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WO2020048740A1 - Sende-/empfangseinrichtung für ein serielles bussystem und verfahren zum senden einer nachricht in einem seriellen bussystem - Google Patents

Sende-/empfangseinrichtung für ein serielles bussystem und verfahren zum senden einer nachricht in einem seriellen bussystem Download PDF

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Publication number
WO2020048740A1
WO2020048740A1 PCT/EP2019/071594 EP2019071594W WO2020048740A1 WO 2020048740 A1 WO2020048740 A1 WO 2020048740A1 EP 2019071594 W EP2019071594 W EP 2019071594W WO 2020048740 A1 WO2020048740 A1 WO 2020048740A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bus
driver
signal
state
transceiver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/071594
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Steffen Walker
Arthur Mutter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to CN201980072582.5A priority Critical patent/CN112913193B/zh
Publication of WO2020048740A1 publication Critical patent/WO2020048740A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H04L12/40032—Details regarding a bus interface enhancer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0264—Arrangements for coupling to transmission lines
    • H04L25/0272—Arrangements for coupling to multiple lines, e.g. for differential transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0264—Arrangements for coupling to transmission lines
    • H04L25/028—Arrangements specific to the transmitter end
    • H04L25/0286—Provision of wave shaping within the driver
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215—Controller Area Network CAN

Definitions

  • Transceiver for a serial bus system and method for
  • the present invention relates to a transceiver for a serial bus system and a method for sending a message in a serial bus system that works with a high data rate and high robustness.
  • a bus system is frequently used for communication between sensors and control devices, for example in vehicles, in which data is transmitted as messages in the ISO11898-l: 2015 standard as a CAN protocol specification with CAN FD.
  • the messages are between the
  • Transfer bus participants of the bus system such as sensor, control unit, encoder, etc.
  • CAN FD In order to be able to transmit data with a higher bit rate than with CAN, an option for switching to a higher bit rate within a message was created in the CAN FD message format.
  • the maximum possible data rate is achieved by using a higher clock rate in the range of Data fields increased beyond a value of 1 Mbit / s.
  • Such messages are also referred to below as CAN FD frames or CAN FD messages.
  • CAN FD the user data length is extended from 8 to up to 64 bytes and the data transfer rates are significantly higher than with CAN.
  • a transceiver for a serial bus system and a method for sending a message in a serial bus system are to be provided, in which a high data rate and an increase in the amount of user data per frame can be realized with great robustness for errors.
  • the transmitting / receiving device comprises a first driver for driving a first signal for a first bus wire of a bus of the bus system, in which bus system an exclusive, collision-free access of a subscriber station to the bus of the bus system is guaranteed at least temporarily, a second driver for driving a second one Signals for the second bus wire of the bus, a communication phase detection block for detecting
  • Vibration reduction unit for reducing vibrations on the bus wires, which after a change in state of the signal, which is transmitted to at least one of the bus wires, from a dominant bus state a recessive bus state, the
  • Vibration reduction unit is configured depending on the
  • Communication phase on the bus which was detected by the communication phase detection block, to influence currents which are driven by the first driver and / or the second driver for the signals.
  • the transmitting / receiving device With the transmitting / receiving device, it is possible, in particular, to maintain an arbitration known from CAN in a first communication phase and yet to significantly increase the transmission rate again compared to CAN or CAN FD. This can be achieved by using the
  • the tendency to oscillate in the second communication phase, in which the user data is transmitted, is significantly reduced at the transition from the dominant to the recessive state.
  • bits can be scanned earlier in the bit time and more reliably in the data phase.
  • the bit rate and thus the transmission speed from transmitter to receiver can be significantly increased.
  • great robustness against errors is guaranteed at the same time.
  • Error frames can be worked if desired. This helps to realize a net data rate of at least 10 Mbps.
  • the size of the user data can be up to 4096 bytes per frame.
  • the method carried out by the transceiver can also be used if there is also at least one CAN subscriber station and / or at least one CAN FD subscriber station in the bus system, which send messages according to the CAN protocol and / or CAN FD protocol .
  • Vibration reduction unit designed on at least one bus wire Completion of an arbitration phase of communication flows
  • the communication phases on the bus may differ in that in a phase in which negotiations are taking place, which of the
  • bits of the signal have a bit time that is at least 10 times greater than a bit time of bits that are driven in the phase of communication in which the subscriber station has exclusive, collision-free access to the bus.
  • the vibration reduction unit is configured such that the vibration reduction unit is only activated when the first driver and / or the second driver drives a signal on the bus.
  • the transceiver may also have a first one
  • Driver replica for driving a signal for the first bus wire to reduce currents supplied by the first driver for the first bus wire and / or a second driver replica for driving a signal for the second
  • the vibration reduction unit can have a transistor that is connected such that the transistor in the conductive state at least one of the driver simulations for driving a signal for the first and / or second Busader controls, and the
  • Vibration reduction unit is configured to switch the transistor on if a change in state of the received signal from a dominant bus state to a recessive bus state is detected.
  • the first driver simulation can have a driver, a transistor and a diode, the cathode of which is connected to a drain connection of the transistor, and the anode of which is connected to the first bus wire, the driver being connected to drive the transistor, and a Source connection of the transistor is connected to ground.
  • the second driver simulation can have a driver, a transistor and a diode, the cathode of which is connected to a source connection of the transistor, and the anode of which is connected to a voltage supply for the first and second bus wires, the driver for connecting the transistor being connected, and a drain connection of the transistor being connected to the second bus wire is.
  • the vibration reduction unit has a detection block, which is configured to detect a change in state of the received signal from the dominant bus state to the recessive bus state, and whose input is connected in parallel to an input of a reception comparator of the transceiver, and an RS -Timing block that is used to control the signal on at least one bus wire depending on the detection result of the detection block and the detected
  • Communication phase is designed on the bus.
  • the vibration reduction unit can also have a phase position detection block for detecting the temporal position of the signals on the bus wires of the bus, the RS timing block also being designed for controlling the signal on at least one bus wire depending on the detection result of the phase position detection block, to adjust the phase of the signal on the bus wire.
  • the transmission / reception device described above can be part of a
  • Be a subscriber station for a bus system which is also a
  • Communication control device for controlling communication of the subscriber station with at least one other subscriber station of the bus system, the transmitting / receiving device for transmitting
  • the communication control device or the transmitting / receiving device has a block which is configured one
  • the Vibration reduction unit is configured to control the transistor depending on the detection result of the block.
  • the communication control device can optionally be designed to send a signal to the transceiver, which uses the transceiver as the basis for the signals for the bus wires, and to transmit the signal with a signal received by the transceiver from the bus Compare generation of a control signal, and wherein the communication control device is configured to output the control signal for controlling the vibration reduction unit to the transmitting / receiving device.
  • the subscriber station described above can be part of a bus system which also comprises 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.
  • a bus system which also comprises 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.
  • at least one of the at least two subscriber stations is a previously described subscriber station.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for sending a message in a serial bus system according to claim 14.
  • the method is carried out with a transceiver for a bus system, in which an exclusive, collision-free access is at least temporarily
  • the transceiver having a first driver, a second driver and a vibration reduction unit, the method comprising the steps of driving, with the first driver, a first signal for a first bus wire of the bus and driving, with the second driver, a second signal for the second bus wire of the bus, detection, with one
  • Vibration reduction unit of vibrations on the bus cores which occur after a change in the state of the signal which is transmitted on at least one of the bus cores from a dominant bus state to a recessive bus state, the oscillation reduction unit depending on the communication phase on the bus which is caused by the communication phase Detection block was detected, influenced currents that are driven by the first driver and / or the second driver for the signals.
  • Participant station are called.
  • FIG. 1 shows a simplified block diagram of a bus system according to a first exemplary embodiment
  • Fig. 2 is a diagram illustrating the structure of messages from subscriber stations of the bus system according to the first
  • Embodiment can be sent;
  • FIG. 3 shows an electrical circuit diagram of a transmitter of a transmitting / receiving device of the bus system according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 4A shows a time course of a transmission signal TxD in the transmission / reception device according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 4B shows a time course of a transmission signal TxD in a conventional transmission / reception device
  • FIG. 5A shows a time course of bus signals CAN_H and CAN_L in the transceiver according to the first exemplary embodiment and FIG. 5B shows a time course of the bus signals CAN_H and CAN_L in the conventional transceiver;
  • FIG. 6A shows a time profile of a differential voltage VDIFF of the bus signals CAN_H and CAN_L in the transceiver according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 6B shows a time profile of the
  • FIG. 7A shows a time course of a received signal RxD in the transceiver according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 7B shows a temporal course of a received signal RxD in a conventional transceiver
  • FIG. 8 is an electrical circuit diagram of a transceiver of the bus system according to a modification of the first embodiment
  • FIG. 9 shows an electrical circuit diagram of a transceiver of a bus system according to a second exemplary embodiment.
  • FIG. 10 shows an electrical circuit diagram of a transmitting / receiving device of a bus system according to a third exemplary embodiment.
  • the bus system 1 shows an example of a bus system 1, which is configured in particular fundamentally for a CAN bus system, a CAN FD bus system, a CAN FE bus system, and / or modifications thereof, as described below.
  • the bus system 1 can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, an aircraft, etc., or in a hospital, etc. 1, the bus system 1 has a multiplicity of subscriber stations 10, 20, 30, each of which is connected to a bus 40 with a first bus core 41 and a second bus core 42.
  • the bus wires 41, 42 can also be called CAN_H and CAN_L and are used for electrical signal transmission after coupling in of the dominant levels or generation of recessive 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.
  • the subscriber stations 10, 20, 30 are, for example, control devices, sensors, display devices, etc. of a motor vehicle.
  • subscriber station 10 has one
  • the subscriber station 20 has a communication control device 21 and a transceiver 22.
  • the subscriber station 30 has a communication control device 31, a transceiver 32 and a vibration reduction unit 35
  • 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. 1.
  • the communication control devices 11, 21, 31 each serve to control communication of the respective subscriber station 10, 20, 30 via the bus 40 with another subscriber station of the subscriber stations 10, 20, 30, which are connected to the bus 40.
  • the communication control device 11 creates and reads first messages 45, which are, for example, modified CAN messages 45.
  • first messages 45 are, for example, modified CAN messages 45.
  • the modified CAN messages 45 are constructed on the basis of a CAN FE format, which is described in more detail with reference to FIG. 2.
  • the communication control device 21 can be designed like a conventional CAN controller.
  • the communication control device 21 creates and reads second messages 46, for example Classic CAN messages 46.
  • the Classic CAN messages 46 are constructed in accordance with the Classic basic format, in which the message 46 comprises a number of up to 8 data bytes could be.
  • the Classic CAN message 46 is constructed as a CAN FD message, in which a number of up to 64 data bytes can be included, which are also transmitted at a significantly faster data rate than with the Classic CAN message 46. In the latter case it is
  • Communication control device 21 designed as a conventional CAN FD controller.
  • the communication control device 31 can be designed to provide a CAN FE message 45 or a Classic CAN message 46 for the transceiver 32, or to receive it, as required.
  • the communication control device 31 therefore creates and reads a first message 45 or a second message 46, the first and second messages 44, 46 differing in their data transmission standard, namely in this case CAN FE or CAN.
  • the Classic CAN message 46 is structured as a CAN FD message. In the latter case, the communication control device 31 is designed like a conventional CAN FD controller.
  • the transmitting / receiving device 12 can be designed as a CAN FE transceiver.
  • the transceiver 22 can be designed like a conventional CAN transceiver or CAN FD transceiver.
  • the transmitting / receiving device 32 can be designed to provide messages 45 in accordance with the CAN FE format or messages 46 in accordance with the current CAN basic format for the communication control device 31 or to receive them as required.
  • the transmitting / receiving devices 12, 32 can additionally or alternatively be implemented like a conventional CAN FD transceiver.
  • FIG. 2 shows a CAN FE frame 450 for the message 45 as it is sent by the transceiver 22 or the transceiver 32.
  • the CAN FE frame 450 is divided into different fields for CAN communication on the bus 40, namely a start field 451 Arbitration field 452, a control field 453, a data field 454, a checksum field 455 and an end field 456.
