總線系統(tǒng)的用戶站和改善總線系統(tǒng)中的發(fā)送質(zhì)量的方法
【專利摘要】表明了一種用于總線系統(tǒng)（1）的用戶站（10；30）和一種用于改善總線系統(tǒng)（1）中的發(fā)送質(zhì)量的方法。用戶站（10；30）包括用于經(jīng)由所述總線系統(tǒng)（1）將消息（45；46；47）發(fā)送給所述總線系統(tǒng)（1）的至少一個(gè)其他的用戶站或者從所述總線系統(tǒng)（1）的至少一個(gè)其他的用戶站接收消息（45；46；47）的發(fā)送/接收裝置（12），在所述總線系統(tǒng)（1）中至少間歇地確保用戶站（10，20，30）獨(dú)占地、無(wú)沖突地訪問所述總線系統(tǒng)（1）的總線（40），其中所述發(fā)送/接收裝置（12）具有用于對(duì)要由所述發(fā)送/接收裝置（12）發(fā)送的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行發(fā)送信號(hào)處理的發(fā)送信號(hào)處理裝置（123），并且其中所述發(fā)送信號(hào)處理裝置（123）被構(gòu)建用于通過針對(duì)所述消息（45；46；47）產(chǎn)生內(nèi)部發(fā)送信號(hào)來(lái)設(shè)定所述發(fā)送信號(hào)的位的預(yù)先確定的位對(duì)稱性，其中在所述內(nèi)部發(fā)送信號(hào)中，位的顯性階段被縮短，而位的隱性階段被延長(zhǎng)。
【專利說明】
總線系統(tǒng)的用戶站和改善總線系統(tǒng)中的發(fā)送質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于總線系統(tǒng)的用戶站和一種用于改善總線系統(tǒng)中的發(fā)送質(zhì)量的方法，其中減小在被發(fā)送的位之間的可能的不對(duì)稱性。
【背景技術(shù)】
[0002]針對(duì)在傳感器與控制設(shè)備之間的通信，CAN總線系統(tǒng)已得到廣泛流行。在CAN總線系統(tǒng)中，借助CAN協(xié)議來(lái)傳輸消息，如其在ISO11898中的CAN規(guī)范中所描述的那樣。
[0003]DE 10 000 305 Al描述了CAN(控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network))以及CAN的稱作TTCAN(Time Trigger CAN=時(shí)間觸發(fā)的CAN)的擴(kuò)展。使用在CAN中的介質(zhì)訪問控制方法基于逐位仲裁。在CAN中，逐位仲裁依據(jù)在經(jīng)由總線要傳輸?shù)南⒅畠?nèi)的前導(dǎo)標(biāo)識(shí)符(fuehrender Identifier)來(lái)進(jìn)行。
[0004]如已經(jīng)在DE 10 2012 200 997中所描述的那樣，在逐位仲裁中，最初多個(gè)用戶站可以同時(shí)經(jīng)由總線系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，而由此不干擾數(shù)據(jù)傳輸。在CAN協(xié)議中，在仲裁和數(shù)據(jù)字段中的比特率是相同的，使得適用Bitrate_arb=Bitrate_data。最大比特率為IMbps(兆比特每秒)，即比特時(shí)間為Iys。
[0005]CAN協(xié)議曾以名稱CAN-FD予以進(jìn)一步開發(fā)，根據(jù)該CAN-FD根據(jù)規(guī)范“CAN withFlexible Data-Rate, Specificat1n Vers1n 1.0(具有靈活的數(shù)據(jù)速率的CAN(規(guī)范片反本I.0))”(來(lái)源http: //www.semiconductors.bosch.de)來(lái)傳輸消息。利用CAN-FD可能提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率，在所述系統(tǒng)中數(shù)據(jù)速率迄今曾被系統(tǒng)的總線長(zhǎng)度限制。
[0006]在CAN-ro中，與典型的CAN相比，在仲裁階段結(jié)束時(shí)，緊接著的數(shù)據(jù)階段的比特率被提高到例如2Mbps、4Mbps、8Mbps，使得適用Bi trate_arb〈Bitrate_data。對(duì)于 CAN-FD 總線系統(tǒng)的用戶站的發(fā)送/接收裝置或收發(fā)器的物理層(Physical Layer)而言，位對(duì)稱性是無(wú)錯(cuò)誤傳輸?shù)闹匾獏?shù)。
[0007]在信號(hào)傳輸?shù)娇偩€系統(tǒng)上時(shí)，根據(jù)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在高信號(hào)狀態(tài)與低信號(hào)狀態(tài)之間切換，或者相反地在低信號(hào)狀態(tài)與高信號(hào)狀態(tài)之間切換，其中關(guān)于發(fā)送信號(hào)TX和接收信號(hào)RX，低信號(hào)狀態(tài)也被稱作顯性狀態(tài)(Dominantzustand)，而高信號(hào)狀態(tài)也被稱作隱性狀態(tài)(Rezessivzustand)。在這種情況下，在總線上傳輸?shù)男盘?hào)(總線信號(hào))相對(duì)于總線系統(tǒng)的用戶站的發(fā)送信號(hào)TX被延遲。此外，接收信號(hào)RX在總線系統(tǒng)的其他用戶站中相對(duì)于基于發(fā)送信號(hào)TX得到的總線信號(hào)被延遲。
