realisierbar ist.
Somit ist es mit der Teilnehmerstation in dem Bussystem möglich, in einer ersten Kommunikationsphase eine von CAN bekannte Arbitration beizubehalten und dennoch die Übertragungsrate gegenüber CAN oder CAN FD nochmals beträchtlich zu steigern.
Das von der Teilnehmerstation durchgeführte Verfahren kann auch zum Einsatz kommen, wenn in dem Bussystem auch mindestens eine CAN-Teilnehmerstation und/oder mindestens eine CAN FD Teilnehmerstation vorhanden ist, die Nachrichten nach dem CAN-Protokoll und/oder CAN FD Protokoll senden.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Teilnehmerstation sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Kommunikationssteuereinrichtung kann ausgestaltet sein, sich in der Re- Integrationsbetriebsart an einer Flanke in einem vorbestimmten Feld des vorbestimmten Rahmens zu synchronisieren.
Die Kommunikationssteuereinrichtung kann ausgestaltet sein, in der Re- Integrationsbetriebsart eine Suche nach einer Leerlauf-oder Bereitschaftsbedingung jedes Mal neu zu starten, wenn die Kommunikationssteuereinrichtung in dem Fehler in dem von dem Bus empfangenen Signal eine fallende Flanke detektiert hat.
Die Kommunikationssteuereinrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass die Kommunikationssteuereinrichtung in der Fehler- Passiv- Empfangsbetriebsart keine aktive Fehlerkennung auf den Bus senden darf, wenn die
Kommunikationssteuereinrichtung bei der Kommunikation auf dem Bus einen Fehler erfasst hat.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat die Kommunikationssteuereinrichtung einen Auswerteblock zum Auswerten des von dem Bus empfangenen Signals und einen Betriebsart-Umschaltblock zum Umschalten der Betriebsart der Kommunikationssteuereinrichtung auf der Grundlage der von dem Auswerteblock ausgeführten Auswertung.
Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann zudem eine Sende- /Empfangseinrichtung zum Senden eines Sendesignals auf den Bus des Bussystems und/oder zum Empfangen eines Signals von dem Bus des Bussystems haben.
Die Kommunikationssteuereinrichtung kann ausgestaltet sein, das Sendesignal zu erzeugen, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet ist, der Sende-/Empfangseinrichtung mittels Pulsweitenmodulation in dem Sendesignal zu signalisieren, dass die Sende-/Empfangseinrichtung ihre Betriebsart in eine Betriebsart zum Senden in der ersten Kommunikationsphase oder in eine Betriebsart zum Senden in einer zweiten Kommunikationsphase umzuschalten hat.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die zuvor beschriebene Teilnehmerstation eine CAN XL Teilnehmerstation.
Möglicherweise ist der vorbestimmte Rahmen kompatibel zu CAN FD aufgebaut.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die zuvor beschriebene Teilnehmerstation eine CAN FD Teilnehmerstation.
Zusätzlich oder alternativ kann die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet sein, in der ersten Kommunikationsphase mit den anderen Teilnehmerstationen auszuhandeln, welche der Teilnehmerstationen des Bussystems in der nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase einen zumindest zeitweise exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus bekommt.
Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann Teil eines Bussystems sein, das zudem einen Bus und mindestens zwei Teilnehmerstationen umfasst, welche 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.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem nach Anspruch 12 gelöst. Das Verfahren wird mit einer Teilnehmerstation des Bussystems ausgeführt, die eine Kommunikationssteuereinrichtung aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, Steuern, mit der einer Kommunikationssteuereinrichtung, einer Kommunikation der Teilnehmerstation mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation des Bussystems und Auswerten eines von einem Bus des Bussystems empfangenen Signals, bei dem sich die Bitzeit in einer ersten Kommunikationsphase unterscheiden kann von einer Bitzeit in einer zweiten Kommunikationsphase, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung das von dem Bus empfangene Signal, das auf einem von einer anderen Teilnehmerstation erzeugten Sendesignal basiert, gemäß einem vorbestimmten Rahmen abtastet und auswertet, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung in eine Fehler- Passiv- Empfangsbetriebsart schaltet, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von Fehlern bei der Kommunikation auf dem Bus auftritt, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung von der Fehler-Passiv- Empfangsbetriebsart in eine Re-Integrationsbetriebsart schaltet, wenn die Kommunikationssteuereinrichtung einen Fehler in dem von dem Bus empfangenen Signal abtastet, und wobei die Kommunikationssteuereinrichtung sich in der Re-Integrationsbetriebsart in die Kommunikation auf dem Bus reintegriert.
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 einer Sende-/Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden können;
Fig. 3 ein vereinfachtes schematisches Blockschaltbild einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 einen zeitlichen Verlauf von Bussignalen CAN_XL_H und CAN_XL_L bei der Teilnehmerstation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 einen zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF der Bussignale CAN_XL_H und CAN_XL_L bei der Teilnehmerstation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 6 ein Schaubild von Betriebsarten, zwischen welchen die Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schaltbar ist.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts Anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt als Beispiel ein Bussystem 1, das insbesondere grundlegend für ein CAN-Bussystem, ein CAN FD-Bussystem, ein CAN XL-Bussystem, und/oder
Abwandlungen davon ausgestaltet ist, wie nachfolgend beschrieben. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden.
In Fig. 1 hat das Bussystem 1 eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an einen Bus 40 mit einer ersten Busader 41 und einer zweiten Busader 42 angeschlossen sind. Die Busadern 41, 42 können auch CAN_H und CAN_L oder CAN_XL_H und CAN_XL_L genannt werden und dienen zur elektrischen Signalübertragung nach Einkopplung der dominanten Pegel bzw. Erzeugung von rezessiven Pegeln oder anderen Pegeln für ein Signal im Sendezustand. Über den Bus 40 sind Nachrichten 45, 46 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 seriell übertragbar. Tritt bei der Kommunikation auf dem Bus 40 ein Fehler auf, wie durch den gezackten schwarzen Blockpfeil in Fig. 1 dargestellt, kann optional ein Fehlerrahmen 47 (Error Frame) mit einer Fehlerkennung (Error Flag) und einem Fehlerbegrenzer (Error Delimiter) gesendet werden. Dies ist anhand von Fig. 6 noch genauer beschrieben. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 von Fig. 1 sind beispielsweise Steuergeräte, Sensoren, Anzeigevorrichtungen, usw. eines Kraftfahrzeugs.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Teilnehmerstation 10 eine Kommunikationssteuereinrichtung 11, eine Sende-/Empfangseinrichtung 12 und ein Betriebsart-Bestimmungsmodul 15. Die Teilnehmerstation 20 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 21, eine Sende-/Empfangseinrichtung 22 und optional ein Betriebsart-Bestimmungsmodul 25. Die Teilnehmerstation 30 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 31, eine Sende-/Empfangseinrichtung 32 und ein Betriebsart-Bestimmungsmodul 35. 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 mindestens einer anderen Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die an den Bus 40 angeschlossen sind.
Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 31 erstellen und lesen erste Nachrichten 45, die beispielsweise modifizierte CAN Nachrichten 45 sind. Hierbei sind die modifizierten CAN Nachrichten 45 auf der Grundlage eines CAN XL- Formats aufgebaut, das in Bezug auf Fig. 2 detaillierter beschrieben ist. Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 31 können zudem ausgeführt sein, um je nach Bedarf eine CAN XL-Nachricht 45 oder eine CAN FD-Nachricht 46 für die Sende-/Empfangseinrichtung 32 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Auch hierbei kommen die jeweiligen Betriebsart-Bestimmungsmodule 15, 35 zum Einsatz. Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 31 erstellen und lesen also eine erste Nachricht 45 oder zweite Nachricht 46, wobei sich die erste und zweite Nachricht 45, 46 durch ihren Datenübertragungsstandard unterscheiden, nämlich in diesem Fall CAN XL oder CAN FD.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 kann wie ein herkömmlicher CAN- Controller nach ISO 11898-1:2015 ausgeführt sein, d.h. wie ein CAN FD toleranter Classical CAN-Controller oder ein CAN FD Controller. Zusätzlich ist optional das Betriebsart-Bestimmungsmodul 25 vorhanden, das dieselbe Funktion hat, wie die Betriebsart-Bestimmungsmodule 15, 35. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 46, beispielsweise CAN FD-Nachrichten 46. Bei den CAN FD-Nachrichten 46 kann eine Anzahl von 0 bis zu 64 Datenbytes umfasst sein, die noch dazu mit einer deutlich schnelleren Datenrate als bei einer Classical CAN-Nachrichtübertragen werden. Insbesondere ist die Kommunikationssteuereinrichtung 21 wie ein herkömmlicher CAN FD-Controller ausgeführt.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 kann wie ein herkömmlicher CAN Transceiver nach ISO 11898-1:2015 oder CAN FD Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 32 können ausgeführt sein, um je nach Bedarf Nachrichten 45 gemäß dem CAN XL- Format oder Nachrichten 46 gemäß dem derzeitigen CAN FD- Format für die zugehörige Kommunikationssteuereinrichtung 11, 31 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen.
Mit den beiden Teilnehmerstationen 10, 30 ist eine Bildung und dann Übertragung von Nachrichten 45 mit dem CAN XL Format sowie der Empfang solcher Nachrichten 45 realisierbar.
Fig. 2 zeigt für die Nachricht 45 einen CAN XL Rahmen 450, wie er von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 für die Sende-/Empfangseinrichtung 12 zum Senden auf den Bus 40 bereitgestellt wird. Hierbei erstellt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 den Rahmen 450 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als kompatibel mit CAN FD, wie auch in Fig. 2 veranschaulicht. Dasselbe gilt analog für die Kommunikationssteuereinrichtung 31 und die Sende-/Empfangseinrichtung 32 der Teilnehmerstation 30.
Gemäß Fig. 2 ist der CAN XL-Rahmen 450 für die CAN-Kommunikation auf dem Bus 40 in unterschiedliche Kommunikationsphasen 451, 452 unterteilt, nämlich eine Arbitrationsphase 451 und eine Datenphase 452. Der Rahmen 450 hat nach einem Startbit (SOF) ein Arbitrationsfeld 453, ein Steuerfeld 454 mit einem ADS- Feld für eine Umschaltung zwischen den Kommunikationsphasen 451, 452, ein Datenfeld 455, ein Prüfsummenfeld 456 sowie ein Rahmenabschlussfeld 457, in dem ein DAS-Feld für eine Umschaltung zwischen den Kommunikationsphasen 452, 451 vorhanden ist. Danach folgt ein Rahmenendefeld EOF.
In der Arbitrationsphase 451 wird mit Hilfe eines Identifizierers (ID) mit beispielsweise Bits ID28 bis ID18 in dem Arbitrationsfeld 453 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 in der anschließenden Datenphase 452 einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 bekommt. In der Arbitrationsphase 451 wird ein Physical Layer wie bei CAN und CAN-FD verwendet. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell).
Ein wichtiger Punkt während der Phase 451 ist, dass das bekannte CSMA/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, was sehr vorteilhaft ist.
Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 mit dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können. Im rezessiven Zustand herrschen an der einzelnen Teilnehmerstation 10, 20, 30 hochohmige Verhältnisse, was in Kombination mit den Parasiten der Busbeschaltung längere Zeitkonstanten zur Folge hat. Dies führt zu einer Begrenzung der maximalen Bitrate des heutigen CAN-FD-Physical-Layer auf derzeit etwa 2 Megabit pro Sekunde im realen Fahrzeug- Einsatz.
In der Datenphase 452 werden neben einem Teil des Steuerfelds 454 die Nutzdaten des CAN-XL-Rahmens bzw. der Nachricht 45 aus dem Datenfeld 455 sowie das Prüfsummenfeld 456 gesendet. Danach folgt das DAS- Feld, das zur Umschaltung von der Datenphase 452 zurück zur Datenphase 451 dient.
Ein Sender der Nachricht 45 beginnt ein Senden von Bits der Datenphase 452 auf den Bus 40 erst, wenn die Teilnehmerstation 10 als der Sender die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 10 als Sender damit zum Senden einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 hat.
Ganz allgemein können in dem Bussystem mit CAN XL im Vergleich zu CAN oder CAN FD folgende abweichenden Eigenschaften realisiert werden: a) Übernahme und ggf. Anpassung bewährter Eigenschaften, die für die Robustheit und Anwenderfreundlichkeit von CAN und CAN FD verantwortlich sind, insbesondere Rahmenstruktur mit Identifier und Arbitrierung nach dem CSMA/CR- Verfahren, b) Steigerung der Netto-Datenübertragungsrate, insbesondere auf etwa 10 Megabit pro Sekunde, c) Anheben der Größe der Nutzdaten pro Rahmen, insbesondere auf etwa 2kbyte oder einen beliebigen anderen Wert.