  • the start field 451 has, for example, a bit, which is also called a SOF bit and indicates the start of the frame or start of frame.
  • Arbitration field 452 contains an identifier with, for example, 32 bits for identifying the sender of the message.
  • the arbitration field 452 can additionally contain protocol format information consisting of one or more bits, which is suitable for distinguishing CAN FE frames from CAN frames or CAN FD frames.
  • the control field 453 contains, for example, a 13-bit data length code (data length code) which can then, for example, assume values from 1 to 4096 with the step size of 1, or alternatively can assume values from 0 to 4095.
  • the data length code can also comprise fewer or more bits and the value range and the step-by-step can assume different values.
  • the control field 453 can additionally contain protocol format information consisting of one or more bits, which is suitable for distinguishing CAN FE frames from CAN frames or CAN FD frames.
  • the user data of the CAN-EL frame or the message 45 are contained in the data field 454. Depending on the value range of the data length code, the user data can have up to 4096 bytes, for example.
  • the checksum field 455 contains a checksum about the data in the data field 454, including the stuff bits, which are inserted as inverse bits by the sender of the message 45 after every 10 identical bits.
  • the end field 456 contains at least one acknowledge bit and also a sequence of 11 identical bits that indicate the end of the CAN FE frame 450. The at least one acknowledge bit can be used to indicate whether or not a receiver has discovered an error in the received CAN FE frame 450 or message 45.
  • bus subscriber stations 10, 20, 30 allowed on the bus 40 without the higher priority message 45, 46 being destroyed.
  • further bus subscriber stations 10, 20, 30 can be added to the bus system 1 relatively easily, which is very advantageous.
  • Bus wiring has longer time constants. This leads to a limitation of the maximum bit rate of today's CAN FD physical layer to currently around 2 megabits per second in real vehicle use.
  • control field 453 and the data field 454 are only sent by a sender of the message 45 on the bus 40 when the subscriber station 20 as the sender has won the arbitration and the subscriber station 20 as the sender thus has exclusive access to send the fields 453 to 456 has the bus 40 of the bus system 1.
  • the subscriber station 20 as the sender has won the arbitration and the subscriber station 20 as the sender thus has exclusive access to send the fields 453 to 456 has the bus 40 of the bus system 1.
  • arbitration the
  • Subscriber stations 10, 20, 30 negotiated which subscriber station 10, 20, 30 would like to send the message 45, 46 with the highest priority and therefore will have exclusive access to the bus 40 of the bus system 1 for the next time to send the fields 453 to 455 .
  • the bit rate in the arbitration phase when the fields 451, 452, 456 are transmitted is selected to be slower than in the other fields of the frame 450.
  • the bit rate in the arbitration phase is chosen as 500 kbi1 / s , which results in a bit time of approx. 2ps, whereas the bit rate in the other communication phase (s) is selected as 5 to 8 Mbi1 / s, which results in a bit time of approx. 0.2ps and less. So is the bit time of the signal in the arbitration phase is at least 10 times greater than the bit time of the signal in the other communication phase (s).
  • Bus state transitions in the data phase are only influenced for a very short time.
  • Dominate bus traffic (6x dominant in a row) as required. From the user's point of view, this is an advantage.
  • FIG. 3 shows the basic structure of the transceiver 12 with the vibration reduction unit 15.
  • the transceiver 32 is constructed in the same way and is therefore not described separately.
  • the receiver in a separate device externally from the transmitter.
  • the receiver can be constructed as in a conventional transceiver 12.
  • the transceiver 12 is on the bus 40, more precisely its first bus wire 41 for CAN_H and its second bus wire 42 for CAN_L
  • the voltage supply, in particular CAN supply, for the first and second bus wires 41, 42 takes place via at least one connection 43.
  • connection to ground or CAN_GND is via a connection 44 realized.
  • the first and second bus wires 41, 42 are with one
  • Termination resistor 49 terminated.
  • the first and second bus wires 41, 42 are connected in the transceiver 12 to a transmitter 121, which is also referred to as a transmitter, and to a receiver 122, which is also referred to as a receiver.
  • a transmitter 121 which is also referred to as a transmitter
  • a receiver 122 which is also referred to as a receiver.
  • connection unit 125 for driving signals via the connections 111, 112 to the
  • connection unit 125 has a transmission signal driver 1251 for a transmission signal TxD, which is also referred to as a TxD signal and is connected to the connection 111 from the
  • Connection unit 125 a receive signal driver 1252 for a receive signal RxD, which is also referred to as an RxD signal, was received by the bus wires 41, 42 by means of the receiver 122 and is forwarded to the communication control device 11 via the connection 112.
  • the digital part 1253 can monitor the signals TxD, RxD.
  • components of the vibration reduction unit 15 are installed in the transmitter 121. Further components of the vibration reduction unit 15 are built into the receiver 122.
  • the transmitter 121 has a driver simulation 1213 for the first bus wire 41 and a driver simulation 1214 for the second bus wire 42.
  • the driver 1211 can also be referred to as a CAN_H driver 1211 of a conventional transmitter.
  • the driver 1212 which is also driven by the driver circuit shown in the driver 1211, can also be referred to as the CAN_L driver 1212 of a conventional transmitter in the present exemplary embodiment.
  • the driver replica is 1213 thus provided for CAN_H in the present exemplary embodiment.
  • the driver simulation 1214 is thus provided for CAN_L in the present exemplary embodiment.
  • the driver simulations 1213, 1214 are also provided.
  • the driver simulations 1213, 1214 are also components of the vibration reduction unit 15.
  • the receiver 122 has a receive comparator 1221, the input of which is connected to a resistive, in particular symmetrical, voltage divider 1222, more precisely its center tap, and a bus bias unit 1223.
  • the bus bias unit 1223 feeds the resistive voltage divider 1222 at one end with a predetermined bus bias or a predetermined bus bias potential.
  • the resistive voltage divider 1222 is connected at its other end to the first and second bus wires 41, 42.
  • the input of the reception comparator 1221 is connected to the vibration reduction unit 15, as explained below.
  • the vibration reduction unit 15 comprises a change of state detection block 151 and a communication phase detection block 152.
  • the inputs of the blocks 151, 152 are each connected in parallel to the input of the reception comparator 1221.
  • the outputs of blocks 151, 152 are connected to an RS timing block 153 or connected to the RS timing block 153.
  • Block 153 serves to control the signal on the first bus wire 41 or CAN_H and / or the signal on the second bus wire 42 or CAN_L, as described in more detail below.
  • the blocks 151, 152, 153 are components of the vibration reduction unit 15 and the receiver 122.
  • Vibration reduction unit 15 a first RS driver 155 and a second RS driver 156, as well as transistors 157, 159 and diodes 158, 160.
  • the first RS driver 155 together with the transistor 157 and the diode 158 forms the driver simulation 1213 for the signal CAN_H .
  • the second RS driver 156 forms together with the transistor 159 and the diode 160
  • the transistors 157, 159 can be designed as high-voltage switches. Alternatively, transistors 157, 159 each be designed as a series connection of low-voltage switching transistor and high-voltage cascode. Cascodes always have a fixed gate potential and do not switch, they only shield the high voltage.
  • Transistor 157 includes, for example, a high voltage NMOS cascode.
  • the transistor 159 comprises, for example, a high-voltage PMOS cascode.
  • the RS timing control block 153 is connected at its output to the CAN_H_RS drivers 155 and CAN_L_RS drivers 156 or is connected to these.
  • the first RS driver 155 is connected at its output to the gate connection of the transistor 157.
  • the source connection of transistor 157 is via connection 44 to ground or CAN_GND
  • the drain of transistor 157 is connected to the cathode of diode 158.
  • the anode of the diode 158 is connected to the first bus wire 41, that is to say CAN_H.
  • the second RS driver 156 is connected at its output to the gate connection of the transistor 159.
  • the drain connection of the transistor 159 is connected to the second bus wire 42, that is to say CAN_L.
  • the source connection of transistor 159 is connected to the cathode of diode 160.
  • the anode of the diode 160 is connected to the voltage supply or CAN_SUPPLY via the connection 43.
  • FIGS. 4A to 7A each show a temporal course of signals in the transceiver 12 according to the present exemplary embodiment.
  • the signals according to FIGS. 5A to 7A are established as a result of a transmission signal TxD shown in FIG. 4A.
  • a change of state takes place over the time t with three successive bits from a first bus state 401 to a second bus state 402 and then back again to the first bus state 401.
  • the first bus state 401 can also be referred to as a recessive state or high level.
  • the second bus state 402 can also be used as Dominant state or low level can be called.
  • FIGS. 4B to 7B each show the temporal profiles of signals in a transceiver according to a conventional transceiver, such as the transceiver 13 of the subscriber station 20.
  • Embodiment with the same transmission signal TxD causes a significantly faster settling of the signals CAN-H and CAN_L or the differential voltage VDIFF calculated therefrom after the state change from state 401 to state 402 or from dominant to recessive. Is the
  • Threshold voltage of the receiver 122 is set to the usual value of 0.7 V, as illustrated in FIGS. 6A and 6B, the receiver 122 also recognizes when the state changes from the state 401 to the state
  • sampling the received signal RxD at the currently usual sampling point AP can certainly lead to the desired result, as shown in FIG. 7A. This applies even if the length of the bit time tdom of state 401 or of a dominant bit differs from that of a conventional transceiver or transceiver 13
  • Subscriber station 20 somewhat extended, as can be seen from the comparison of FIGS. 7A and 7B.
  • the transceiver 12 according to the present
  • Embodiment a lower tendency to oscillate than a conventional transceiver or the transceiver 13. 3, a change in the bus state 401 to 402 or from dominant to recessive is recognized by the state change detection block 151 if at least one recessive bus state or the bus state 401 is present for the TxD signal for the time of a bit begins, as illustrated in Fig. 4A. According to the output of the communication phase detection block 152, there is a corresponding one
  • the RS timing block 153 of FIG. 3 controls the CAN_H_RS driver 155 and / or the CAN_L_RS driver 156.
  • the communication phase detection block 152 can recognize the arbitration phase 452, the fields 453 to 455 or specifically the data field 453 and the end field 456, in particular the end bit (EOF). As a result, the functionality of the vibration reduction unit 15 can either be for everyone as desired
  • control field 453 if necessary, previously for the control field 453.
  • the latter is useful if otherwise too many subscriber stations 10, 20, 30 can simultaneously activate the function of the transceiver 12 during arbitration and thus reduce the effective bus resistance too much.
  • CAN_L_RS driver 156 switch transistors 157 and / or 159. Activation of CAN_H_RS driver 155 causes the transition of the
  • Bus state 402 to bus state 401 or from dominant to recessive, a reduction in the currents on the first bus wire 41 or the CAN_H line.
  • the activation of the CAN_L_RS driver 156 causes the transition of the
  • the driver simulation 1213 thus acts as a source for CAN_H.
  • the driver simulation 1214 for CAN_L acts as a sink.
  • the CAN_H_RS driver 155 and / or the CAN_L_RS driver 156 can only be activated so long that the signals CAN_H, CAN_L on the bus wires 41, 42 are still approximately at the nominal voltage of VDIFF / 2, that is to say 2.5 V. However, if the differential bus voltage VDIFF has a different value, such as, for example, that the voltage VDIFF in the recessive state may have a voltage value of, for example, -4 V, the activation of the drivers 155, 156 is not time-critical.
  • driver simulation 1213 By activating driver simulation 1213, it is possible that currents can also be reduced when bus state 402 changes to bus state 401 or from dominant to recessive on CAN_H bus core 41.
  • the activation of the driver simulation 1214 enables currents to be supplied on the CAN_L bus core 42 when the bus state 402 changes to the bus state 401 or from dominant to recessive.
  • the RS time control blocks 153, 154 are designed in such a way that the time of the control of the sink and / or source can be set in fractions of the bit time, preferably continuously.
  • the time of driving the drivers 155, 156 or the switching transistors 157, 159 can also be set in fractions of the bit time, preferably continuously.
  • the setting can either be made on the basis of a detection of a detection device during operation of the transmitting / receiving device 12, or it can be fixed or, in particular, configurable by a user.
  • the method can or will only be carried out in the second communication phase of CAN frame 450 by default, also carried out in the first communication phase of the CAN frame 450.