[0008]位對(duì)稱性bitsym可以被限定為Bitsym=t_tx_t_rx，其中t_tx是在進(jìn)行發(fā)送的用戶站的收發(fā)器的TX輸入端上的位持續(xù)時(shí)間，而t_rx是在同一用戶站的收發(fā)器的RX輸出端上的位持續(xù)時(shí)間。理想的位對(duì)稱性是0，使得適這適用于如下兩個(gè)狀態(tài)，即隱性狀態(tài)和顯性狀態(tài)。
[0009]在位對(duì)稱性過小(顯性階段過長(zhǎng))時(shí)，通信不再可能，因?yàn)樵诮邮招盘?hào)RX的端子上所確定的隱性位短到使得不再能夠由CAN協(xié)議控制器(CAN-ProtocoI ControIIer)置位采樣點(diǎn)(Sample-Punkt)。當(dāng)隱性階段過長(zhǎng)時(shí)，同樣內(nèi)容適用，由此顯性階段變得過短。
[0010]位對(duì)稱性與比特率無(wú)關(guān)。然而，差的位對(duì)稱性在比特率較高時(shí)較強(qiáng)烈地發(fā)生作用。在500kbps(每秒500千比特)的情況下，也稱為開關(guān)時(shí)間的狀態(tài)變換對(duì)總比特時(shí)間具有比在例如SMbps的情況下顯著更小的影響。此外，在高比特率的情況下變得相關(guān)的是，從顯性到隱性的開關(guān)時(shí)間或邊沿(dom=>rec)比從顯性到隱性的開關(guān)時(shí)間或邊沿(dom=>rec)更長(zhǎng)，因?yàn)殡[性狀態(tài)通過ISO標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，不能主動(dòng)驅(qū)動(dòng)。因此，出現(xiàn)位不對(duì)稱性。顯性位變得更長(zhǎng)，隱性位變得更短。
[0011]位對(duì)稱性的參數(shù)最近曾在CiA-CANro興趣組(Spec 601_1)中被引進(jìn)，其中適用的是，隱性位的時(shí)間t_rec在2Mbps的情況下允許處于t_rec=400_550ns的范圍中，而在5Mbps的情況下允許處于t_reC=120-220ns的范圍中。在這種情況下適用的是，線路電阻RL具有為60歐姆的值，線路電容CL具有為10pF的值，以及為負(fù)載電容的電容CRXD，該電容CRXD附在RXD端子或者RXD-管腳上并且例如具有為15pF的值。
[0012]因此有問題的是，缺少的位對(duì)稱性隨著比特率的升高而更強(qiáng)烈地發(fā)生作用。如果對(duì)于信號(hào)所需的位對(duì)稱性未被遵守，則在總線系統(tǒng)中發(fā)生有錯(cuò)誤的傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因而，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于總線系統(tǒng)的用戶站和一種用于改善總線系統(tǒng)中的發(fā)送質(zhì)量的方法，該用戶站和方法解決了前面提到的問題。尤其是，要提供一種用于總線系統(tǒng)的用戶站和一種用于改善總線系統(tǒng)中的發(fā)送質(zhì)量的方法，其中滿足對(duì)在總線系統(tǒng)中接收到的信號(hào)的位對(duì)稱性的要求，使得不出現(xiàn)有錯(cuò)誤的傳輸。
[0014]該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于總線系統(tǒng)的用戶站來(lái)解決。該用戶站包括用于經(jīng)由總線系統(tǒng)將消息發(fā)送給總線系統(tǒng)的至少一個(gè)其他的用戶站或者從總線系統(tǒng)的至少一個(gè)其他的用戶站接收消息的發(fā)送/接收裝置，在所述總線系統(tǒng)中至少間歇地確保用戶站獨(dú)占地、無(wú)沖突地訪問總線系統(tǒng)的總線，其中所述發(fā)送/接收裝置具有用于對(duì)要由發(fā)送/接收裝置發(fā)送的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行發(fā)送信號(hào)處理的發(fā)送信號(hào)處理裝置，并且其中發(fā)送信號(hào)處理裝置被構(gòu)建為用于通過針對(duì)消息產(chǎn)生內(nèi)部發(fā)送信號(hào)來(lái)設(shè)定(Einstellung)發(fā)送信號(hào)的位的預(yù)先確定的位對(duì)稱性，其中在內(nèi)部發(fā)送信號(hào)中，位的顯性階段被縮短，而位的隱性階段被延長(zhǎng)。
[0015]利用該用戶站，總線系統(tǒng)的CAN_H和CAN_I^的更好的位對(duì)稱性是可能的。由此，防止了在總線系統(tǒng)的用戶站之間的有錯(cuò)誤的傳輸或能夠?qū)崿F(xiàn)具有CAN-FD的系統(tǒng)應(yīng)用。較高的位對(duì)稱性提供了確定總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大小的余量。
[0016]用戶站的有利的其他構(gòu)建方案在從屬權(quán)利要求中予以描述。
[0017]可能地，發(fā)送信號(hào)處理裝置被構(gòu)建用于延遲在內(nèi)部發(fā)送信號(hào)中的位的下降邊沿，使得位的顯性階段被縮短，而位的隱性階段被延長(zhǎng)。
[0018]發(fā)送信號(hào)處理裝置也可以被構(gòu)建為，根據(jù)對(duì)位對(duì)稱性的測(cè)量的結(jié)果實(shí)施用于延遲內(nèi)部發(fā)送信號(hào)中的位的下降邊沿的時(shí)間。
[0019]也可能的是，發(fā)送信號(hào)處理裝置被構(gòu)建為，只有當(dāng)用戶站自己是發(fā)送方時(shí)，才實(shí)施發(fā)送信號(hào)處理。