Wie in Fig. 2 dargestellt, verwendet die Teilnehmerstation 10 in der Arbitrationsphase 451 als erster Kommunikationsphase teilweise, insbesondere
bis zum FDF-Bit (inklusive), ein von CAN/CAN-FD bekanntes Format gemäß der 15011898-1:2015. Dagegen verwendet die Teilnehmerstation 10 ab dem FDF-Bit in der ersten Kommunikationsphase sowie in der zweiten Kommunikationsphase, der Datenphase 452, ein CAN XL Format, das nachfolgend beschrieben ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind CAN XL und CAN FD kompatibel. Hierbei wird das von CAN FD bekannte res-Bit, das nachfolgend XLF-Bit genannt ist, für die Umschaltung von dem CAN FD Format zu dem CAN XL Format genutzt. Daher sind die Rahmenformate von CAN FD und CAN XL bis zum res-Bit bzw. XLF-Bit gleich. Ein Empfänger erkennt erst bei dem res-Bit, in welchem Format der Rahmen 450 gesendet wird. Eine CAN XL Teilnehmerstation, also hier die Teilnehmerstationen 10, 30, unterstützt auch CAN FD.
Alternativ zu dem in Fig. 2 gezeigten Rahmen 450, bei welchem ein Identifizierer (Identifier) ID28 bis ID18 mit 11 Bit verwendet wird, ist optional ein CAN XL Erweitertes Rahmenformat möglich, bei dem ein Identifizierer (Identifier) mit 29 Bit verwendet wird. Dieses erweiterte Rahmenformat ist bis zum FDF-Bit identisch zu dem bekannten CAN FD Erweiterten Rahmenformat aus der ISO11898-l:2015.
Gemäß Fig. 2 ist der Rahmen 450 vom SOF-Bit bis einschließlich zum FDF-Bit identisch zum CAN FD Base Frame Format gemäß der ISO11898-l:2015. Daher ist der bekannte Aufbau hier nicht weiter erläutert. Bits, die an ihrer unteren Linie in Fig. 2 mit einem dicken Strich dargestellt sind, werden in dem Rahmen 450 als dominant oder ,0‘ gesendet. Bits, die an ihrer oberen Linie in Fig. 2 mit einem dicken Strich dargestellt sind, werden in dem Rahmen 450 als rezessiv oder ,1‘ gesendet. In der CAN XL Datenphase 452 werden symmetrische ,1‘ und ,0‘ Pegel verwendet, statt rezessiver und dominanter Pegel.
Allgemein werden bei der Erzeugung des Rahmens 450 zwei unterschiedliche Stuffing- Regeln angewendet. Bis vor dem FDF Bit im Arbitrationsfeld 453 gilt die dynamische Bit- Stuffing- Regel von CAN FD, so dass nach 5 gleichen Bits in Folge ein inverses Stuff- Bit einzufügen ist. In der Datenphase 452 bis vor das FCP Feld gilt eine feste Stuffing- Regel, so dass nach einer festen Zahl von Bits
ein fixed Stuff-Bit einzufügen ist. Alternativ können statt nur einem Stuff-Bit eine Anzahl von 2 oder mehr Bits als fixed Stuff-Bits eingefügt werden.
In dem Rahmen 450 folgt direkt nach dem FDF-Bit das XLF-Bit, das von der Position her dem „res Bit“ im CAN FD Base Frame Format entspricht, wie zuvor erwähnt. Wird das XLF-Bit als 1, also rezessiv, gesendet, identifiziert es damit den Rahmen 450 als CAN XL-Rahmen. Für einen CAN FD Rahmen setzt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 das XLF-Bit als 0, also dominant.
Nach dem XLF-Bit folgt in dem Rahmen 450 ein resXL-Bit, das ein dominantes Bit für die zukünftige Nutzung ist. Das resXL muss für den Rahmen 450 als 0, also dominant, gesendet werden. Empfängt die Teilnehmerstation 10 jedoch ein resXL-Bit als 1, also rezessiv, geht die empfangende Teilnehmerstation 10 beispielsweise in einen Protokollausnahmezustand (Protocoll Exception State), so wie es bei einer CAN FD Nachricht 46 für ein res=l ausgeführt wird. Alternativ könnte das resXL-Bit genau umgekehrt definiert sein, also, dass es als 1, also rezessiv, gesendet werden muss. In diesem Fall geht die empfangende Teilnehmerstation bei einem dominanten resXL-Bit in den Protokollausnahmezustand.
Nach dem resXL-Bit folgt in dem Rahmen 450 eine Sequenz ADS (Arbitration Data Switch), in welcher eine vorbestimmte Bitsequenz codiert wird. Diese Bitsequenz erlaubt eine einfache und sichere Umschaltung von der Bitrate der Arbitrationsphase 451 (Arbitrationsbitrate) zu der Bitrate der Datenphase 452 (Datenbitrate). Das erste Bit des ADS-Felds ist das ADH Bit. Optional wird innerhalb des ADH-Bits die Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung 12, 32 von der Betriebsart B_451 (SLOW) der Arbitrationsphase 451 in eine von zwei Betriebsarten B_452_TX, B_452_RX der Datenphase 452 umgeschaltet. Die zwei Betriebsarten der Datenphase 452 sind eine Betriebsart B_452_TX (FAST_TX) für einen Sendeknoten, der sein Signal in der Datenphase 452 auf den Bus 40 senden darf, und eine Betriebsart B_452_RX (FAST_RX) für einen Empfangsknoten, der nur Empfänger des Signals vom Bus 40 ist.
Die folgenden Felder bis zu dem Beginn der Datenfelds 455 sind hier nicht genauer beschrieben. Das Datenfeld 455 kann bis zu 2048 Byte haben.
Nach dem Datenfeld 455 folgt in dem Rahmen 450 das Prüfsummenfeld 456 mit einer Rahmenprüfsumme FCRC und einem FCP-Feld. Hierbei gilt FCP = Frame Check Pattern = Rahmenprüfmuster. Das FCP-Feld besteht aus 4 Bits mit insbesondere der Bitfolge 1100. Ein Empfangsknoten prüft mittels des FCP Felds, ob der Empfangsknoten bitsynchron zum Sende- Datenstrom ist. Zudem synchronisiert sich ein Empfangsknoten auf die fallende Flanke im FCP-Feld.
Nach dem FCP-Feld schließt sich das Rahmenabschlussfeld 457 an. Das Rahmenabschlussfeld 457 besteht aus zwei Feldern, nämlich dem DAS- Feld, und dem Bestätigungsfeld oder ACK-Feld mit dem mindestens einen Bit ACK und dem Bit ACK-Dlm.