  • only the subscriber stations 10, 30 have the functionality of the transmitting / receiving device 12
  • Subscriber stations 10, 30 are preferably subscriber stations or nodes with a high tendency to oscillate.
  • the high tendency of the subscriber stations 10, 30 to vibrate can be determined in particular by their position in the bus system 1, the position of the termination resistors 49, the stub length or
  • the previously described functionality of the transmitting / receiving device 12 is only active if the transmitting / receiving device 12 itself transmits or acts as a transmitter.
  • the transmitting / receiving device 22 of the subscriber station 20 is also designed like the transmitting / receiving device 12.
  • the previously described functionality of the transceiver 12 is active for all subscriber stations 10, 20, 30 of the bus system, in particular as required.
  • the evaluation of the transmission signal TxD would be advantageous, so that the
  • Transmit signal TxD is supplied from port 111 to RS timing block 153. Due to the described design of the transceiver (s) 12, 32, much higher data rates than with CAN or CAN-FD can be achieved in the data phase. In addition, the data length in the data field 454 can be increased up to 4096 bytes. This allows the advantages of CAN in terms of arbitration to be retained and yet a larger amount of data to be transmitted effectively in a shorter time than before, that is to say without the data having to be repeated because of an error, such as
  • error frames in the bus system 1 are not required for the transmission of messages 45, but can optionally be used. If no error frames are used, messages 45 are no longer destroyed, eliminating a cause for the need for double transmission of messages. This increases the net data rate.
  • the transceiver 12A of FIG. 8 shows a transceiver 12A according to a modification of the first embodiment.
  • the transceiver 12A of FIG. 8 additionally has two voltage sources 161, 162.
  • the voltage source 161 is connected in the path between the source connection of the transistor 157 and the connection 44.
  • Voltage source 162 is connected in the path between the anode of diode 160 and terminal 43.
  • the voltage sources 161, 162 each have a voltage with a value that results from a voltage at terminal 43 minus one
  • Diode forward voltage Vd results.
  • V_CAN_SUPPLY / 2 - Vd would apply.
  • the value would be 2.5 V - 0.65 V if the diodes 158, 160 had a voltage value of 0.65 V for the diode forward voltage Vd.
  • the bus wires 41, 42 are pulled to 2.5V and the transistors 157, 159 can be left switched on for longer.
  • drivers 155, 156 can drive transistors 157, 159 longer than previously described with respect to FIG. 3 for the current standard of CAN.
  • the activation of the drivers 155, 156 for the current standard of CAN in the example mentioned is less time-critical than before.
  • FIG. 9 shows the basic structure of a transmitting / receiving device 120 which has a vibration reduction unit 150. Except for the differences described below, the bus system 1 and the transceiver 120 are constructed in the same way as before according to the preceding exemplary embodiment or its
  • the vibration reduction unit 150 additionally has a phase position detection block 165.
  • the phase position detection block 165 of FIG. 10 detects and evaluates the temporal position of the signals on the two bus wires 41, 42 relative to one another. Depending on the result, the phase position detection block 165 controls the drivers 155, 156 or the switching transistors 157, 159 via the RS timing block 153.
  • the input of the phase position detection block 165 can also be connected in parallel to the inputs of the receive comparator 1221.
  • the output of the phase position detection block 165 is fed to the RS timing block 153 as a further input.
  • Activation can be carried out separately or independently of one another for the bus wires 41, 42, in particular the signals CAN_H and CAN_L.
  • control can be carried out with the RS time control block 153 separately for the bus wires 41, 42, in particular for the signals CAN_H, CAN_L. This can change the phase of the signals on the two
  • FIG. 10 shows the basic structure of a subscriber station 100 with a communication control device 110 and a transceiver 1200 according to a third exemplary embodiment.
  • the bus system 1 and the subscriber station 100 are except for the differences described below constructed in the same way as previously described according to the first embodiment or its modifications for the bus system 1 and the subscriber station 10.
  • the communication control device 110 is except for the following
  • the transceiver 1200 is constructed like the transceiver 12 of the first exemplary embodiment.
  • the communication control device 110 has an additional connection 115 for a control signal RS_Control_Out.
  • the transceiver 1200 has a connection 1221A for receiving the transmission signal TxD from the connection 111 in FIG.
  • the transceiver 1200 has a connector 1221B for transmitting the
  • the transceiver 1200 has a connection 1225 to which the
  • Control signal RS_Control_Out is received as control signal RS_Control_ln.
  • the communication control device 110 has a control block 116.
  • the control block 116 monitors the bus traffic on the bus wires 41, 42 by the control block 116 the transmission signal TxD stored as first information 1161 and the received signal at the connection 112, and cached if necessary,
  • Received signal RxD compared.
  • the recessive bus state that is to say the first bus state 401
  • deviations between the two signals TxD, RxD occur, such as, for example, state changes in the received signal RxD were not contained in the transmission signal TxD, conclusions can be drawn from this about the network or the bus 40 and the signal integrity.
  • control block 116 contains the
  • Communication control device 110 provides second information 1162, such as bit rate, propagation delay for both switching processes, that is to say a change of state from the first bus state 401 to the second bus state 402.
  • the information 1162 can alternatively be held in a further block, not shown, in particular memory become.
  • the RxD output at connector 1221B can be the output signal of an analog-digital converter instead of a digital signal
  • control block 116 Taking this information 1161, 1162 into account, the control block 116 generates the control signal RS_Control_Out, which is output from the connection 115, is received at the connection 1225 of the transceiver 1200 and is passed on to a vibration reduction unit 1500. Accordingly, at
  • Vibration reduction unit 1500 blocks 151, 152, 153 of the
  • Embodiments are omitted.
  • the control of the reduction in the tendency to oscillate is not controlled here by the transceiver 1200, but rather by the communication control device 110.
  • the communication control device 110 more precisely its control block 116, the vibration reduction unit 1500 to the special properties adapt the subscriber station 100 and the network or the bus 40.
  • the communication control device 110 more precisely its control block 116, can set the vibration reduction unit 1500 to be node and network sensitive.
  • the control block 116 thus offers a learning function for the subscriber station 100. This also enables a significant reduction in the tendency to oscillate when the state changes from the second bus state 402 to the first bus state 401. In addition, a clear gain for the bus system 1 as an overall system can thereby be achieved.
  • bus system 1 is described using a bus system based on the CAN protocol.
  • the bus system 1 according to the exemplary embodiments can also be a different type of communication network, in which data can be transmitted serially at two different bit rates. It is advantageous, but not an essential requirement, that an exclusive, collision-free access be given to the bus system 1 for at least certain periods of time
  • Subscriber station 10, 20, 30 is guaranteed on a common channel.
  • Bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary.
  • the subscriber station 10 in the bus system 1 can be omitted. It is possible for one or more of the subscriber stations 20 or 30 to be present in the bus system 1.

Landscapes

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Abstract

Es ist eine Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120; 1200) für ein serielles Bussystem (1) und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht mit unterschiedlichen Bitraten in einem seriellen Bussystem (1) bereitgestellt. Die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120; 1200) umfasst einen ersten Treiber (123, 124, 125) zum Treiben eines ersten Signals (CAN_H) für eine erste Busader (41) eines Busses (40) des Bussystems (1), bei welchem Bussystem (1) zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation (10, 20, 30) auf den Bus (40) des Bussystems (1) gewährleistet ist, einen zweiten Treiber (123, 124, 127) zum Treiben eines zweiten Signals (CAN_L) für die zweite Busader (42) des Busses (40), einen Kommunikationsphasen-Erfassungsblock (152) zum Erfassen von unterschiedlichen Kommunikationsphasen auf dem Bus (40), und eine Schwingungsreduktionseinheit (15; 150) zur Reduktion von Schwingungen auf den Busadern (41, 42), die nach einem Zustandswechsel des Signals (CAN_H, CAN_L), das auf mindestens einer der Busadern (41, 42) übertragen wird, von einem dominanten Buszustand (402) zu einem rezessiven Buszustand (401) auftreten, wobei die Schwingungsreduktionseinheit (15; 150; 1500) ausgestaltet ist, abhängig von der Kommunikationsphase auf dem Bus (40), die von dem Kommunikationsphasen- Erfassungsblock (152) erfasst wurde, Ströme zu beeinflussen, die von dem ersten Treiber (123, 124, 125) und/oder dem zweiten Treiber (123, 124, 127) für die Signale (CAN_H, CAN_L) getrieben werden.

Description

Beschreibung
Sende-/Empfangseinrichtung für ein serielles Bussystem und Verfahren zum
Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sende- Empfangseinrichtung für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem, das mit hoher Datenrate und großer Fehlerrobustheit arbeitet.
Stand der Technik
Für die Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten, beispielsweise in Fahrzeugen, wird häufig ein Bussystem eingesetzt, in welchem Daten als Nachrichten im Standard ISO11898-l:2015 als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD übertragen werden. Die Nachrichten werden zwischen den
Busteilnehmern des Bussystems, wie Sensor, Steuergerät, Geber, usw., übertragen.
Mit steigender Anzahl an Funktionen einer technischen Anlage bzw. eines Fahrzeugs, nimmt auch der Datenverkehr im Bussystem zu. Noch dazu ist es oft gefordert, dass die Daten schneller vom Sender zum Empfänger zu übertragen sind als bisher. Folge davon ist, dass die geforderte Bandbreite des Bussystems weiter steigen wird.
Um Daten mit höherer Bitrate übertragen zu können als bei CAN, wurde im CAN FD Nachrichten- Format eine Option zur Umschaltung auf eine höhere Bitrate innerhalb einer Nachricht geschaffen. Bei solchen Techniken wird die maximal mögliche Datenrate durch Einsatz einer höheren Taktung im Bereich der Datenfelder über einen Wert von 1 MBit/s hinaus gesteigert. Solche Nachrichten werden nachfolgend auch als CAN FD-Rahmen oder CAN FD-Nachrichten bezeichnet. Bei CAN FD ist die Nutzdatenlänge von 8 auf bis zu 64 Bytes erweitert und sind die Datenübertragungsraten deutlich höher als bei CAN.
Auch wenn ein CAN oder CAN FD basiertes Kommunikationsnetzwerk im Hinblick auf beispielsweise seine Robustheit sehr viele Vorteile bietet, hat es doch eine deutlich geringere Schnelligkeit im Vergleich zu einer
Datenübertragung bei zum Beispiel 100 Base-Tl Ethernet. Außerdem ist die bisher mit CAN FD erreichte Nutzdatenlänge von bis zu 64 Bytes für einige Anwendungen zu gering.
Offenbarung der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sende- Empfangseinrichtung für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen eine Sende- Empfangseinrichtung für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem bereitgestellt werden, bei welchen bei großer Fehlerrobustheit eine hohe Datenrate und eine Steigerung der Menge der Nutzdaten pro Rahmen realisiert werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Sende-/Empfangseinrichtung für ein serielles Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Sende- /Empfangseinrichtung umfasst einen ersten Treiber zum Treiben eines ersten Signals für eine erste Busader eines Busses des Bussystems, bei welchem Bussystem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation auf den Bus des Bussystems gewährleistet ist, einen zweiten Treiber zum Treiben eines zweiten Signals für die zweite Busader des Busses, einen Kommunikationsphasen-Erfassungsblock zum Erfassen von
unterschiedlichen Kommunikationsphasen auf dem Bus, und eine
Schwingungsreduktionseinheit zur Reduktion von Schwingungen auf den Busadern, die nach einem Zustandswechsel des Signals, das auf mindestens einer der Busadern übertragen wird, von einem dominanten Buszustand zu einem rezessiven Buszustand auftreten, wobei die
Schwingungsreduktionseinheit ausgestaltet ist, abhängig von der
Kommunikationsphase auf dem Bus, die von dem Kommunikationsphasen- Erfassungsblock erfasst wurde, Ströme zu beeinflussen, die von dem ersten Treiber und/oder dem zweiten Treiber für die Signale getrieben werden.