[0020]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，發(fā)送信號(hào)處理裝置被構(gòu)建為根據(jù)消息的仲裁階段和數(shù)據(jù)區(qū)域來(lái)接通或者關(guān)斷發(fā)送信號(hào)處理。在這種情況下，發(fā)送信號(hào)處理裝置可以被構(gòu)建為僅針對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)域?qū)嵤┌l(fā)送信號(hào)處理。
[0021]發(fā)送/接收裝置此外還可以具有用于總線的總線纜芯CAN_H和CANJJ^發(fā)送級(jí)，其中發(fā)送信號(hào)處理裝置被構(gòu)建用于修改CAN_H和CAN_U^]發(fā)送級(jí)，使得CAN_H和CAN_U^]發(fā)送級(jí)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)在數(shù)據(jù)區(qū)域中的從顯性到隱性的狀態(tài)變換。
[0022]此外，該用戶站再者可具有用于控制總線系統(tǒng)中的通信的通信控制裝置，其中該通信控制裝置或者發(fā)送/接收裝置被構(gòu)建用于檢測(cè)數(shù)據(jù)區(qū)域。
[0023]前面所描述的用戶站可以是如下總線系統(tǒng)的部分:該總線系統(tǒng)具有總線和至少兩個(gè)用戶站，所述至少兩個(gè)用戶站經(jīng)由總線彼此連接，使得所述至少兩個(gè)用戶站能夠彼此通信，其中所述至少兩個(gè)用戶站中的至少一個(gè)用戶站是前面所描述的用戶站。
[0024]前面所提到的任務(wù)再者還通過根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種用于改善總線系統(tǒng)中的發(fā)送質(zhì)量的方法來(lái)解決。在總線系統(tǒng)中，至少間歇地確保用戶站獨(dú)占地、無(wú)沖突地訪問總線系統(tǒng)的總線。該方法包括如下步驟:利用用戶站的發(fā)送/接收裝置的發(fā)送信號(hào)處理裝置來(lái)處理要由發(fā)送/接收裝置發(fā)送的發(fā)送信號(hào)，其方式是:通過產(chǎn)生內(nèi)部發(fā)送信號(hào)來(lái)設(shè)定發(fā)送信號(hào)的位的預(yù)先確定的位對(duì)稱性，其中位的顯性階段被縮短而位的隱性階段被延長(zhǎng)，以及利用發(fā)送/接收裝置將內(nèi)部發(fā)送信號(hào)作為消息經(jīng)由總線系統(tǒng)發(fā)送給總線系統(tǒng)的至少一個(gè)其他的用戶站。
[0025]該方法提供了如其在前面關(guān)于用戶站所提到的優(yōu)點(diǎn)同一的優(yōu)點(diǎn)。
[0026]本發(fā)明的其他可能的實(shí)施方案也包括在前面或者在下文中有關(guān)這些實(shí)施例所描述的特征或者實(shí)施形式的未明確提到的組合。在此，本領(lǐng)域技術(shù)人員也將添加單個(gè)方面作為對(duì)本發(fā)明的相應(yīng)基本形式的改進(jìn)或者補(bǔ)充。
【附圖說明】
[0027]隨后參照所附的附圖并且依據(jù)實(shí)施例更詳細(xì)地描述了本發(fā)明。在附圖中:
圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的總線系統(tǒng)的簡(jiǎn)化的方框電路圖；
圖2示出了根據(jù)第一實(shí)施例的總線系統(tǒng)的用戶站的發(fā)送/接收裝置的方框電路圖；
圖3示出了用于闡明由根據(jù)第一實(shí)施例的總線系統(tǒng)的用戶站發(fā)送的消息的結(jié)構(gòu)的圖解；
圖4示出了發(fā)送信號(hào)關(guān)于時(shí)間的電壓變化過程，如其能夠由根據(jù)第一實(shí)施例的總線系統(tǒng)的用戶站所發(fā)送的那樣；
圖5示出了接收信號(hào)關(guān)于時(shí)間的電壓變化過程，如其被根據(jù)第一實(shí)施例的總線系統(tǒng)的用戶站所接收到的那樣；
圖6示出了發(fā)送信號(hào)關(guān)于時(shí)間的電壓變化過程，如其由根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)送/接收裝置為了發(fā)送所接收到的那樣；
圖7示出了內(nèi)部發(fā)送信號(hào)關(guān)于時(shí)間的電壓變化過程，如其由根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)送/接收裝置所產(chǎn)生的那樣；
圖8示出了接收信號(hào)關(guān)于時(shí)間的電壓變化過程，如其被根據(jù)第一實(shí)施例的總線系統(tǒng)的用戶站所接收到的那樣；
圖9示出了根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)送信號(hào)處理裝置的方框電路圖；
圖10示出了根據(jù)第一實(shí)施例的用于改善總線系統(tǒng)中的接收質(zhì)量的方法的流程圖； 圖11示出了根據(jù)第二實(shí)施例的用于改善總線系統(tǒng)中的接收質(zhì)量的方法的流程圖；以及圖12示出了根據(jù)第三實(shí)施例的用于改善總線系統(tǒng)中的接收質(zhì)量的方法的流程圖。
[0028]在這些附圖中，相同的或者功能相同的要素只要未另外說明就被配備有同一附圖
ο
【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1示出了總線系統(tǒng)1，該總線系統(tǒng)I例如可以是CAN總線系統(tǒng)、CAN-FD總線系統(tǒng)等。總線系統(tǒng)I可以在車輛、尤其是機(jī)動(dòng)車、飛機(jī)等中或者在醫(yī)院等中得到應(yīng)用。