Das DAS-Feld enthält die Sequenz DAS (Data Arbitration Switch), in welcher eine vorbestimmte Bitsequenz codiert wird. Die Bitsequenz DAH, AHI, ALI erlaubt eine einfache und sichere Umschaltung von der Datenbitrate der Datenphase 452 zu der Arbitrationsbitrate der Arbitrationsphase 451. Zudem wird während des DAS- Felds die Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung 12, 32, optional von einer Betriebsart B_452_TX oder B_452_RX (FAST) in die Betriebsart B_451 (SLOW), umgeschaltet. Innerhalb des DAH -Bits wird der Physical Layer, also die Betriebsart der Sende- Empfangseinrichtung 12, 32, umgeschaltet von FAST_TX oder FAST_RX nach SLOW. Auf das Bit AH1 folgt das Bit ALI (logisch 0) und das Bit AH2 (logisch 1). Mit den zwei Bits DAH und AH1 wird sichergestellt, dass genug Zeit für die Betriebsartumschaltung der Sende-/Empfangseinrichtung 11 vorhanden ist, und dass alle Teilnehmerstationen 10, 30 einen rezessiven Pegel von deutlich mehr als einer Arbitrationsbitzeit vor der Flanke am Anfang des AL2 Bits (logisch 0) sehen. Damit wird eine sichere Synchronisation der Teilnehmerstationen des Bussystems gewährleistet, die sich derzeit auf die Kommunikation auf dem Bus 40 re-integrieren.
In dem Rahmenabschlussfeld 457 folgt nach der Sequenz des DAS- Felds das Bestätigungsfeld (ACK). In dem Bestätigungsfeld sind Bits zur Bestätigung oder Nichtbestätigung eines korrekten Empfangs des Rahmens 450 vorgesehen.
Nach dem Rahmenabschlussfeld 457 folgt in dem Rahmen 450 ein Endefeld (EOF = End of Frame). Die Bitsequenz des Endefelds (EOF) dient dazu, das Ende des Rahmens 450 zu kennzeichnen. Das Endefeld (EOF) sorgt dafür, dass am Ende des Rahmens 450 eine Anzahl von 8 rezessiven Bits gesendet wird. Das ist eine Bitfolge, die innerhalb des Rahmens 450 nicht auftreten kann. Dadurch kann von den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 das Ende des Rahmens 450 sicher erkannt werden.
Das Endefeld (EOF) hat eine Länge, die abhängig davon unterschiedlich ist, ob im ACK-Bit ein dominantes Bit oder ein rezessives Bit gesehen wurde. Wenn die sendende Teilnehmerstation das ACK-Bit als dominant empfangen hat, dann hat das Endefeld (EOF) eine Anzahl von 7 rezessiven Bits. Ansonsten ist das Endefeld (EOF) nur 5 rezessive Bits lang.
Nach dem Endefeld (EOF) folgt in dem Rahmen 450 ein Zwischenrahmenabstand (IFS - Inter Frame Space), der in Fig. 2 nicht dargestellt ist. Dieser Zwischenrahmenabstand (IFS) ist ausgestaltet wie bei CAN FD entsprechend der ISO11898-l:2015. Der Zwischenrahmenabstand (IFS - Inter Frame Space) hat mindestens 3 Bit.
Fig. 3 zeigt den grundlegenden Aufbau der Teilnehmerstation 10 mit der Kommunikationssteuereinrichtung 11, der Sende-/Empfangseinrichtung 12 und dem Betriebsart-Bestimmungsmodul 15, das Teil der Kommunikationssteuereinrichtung 11 ist. Die Teilnehmerstation 30 ist in ähnlicher Weise aufgebaut, wie in Fig. 3 gezeigt, jedoch ist das Betriebsart- Bestimmungsmodul 35 gemäß Fig. 1 separat von der Kommunikationssteuereinrichtung 31 und der Sende-/Empfangseinrichtung 32 angeordnet. Daher wird die Teilnehmerstation 30 nicht separat beschrieben.
Gemäß Fig. 3 hat die Teilnehmerstation 10 zusätzlich zu der Kommunikationssteuereinrichtung 11 und der Sende-/Empfangseinrichtung 12 einen Mikrocontroller 13, welchem die Kommunikationssteuereinrichtung 11 zugeordnet ist, und eine System-ASIC 16 (ASIC = Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung), die alternativ ein System Basis-Chip (SBC) sein kann, auf dem mehrere für eine Elektronik-Baugruppe der Teilnehmerstation 10
notwendige Funktionen zusammengefasst sind. In dem System-ASIC 16 ist zusätzlich zu der Sende-/Empfangseinrichtung 12 eine Energieversorgungseinrichtung 17 eingebaut, welche die Sende- /Empfangseinrichtung 12 mit elektrischer Energie versorgt. Die Energieversorgungseinrichtung 17 liefert üblicherweise eine Spannung CAN_Supply von 5 V. Je nach Bedarf kann die Energieversorgungseinrichtung 17 jedoch eine andere Spannung mit einem anderen Wert liefern. Zusätzlich oder alternativ kann die Energieversorgungseinrichtung 17 als Stromquelle ausgestaltet sein.
Das Betriebsart-Bestimmungsmodul 15 hat einen Auswerteblock 151, einen Betriebsart-Umschaltblock 152 und einen Fehlerzählblock 153. Die Blöcke 151, 152, 153 sind nachfolgend noch genauer beschrieben.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 hat zudem ein Sendemodul 121 und ein Empfangsmodul 122. Auch wenn nachfolgend immer von der Sende- /Empfangseinrichtung 12 gesprochen ist, ist es alternativ möglich, das Empfangsmodul 122 in einer separaten Einrichtung extern von dem Sendemodul 121 vorzusehen. Das Sendemodul 121 und das Empfangsmodul 122 können wie bei einer herkömmlichen Sende-/Empfangseinrichtung 22 aufgebaut sein. Das Sendemodul 121 kann insbesondere mindestens einen Operationsverstärker und/oder einen Transistor aufweisen. Das Empfangsmodul 122 kann insbesondere mindestens einen Operationsverstärker und/oder einen Transistor aufweisen.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 ist an den Bus 40 angeschlossen, genauer gesagt dessen erste Busader 41 für CAN_H oder CAN_XL_H und dessen zweite Busader 42 für CAN_L oder CAN_XL_L. Über mindestens einen Anschluss 43 erfolgt die Spannungsversorgung für die Energieversorgungseinrichtung 17 zum Versorgen der ersten und zweiten Busader 41, 42 mit elektrischer Energie, insbesondere mit der Spannung CAN-Supply. Die Verbindung mit Masse bzw. CAN_GND ist über einen Anschluss 44 realisiert. Die erste und zweite Busader 41, 42 sind mit einem Abschlusswiderstand 49 terminiert.