Mit der Sende-/Empfangseinrichtung ist es insbesondere möglich, in einer ersten Kommunikationsphase eine von CAN bekannte Arbitration beizubehalten und dennoch die Übertragungsrate gegenüber CAN oder CAN FD nochmals beträchtlich zu steigern. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die
Schwingneigung in der zweiten Kommunikationsphase, in welcher die Nutzdaten übertragen werden, am Übergang vom dominanten zum rezessiven Zustand deutlich reduziert wird. Dadurch sind in der Datenphase Bits früher in der Bitzeit und sicherer abtastbar. Als Folge davon ist eine deutliche Steigerung der Bitrate und damit der Übertragungsgeschwindigkeit von Sender zum Empfänger realisierbar. Hierbei ist jedoch gleichzeitig eine große Fehlerrobustheit gewährleistet.
Aufgrund der Ausgestaltung der Sende-/Empfangseinrichtung werden keine Fehlerrahmen (Error- Frames) mehr benötigt, jedoch kann weiter mit
Fehlerrahmen (Error- Frames) gearbeitet werden, falls gewünscht. Dies trägt mit dazu bei, eine Nettodatenrate von mindestens 10 Mbps zu realisieren. Noch dazu kann die Größe der Nutzdaten bis zu 4096 Byte pro Rahmen betragen.
Das von der Sende-/Empfangseinrichtung durchgeführte Verfahren kann auch zum Einsatz kommen, wenn in dem Bussystem auch mindestens eine CAN- Teilnehmerstation und/oder mindestens eine CAN FD Teilnehmerstation vorhanden ist, die Nachrichten nach dem CAN-Protokoll und/oder CAN FD Protokoll senden.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Teilnehmerstation sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer speziellen Ausführungsvariante ist die
Schwingungsreduktionseinheit ausgestaltet, auf mindestens einer Busader nach Abschluss einer Arbitrationsphase der Kommunikation die Ströme zu
beeinflussen, die von dem ersten Treiber und/oder dem zweiten Treiber für die Signale getrieben werden.
Möglicherweise unterscheiden sich die Kommunikationsphasen auf dem Bus dadurch, dass in einer Phase, in welcher ausgehandelt wird, welche der
Teilnehmerstationen des Bussystems nachfolgend zumindest zeitweise den exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus bekommt, Bits des Signals eine Bitzeit haben, die um mindestens den Faktor 10 größer als eine Bitzeit von Bits ist, die in der Phase der Kommunikation getrieben werden, in welcher die Teilnehmerstation den exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus hat.
Gemäß einer Option ist die Schwingungsreduktionseinheit derart ausgestaltet, dass die Schwingungsreduktionseinheit nur aktiviert ist, wenn der erste Treiber und/oder der zweite Treiber ein Signal auf den Bus treibt.
Möglicherweise hat die Sende-/Empfangseinrichtung zudem eine erste
Treibernachbildung zum Treiben eines Signals für die erste Busader, um für die erste Busader von dem ersten Treiber gelieferte Ströme zu senken, und/oder eine zweite Treibernachbildung zum Treiben eines Signals für die zweite
Busader, um zusätzlich zu dem zweiten Treiber für die zweite Busader Ströme zu liefern, wobei die Schwingungsreduktionseinheit einen Transistor aufweisen kann, der derart verschaltet ist, dass der Transistor im leitenden Zustand mindestens eine der Treibernachbildungen zum Treiben eines Signals für die erste und/oder zweite Busader ansteuert, und wobei die
Schwingungsreduktionseinheit ausgestaltet ist, den Transistor leitend zu schalten, falls ein Zustandswechsel des empfangenen Signals von einem dominanten Buszustand zu einem rezessiven Buszustand erfasst wird.
Hierbei kann die erste Treibernachbildung einen Treiber, einen Transistor und eine Diode aufweisen, deren Kathode mit einem Drain-Anschluss des Transistors verbunden ist, und deren Anode mit der ersten Busader verbunden ist, wobei der Treiber zum Ansteuern des Transistors verschaltet ist, und wobei ein Source- Anschluss des Transistors mit Masse verbunden ist. Zudem kann die zweite Treibernachbildung einen Treiber, einen Transistor und eine Diode aufweisen, deren Kathode mit einem Source-Anschluss des Transistors verbunden ist, und deren Anode mit einer Spannungsversorgung für die erste und zweite Busader verbunden ist, wobei der Treiber zum Ansteuern des Transistors verschaltet ist, und wobei ein Drain- Anschluss des Transistors mit der zweiten Busader verbunden ist.
Denkbar ist, dass die Schwingungsreduktionseinheit einen Erfassungsblock hat, welcher ausgestaltet ist, einen Zustandswechsel des empfangenen Signals von dem dominanten Buszustand zu dem rezessiven Buszustand zu erfassen, und dessen Eingang parallel zu einem Eingang eines Empfangskomparators der Sende-/Empfangseinrichtung geschaltet ist, und einen RS-Zeitsteuerungsblock, der zum Steuern des Signals auf mindestens einer Busader in Abhängigkeit von dem Erfassungsergebnis des Erfassungsblocks und der erfassten
Kommunikationsphase auf dem Bus ausgestaltet ist.
Hierbei kann die Schwingungsreduktionseinheit zudem einen Phasenlage- Erfassungsblock aufweisen zum Erfassen der zeitlichen Lage der Signale auf den Busadern des Busses zueinander, wobei der RS-Zeitsteuerungsblock zudem zum Steuern des Signals auf mindestens einer Busader in Abhängigkeit von dem Erfassungsergebnis des Phasenlage- Erfassungsblocks ausgestaltet ist, um die Phasenlage des Signals auf der Busader einzustellen.
Die zuvor beschriebene Sende-/Empfangseinrichtung kann Teil einer
Teilnehmerstation für ein Bussystem sein, die zudem eine
Kommunikationssteuereinrichtung aufweist zum Steuern einer Kommunikation der Teilnehmerstation mit mindestens einer weiteren Teilnehmerstation des Bussystems, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung zum Senden von
Nachrichten auf einen Bus des Bussystems und zum Empfangen von
Nachrichten von dem Bus ausgestaltet ist.
Hierbei hat die Kommunikationssteuereinrichtung oder die Sende- /Empfangseinrichtung einen Block, welcher ausgestaltet ist, einen
Zustandswechsel eines vom Bus empfangenen Signals von dem dominanten Buszustand zu dem rezessiven Buszustand zu erfassen, wobei die Schwingungsreduktionseinheit ausgestaltet ist, den Transistor in Abhängigkeit von dem Erfassungsergebnis des Blocks anzusteuern.
Die Kommunikationssteuereinrichtung kann optional ausgestaltet sein, ein Signal an die Sende-/Empfangseinrichtung zu senden, welches die Sende- /Empfangseinrichtung als Grundlage für die Signale für die Busadern verwendet, und das Signal mit einem von der Sende-/Empfangseinrichtung vom Bus empfangenen Signal zur Erzeugung eines Steuersignals zu vergleichen, und wobei die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet ist, das Steuersignal zur Steuerung der Schwingungsreduktionseinheit an die Sende- /Empfangseinrichtung auszugeben.
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 zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem nach Anspruch 14 gelöst. Das Verfahren wird mit einer Sende-/Empfangseinrichtung für ein Bussystem ausgeführt, bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer
Teilnehmerstation auf einen Bus des Bussystems gewährleistet ist, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung einen ersten Treiber, einen zweiten Treiber und eine Schwingungsreduktionseinheit aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, Treiben, mit dem ersten Treiber, eines ersten Signals für eine erste Busader des Busses und Treiben, mit dem zweiten Treiber, eines zweiten Signals für die zweite Busader des Busses, Erfassen, mit einem
Kommunikationsphasen- Erfassungsblock, von unterschiedlichen
Kommunikationsphasen auf dem Bus, und Reduktion, mit einer
Schwingungsreduktionseinheit, von Schwingungen auf den Busadern, die nach einem Zustandswechsel des Signals, das auf mindestens einer der Busadern übertragen wird, von einem dominanten Buszustand zu einem rezessiven Buszustand auftreten, wobei die Schwingungsreduktionseinheit abhängig von der Kommunikationsphase auf dem Bus, die von dem Kommunikationsphasen- Erfassungsblock erfasst wurde, Ströme beeinflusst, die von dem ersten Treiber und/oder dem zweiten Treiber für die Signale getrieben werden.
Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die
Teilnehmerstation genannt sind.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der
Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Zeichnungen
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus von Nachrichten, die von Teilnehmerstationen des Bussystems gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel gesendet werden können;
Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild eines Senders einer Sende- /Empfangseinrichtung des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4A einen zeitlichen Verlauf eines Sendesignals TxD bei der Sende- /Empfangseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sowie Fig. 4B einen zeitlichen Verlauf eines Sendesignals TxD bei einer herkömmlichen Sende-/Empfangseinrichtung;
Fig. 5A einen zeitlichen Verlauf von Bussignalen CAN_H und CAN_L bei der Sende-/Empfangseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sowie Fig. 5B einen zeitlichen Verlauf der Bussignale CAN_H und CAN_L bei der herkömmlichen Sende-/Empfangseinrichtung;
Fig. 6A einen zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF der Bussignale CAN_H und CAN_L bei der Sende-/Empfangseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sowie Fig. 6B einen zeitlichen Verlauf der
Differenzspannung VDIFF der Bussignale CAN_H und CAN_L bei der herkömmlichen Sende-/Empfangseinrichtung;
Fig. 7A einen zeitlichen Verlauf eines Empfangssignals RxD bei der Sende- /Empfangseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sowie Fig. 7B einen zeitlichen Verlauf eines Empfangssignals RxD bei einer herkömmlichen Sende-/Empfangseinrichtung;
Fig. 8 ein elektrisches Schaltbild einer Sende-/Empfangseinrichtung des Bussystems gemäß einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 9 ein elektrisches Schaltbild einer Sende-/Empfangseinrichtung eines Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
Fig.10 ein elektrisches Schaltbild einer Sende-/Empfangseinrichtung eines Bussystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt als Beispiel ein Bussystem 1, das insbesondere grundlegend für ein CAN- Bussystem, ein CAN FD-Bussystem, ein CAN FE-Bussystem, und/oder Abwandlungen davon, ausgestaltet ist, wie nachfolgend beschrieben. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden. In Fig. 1 hat das Bussystem 1 eine 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 genannt werden und dienen zur elektrischen Signalübertragung nach Einkopplung der dominanten Pegel bzw. Erzeugung von rezessiven 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. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind beispielsweise Steuergeräte, Sensoren, Anzeigevorrichtungen, usw. eines Kraftfahrzeugs.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Teilnehmerstation 10 eine
Kommunikationssteuereinrichtung 11, eine Sende-/Empfangseinrichtung 12 und eine Schwingungsreduktionseinheit 15. Die Teilnehmerstation 20 hat dagegen eine Kommunikationssteuereinrichtung 21 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 22. Die Teilnehmerstation 30 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 31, eine Sende-/Empfangseinrichtung 32 und eine Schwingungsreduktionseinheit 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 einer anderen Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die an den Bus 40 angeschlossen sind.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 erstellt und liest erste Nachrichten 45, die beispielsweise modifizierte CAN Nachrichten 45 sind. Hierbei sind die modifizierten CAN Nachrichten 45 auf der Grundlage eines CAN FE-Formats aufgebaut, das in Bezug auf Fig. 2 detaillierter beschrieben ist.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 kann wie ein herkömmlicher CAN- Controller ausgeführt sein. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 46, beispielsweise Classic CAN-Nachrichten 46. Die Classic CAN-Nachrichten 46 sind gemäß dem Classic Basisformat aufgebaut, bei welchem in der Nachricht 46 eine Anzahl von bis zu 8 Datenbytes umfasst sein können. Alternativ ist die Classic CAN-Nachricht 46 als CAN FD Nachricht aufgebaut, bei welcher eine Anzahl von bis zu 64 Datenbytes umfasst sein können, die noch dazu mit einer deutlich schnelleren Datenrate als bei der Classic CAN-Nachricht 46 übertragen werden. Im letzteren Fall ist die
Kommunikationssteuereinrichtung 21 wie ein herkömmlicher CAN FD-Controller ausgeführt.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 31 kann ausgeführt sein, um je nach Bedarf eine CAN FE-Nachricht 45 oder eine Classic CAN-Nachricht 46 für die Sende-/Empfangseinrichtung 32 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Die Kommunikationssteuereinrichtung 31 erstellt und liest also eine erste Nachricht 45 oder zweite Nachricht 46, wobei sich die erste und zweite Nachricht 44, 46 durch ihren Datenübertragungsstandard unterscheiden, nämlich in diesem Fall CAN FE oder CAN. Alternativ ist die Classic CAN-Nachricht 46 als CAN FD Nachricht aufgebaut. Im letzteren Fall ist die Kommunikationssteuereinrichtung 31 wie ein herkömmlicher CAN FD-Controller ausgeführt.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 kann bis auf die nachfolgend noch genauer beschriebenen Unterschiede als CAN FE-Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 kann wie ein herkömmlicher CAN Transceiver oder CAN FD Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung 32 kann ausgeführt sein, um je nach Bedarf Nachrichten 45 gemäß dem CAN FE- Format oder Nachrichten 46 gemäß dem derzeitigen CAN- Basisformat für die Kommunikationssteuereinrichtung 31 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 32 sind zusätzlich oder alternativ wie ein herkömmlicher CAN FD Transceiver ausführbar.