[0030]在圖1中，總線系統(tǒng)I具有多個(gè)用戶站10、20、30，所述用戶站10、20、30分別被連接到總線40上，所述總線40具有第一總線纜芯41和第二總線纜芯42。這些總線纜芯41、42也可以稱為CAN_H和CAN_L并且用于在發(fā)送狀態(tài)下耦合輸入顯性電平。消息45、46、47可以以信號(hào)為形式經(jīng)由總線40在各個(gè)用戶站10、20、30之間被傳輸。用戶站10、20、30例如可以是機(jī)動(dòng)車的控制設(shè)備或者顯示設(shè)備。
[0031]如在圖1中所示出的那樣，用戶站10、30分別具有通信控制裝置11和發(fā)送/接收裝置12。而用戶站20具有通信控制裝置11和發(fā)送/接收裝置13。用戶站10、30的發(fā)送/接收裝置12和用戶站20的發(fā)送/接收裝置13分別直接被連接到總線40上，即使這在圖1中未示出也如此。
[0032]通信控制裝置11用于控制相應(yīng)的用戶站10、20、30經(jīng)由總線40與連接到總線40上的用戶站10、20、30中的另一用戶站的通信。通信控制裝置11可以如傳統(tǒng)的CAN控制器那樣被實(shí)施。
[0033]用戶站20的發(fā)送/接收裝置13用于以發(fā)送信號(hào)TX為形式將消息46發(fā)送給總線系統(tǒng)I的另一用戶站和用于以接收信號(hào)RX為形式接收總線系統(tǒng)I的另外的用戶站的消息45、47。發(fā)送/接收裝置13可以如傳統(tǒng)的CAN收發(fā)器那樣被實(shí)施。
[0034]在這一方面，圖2示出了發(fā)送/接收裝置12的結(jié)構(gòu)。發(fā)送/接收裝置12在其端子121、122上與通信控制裝置11連接。在這種情況下，端子121用于將發(fā)送信號(hào)TX從通信控制裝置11輸入到發(fā)送/接收裝置12中，用于發(fā)送到總線40上。端子122用于將由發(fā)送/接收裝置12從總線40接收到的接收信號(hào)RX轉(zhuǎn)發(fā)給通信控制裝置11。在發(fā)送信號(hào)TX的路徑中，發(fā)送/接收裝置12具有發(fā)送信號(hào)處理裝置123，用于在發(fā)送信號(hào)TX被轉(zhuǎn)送給用于總線纜芯CAN_H和CAN_L的發(fā)送級(jí)的發(fā)送級(jí)單元124之前處理發(fā)送信號(hào)TX?？偩€纜芯CAN_H連接到發(fā)送/接收裝置12的端子125上?？偩€纜芯CAN_L連接到發(fā)送/接收裝置12的端子126上。在接收信號(hào)RX經(jīng)由端子122被轉(zhuǎn)發(fā)給通信控制裝置11之前，接收信號(hào)RX從端子125、126被輸送給接收信號(hào)處理裝置127。在發(fā)送/接收裝置12的端子128上，發(fā)送級(jí)單元124連接到用于發(fā)送級(jí)單元124的電壓VCC5上。發(fā)送級(jí)單元124和接收信號(hào)處理裝置127經(jīng)由端子129與地連接并且因此接地。借助耦合輸出網(wǎng)絡(luò)的電阻50，可以在端子125、126上測(cè)量傳輸特性。電阻50典型地具有為60歐姆的值。發(fā)送信號(hào)處理裝置123可由外部裝置60來(lái)配置。
[0035]與此相對(duì)照，發(fā)送/接收裝置13不具有發(fā)送信號(hào)處理裝置123并且因而例如如傳統(tǒng)的CAN收發(fā)器那樣被實(shí)施。
[0036]因此，發(fā)送/接收裝置12根據(jù)CAN協(xié)議通信，而接收裝置13可以根據(jù)CAN協(xié)議或者CAN-FD協(xié)議通信。
[0037]圖3在其上部分中依據(jù)消息45示出了CAN幀，如其由發(fā)送/接收裝置12或者發(fā)送/接收裝置13發(fā)送的那樣，而在其下部分中示出CAN-Π)幀，如其可由發(fā)送/接收裝置12發(fā)送的那樣。CAN幀和CAN-FD幀針對(duì)在總線40上的CAN通信基本被劃分成兩個(gè)不同的階段，即仲裁階段451、453和數(shù)據(jù)區(qū)域452，該數(shù)據(jù)區(qū)域452在CAN-HS中也稱為數(shù)據(jù)字段或在CAN-Π)中也稱為數(shù)據(jù)階段。在CAN-Π)中，與典型的CAN相比，在仲裁階段451結(jié)束時(shí)，緊接著的數(shù)據(jù)階段的比特率被提高到例如2、4、8Mbps。由此適用的是，在CAN-FD中，仲裁階段451、453中的比特率小于在數(shù)據(jù)區(qū)域452中的比特率。在CAN-FD中，數(shù)據(jù)區(qū)域452相對(duì)于CAN幀的數(shù)據(jù)區(qū)域452明顯被縮短。
[0038]在總線系統(tǒng)I中進(jìn)行通信時(shí)，一方面可出現(xiàn)位不對(duì)稱性，因?yàn)榻邮臻撝档奈恢酶鶕?jù)IS011898-2典型地處于0.7V并且由此并不居中地在為2V的典型總線電壓差中。另一方面，根據(jù)如下情況得到位不對(duì)稱性:CAN協(xié)議需要顯性和隱性狀態(tài)，其中從隱性到顯性的狀態(tài)變換(rec=>dom)由發(fā)送級(jí)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，而從顯性到隱性的狀態(tài)變換(dom=>rec)確定了總線特征(如電阻和電容)的大部分。
[0039]圖4和圖5示出了針對(duì)其中在發(fā)送/接收裝置12中未進(jìn)行發(fā)送信號(hào)TX的校正的情況利用發(fā)送/接收裝置12將消息45作為CAN幀或者CAN-FD幀進(jìn)行發(fā)送的結(jié)果。發(fā)送信號(hào)TX在圖4中被示為電壓U關(guān)于時(shí)間t的時(shí)間變化過程曲線圖。在這種情況下，發(fā)送信號(hào)TX在時(shí)間上看來(lái)首先具有隱性階段，接著具有顯性階段并且此后又具有隱性階段。顯性階段和/或隱性階段可以包括一個(gè)或者多個(gè)位。圖5將由此得出的接收信號(hào)RX示為電壓U關(guān)于時(shí)間t的時(shí)間變化過程曲線圖。在這種情況下，發(fā)送信號(hào)TX具有顯性電平的時(shí)間t_tx在接收信號(hào)RX中被延長(zhǎng)到時(shí)間1:_^。