Die erste und zweite Busader 41, 42 sind in der Sende-/Empfangseinrichtung 12 nicht nur mit dem Sendemodul 121, das auch als Transmitter bezeichnet wird, sondern auch mit dem Empfangsmodul 122 verbunden, das auch als Receiver bezeichnet wird, auch wenn die Verbindung in Fig. 3 zur Vereinfachung nicht gezeigt ist.
Im Betrieb des Bussystems 1 setzt das Sendemodul 121 ein Sendesignal TXD oder TxD der Kommunikationssteuereinrichtung 11 in entsprechende Signale CAN_XL_H und CAN_XL_L für die Busadern 41, 42 um und sendet diese Signale CAN_XL_H und CAN_XL_L an den Anschlüssen für CAN_H und CAN_L auf den Bus 40.
Das Empfangsmodul 122 bildet aus von dem Bus 40 empfangenen Signalen CAN_XL_H und CAN_XL_L gemäß Fig. 4 ein Empfangssignal RXD oder RxD und gibt dieses an die Kommunikationssteuereinrichtung 11 weiter, wie in Fig. 3 gezeigt.
Gemäß dem Beispiel von Fig. 4 haben die Signale CAN_XL_H und CAN_XL_L zumindest in der Arbitrationsphase 451 die dominanten und rezessiven Buspegel 401, 402, wie von CAN bekannt. Auf dem Bus 40 bildet sich ein Differenzsignal VDIFF = CAN_XL_H - CAN_XL_L aus, das in Fig. 5 für die Arbitrationsphase 451 gezeigt ist. Die einzelnen Bits des Signals VDIFF mit der Bitzeit t_btl können in der Arbitrationsphase 451 mit einer Empfangsschwelle T_a von beispielsweise 0,7 V erkannt werden. In der Datenphase 452 können die Bits der Signale CAN_XL_H und CAN_XL_L schneller, also mit einer kürzeren Bitzeit t_bt2, gesendet werden als in der Arbitrationsphase 451. Somit unterscheiden sich die Signale CAN_XL_H und CAN_XL_L in der Datenphase 452 zumindest in deren schnelleren Bitrate von den herkömmlichen Signalen CAN_H und CAN_L.
Die Abfolge der Zustände 401, 402 für die Signale CAN_XL_H, CAN_XL_L in Fig. 4 und der daraus resultierende Verlauf der Spannung VDIFF von Fig. 5 dient nur der Veranschaulichung der Funktion der Teilnehmerstation 10. Die Abfolge der Datenzustände für die Buszustände 401, 402 ist je nach Bedarf wählbar.
Mit anderen Worten erzeugt das Sendemodul 121, wenn es in eine erste Betriebsart B_451 (SLOW) geschaltet ist, gemäß Fig. 4 einen ersten Datenzustand als Buszustand 402 mit unterschiedlichen Buspegeln für zwei Busadern 41, 42 der Busleitung und einen zweiten Datenzustand als Buszustand 401 mit demselben Buspegel für die zwei Busadern 41, 42 der Busleitung des Busses 40.
Außerdem sendet das Sendemodul 121, für die zeitlichen Verläufe der Signale CAN_XL_H, CAN_XL_L in einer zweiten Betriebsart B_452_TX (FAST_TX), welche die Datenphase 452 umfasst, die Bits mit einer höheren Bitrate auf den Bus 40. Die CAN_XL_H und CAN_XL_L Signale können in der Datenphase 452 zudem mit einem anderen Physical Layer als bei CAN FD erzeugt werden. Dadurch kann die Bitrate in der Datenphase 452 noch weiter erhöht werden als bei CAN FD. Eine Teilnehmerstation (Empfangsknoten), die in der Datenphase 452 kein Sender des Rahmens 450 ist, also kein Sendeknoten ist, stellt in ihrer Sende-/Empfangseinrichtung eine dritte Betriebsart B_452_RX (FAST_RX) ein.
Zur Signalisierung der Umschaltung von der Betriebsart B_451 in die Betriebsart B_452_TX (FAST_TX) oder die Betriebsart B_452_RX (FAST_RX) führt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 eine Pulsweitenmodulation (PWM) des Sendesignals TxD durch. Dazu verwendet die Kommunikationssteuereinrichtung 11 ein oder mehr PWM-Symbole pro logischem Bit des CAN XL Rahmens 450. Grundsätzlich gilt, dass ein PWM-Symbol aus zwei Phasen besteht, nämlich einer 0-Phase und einer 1-Phase. Außerdem wird ein PWM-Symbol von zwei gleichen Flanken begrenzt, beispielsweise von zwei steigenden Flanken.
Soll keine Betriebsartumschaltung der Sende- Empfangseinrichtungen 12, 32 stattfinden, findet auch keine Pulsweitenmodulation (PWM) für eine Codierung der Signalisierung für das Sendesignal TxD statt. Somit ist das Signal, das die Sende-Empfangseinrichtung 12, 32 als Differenzspannung VDIFF auf den Bus 40 treibt, wenn die Sende-Empfangseinrichtung 12, 32 als Sendeknoten agiert, identisch zu dem Sendesignal TxD.
Die Funktionsweise des Betriebsart-Bestimmungsmoduls 15 ist nachfolgend anhand von Fig. 6 genauer beschrieben.
Fig. 6 veranschaulicht in einem Diagramm einen Wechsel der Kommunikationssteuereinrichtung 11, zwischen unterschiedlichen Betriebsarten. Hierbei ist angenommen, dass die Kommunikationssteuereinrichtung 11 derzeit keine Rahmen 450 auf den Bus 40 senden möchte. Daher ist nur der Fall gezeigt, in dem die Kommunikationssteuereinrichtung 11 als Empfänger von Rahmen 450 dient, genauer gesagt ein Empfangsknoten ist.
In der Betriebsart B_LB (Idle) ist die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in den Leerlauf- oder Bereitschaftszustand geschaltet. Das heißt die Kommunikationssteuereinrichtung wartet auf den Empfang einer Nachricht 45, 46. In diesem Zustand findet keine Kommunikation auf dem Bus 40 statt. Mit anderen Worten, an dem RXD-Anschluss der Kommunikationssteuereinrichtung 11 wird kein Signal empfangen bzw. liegt der Wert logisch 1 an, da der rezessive Pegel einer logischen 1 entspricht.
Ist die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in die Betriebsart B_LB (Idle) geschaltet und empfängt von der Sende- Empfangseinrichtung 12 einen anderen Pegel als logisch 1 für das RxD-Signal, insbesondere das erste Bit (SOF) eines Rahmens 450, schaltet der Betriebsart-Umschaltblock 152 die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in eine Empfangsbetriebsart B_RX.