Mit den beiden Teilnehmerstationen 10, 30 ist eine Bildung und dann
Übertragung von Nachrichten 45 mit dem CAN FE Format sowie der Empfang solcher Nachrichten 45 realisierbar.
Fig. 2 zeigt für die Nachricht 45 einen CAN FE Rahmen 450, wie er von der Sende-/Empfangseinrichtung 22 oder der Sende-/Empfangseinrichtung 32 gesendet wird. Der CAN FE-Rahmen 450 ist für die CAN-Kommunikation auf dem Bus 40 in unterschiedliche Felder unterteilt, nämlich ein Startfeld 451, ein Arbitrationsfeld 452, ein Steuerfeld 453, ein Datenfeld 454, ein Prüfsummenfeld 455 und ein Endefeld 456.
Das Startfeld 451 hat beispielsweise ein Bit, das auch SOF-Bit genannt wird und den Beginn des Rahmens bzw. Start of Frame anzeigt. In dem Arbitrationsfeld 452 ist ein Identifizierer mit beispielsweise 32 Bit zur Identifikation des Senders der Nachricht enthalten. Das Arbitrationsfeld 452 kann zusätzlich eine aus einem oder mehreren Bits bestehende Protokollformatinformation enthalten, welche geeignet ist, CAN FE-Rahmen gegenüber CAN-Rahmen oder CAN FD-Rahmen zu unterscheiden.
In dem Steuerfeld 453 ist ein beispielsweise 13 Bit langer Datenlängecode (Data- Length-Code) enthalten, der dann zum Beispiel Werte von 1 bis zu 4096 mit der Schrittweite von 1 annehmen kann, oder alternativ Werte von 0 bis 4095 annehmen kann. Der Datenlängecode kann auch weniger oder mehr Bit umfassen und der Wertebereich und die Schrittweise kann andere Werte annehmen. Das Steuerfeld 453 kann zusätzlich eine aus einem oder mehreren Bits bestehende Protokollformatinformation enthalten, welche geeignet ist, CAN FE-Rahmen gegenüber CAN-Rahmen oder CAN FD-Rahmen zu unterscheiden.
In dem Datenfeld 454 sind die Nutzdaten des CAN-EL-Rahmens bzw. der Nachricht 45 enthalten. Die Nutzdaten können entsprechend dem Wertebereich des Datenlängecodes beispielsweise bis zu 4096 Bytes aufweisen. In dem Prüfsummenfeld 455 ist eine Prüfsumme über die Daten in dem Datenfeld 454 einschließlich der Stuffbits enthalten, die vom Sender der Nachricht 45 nach jeweils 10 gleichen Bits als inverses Bit eingefügt werden. In dem Endefeld 456 ist mindestens ein Acknowledge-Bit enthalten und außerdem eine Folge von 11 gleichen Bits, welche das Ende des CAN FE Rahmens 450 anzeigen. Mit dem mindestens einen Acknowledge-Bit kann mitgeteilt werden, ob ein Empfänger in dem empfangenen CAN FE Rahmen 450 bzw. der Nachricht 45 einen Fehler entdeckt hat oder nicht.
In den Phasen zum Senden des Arbitrationsfelds 452 und des Endefelds 456 wird ein Physical Layer wie bei CAN und CAN- FD verwendet. Ein wichtiger Punkt während dieser Phasen ist, dass das bekannte CS M A/CR- Verfahren Verwendung findet, welches gleichzeitigen Zugriff der Teilnehmerstationen 10,
20, 30 auf den Bus 40 erlaubt, ohne dass die höher priorisierte Nachricht 45, 46 zerstört wird. Dadurch können dem Bussystem 1 relativ einfach weitere Bus- Teilnehmerstationen 10, 20, 30 hinzugefügt werden, was sehr vorteilhaft ist.
Das CS M A/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 2Megabit pro Sekunde im realen Fahrzeug- Einsatz.
Das Steuerfeld 453 und das Datenfeld 454 werden von einem Sender der Nachricht 45 erst auf den Bus 40 gesendet, wenn die Teilnehmerstation 20 als der Sender die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 20 als Sender damit zum Senden der Felder 453 bis 456 einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 hat. Bei der Arbitration wird mit Hilfe des
Identifizierers in dem Arbitrationsfeld 452 bitweise zwischen den
Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgehandelt, welche Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Nachricht 45, 46 mit der höchsten Priorität senden möchte und daher für die nächste Zeit zum Senden der Felder 453 bis 455 den exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 bekommt.
Die Arbitration am Anfang eines Rahmens 450 bzw. der Nachricht 45, 46 und das Acknowledgement in dem Endefeld 456 am Ende des Rahmens 450 bzw. der Nachricht 45, 46 ist nur dann möglich, wenn die Bitzeit deutlich mehr als doppelt so lang ist wie die Signal-Laufzeit zwischen zwei beliebigen
Teilnehmerstationen 10, 20, 30 des Bussystems 1. Daher wird die Bitrate in der Arbitrationsphase bei Übertragung der Felder 451, 452, 456 langsamer gewählt als in den übrigen Feldern des Rahmens 450. Insbesondere wird die Bitrate in der Arbitrationsphase als 500 kbi1/s gewählt, woraus eine Bitzeit von ca. 2ps folgt, wohingegen die Bitrate in den anderen Kommunikationsphase(n) als 5 bis 8 Mbi1/s gewählt wird, woraus eine Bitzeit von ca. 0,2ps und kürzer folgt. Somit ist die Bitzeit des Signals in der Arbitrationsphase um mindestens den Faktor 10 größer als die Bitzeit des Signals in den anderen Kommunikationsphase(n).
Ganz allgemein können in dem Bussystem mit CAN FE 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 auf etwa 10 Megabit pro Sekunde, c) Anheben der Größe der Nutzdaten pro Rahmen auf etwa 4kbyte,
d) Optional: Vollständiger oder teilweiser Verzicht auf das Versenden von Fehlerrahmen (Error Frames) bei Erkennen von Fehlern. Jedoch ist es mit der zuvor beschriebenen Schwingungsreduktionseinheit 15 möglich, dass Fehlerrahmen (Error Frames) weiter verwendet werden können, da die Schwingungsreduktionseinheit 15 die
Buszustands-Übergänge in der Datenphase zeitlich nur sehr kurz beeinflusst.
Dadurch sind Fehlerrahmen (Error Frames) in der Lage, über den aktuellen
Busverkehr zu dominieren (6x dominant in Folge), wie erforderlich. Das ist aus Anwendersicht ein Vorteil.
Fig. 3 zeigt den grundlegenden Aufbau der Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit der Schwingungsreduktionseinheit 15. Die Sende-/Empfangseinrichtung 32 ist auf die gleiche Weise aufgebaut und wird daher nicht separat beschrieben.
Auch wenn nachfolgend immer von der Sende-/Empfangseinrichtung 12
gesprochen wird, ist es alternativ möglich, einen Empfänger in einer separaten Einrichtung extern von dem Sender vorzusehen. Der Empfänger kann wie bei einer herkömmlichen Sende-/Empfangseinrichtung 12 aufgebaut sein.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 ist an den Bus 40, genauer gesagt dessen erste Busader 41 für CAN_H und dessen zweite Busader 42 für CAN_L
angeschlossen. Die Spannungsversorgung, insbesondere CAN-Supply, für die erste und zweite Busader 41, 42 erfolgt über mindestens einen Anschluss 43.
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 mit einem Sender 121, der auch als Transmitter bezeichnet wird, und mit einem Empfänger 122 verbunden, der auch als Receiver bezeichnet wird. Sowohl mit dem Sender 121 als auch dem Empfänger 122 ist eine Anschalteinheit 125 zum Treiben von Signalen über die Anschlüsse 111, 112 an die
Kommunikationssteuereinrichtung 11 verbunden.
Zum Treiben der Signale der Anschlüsse 111, 112 hat die Anschalteinheit 125 einen Sendesignaltreiber 1251 für ein Sendesignal TxD, das auch als TxD-Signal bezeichnet wird und an dem Anschluss 111 von der
Kommunikationssteuereinrichtung 11 empfangen wird. Zudem hat die
Anschalteinheit 125 einen Empfangssignaltreiber 1252 für ein Empfangssignal RxD, das auch als RxD-Signal bezeichnet wird, von den Busadern 41, 42 mittels des Empfängers 122 empfangen wurde und über den Anschluss 112 an die Kommunikationssteuereinrichtung 11 weitergegeben wird. Die Treiber 1251,
1252 sind über ein Digitalteil 1253 mit dem Sender 121 und dem Empfänger 122 verbunden. Das Digitalteil 1253 kann eine Überwachung der Signale TxD, RxD durchführen.
Gemäß Fig. 3 sind Komponenten der Schwingungsreduktionseinheit 15 in den Sender 121 eingebaut. Weitere Komponenten der Schwingungsreduktionseinheit 15 sind in den Empfänger 122 eingebaut. Hierbei hat der Sender 121 zusätzlich zu einem Treiber 1211 mit Treiberschaltung und einer ersten Endstufe aus Transistor und Diode für die erste Busader 41 und einem Treiber 1212 mit der Treiberschaltung und einer zweiten Endstufe aus Transistor und Diode für die zweite Busader 42 eine Treibernachbildung 1213 für die erste Busader 41 und eine Treibernachbildung 1214 für die zweite Busader 42. Der Treiber 1211 kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch als CAN_H-Treiber 1211 eines herkömmlichen Senders bezeichnet werden. Der Treiber 1212, der ebenfalls mit der bei dem Treiber 1211 dargestellten Treiberschaltung angesteuert wird, kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch als CAN_L-Treiber 1212 eines herkömmlichen Senders bezeichnet werden. Die Treibernachbildung 1213 ist somit bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel für CAN_H vorgesehen. Die Treibernachbildung 1214 ist somit bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel für CAN_L vorgesehen. Die Treibernachbildungen 1213, 1214 sind auch
Komponenten der Schwingungsreduktionseinheit 15. Die Treibernachbildungen 1213, 1214 sind auch Komponenten der Schwingungsreduktionseinheit 15.
Der Empfänger 122 hat einen Empfangskomparator 1221, dessen Eingang in einem resistiven, insbesondere symmetrischen, Spannungsteiler 1222, genauer gesagt dessen Mittelabgriff, verschaltet ist, und eine Busvorspannungseinheit 1223. Die Busvorspannungseinheit 1223 speist den resistiven Spannungsteiler 1222 an seinem einen Ende mit einer vorbestimmten Busvorspannung oder einem vorbestimmten Busvorspannungspotenzial. Der resistive Spannungsteiler 1222 ist an seinem anderen Ende an die erste und zweite Busader 41, 42 angeschlossen. Der Eingang des Empfangskomparators 1221 ist mit der Schwingungsreduktionseinheit 15 verschaltet, wie nachfolgend ausgeführt.