[0040]與此相對(duì)照，圖6至圖8示出了針對(duì)其中在發(fā)送/接收裝置12進(jìn)行發(fā)送信號(hào)TX的校正的情況(如隨后所描述的那樣)利用發(fā)送/接收裝置12將消息45作為CAN幀或者CAN-FD幀進(jìn)行發(fā)送的結(jié)果。在這種情況下，圖6將發(fā)送信號(hào)TX示為電壓U關(guān)于時(shí)間t的時(shí)間變化過程曲線圖。發(fā)送信號(hào)TX在時(shí)間上看來(lái)首先具有隱性階段，接著具有顯性階段并且此后又具有隱性階段。顯性階段和/或隱性階段可以包括一個(gè)或者多個(gè)位。圖7將在發(fā)送/接收裝置12內(nèi)部產(chǎn)生的發(fā)送信號(hào)TX_intern示為電壓U關(guān)于時(shí)間t的時(shí)間變化過程曲線圖。圖8將由此得出的接收信號(hào)RX示為電壓U關(guān)于時(shí)間t的時(shí)間變化過程曲線圖。在這種情況下，在發(fā)送/接收裝置13內(nèi)部產(chǎn)生的發(fā)送信號(hào)TX_intern借助發(fā)送信號(hào)處理裝置123有關(guān)發(fā)送信號(hào)TX的下降邊沿被延遲了延遲時(shí)間t_d。由此，接收信號(hào)RX由于發(fā)送信號(hào)TX而具有顯性電平的時(shí)間、^在接收信號(hào)RX中被縮短，使得適用t_rx=t_tx。
[0041]換言之，到達(dá)發(fā)送/接收裝置12的TX端子(TX管腳)的信號(hào)由發(fā)送信號(hào)處理裝置123有關(guān)下降邊沿被延遲了時(shí)間t_d。因此，到達(dá)發(fā)送/接收裝置12的TX端子的信號(hào)的位的顯性階段被縮短。相對(duì)應(yīng)地，到達(dá)發(fā)送/接收裝置12的TX端子的信號(hào)的位的隱性階段被延長(zhǎng)。
[0042]利用由發(fā)送信號(hào)處理裝置123執(zhí)行的方法可以設(shè)定接收信號(hào)RX的理想的位對(duì)稱性。
[0043]圖9示出了發(fā)送信號(hào)處理裝置123的可能的實(shí)施方式。因此，發(fā)送信號(hào)處理裝置123可以具有檢測(cè)單元1231、分析單元1232和時(shí)間元件1233。發(fā)送信號(hào)處理裝置123可以實(shí)施在圖10中予以闡明的用于改善總線系統(tǒng)I中的接收質(zhì)量的方法。
[0044]根據(jù)圖10，在該方法在步驟SI開始之后，利用檢測(cè)單元1231檢測(cè)發(fā)送信號(hào)TX，并且檢測(cè)的結(jié)果被輸送給分析單元1232。此后，該流程繼續(xù)行進(jìn)到步驟S2。
[0045]在步驟S2，分析單元1232分析檢測(cè)單元1231是否已檢測(cè)發(fā)送信號(hào)TX的下降邊沿。如果發(fā)送信號(hào)TX的下降邊沿曾被檢測(cè)，則該流程繼續(xù)行進(jìn)到步驟S3。否則，該流程繼續(xù)行進(jìn)到步驟S4。
[0046]在步驟S3，采用時(shí)間元件1233，并且時(shí)間元件1233將發(fā)送信號(hào)TX的下降邊沿延遲了延遲時(shí)間t_d，如在圖6和圖7中所闡明的那樣。延遲時(shí)間t_d可以由外部裝置60來(lái)設(shè)定。這在配置發(fā)送信號(hào)處理裝置123時(shí)可利用外部裝置60來(lái)進(jìn)行。此后，該流程繼續(xù)行進(jìn)到步驟S40
[0047]在步驟S4，發(fā)送信號(hào)TXjntern被轉(zhuǎn)發(fā)給發(fā)送/接收裝置12的發(fā)送級(jí)單元124，并且因此被耦合輸入到總線40上。此后，該流程返回到步驟SI。
[0048]當(dāng)發(fā)送信號(hào)處理裝置123和/或發(fā)送/接收裝置12和/或用戶站10、30關(guān)斷時(shí)，該方法結(jié)束。
[0049]因此，發(fā)送/接收裝置12能夠均衡接收信號(hào)RX中的位不對(duì)稱性并建立理想的位對(duì)稱性。
[0050]利用發(fā)送信號(hào)處理裝置123要保證，不超過來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)IS011898-2的傳播延遲時(shí)間(Propagat1n Delay Time)的上限。例如，在發(fā)送/接收裝置13中，最大傳播延遲時(shí)間關(guān)于溫度和多個(gè)部分(Teil)具有為200ns的值。如果在發(fā)送/接收裝置12中接著需要具有為35ns的值的延遲時(shí)間〖_(1，以便設(shè)定理想的位對(duì)稱性，則發(fā)送/接收裝置12的傳播延遲時(shí)間處于235ns。這小于來(lái)自IS011898-2的最大傳播延遲時(shí)間，該最大傳播延遲時(shí)間處于為255ns的值，使得滿足ISO11898-2的要求。
[0051 ]在本實(shí)施例的有利的修改方案中，延遲時(shí)間t_d不是固定地被設(shè)定，而是根據(jù)位對(duì)稱性的測(cè)量來(lái)被調(diào)節(jié)或者被設(shè)定。由此始終可以實(shí)現(xiàn)理想的位對(duì)稱性。測(cè)量可以由發(fā)送/接收裝置12或者外部裝置60實(shí)施。