In der Empfangsbetriebsart B_RX empfängt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 Signale von dem Bus 40 als RxD-Signal, wie zuvor beschrieben. Zudem hat der Zählwert des Fehlerzählblocks 153 bei Aufwärtszählung noch nicht einen vorbestimmten Zählwert überschritten. Daher befindet sich die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in einem Zustand, der auch „Error Active“ Zustand genannt werden kann. In diesem Zustand darf die Teilnehmerstation 10 im Falle eines Fehlers eine aktive Fehlerkennung 47_A auf den Bus 40 senden, um den anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 den Fehler mitzuteilen.
Ein Fehler, wie mit dem schwarzen Blockpfeil in Fig. 6 gezeigt, kann zu einem beliebigen Zeitpunkt bei der Kommunikation im Bussystem 1 vorkommen. Beispielsweise kann ein Fehler auftreten, weil beispielsweise eine
elektromagnetische Einstrahlung den Pegel auf den Busadern CAN_XL_H und CAN_XL_L verändert hat und die Teilnehmerstation 10 als Empfangsknoten bei der laufenden Kommunikation auf dem Bus 40 ein fixed Stuff-Bit mit logisch 0 abgetastet hat, obwohl das fixed Stuff-Bit als logisch 1 gesendet wurde. Selbstverständlich sind andere Fehler möglich, insbesondere wird ein einzelnes Bit mit einem anderen Wert als erwartet abgetastet. Abhängig vom verfälschten Bit, wird der Fehler eventuell auch erst durch eine der beiden Prüfsummen bzw. CRC Prüfungen (PCRC, FCRC) entdeckt.
In der Empfangsbetriebsart B_RX tastet die Kommunikationssteuereinrichtung 11 das RxD-Signal ab und wertet dieses mit Hilfe des Auswerteblocks 151 in Bezug auf den Rahmen 450 aus. Erkennt die Kommunikationssteuereinrichtung 11, insbesondere ihr Auswerteblock 151, bei der Abtastung des RxD-Signals einen Fehler, schaltet der Betriebsart-Umschaltblock 152 die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in eine Betriebsart B_47_A.
Ausschließlich in der Empfangsbetriebsart B_RX kann die Kommunikationssteuereinrichtung 11 für einen Empfang von Bits der ersten Kommunikationsphase 451 oder für einen Empfang von Bits der zweiten Kommunikationsphase 452 eingerichtet sein, je nachdem an welcher Stelle des Rahmens 450 derzeit empfangen wird. Mit dem Wechsel in eine andere Betriebsart, wie der Betriebsart B_47_A, wechselt die Kommunikationssteuereinrichtung in einen Betrieb für einen Empfang von Bits in der ersten Kommunikationsphase 451.
In der Betriebsart B_47_A sendet die Kommunikationssteuereinrichtung 11 die aktive Fehlerkennung 47_A an ihrem TXD-Anschluss zum Bus 40. Die aktive Fehlerkennung 47_A hat sechs dominante Bits in Folge. Die aktive Fehlerkennung 47_A ist der erste Teil eines Fehlerrahmens 47, wie in Fig. 6 gezeigt. Außerdem wird der Zählwert des Fehlerzählblocks 153 um einen vorbestimmten Wert verändert, insbesondere inkrementiert. Durch Überlagerung der aktiven Fehlerkennungen 47_A, die von verschiedenen Teilnehmerstationen als Reaktion auf die erste aktive Fehlerkennung 47_A gesendet werden, kann die empfangene aktive Fehlerkennung 47_A verlängert sein. Danach schaltet der Betriebsart-Umschaltblock 152 die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in eine Betriebsart B_47_DL.
In der Betriebsart B_47_DL sendet die Kommunikationssteuereinrichtung 11 einen Fehlerbegrenzer 47_DL, der auch Error Delimiter genannt wird, an ihrem TXD-Anschluss zum Bus 40. Der Fehlerbegrenzer 47_DL hat acht rezessive Bits in Folge. Der Fehlerbegrenzer 47_DL ist der zweite und letzte Teil des Fehlerrahmens 47, wie in Fig. 6 gezeigt. Alternativ kann der Zählwert des Fehlerzählblocks 153 erste jetzt um einen vorbestimmten Wert verändert werden. Danach schaltet der Betriebsart-Umschaltblock 152 die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in eine Betriebsart B_IM.
Der Fehlerrahmen 47 aus aktiver Fehlerkennung 47_A und Fehlerbegrenzer 47_DL zerstört den bisher von einer anderen Teilnehmerstation des Bussystems 1 gesendeten Rahmen 450. Dadurch wird die Kommunikation auf dem Bus 40 absichtlich gestört, um den Fehler zu signalisieren.
In der Betriebsart B_47_IM warten alle Teilnehmerstationen 10, 20, 30 des Bussystems 1 eine vorbestimmte Anzahl von rezessiven Bits ab, die bei der Kommunikation auf dem Bus 40 zwischen zwei Rahmen 450 vorhanden sein müssen. Wie zuvor erwähnt, hat ein solcher Zwischenrahmenabstand (IFS - Inter Frame Space) mindestens 3 Bit. Somit erwartet die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in der Betriebsart B_47_IM die vorbestimmte Anzahl von rezessiven Bits, die bei der Kommunikation auf dem Bus 40 zwischen zwei Rahmen 450 vorhanden sind. Danach schaltet der Betriebsart-Umschaltblock 152 die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in die Betriebsart B_LB zurück.
Sobald die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in der Betriebsart B_LB (Idle) von der Sende- Empfangseinrichtung 12 einen anderen Pegel als logisch 1 für das RxD-Signal empfängt, insbesondere das erste Bit (SOF) eines Rahmens 450, schaltet der Betriebsart-Umschaltblock 152 die Kommunikationssteuereinrichtung 11 wieder in die Empfangsbetriebsart B_RX, wie zuvor beschrieben.
Überschreitet der Wert des Fehlerzählblocks 153 jedoch einen vorbestimmten Wert, schaltet der Betriebsart-Umschaltblock 152 die
Kommunikationssteuereinrichtung 11 in eine Fehler- Passiv- Empfangsbetriebsart B_RX_P.