Die Schwingungsreduktionseinheit 15 umfasst einen Zustandswechsel- Erfassungsblock 151 und einen Kommunikationsphasen- Erfassungsblock 152. Die Eingänge der Blöcke 151, 152 sind jeweils parallel zu dem Eingang des Empfangskomparators 1221 geschaltet. Die Ausgänge der Blöcke 151, 152 sind an einen RS-Zeitsteuerungsblock 153 angeschlossen bzw. mit dem RS- Zeitsteuerungsblock 153 verbunden. Der Block 153 dient zur Steuerung des Signals auf der ersten Busader 41 bzw. CAN_H und/oder des Signals auf der zweiten Busader 42 bzw. CAN_L, wie nachfolgend noch genauer beschrieben. Die Blöcke 151, 152, 153 sind Komponenten der Schwingungsreduktionseinheit 15 und des Empfängers 122.
In Bezug auf die Treibernachbildungen 1213, 1214 umfasst die
Schwingungsreduktionseinheit 15 einen ersten RS-Treiber 155 und einen zweiten RS-Treiber 156, sowie Transistoren 157, 159 und Dioden 158, 160. Der erste RS-Treiber 155 bildet zusammen mit dem Transistor 157 und der Diode 158 die Treibernachbildung 1213 für das Signal CAN_H. Der zweite RS-Treiber 156 bildet zusammen mit dem Transistor 159 und der Diode 160 die
Treibernachbildung 1214 für CAN_L. Die Transistoren 157, 159 können als Hochvolt-Schalter ausgeführt sein. Alternativ können die Transistoren 157, 159 jeweils als eine Serienschaltung von Niedervolt-Schalttransistor und Hochvolt- Kaskode ausgeführt sein. Kaskoden haben immer ein festes Gatepotential und schalten nicht, sie schirmen nur die Hochspannung ab. Der Transistor 157 umfasst beispielsweise eine Hochvolt-NMOS-Kaskode. Der Transistor 159 umfasst beispielsweise eine Hochvolt-PMOS-Kaskode.
Gemäß Fig. 3 ist der RS-Zeitsteuerungsblock 153 jeweils an seinem Ausgang an die CAN_H_RS-Treiber 155 und CAN_L_RS-Treiber 156 angeschlossen bzw. mit diesen verbunden. Der erste RS-Treiber 155 ist an seinem Ausgang mit dem Gate-Anschluss des Transistors 157 verbunden. Der Source- Anschluss des Transistors 157 ist über den Anschluss 44 an Masse bzw. CAN_GND
angeschlossen. Der Drain-Anschluss des Transistors 157 ist mit der Kathode der Diode 158 verbunden. Die Anode der Diode 158 ist mit der ersten Busader 41, also CAN_H, verbunden.
Außerdem ist der zweite RS-Treiber 156 an seinem Ausgang mit dem Gate- Anschluss des Transistors 159 verbunden. Der Drain-Anschluss des Transistors 159 ist mit der zweiten Busader 42, also CAN_L verbunden. Der Source- Anschluss des Transistors 159 ist mit der Kathode der Diode 160 verbunden. Die Anode der Diode 160 ist über den Anschluss 43 an die Spannungsversorgung bzw. CAN_SUPPLY angeschlossen.
Der Betrieb der Sende-/Empfangseinrichtung 12 gemäß Fig. 3 ist nachfolgend auch anhand der Signalverläufe von Fig. 4A bis Fig. 7B näher erläutert.
Fig. 4A bis Fig. 7A zeigen jeweils einen zeitlichen Verlauf von Signalen bei der Sende-/Empfangseinrichtung 12 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Hierbei stellen sich in Folge eines in Fig. 4A gezeigten Sendesignals TxD die Signale gemäß Fig. 5A bis Fig. 7A ein.
Bei dem Sendesignal TxD von Fig. 4A findet im Laufe der Zeit t bei drei aufeinanderfolgenden Bits ein Zustandswechsel von einem ersten Buszustand 401 zu einem zweiten Buszustand 402 und dann wieder zurück zu dem ersten Buszustand 401 statt. Der erste Buszustand 401 kann auch als Rezessivzustand oder hoher Pegel bezeichnet werden. Der zweite Buszustand 402 kann auch als Dominantzustand oder niedriger Pegel bezeichnet werden. In Folge des
Sendesignals TxD von Fig. 4A stellt sich die Spannung V für die Signale CAN_H und CAN_L gemäß Fig. 5A ein, die Differenzspannung VDIFF = CAN_H - CAN_L gemäß Fig. 6A ein, und ein Empfangssignal RxD gemäß Fig. 7A ein. Die Spannung V für die Signale CAN_H und CAN_L entspricht im ersten Buszustand
401 oder rezessiven Zustand der Hälfte des Busvorspannungspotenzials der Busvorspannungseinheit 1223.
Im Vergleich dazu sind in den Fig. 4B bis Fig. 7B jeweils die zeitlichen Verläufe von Signalen bei einer Sende-/Empfangseinrichtung gemäß einer herkömmlichen Sende-/Empfangseinrichtung veranschaulicht, wie beispielsweise der Sende- /Empfangseinrichtung 13 der Teilnehmerstation 20.
Aus dem Vergleich der Signale von Fig. 5A und Fig. 5B ergibt sich sehr deutlich, dass die Sende-/Empfangseinrichtung 12 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel bei demselben Sendesignal TxD ein deutlich schnelleres Einschwingen der Signale CAN-H und CAN_L bzw. der daraus berechneten Differenzspannung VDIFF nach dem Zustandswechsel von dem Zustand 401 auf den Zustand 402 bzw. von Dominant nach Rezessiv bewirkt. Ist die
Schwellwertspannung des Empfängers 122 auf den üblichen Wert von 0,7 V eingestellt, wie in Fig. 6A und Fig. 6B veranschaulicht, erkennt der Empfänger 122 auch bei einem Zustandswechsel von dem Zustand 401 auf den Zustand
402 bzw. von Dominant nach Rezessiv keine angeblichen Zustandswechsel von dem Zustand 402 auf den Zustand 401 bzw. von Rezessiv nach Dominant. Somit kann eine Abtastung des Empfangssignals RxD bei dem derzeit üblichen Abtastpunkt AP sicher zu dem gewünschten Ergebnis führen, wie in Fig. 7A dargestellt. Dies gilt, auch wenn sich die Länge der Bitzeit tdom des Zustands 401 bzw. eines dominanten Bits gegenüber einer herkömmlichen Sende- /Empfangseinrichtung oder der Sende-/Empfangseinrichtung 13 der
Teilnehmerstation 20 etwas verlängert, wie aus dem Vergleich von Fig. 7A und Fig. 7B ersichtlich.
Somit hat die Sende-/Empfangseinrichtung 12 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel eine geringere Schwingneigung als eine herkömmliche Sende-/Empfangseinrichtung bzw. die Sende-/Empfangseinrichtung 13. Im Betrieb der Sende-/Empfangseinrichtung 12 von Fig. 3 wird ein Wechsel des Buszustands 401 nach 402 bzw. von Dominant nach Rezessiv durch den Zustandswechsel- Erfassungsblock 151 erkannt, wenn bei dem TxD-Signal ein Rezessiv- Buszustand bzw. der Buszustand 401 mindestens für die Zeit eines Bits beginnt, wie in Fig. 4A veranschaulicht. Liegt gemäß der Ausgabe des Kommunikationsphasen- Erfassungsblocks 152 eine entsprechende
Kommunikationsphase vor, steuert der RS-Zeitsteuerungsblock 153 von Fig. 3 den CAN_H_RS-Treiber 155 und/oder den CAN_L_RS-Treiber 156 an.
Der Kommunikationsphasen- Erfassungsblock 152 kann die Arbitrationsphase 452, die Felder 453 bis 455 oder speziell das Datenfeld 453 sowie das Endefeld 456, insbesondere das Endebit (EOF) erkennen. Dadurch kann die Funktionalität der Schwingungsreduktionseinheit 15 je nach Wunsch entweder für alle
Kommunikationsphasen oder Felder 451 bis 456 einer Nachricht 45 gelten oder nur bei abgeschlossener Arbitration, also für das Datenfeld 454 und
gegebenenfalls bereits zuvor für das Steuerfeld 453. Letzteres ist sinnvoll, wenn ansonsten zu viele Teilnehmerstationen 10, 20, 30 gleichzeitig beim Arbitrieren die Funktion der Sende-/Empfangseinrichtung 12 aktivieren können und damit den effektiven Buswiderstand zu stark reduzieren.
Als Folge der Ansteuerung des CAN_H_RS-Treibers 155 und/oder des
CAN_L_RS-Treibers 156 schalten die Transistoren 157 und/oder 159. Die Ansteuerung des CAN_H_RS-Treibers 155 bewirkt beim Übergang des
Buszustands 402 zum Buszustand 401 bzw. von Dominant nach Rezessiv eine Senkung der Ströme an der ersten Busader 41 bzw. der CAN_H-Leitung. Die Ansteuerung des CAN_L_RS-Treibers 156 bewirkt beim Übergang des
Buszustands 402 zum Buszustand 401 bzw. von Dominant nach Rezessiv eine Erhöhung der Ströme bzw. ein Liefern von Strömen an der zweiten Busader 42 bzw. der CAN_L-Leitung. Somit wirkt die Treibernachbildung 1213 für CAN_H als Quelle. Im Unterschied dazu wirkt die Treibernachbildung 1214 für CAN_L als Senke.
Bei dem Beispiel eines Bussystems 1 von Fig. 1, würde nach dem Übergang des Buszustands 402 zum Buszustand 401 bzw. von Dominant nach Rezessiv das Signal CAN_L auf eine Spannung VDIFF - Vd bzw. Spannungswerte von 5 V - 0,65 V gezogen werden, wobei 5V der Wert der Differenzspannung VDIFF = CAN_H - CAN_L ist und für Vd als der Diodenflussspannung der Dioden 158,
160 ein Spannungswert von 0,65 V angenommen wurde. Das Signal CAN_H würde bei diesem Beispiel und einem Übergang des Buszustands von Dominant nach Rezessiv auf 0,65 V gezogen werden. Vorteilhaft ist hier, wenn der
CAN_H_RS-Treiber 155 und/oder der CAN_L_RS-Treiber 156 nur solange angesteuert werden, dass die Signale CAN_H, CAN_L auf den Busadern 41, 42 noch in etwa bei der Sollspannung von VDIFF/2 liegen, also bei 2,5 V liegen. Sollte die differenzielle Busspannung VDIFF jedoch einen anderen Wert haben, wie beispielsweise, dass die Spannung VDIFF im rezessiven Zustand einen Spannungswert von beispielsweise -4 V haben darf, dann ist die Ansteuerung der Treiber 155, 156 zeitunkritisch.
Durch die Ansteuerung der Treibernachbildung 1213 wird ermöglicht, dass beim Übergang des Buszustands 402 zum Buszustand 401 bzw. von Dominant nach Rezessiv an der CAN_H Busader 41 auch Ströme gesenkt werden können.
Durch die Ansteuerung der Treibernachbildung 1214 wird ermöglicht, dass beim Übergang des Buszustands 402 zum Buszustand 401 bzw. von Dominant nach Rezessiv an der CAN_L Busader 42 auch Ströme geliefert werden können.
Durch die beschriebene Ansteuerung der RS-Zeitsteuerungsblöcke 153, 154 wird eine im Schwingkreis vorhandene Energie abgebaut. Die RS- Zeitsteuerungsblöcke 153, 154 sind derart ausgestaltet, dass die Zeit der Ansteuerung der Senke und/oder Quelle in Bruchteilen der Bitzeit, vorzugsweise stufenlos, einstellbar ist. Somit ist auch die Zeit der Ansteuerung der Treiber 155, 156 bzw. der Schalttransistoren 157, 159 in Bruchteilen der Bitzeit, vorzugsweise stufenlos, einstellbar. Die Einstellung kann entweder aufgrund einer Erfassung einer Erfassungseinrichtung im Betrieb der Sende-/Empfangseinrichtung 12 vorgenommen werden oder fest oder, insbesondere von einem Benutzer, konfigurierbar vorgegeben sein.