[0052]由發(fā)送/接收裝置12在發(fā)送信號(hào)處理裝置123中執(zhí)行的方法首先能夠?qū)崿F(xiàn)用于目前的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的CAN-FD系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由發(fā)送/接收裝置12在發(fā)送信號(hào)處理裝置123中執(zhí)行的方法可應(yīng)用于CAN-HS和CAN-FD。此外，有利的是，由發(fā)送/接收裝置12在發(fā)送信號(hào)處理裝置123中執(zhí)行的方法與在總線40上的確定的通信階段無(wú)關(guān)。
[0053]圖11闡明了根據(jù)第二實(shí)施例的方法。在這種情況下，發(fā)送信號(hào)處理裝置123又實(shí)施用于改善總線系統(tǒng)I中的接收質(zhì)量的方法，如關(guān)于第一實(shí)施例所描述的那樣。然而根據(jù)本實(shí)施例，發(fā)送信號(hào)處理裝置123附加地實(shí)施步驟310、311、312。
[0054]在步驟SlO中，發(fā)送信號(hào)處理裝置123例如同樣利用檢測(cè)單元1231檢測(cè)發(fā)送/接收裝置12自己是否是發(fā)送方。為此，發(fā)送信號(hào)處理裝置123可以觀察從通信控制裝置11到達(dá)發(fā)送/接收裝置1200的發(fā)送信號(hào)TX的下降邊沿。發(fā)送信號(hào)處理裝置123依據(jù)發(fā)送信號(hào)TX的被計(jì)數(shù)的下降邊沿判斷:發(fā)送/接收裝置12是否在數(shù)據(jù)區(qū)域452中充當(dāng)發(fā)送方。因此，檢測(cè)單元1231包括計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器尤其是被構(gòu)建為5位計(jì)數(shù)器。發(fā)送信號(hào)TX的下降邊沿用作檢測(cè)單元1231或計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入(Takteingang)?？商孢x地，計(jì)數(shù)器也可以對(duì)發(fā)送信號(hào)TX的上升邊沿進(jìn)行計(jì)數(shù)。在這種情況下，利用的是，在仲裁階段451、453中發(fā)送最大35位(沒有填充位(Stuffbit))，即出現(xiàn)最大17個(gè)下降邊沿。這例如可以通過使用5位計(jì)數(shù)器來(lái)檢測(cè)。計(jì)數(shù)器的復(fù)位可通過時(shí)間元件進(jìn)行。仲裁階段451、453的比特率被傳送給檢測(cè)單元1231。時(shí)間元件典型地為8位。然而，時(shí)間元件也可以為至少6位和最大11位。時(shí)間元件的選擇視總線系統(tǒng)的分別所使用的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議而定。
[0055]如果發(fā)送/接收裝置12自己是發(fā)送方，則該流程繼續(xù)行進(jìn)至步驟S11。否則，該流程退回到步驟S10。
[0056]在步驟Sll，發(fā)送信號(hào)處理裝置123例如同樣利用檢測(cè)單元1231檢測(cè):在CAN通信期間是否檢測(cè)適合于利用發(fā)送信號(hào)處理裝置123進(jìn)行發(fā)送信號(hào)處理的階段。當(dāng)保證用戶站10、30自己進(jìn)行發(fā)送并且總線系統(tǒng)I中沒有另外的用戶站進(jìn)行發(fā)送時(shí)，那么始終是利用發(fā)送信號(hào)處理裝置123進(jìn)行發(fā)送信號(hào)處理的合適的階段或者區(qū)域。在CAN和CAN-FD中，這是在圖2的數(shù)據(jù)區(qū)域452中的情況。利用檢測(cè)裝置127對(duì)仲裁階段451、453的結(jié)束或者數(shù)據(jù)區(qū)域452的開始的識(shí)別已可以根據(jù)步驟SlO的結(jié)果推斷。可替選地或者附加地，可以經(jīng)由BRS位對(duì)仲裁階段451、453的結(jié)束或者數(shù)據(jù)區(qū)域452的開始進(jìn)行識(shí)別，該BRS位在仲裁階段451、453結(jié)束時(shí)存在。在這種情況下，發(fā)送/接收裝置12能夠?qū)⒃跀?shù)據(jù)區(qū)域452中使用的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議解碼。因此，發(fā)送/接收裝置12是局部網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器(Partial-Networking-Transceiver )。如果發(fā)送信號(hào)處理裝置123已檢測(cè)了數(shù)據(jù)區(qū)域452，則該流程繼續(xù)行進(jìn)到步驟S12。否則，該流程退回到步驟SI O。
[0057]在步驟S12中，發(fā)送信號(hào)處理裝置123例如借助檢測(cè)單元1231測(cè)量CAN_H和CAN_I^位對(duì)稱性。在這種情況下，數(shù)據(jù)區(qū)域453中的比特率被確定。如果存在過大的位不對(duì)稱性，則該流程繼續(xù)行進(jìn)至步驟SI，使得執(zhí)行發(fā)送信號(hào)處理，如在第一實(shí)施例中關(guān)于圖9和圖10所描述的那樣。否則，該流程返回到步驟SlO。