Auch in der Fehler- Passiv- Empfangsbetriebsart B_RX_P empfängt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 Signale von dem Bus 40 als RxD-Signal, wie zuvor beschrieben. Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 tastet das RxD- Signal ab und wertet dieses mit Hilfe des Auswerteblocks 151 in Bezug auf den Rahmen 450 aus. Erkennt die Kommunikationssteuereinrichtung 11, insbesondere ihr Auswerteblock 151, bei der Abtastung des RxD-Signals einen Fehler, schaltet der Betriebsart-Umschaltblock 152 die Kommunikationssteuereinrichtung 11 jedoch in eine Betriebsart B_R. Optional kann der Auswerteblock 151 beim Erkennen des Fehlers den Fehlerzählblock 153 anweisen, den Zählwert um einen vorbestimmten Wert zu verändern, insbesondere zu inkrementieren.
In der Re-Integrationsbetriebsart B_R sucht die Teilnehmerstation 10, insbesondere der Auswerteblock 151, nach einer Leerlauf- oder Bereitschaftsbedingung (Idle). Bei dem internationalen Standard gemäß der ISO11898-l:2015 entspricht die Leerlauf- oder Bereitschaftsbedingung einer Anzahl von 11 rezessiven Bits in Folge. Wertet der Auswerteblock 151 des Betriebsart-Bestimmungsmoduls 15 aus, dass die Leerlauf- oder Bereitschaftsbedingung (Idle) empfangen wurde, schaltet der Betriebsart- Umschaltblock 152 die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in die Betriebsart B_LB. Der Auswerteblock 151 startet die Suche nach der Leerlauf-oder Bereitschaftsbedingung jedes Mal neu, wenn er im RxD-Signal eine fallende Flanke detektiert hat. Somit kann ausgeschlossen werden, dass der Auswerteblock 151 die Leerlaufbedingung zufällig verfrüht detektiert, während die sendende Teilnehmerstation noch in der zweiten Kommunikationsphase 452 sendet.
Wie zuvor in Bezug auf Fig. 2 beschrieben, synchronisiert sich die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in der Re-Integrationsbetriebsart B_R an einer dafür vorgesehenen Flanke in dem vom Bus 40 empfangenen Rahmen 450 bzw. dem Signal RxD. Somit kann die Kommunikationssteuereinrichtung 11 synchron mit den anderen Teilnehmerstationen, die den Rahmen 450 eventuell
korrekt empfangen haben, in die Betriebsart B_LB wechseln und wieder an der Kommunikation in dem Bussystem 1 teilnehmen.
Die Teilnehmerstation 10 sendet somit in der Fehler- Passiv- Empfangsbetriebsart B_RX_P keine passive Fehlerkennung 47_P, wenn die Teilnehmerstation 10, insbesondere ihr Auswerteblock 151, als Empfangsknoten, einen Fehler beim Empfang eines Rahmens 450 erfasst. Eine passive Fehlerkennung 47_P hat sechs rezessive Bits in Folge.
Der Fehlerzählblock 153 dekrementiert seinen Zählwert um einen bestimmten Wert beim korrekten Empfang eines Rahmens 450. Somit kann der Zählwert die bestimmte Schwelle unterschreiten und die Teilnehmerstation 10 kann dadurch wieder auf einen Fehler mit einer aktiven Fehlerkennung 47_A reagieren.
Dadurch kann bei CAN XL auch bei unterschiedlicher Bitrate in den Kommunikationsphasen 451, 452 dennoch mit großer Fehlerrobustheit die Fehlersignalisierung für Fehler aktiviert werden, die bei der Kommunikation auf dem Bus 40 auftreten.
Auch das Betriebsart-Bestimmungsmodul 25 kann auf dieselbe Weise ausgeführt sein, wie zuvor für die Module 15, 35 beschrieben. Somit kann auch bei CAN FD bei unterschiedlicher Bitrate in den Kommunikationsphasen 451, 452 dennoch mit großer Fehlerrobustheit die Fehlersignalisierung für Fehler aktiviert werden, die bei der Kommunikation auf dem Bus 40 auftreten.
Die Teilnehmerstationen 10, 30 verhindern, dass der aktuell gesendete CAN FD oder CAN XL Rahmen durch einen Empfangsknoten gestört wird, der in die Fehlerpassiv-Betriebsart B_RX_P geschaltet ist.
Die Teilnehmerstationen 20, insbesondere ihr Modul 25 kann dieselben Funktionen haben, wie zuvor für das Modul 15 beschrieben.
Eine empfangende Teilnehmerstation reagiert also in der Fehler-Passiv- Empfangsbetriebsart B_RX_P auf einen Empfangsfehler nicht mit einer passiven Fehlerkennung 47_P und einem Fehlerbegrenzer 47_DL. Dadurch wird der
Fehlerfall wirksam verhindert, dass auf dem Bus 40 eine Überlagerung von zwei Rahmen 450 vorkommt, die beide Rahmen 450 zerstört. Dasselbe gilt für CAN FD Rahmen.
Ein solcher Fehlerfall könnte zum einen auftreten, wenn der Empfangsknoten, insbesondere sein Auswerteblock 151, seine passive Fehlerkennung (6 rezessive Bits) und einen Fehlerbegrenzer (Error Delimiter, 8 rezessive Bits) als abgeschlossen betrachtet, also rezessiv gesehen hat, und die 3 Bit des Intermission Feldes korrekt als rezessiv gesehen hat. Dann tastet der Empfangsknoten zufällig 6 + 8 + 3 = 17 rezessive Bits in Folge ab und beginnt daher, einen Rahmen zu senden, obwohl der Sendeknoten seinen Rahmen noch sendet.
Zum anderen könnte ein solcher Fehlerfall auftreten, wenn der Empfangsknoten zufällig 6 + 7 = 13 rezessive Bits in Folge abtastet, da der Empfangsknoten seine eigene passive Fehlerkennung (6 rezessive Bits) und den Fehlerbegrenzer (Error Delimiter, die ersten 7 rezessiven Bits) als quasi abgeschlossen ansieht. Wenn der Empfangsknoten nun in den nächsten 3 Bits, nämlich dem 8. Bit des Fehlerbegrenzers (Error Delimiter) oder den ersten beiden Bits des Zwischenrahmenabstands (IFS) ein dominantes Bit abtastet, dann wertet der Empfangsknoten dies als Überlast-Bedingung (Overload Condition). Daher würde der Empfangsknoten eine Überlastkennung, die auch Overload Flag genannt werden kann, auf den Bus 40 senden, obwohl der Sendeknoten seinen Rahmen 450 noch sendet. Die Überlastkennung hat, wie eine aktive Fehlerkennung 47 _A, sechs dominante Bits in Folge.
Da die genannten Fehlerfälle bei den Teilnehmerstationen 10, 30 nicht auftreten können, wird die Kommunikation auf dem Bus 40 nicht ungewollt gestört.