Somit wird mit der Sende-/Empfangseinrichtung 12 ein Verfahren zur
Reduzierung einer Schwingneigung beim Übergang zwischen unterschiedlichen Bitzuständen durchgeführt. Das Verfahren kann je nach Bedarf nur in der zweiten Kommunikationsphase des CAN-Rahmens 450 ausgeführt werden oder wird, je nach Voreinstellung, auch in der ersten Kommunikationsphase des CAN- Rahmens 450 ausgeführt.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel haben nur die Teilnehmerstationen 10, 30 die Funktionalität der Sende-/Empfangseinrichtung 12. Die
Teilnehmerstationen 10, 30 sind vorzugsweise Teilnehmerstationen oder Knoten mit hoher Schwingneigung. Die hohe Schwingneigung der Teilnehmerstationen 10, 30 kann sich insbesondere durch deren Position im Bussystem 1, die Position der Terminationswiderstände 49, die Stub-Länge bzw.
Stichleitungslänge zu den Teilnehmerstationen 10, 30, usw. ergeben.
Gemäß einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels ist es gemäß einem vereinfachten Ansatz auch möglich, nur eine der beiden Treibernachbildungen 1213, 1214 für die Signale CAN_H oder CAN_L zu bedienen, um die
Schwingungszeit nach dem Zustandswechsel von Dominant nach Rezessiv zu verkürzen. Dies bringt ebenfalls eine Verbesserung gegenüber einer herkömmlichen Sende-/Empfangseinrichtung oder der Sende- /Empfangseinrichtung 13 der Teilnehmerstation 20. In diesem Fall kann bei der Schaltung von Fig. 2 nur die Treibernachbildung 1213, 1214 für das zugehörige Signal CAN_H oder CAN_L vorhanden sein, das bedient werden soll.
Gemäß einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels ist die zuvor beschriebene Funktionalität der Sende-/Empfangseinrichtung 12 nur aktiv, wenn die Sende-/Empfangseinrichtung 12 selbst sendet bzw. als Sender agiert.
Gemäß einer weiteren Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels ist auch die Sende-/Empfangseinrichtung 22 der Teilnehmerstation 20 wie die Sende- /Empfangseinrichtung 12 ausgeführt. In diesem Fall ist die zuvor beschriebene Funktionalität der Sende-/Empfangseinrichtung 12 für alle Teilnehmerstationen 10, 20, 30 des Bussystems aktiv, insbesondere je nach Bedarf. In diesem Fall wäre die Auswertung des Sendesignals TxD von Vorteil, so dass das
Sendesignal TxD vom Anschluss 111 dem RS-Zeitsteuerungsblock 153 zugeführt wird. Durch die beschriebene Ausgestaltung der Sende-/Empfangseinrichtung(en) 12, 32 können in der Datenphase weit höhere Datenraten als mit CAN oder CAN-FD erreicht werden. Zudem kann die Datenlänge in dem Datenfeld 454 auf bis zu 4096 Byte erhöht werden. Dadurch können die Vorteile von CAN in Bezug auf die Arbitrierung beibehalten und dennoch eine größere Anzahl von Daten in kürzerer Zeit als bisher effektiv übertragen werden, das heißt, ohne dass eine Wiederholung der Daten aufgrund eines Fehlers notwendig wäre, wie
nachfolgend erläutert.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Fehlerrahmen in dem Bussystem 1 bei der Übertragung von Nachrichten 45 nicht benötigt werden, jedoch optional verwendet werden können. Werden keine Fehlerrahmen verwendet, werden Nachrichten 45 nicht mehr zerstört, was eine Ursache für die Notwendigkeit einer Doppelübertragung von Nachrichten beseitigt. Dadurch steigt die Nettodaten rate.
Fig. 8 zeigt eine Sende-/Empfangseinrichtung 12A gemäß einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zu der Schaltung von Fig. 3 hat die Sende-/Empfangseinrichtung 12A von Fig. 8 zusätzlich zwei Spannungsquellen 161, 162. Die Spannungsquelle 161 ist in den Pfad zwischen dem Source- Anschluss des Transistors 157 und dem Anschluss 44 geschaltet. Die
Spannungsquelle 162 ist in den Pfad zwischen der Anode der Diode 160 und dem Anschluss 43 geschaltet.
Die Spannungsquellen 161, 162 haben jeweils eine Spannung mit einem Wert, der sich aus einer Spannung am Anschluss 43 abzüglich einer
Diodenflussspannung Vd ergibt. Bei dem Beispiel eines CAN- Bussystems oder eines CAN-FD-Bussystems würde also gelten V_CAN_SUPPLY/2 - Vd. Gemäß dem derzeitigen Standard würde der Wert 2,5 V - 0,65 V betragen, wenn die Dioden 158, 160 einen Spannungswert von 0.65V für die Diodenflussspannung Vd haben. Somit werden die Busadern 41, 42 auf 2.5V gezogen und man kann die Transistoren 157, 159 länger eingeschaltet lassen. In anderen Worten, die Treiber 155, 156 können die Transistoren 157, 159 länger ansteuern als zuvor in Bezug auf Fig. 3 für den derzeitigen Standard von CAN beschrieben. Somit ist die Ansteuerung der Treiber 155, 156 für den derzeitigen Standard von CAN bei dem genannten Beispiel weniger zeitkritisch als bisher. Fig. 9 zeigt für ein zweites Ausführungsbeispiel den grundlegenden Aufbau einer Sende-/Empfangseinrichtung 120, die eine Schwingungsreduktionseinheit 150 aufweist. Das Bussystem 1 und die Sende-/Empfangseinrichtung 120 sind bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede auf die gleiche Weise aufgebaut, wie zuvor gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel oder seinen
Modifikationen für das Bussystem 1 und die Sende-/Empfangseinrichtung 12 beschrieben.
Die Schwingungsreduktionseinheit 150 hat zusätzlich einen Phasenlage- Erfassungsblock 165. Der Phasenlage- Erfassungsblock 165 von Fig. 10 erfasst und bewertet die zeitliche Lage der Signale auf den beiden Busadern 41, 42 zueinander. Je nach Ergebnis steuert der Phasenlage- Erfassungsblock 165 die Treiber 155, 156 bzw. die Schalttransistoren 157, 159 über den RS- Zeitsteuerungsblock 153 an. Der Eingang des Phasenlage- Erfassungsblocks 165 kann ebenfalls parallel zu den Eingängen des Empfangskomparators 1221 geschaltet sein. Der Ausgang des Phasenlage- Erfassungsblocks 165 wird dem RS-Zeitsteuerungsblock 153 als weiterer Eingang zugeführt.
Somit kann ganz allgemein mit dem RS-Zeitsteuerungsblock 153 die
Ansteuerung separat bzw. unabhängig voneinander für die Busadern 41, 42, insbesondere die Signale CAN_H und CAN_L, durchgeführt werden. Somit kann mit dem RS-Zeitsteuerungsblock 153 die Ansteuerung zeitlich getrennt für die Busadern 41, 42, insbesondere für die Signale CAN_H, CAN_L, durchgeführt werden. Dadurch kann sich die Phasenlage der Signale auf den beiden
Busadern 41, 42 ändern. Wird auch noch das Erfassungsergebnis des
Phasenlage- Erfassungsblocks 165 mit herangezogen, kann die Phasenlage der Signale auf den beiden Busadern 41, 42 ganz gezielt verändert werden.
Infolgedessen wird die Dämpfung der Schwingung nach dem Zustandswechsel noch weiter beschleunigt.
Fig. 10 zeigt den grundlegenden Aufbau einer Teilnehmerstation 100 mit einer Kommunikationssteuereinrichtung 110 und einer Sende-/Empfangseinrichtung 1200 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das Bussystem 1 und die Teilnehmerstation 100 sind bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede auf die gleiche Weise aufgebaut, wie zuvor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel oder seinen Modifikationen für das Bussystem 1 und die Teilnehmerstation 10 beschrieben.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 110 ist bis auf die nachfolgend
beschriebenen Unterschiede aufgebaut wie die
Kommunikationssteuereinrichtung 11 des ersten Ausführungsbeispiels. Die Sende-/Empfangseinrichtung 1200 ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede aufgebaut wie die Sende-/Empfangseinrichtung 12 des ersten Ausführungsbeispiels.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 110 hat neben den Anschlüssen 111, 112 für die Signale TxD, RxD einen zusätzlichen Anschluss 115 für ein Steuersignal RS_Control_Out.
Die Sende-/Empfangseinrichtung 1200 hat einen Anschluss 1221A zum Empfang des Sendesignals TxD von dem Anschluss 111 der
Kommunikationssteuereinrichtung 110, wie bereits zuvor in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel allgemeiner beschrieben. Außerdem hat die Sende- /Empfangseinrichtung 1200 einen Anschluss 1221B zum Senden des
Empfangssignals RxD an den Anschluss 112 der
Kommunikationssteuereinrichtung 110, wie bereits zuvor in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel allgemeiner beschrieben. Zusätzlich dazu weist die Sende- /Empfangseinrichtung 1200 einen Anschluss 1225 auf, an welchem das
Steuersignal RS_Control_Out als Steuersignal RS_Control_ln empfangen wird.
Zur Erzeugung des Steuersignals RS_Control_Out für den Anschluss 115 hat die Kommunikationssteuereinrichtung 110 einen Steuerblock 116. Der Steuerblock 116 überwacht den Busverkehr auf den Busadern 41, 42, indem der Steuerblock 116 das als erste Informationen 1161 gespeicherte Sendesignal TxD und das am Anschluss 112 empfangene, und bei Bedarf zwischengespeicherte,
Empfangssignal RxD miteinander vergleicht. Treten im rezessiven Buszustand, also dem ersten Buszustand 401, Abweichungen zwischen den beiden Signalen TxD, RxD auf, wie beispielsweise Zustandswechsel im Empfangssignal RxD, die nicht in dem Sendesignal TxD enthalten waren, so können daraus Rückschlüsse über das Netzwerk bzw. den Bus 40 und die Signalintegrität gezogen werden.
Des Weiteren liegen in dem Steuerblock 116 der
Kommunikationssteuereinrichtung 110 zweite Informationen 1162 vor, wie Bitrate, Ausbreitungsverzögerung (Propagation- Delay) für beide Schaltvorgänge, also einem Zustandswechsel von dem ersten Buszustand 401 zu dem zweiten Buszustand 402. Die Informationen 1162 können alternativ in einem nicht dargestellten weiteren Block, insbesondere Speicher, vorgehalten werden.
Dabei kann der RxD-Ausgang am Anschluss 1221B anstelle eines Digitalsignals das Ausgangssignal eines Analog-Digital-Wandlers sein, welcher die
Differenzspannung des Empfangssignals RxD darstellt.
Unter Berücksichtigung dieser Informationen 1161, 1162 erzeugt der Steuerblock 116 das Steuersignal RS_Control_Out, welches von dem Anschluss 115 ausgegeben wird, an dem Anschluss 1225 der Sende-/Empfangseinrichtung 1200 empfangen wird und an eine Schwingungsreduktionseinheit 1500 weitergegeben wird. Dementsprechend können bei der
Schwingungsreduktionseinheit 1500 die Blöcke 151, 152, 153 der
Schwingungsreduktionseinheiten 15, 150 der vorangehenden
Ausführungsbeispiele entfallen.
Auf diese Weise wird die Steuerung der Reduktion der Schwingneigung (Ringing Suppression) hier nicht von der Sende-/Empfangseinrichtung 1200 gesteuert, sondern von der Kommunikationssteuereinrichtung 110. Hierbei kann die Kommunikationssteuereinrichtung 110, genauer gesagt ihr Steuerblock 116, die Schwingungsreduktionseinheit 1500 an die speziellen Eigenschaften der Teilnehmerstation 100 und des Netzwerks bzw. des Busses 40 anpassen. In anderen Worten, die Kommunikationssteuereinrichtung 110, genauer gesagt ihr Steuerblock 116, kann die Schwingungsreduktionseinheit 1500 Knoten- und Netzwerk-Sensitiv einstellen. Der Steuerblock 116 bietet damit eine Lernfunktion für die Teilnehmerstation 100. Damit kann ebenso eine deutliche Reduktion der Schwingneigung bei dem Zustandswechsel vom zweiten Buszustand 402 zum ersten Buszustand 401 realisiert werden. Zudem kann dadurch ein deutlicher Gewinn für das Bussystem 1 als Gesamtsystem erreicht werden.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Schwingungsreduktionseinheiten 15, 150, 1500 der Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 120, 1200 der
Teilnehmerstationen 10, 20, 30, 100, des Bussystems lund des darin
ausgeführten Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale der zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispiele und/oder deren Modifikationen beliebig kombiniert werden. Zusätzlich oder alternativ sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Das zuvor beschriebene Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen kann jedoch auch eine andere Art von Kommunikationsnetz sein, bei welchem Daten seriell mit zwei verschiedenen Bitraten übertragbar sind. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer
Teilnehmerstation 10, 20, 30 auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist.