[0058]利用發(fā)送信號(hào)處理裝置123進(jìn)行發(fā)送信號(hào)處理在識(shí)別數(shù)據(jù)區(qū)域452時(shí)開始。在數(shù)據(jù)區(qū)域452結(jié)束時(shí)，利用發(fā)送信號(hào)處理裝置123進(jìn)行發(fā)送信號(hào)處理結(jié)束。在此，所使用的設(shè)定被存儲(chǔ)并且保持長(zhǎng)時(shí)間獲得，直至發(fā)送信號(hào)處理裝置123檢測(cè)并且因此識(shí)別接下來(lái)的數(shù)據(jù)區(qū)域452或者檢測(cè)并且因此識(shí)別仲裁階段451、453的結(jié)束。由此，由發(fā)送信號(hào)處理裝置123執(zhí)行的方法可以利用步驟SI至S4根據(jù)消息45或者消息46;47的仲裁階段451 ;453和數(shù)據(jù)區(qū)域452而被接通或者被關(guān)斷。
[0059]當(dāng)集成到發(fā)送/接收裝置12中的用于局部網(wǎng)絡(luò)功能的協(xié)議控制器存在并且可用于在仲裁結(jié)束時(shí)識(shí)別尤其BRS位時(shí)，根據(jù)本實(shí)施例的發(fā)送/接收裝置12可以特別成本低廉地被實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，協(xié)議控制器要由足夠精確的時(shí)鐘來(lái)運(yùn)行。
[0060]根據(jù)本實(shí)施例的修改方案，利用通信控制裝置11的CAN模塊作為外部裝置60來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)域452進(jìn)行識(shí)別。通信控制裝置11的CAN-模塊借助開關(guān)信號(hào)S將識(shí)別的結(jié)果輸出給發(fā)送/接收裝置12。開關(guān)信號(hào)S用信號(hào)通知數(shù)據(jù)區(qū)域452。在這種情況下，發(fā)送/接收裝置120和通信控制裝置11分別具有附加的管腳，用于傳輸開關(guān)信號(hào)S。這比根據(jù)其必需集成到發(fā)送/接收裝置12中的協(xié)議控制器的解決方案更為成本低廉，該協(xié)議控制器在仲裁結(jié)束時(shí)識(shí)別尤其BRS位并且要由足夠精確的時(shí)鐘運(yùn)行。
[0061]根據(jù)本實(shí)施例的其他修改方案，步驟SlO至S12也可以由發(fā)送/接收裝置12的一個(gè)或多個(gè)另外的裝置或者也由外部裝置60實(shí)施。
[0062]由發(fā)送/接收裝置12在發(fā)送信號(hào)處理裝置123中執(zhí)行的根據(jù)圖11的方法和/或其修改方案首先也能夠?qū)崿F(xiàn)用于目前的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的CAN-ro系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由發(fā)送/接收裝置12在發(fā)送信號(hào)處理裝置123中執(zhí)行的根據(jù)圖11的方法和/或其修改方案也可應(yīng)用于CAN-HS和CAN-FD。再者有利的是，由發(fā)送/接收裝置12在發(fā)送信號(hào)處理裝置123中執(zhí)行的根據(jù)圖11的方法和/或其修改方案與在總線40上的確定的通信階段無(wú)關(guān)。
[0063]圖12闡明了根據(jù)第三實(shí)施例的方法。在這種情況下，發(fā)送信號(hào)處理裝置123又實(shí)施用于改善總線系統(tǒng)I中的接收質(zhì)量的方法，如關(guān)于第二實(shí)施例所描述的那樣。然而，此處不是實(shí)施步驟S4而是實(shí)施步驟S41。
[0064]在步驟S41中，發(fā)送信號(hào)處理裝置123在識(shí)別數(shù)據(jù)區(qū)域453之后針對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)域453的位修改發(fā)送級(jí)單元124的總線纜芯CAN_H和CANJ^發(fā)送級(jí)，使得從顯性到隱性的狀態(tài)變換(dom=>rec)由發(fā)送級(jí)單元124的發(fā)送級(jí)0六1'1_!1和041'1_]^主動(dòng)驅(qū)動(dòng)。因?yàn)檫@只在數(shù)據(jù)區(qū)域453中發(fā)生，所以避免了總線系統(tǒng)I的不同發(fā)送/接收裝置12、13彼此相對(duì)地驅(qū)動(dòng)。
[0065]即使在步驟S41中也通過經(jīng)修改的發(fā)送級(jí)單元124實(shí)現(xiàn):到達(dá)發(fā)送/接收裝置12的TX端子的信號(hào)的位的顯性階段被縮短，而到達(dá)發(fā)送/接收裝置12的TX端子的信號(hào)的位的隱性階段相對(duì)應(yīng)地被延長(zhǎng)。
[0066]由發(fā)送/接收裝置12在發(fā)送信號(hào)處理裝置123中執(zhí)行的根據(jù)圖12的方法首先也能夠?qū)崿F(xiàn)用于目前的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的CAN-ro系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由發(fā)送/接收裝置12在發(fā)送信號(hào)處理裝置123中執(zhí)行的根據(jù)圖12的方法也可應(yīng)用于CAN-HS和CAN-FD。再者，有利的是，由發(fā)送/接收裝置12在發(fā)送信號(hào)處理裝置123中執(zhí)行的根據(jù)圖12的方法與在總線40上的確定的通信階段無(wú)關(guān)。
[0067]根據(jù)第一至第三實(shí)施例的方法和用戶站10、20、30的總線系統(tǒng)I的所有前面所描述的構(gòu)建方案都可以單個(gè)地或以所有可能的組合得到應(yīng)用。附加地，尤其是可設(shè)想如下修改方案。