Dadurch kann die Kommunikation im Bussystem mit großer Fehlerrobustheit und hoher Nettodaten rate stattfinden.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, des Bussystems 1 und des darin ausgeführten Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle
Merkmale der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und/oder deren Modifikationen beliebig kombiniert werden. Zusätzlich oder alternativ sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Auch wenn die Erfindung zuvor am Beispiel des CAN-Bussystems beschrieben ist, kann die Erfindung bei jedem Kommunikationsnetzwerk und/oder Kommunikationsverfahren eingesetzt werden, bei welchem zwei verschiedene Kommunikationsphasen verwendet werden, in denen sich die Buszustände unterscheiden, die für die unterschiedlichen Kommunikationsphasen erzeugt werden.
Insbesondere kann das Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen ein Kommunikationsnetzwerk 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 20 in dem Bussystem 1 entfallen. Es ist möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 10 oder 30 in dem Bussystem 1 vorhanden sind. Denkbar ist, dass alle Teilnehmerstationen in dem Bussystem 1 gleich ausgestaltet sind, also nur Teilnehmerstation 10 oder nur Teilnehmerstation 30 vorhanden sind.
Claims
- 27 -
Ansprüche
1) Teilnehmerstation (10; 20; 30) für ein serielles Bussystem (1), mit einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) zum Steuern einer Kommunikation der Teilnehmerstation (10; 20; 30) mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) und zur Auswertung eines von einem Bus (40) des Bussystems (1) empfangenen Signals (VDIFF), bei dem sich die Bitzeit (t_btl) in einer ersten Kommunikationsphase (451) unterscheiden kann von einer Bitzeit (t_bt2) in einer zweiten Kommunikationsphase (452), wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, das von dem Bus (40) empfangene Signal (VDIFF, RxD), das auf einem von einer anderen Teilnehmerstation (10; 20; 30) erzeugten Sendesignal (TxD) basiert, gemäß einem vorbestimmten Rahmen (450) abzutasten und auszuwerten, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, in eine Fehler-Passiv-Empfangsbetriebsart (B_RX_P) zu schalten, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von Fehlern bei der Kommunikation auf dem Bus (40) auftritt, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, von der Fehler- Passiv- Empfangsbetriebsart (B_RX_P) in eine Re-Integrationsbetriebsart (B_R) zu schalten, wenn die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) einen Fehler in dem von dem Bus (40) empfangenen Signal (VDIFF, RxD) abtastet, und wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, sich in der Re-Integrationsbetriebsart (B_R) in die Kommunikation auf dem Bus (40) zu re-integrieren.
2) Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach Anspruch 1, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, sich in der Re-Integrationsbetriebsart (B_R) an einer Flanke in einem
vorbestimmten Feld des vorbestimmten Rahmens (450) zu synchronisieren. ) Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, in der Re-Integrationsbetriebsart (B_R) eine Suche nach einer Leerlauf-oder Bereitschaftsbedingung jedes Mal neu zu starten, wenn die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) in dem von dem Bus (40) empfangenen Signal (VDIFF, RxD) eine fallende Flanke detektiert hat. ) Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) derart ausgestaltet ist, dass die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) in der FehlerPassiv-Empfangsbetriebsart (B_RX_P) keine aktive Fehlerkennung (47_A) auf den Bus (40) senden darf, wenn die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) bei der Kommunikation auf dem Bus (40) einen Fehler erfasst hat. ) Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) aufweist einen Auswerteblock (151) zum Auswerten des von dem Bus (40) empfangenen Signals (VDIFF, RxD), und einen Betriebsart-Umschaltblock (152) zum Umschalten der Betriebsart der Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) auf der Grundlage der von dem Auswerteblock (152) ausgeführten Auswertung. ) Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit einer Sende-/Empfangseinrichtung (12; 32) zum Senden eines Sendesignals (TxD) auf den Bus (40) des Bussystems (1) und/oder zum Empfangen eines Signals (VDIFF; RxD) von dem Bus (40) des Bussystems (1). ) Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach Anspruch 6,
wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, das Sendesignal (TxD) zu erzeugen, und wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, der Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32) mittels Pulsweitenmodulation in dem Sendesignal (TxD) zu signalisieren, dass die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32) ihre Betriebsart in eine Betriebsart (B_451) zum Senden in der ersten Kommunikationsphase (451) oder in eine Betriebsart (B_452_TX; B_452_RX) zum Senden in einer zweiten Kommunikationsphase (452) umzuschalten hat. ) Teilnehmerstation (10; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Teilnehmerstation (10; 30) eine CAN XL Teilnehmerstation ist. ) Teilnehmerstation (10; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der vorbestimmte Rahmen (450) kompatibel zu CAN FD aufgebaut ist. 0) Teilnehmerstation (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Teilnehmerstation (20) eine CAN FD Teilnehmerstation ist. 1) Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, in der ersten Kommunikationsphase (451) mit den anderen Teilnehmerstationen (10; 20; 30) auszuhandeln, welche der Teilnehmerstationen (10, 20, 30) des Bussystems (1) in der nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase (452) einen zumindest zeitweise exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus (40) bekommt. 2) Bussystem (1), mit einem Bus (40), und mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 20; 30), welche über den Bus (40) derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können und von denen mindestens eine Teilnehmerstation (10; 20; 30) eine Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche ist.
) Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem (1), wobei das Verfahren mit einer Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) ausgeführt wird, die eine Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist,
Steuern, mit der einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31), einer Kommunikation der Teilnehmerstation (10; 20; 30) mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation (10; 20; 30) des Bussystems (1) und Auswerten eines von einem Bus (40) des Bussystems (1) empfangenen Signals (VDIFF), bei dem sich die Bitzeit (t_btl) in einer ersten Kommunikationsphase (451) unterscheiden kann von einer Bitzeit (t_bt2) in einer zweiten Kommunikationsphase (452), wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) das von dem Bus (40) empfangene Signal (VDIFF, RxD), das auf einem von einer anderen Teilnehmerstation (10; 20; 30) erzeugten Sendesignal (TxD) basiert, gemäß einem vorbestimmten Rahmen (450) abtastet und auswertet, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) in eine Fehler- Passiv- Empfangsbetriebsart (B_RX_P) schaltet, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von Fehlern bei der Kommunikation auf dem Bus (40) auftritt, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) von der Fehler- Passiv- Empfangsbetriebsart (B_RX_P) in eine Re- Integrationsbetriebsart (B_R) schaltet, wenn die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) einen Fehler in dem von dem Bus (40) empfangenen Signal (VDIFF, RxD) abtastet, und wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) sich in der Re-Integrationsbetriebsart (B_R) in die Kommunikation auf dem Bus (40) re-integriert.
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