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem
Bussystem 1 der Ausführungsbeispiele ist beliebig. Insbesondere kann die Teilnehmerstation 10 in dem Bussystem 1 entfallen. Es ist möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 20 oder 30 in dem Bussystem 1 vorhanden sind.

Claims

Ansprüche
1) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120; 1200) für ein serielles Bussystem (1), mit
einem ersten Treiber (123, 124, 125) zum Treiben eines ersten Signals (CAN_H) für eine erste Busader (41) eines Busses (40) des Bussystems (1), bei welchem Bussystem (1) zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation (10, 20, 30) auf den Bus (40) des Bussystems (1) gewährleistet ist,
einem zweiten Treiber (123, 124, 127) zum Treiben eines zweiten Signals (CAN_L) für die zweite Busader (42) des Busses (40), einem Kommunikationsphasen- Erfassungsblock (152) zum Erfassen von unterschiedlichen Kommunikationsphasen auf dem Bus (40), und
einer Schwingungsreduktionseinheit (15; 150) zur Reduktion von Schwingungen auf den Busadern (41, 42), die nach einem
Zustandswechsel des Signals (CAN_H, CAN_L), das auf mindestens einer der Busadern (41, 42) übertragen wird, von einem dominanten Buszustand (402) zu einem rezessiven Buszustand (401) auftreten, wobei die Schwingungsreduktionseinheit (15; 150; 1500) ausgestaltet ist, abhängig von der Kommunikationsphase auf dem Bus (40), die von dem Kommunikationsphasen- Erfassungsblock (152) erfasst wurde, Ströme zu beeinflussen, die von dem ersten Treiber (123, 124, 125) und/oder dem zweiten Treiber (123, 124, 127) für die Signale (CAN_H, CAN_L) getrieben werden.
2) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120; 1200) nach Anspruch 1, wobei die Schwingungsreduktionseinheit (15; 150) ausgestaltet ist, auf mindestens einer Busader (41; 42) nach Abschluss einer
Arbitrationsphase (452) der Kommunikation die Ströme zu beeinflussen, die von dem ersten Treiber (123, 124, 125) und/oder dem zweiten Treiber (123, 124, 127) für die Signale (CAN_H, CAN_L) getrieben werden.
3) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120) nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Kommunikationsphasen auf dem Bus (40) dadurch
unterscheiden, dass in einer Phase, in welcher ausgehandelt wird, welche der Teilnehmerstationen (10, 20, 30) des Bussystems (1) nachfolgend zumindest zeitweise den exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus (40) bekommt, Bits der Signale eine Bitzeit haben, die um mindestens den Faktor 10 größer als eine Bitzeit von Bits ist, die in der Kommunikationsphase getrieben werden, in welcher die
Teilnehmerstation (10, 20, 30) den exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus (40) hat.
4) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120; 1200) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei die Schwingungsreduktionseinheit (15; 150) derart ausgestaltet ist, dass die Schwingungsreduktionseinheit (15; 150) nur aktiviert ist, wenn der erste Treiber (123, 124, 125) und/oder der zweite Treiber (123, 124, 125) ein Signal auf den Bus (40) treibt.
5) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120; 1200) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, zudem mit
einer ersten Treibernachbildung (1213) zum Treiben eines Signals für die erste Busader (41), um für die erste Busader (41) von dem ersten Treiber (1211) gelieferte Ströme zu senken, und/oder
einer zweiten Treibernachbildung (1214) zum Treiben eines Signals für die zweite Busader (42), um zusätzlich zu dem zweiten Treiber (1212) für die zweite Busader (41) Ströme zu liefern,
wobei die Schwingungsreduktionseinheit (15; 150; 1500) einen Transistor (151) aufweist, der derart verschaltet ist, dass der Transistor (151) im leitenden Zustand mindestens eine der Treibernachbildungen (1213, 1214) zum Treiben eines Signals für die erste und/oder zweite Busader (41, 42) ansteuert, und
wobei die Schwingungsreduktionseinheit (15; 150; 1500) ausgestaltet ist, den Transistor (151) leitend zu schalten, falls ein Zustandswechsel des empfangenen Signals von einem dominanten Buszustand (402) zu einem rezessiven Buszustand (401) erfasst wird.
6) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120; 1200) nach Anspruch 5,
wobei die erste Treibernachbildung (1213) einen Treiber (155), einen Transistor (157) und eine Diode (158) aufweist, deren Kathode mit einem Drain-Anschluss des Transistors (157) verbunden ist, und deren Anode mit der ersten Busader (41) verbunden ist,
wobei der Treiber (155) zum Ansteuern des Transistors (157) verschaltet ist, und
wobei ein Source-Anschluss des Transistors (157) mit Masse verbunden ist.
7) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120; 1200) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die zweite Treibernachbildung (1214) einen Treiber (156), einen Transistor (159) und eine Diode (160) aufweist, deren Kathode mit einem Source- Anschluss des Transistors (157) verbunden ist, und deren Anode mit einer Spannungsversorgung für die erste und zweite Busader (41, 42) verbunden ist,
wobei der Treiber (156) zum Ansteuern des Transistors (159) verschaltet ist, und
wobei ein Drain-Anschluss des Transistors (157) mit der zweiten Busader (42) verbunden ist.
8) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schwingungsreduktionseinheit (15; 150) aufweist einen Erfassungsblock (151), welcher ausgestaltet ist, einen Zustandswechsel des empfangenen Signals von dem dominanten Buszustand (402) zu dem rezessiven Buszustand (401) zu erfassen, und dessen Eingang parallel zu einem Eingang eines
Empfangskomparators der Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120) geschaltet ist, und
einen RS-Zeitsteuerungsblock (153), der zum Steuern des Signals auf mindestens einer Busader (41; 42) in Abhängigkeit von dem Erfassungsergebnis des Erfassungsblocks (165) und der erfassten Kommunikationsphase auf dem Bus (40) ausgestaltet ist.
9) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120) nach Anspruch 8, wobei die Schwingungsreduktionseinheit (15; 150) zudem aufweist
einen Phasenlage- Erfassungsblock (165) zum Erfassen der zeitlichen Lage der Signale auf den Busadern (41, 42) des Busses (40) zueinander,
wobei der RS-Zeitsteuerungsblock (153) zudem zum Steuern des Signals auf mindestens einer Busader (41; 42) in Abhängigkeit von dem Erfassungsergebnis des Phasenlage- Erfassungsblocks (165) ausgestaltet ist, um die Phasenlage des Signals auf der Busader (41; 42) einzustellen.
10) Teilnehmerstation (10; 30; 100) für ein Bussystem (1), mit
einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 110) zum Steuern einer Kommunikation der Teilnehmerstation (10; 30; 100) mit mindestens einer weiteren Teilnehmerstation (10; 20; 30; 100) des Bussystems (1), und
einer Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120; 1200) nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Senden von Nachrichten (45) auf einen Bus (40) des Bussystems (1) und zum Empfangen von
Nachrichten (45) von dem Bus (40).
11) Teilnehmerstation (10; 30; 100) nach Anspruch 10,
wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (110) oder die Sende-/Empfangseinrichtung (12; 120) einen Block (116; 152) aufweist, welcher ausgestaltet ist, einen Zustandswechsel eines vom Bus (40) empfangenen Signals von dem dominanten Buszustand (402) zu dem rezessiven Buszustand (401) zu erfassen,
wobei die Schwingungsreduktionseinheit (15; 150; 1500) ausgestaltet ist, den Transistor (151) in Abhängigkeit von dem
Erfassungsergebnis des Blocks (116; 141) anzusteuern. 12) Teilnehmerstation (100) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die
Kommunikationssteuereinrichtung (110) ausgestaltet ist, ein Signal (TxD) an die Sende-/Empfangseinrichtung (1200) zu senden, welches die Sende-/Empfangseinrichtung (1200) als Grundlage für die Signale (CAN_H, CAN_L) für die Busadern (41, 42) verwendet, und das Signal (TxD) mit einem von der Sende-/Empfangseinrichtung (1200) vom Bus (40) empfangenen Signal (RxD) zur Erzeugung eines Steuersignals zu vergleichen, und wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (110) ausgestaltet ist, das Steuersignal zur Steuerung der
Schwingungsreduktionseinheit (1500) an die Sende- /Empfangseinrichtung (1200) auszugeben.
13) Bussystem (1), mit
einem Bus (40), und
mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 30; 100), welche über den Bus (40) derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können und von denen mindestens eine Teilnehmerstation (10; 30; 100) eine Teilnehmerstation (10; 30; 100) nach einem der Ansprüche 10 bis 12 ist.
14) Verfahren zum Senden einer Nachricht (45) in einem seriellen
Bussystem (1), wobei das Verfahren mit einer Sende- /Empfangseinrichtung (12; 120; 1200) für ein Bussystem (1) ausgeführt wird, bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation (10, 20, 30) auf einen Bus (40) des Bussystems (1) gewährleistet ist, wobei die Sende- /Empfangseinrichtung (12; 120; 1200) einen ersten Treiber (123, 124, 125), einen zweiten Treiber (1212) und eine
Schwingungsreduktionseinheit (15; 150; 1500) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist,
Treiben, mit dem ersten Treiber (123, 124, 125), eines ersten Signals (CAN_H) für eine erste Busader (41) des Busses (40) und Treiben, mit dem zweiten Treiber (1212), eines zweiten Signals (CAN_L) für die zweite Busader (42) des Busses (40), und Erfassen, mit einem Kommunikationsphasen-Erfassungsblock (152), von unterschiedlichen Kommunikationsphasen auf dem Bus (40), und
Reduktion, mit einer Schwingungsreduktionseinheit (15; 150; 1500), von Schwingungen auf den Busadern (41, 42), die nach einem
Zustandswechsel des Signals (CAN_H, CAN_L), das auf mindestens einer der Busadern (41, 42) übertragen wird, von einem dominanten Buszustand (402) zu einem rezessiven Buszustand (401) auftreten, wobei die Schwingungsreduktionseinheit (15; 150; 1500) abhängig von der Kommunikationsphase auf dem Bus (40), die von dem
Kommunikationsphasen-Erfassungsblock (152) erfasst wurde, Ströme beeinflusst, die von dem ersten Treiber (123, 124, 125) und/oder dem zweiten Treiber (123, 124, 127) für die Signale (CAN_H, CAN_L) getrieben werden.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130294540A1 (en) * 2012-05-04 2013-11-07 Infineon Technologies Ag Transmitter circuit and method for operating thereof
US20140156893A1 (en) * 2012-12-05 2014-06-05 Texas Instruments Incorporated Can bus edge timing control apparatus, systems and methods
US20180041240A1 (en) * 2016-08-02 2018-02-08 Denso Corporation Differential communication circuit
WO2019030080A1 (de) * 2017-08-08 2019-02-14 Robert Bosch Gmbh Sende-/empfangseinrichtung für ein bussystem und verfahren zur reduzierung einer schwingneigung beim übergang zwischen unterschiedlichen bitzuständen

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015209196A1 (de) * 2014-09-08 2016-03-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur seriellen Übertragung eines Rahmens über ein Bussystem von einem Sender zu mindestens einem Empfänger und Teilnehmern eines Bussystems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130294540A1 (en) * 2012-05-04 2013-11-07 Infineon Technologies Ag Transmitter circuit and method for operating thereof
US20140156893A1 (en) * 2012-12-05 2014-06-05 Texas Instruments Incorporated Can bus edge timing control apparatus, systems and methods
US20180041240A1 (en) * 2016-08-02 2018-02-08 Denso Corporation Differential communication circuit
WO2019030080A1 (de) * 2017-08-08 2019-02-14 Robert Bosch Gmbh Sende-/empfangseinrichtung für ein bussystem und verfahren zur reduzierung einer schwingneigung beim übergang zwischen unterschiedlichen bitzuständen

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