[0068]根據(jù)第一至第三實(shí)施例的前面所描述的總線系統(tǒng)I依據(jù)基于CAN協(xié)議的總線系統(tǒng)來(lái)描述。然而，根據(jù)第一至第三實(shí)施例的總線系統(tǒng)I也可以是其他類型的通信網(wǎng)絡(luò)。有利的是，但不是必然的前提條件:在總線系統(tǒng)I中至少在確定的時(shí)間段內(nèi)確保用戶站10、20、30獨(dú)占地、無(wú)沖突地訪問總線線路40或者總線線路40的共同的通道。
[0069]根據(jù)第一至第三實(shí)施例的總線系統(tǒng)I尤其是CAN網(wǎng)絡(luò)或者CAN-Π)網(wǎng)絡(luò)或者FlexRay網(wǎng)絡(luò)。
[0070]根據(jù)第一至第三實(shí)施例的總線系統(tǒng)I中的用戶站10、20、30的數(shù)目和布局是任意的。尤其是，在第一至第三實(shí)施例的總線系統(tǒng)I中也可以只存在用戶站10或者用戶站30。[0071 ]為了實(shí)現(xiàn)還更高的數(shù)據(jù)速率，在消息45、46、47的CAN幀之內(nèi)可以進(jìn)行類似于諸如以太網(wǎng)等的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸。
[0072]前面所描述的實(shí)施例的功能可以被實(shí)現(xiàn)在收發(fā)器或發(fā)送/接收裝置12或發(fā)送裝置或者CAN收發(fā)器或者收發(fā)器芯片組或者CAN收發(fā)器芯片組中，或者也可以實(shí)現(xiàn)在通信控制裝置11等中。附加地或者可替選地，可以集成到現(xiàn)有的產(chǎn)品中。尤其是可能的是，所觀察的功能要么嵌入作為分離的電子組件(芯片(Chip))的收發(fā)器中要么嵌入在集成的其中僅存在電子組件(芯片)的總解決方案中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于總線系統(tǒng)(I)的用戶站(10;30)，其具有: 用于經(jīng)由所述總線系統(tǒng)(I)將消息(45;46;47)發(fā)送給所述總線系統(tǒng)(I)的至少一個(gè)其他的用戶站或者從所述總線系統(tǒng)(I)的至少一個(gè)其他的用戶站接收消息(45;46;47)的發(fā)送/接收裝置(12)，在所述總線系統(tǒng)(I)中至少間歇地確保用戶站(10，20，30)獨(dú)占地、無(wú)沖突地訪問所述總線系統(tǒng)(I)的總線(40)， 其中所述發(fā)送/接收裝置(12)具有發(fā)送信號(hào)處理裝置(123)，用于對(duì)要由所述發(fā)送/接收裝置(12)發(fā)送的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行發(fā)送信號(hào)處理，以及 其中所述發(fā)送信號(hào)處理裝置(123)被構(gòu)建用于通過針對(duì)所述消息(45;46;47)產(chǎn)生內(nèi)部發(fā)送信號(hào)來(lái)設(shè)定所述發(fā)送信號(hào)的位的預(yù)先確定的位對(duì)稱性， 其中在所述內(nèi)部發(fā)送信號(hào)中，位的顯性階段被縮短，而位的隱性階段被延長(zhǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶站(10;30)，其中，所述發(fā)送信號(hào)處理裝置(123)被構(gòu)建用于延遲在內(nèi)部發(fā)送信號(hào)中的位的下降邊沿，使得位的顯性階段被縮短，而位的隱性階段被延長(zhǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用戶站(10;30)，其中，所述發(fā)送信號(hào)處理裝置(123)被構(gòu)建為根據(jù)對(duì)位對(duì)稱性的測(cè)量的結(jié)果實(shí)施用于延遲內(nèi)部發(fā)送信號(hào)中的位的下降邊沿的時(shí)間。4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的用戶站(10;30)，其中，所述發(fā)送信號(hào)處理裝置(123)被構(gòu)建為，只有當(dāng)所述用戶站(10;30)自己是發(fā)送方時(shí)，才實(shí)施發(fā)送信號(hào)處理。5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的用戶站(10;30)，其中，所述發(fā)送信號(hào)處理裝置(123)此外還被構(gòu)建用于根據(jù)所述消息(45;46;47)的仲裁階段(451;453)和數(shù)據(jù)區(qū)域(452)來(lái)接通或者關(guān)斷發(fā)送信號(hào)處理。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用戶站(10;30)，其中，所述發(fā)送信號(hào)處理裝置(123)被構(gòu)建為，只針對(duì)所述數(shù)據(jù)區(qū)域(452)實(shí)施發(fā)送信號(hào)處理。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的用戶站(10;30)， 其中，所述發(fā)送/接收裝置(12)具有用于總線(40)的總線纜芯CAN_H和CAN_L的發(fā)送級(jí)，以及 其中，所述發(fā)送信號(hào)處理裝置(123)被構(gòu)建用于修改CAN_H和CANJJ^]發(fā)送級(jí)，使得CAN_H和CAN_L的發(fā)送級(jí)在數(shù)據(jù)區(qū)域(452)中主動(dòng)地驅(qū)動(dòng)從顯性到隱性的狀態(tài)變換。8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的用戶站(10;30)，此外還具有通信控制裝置(11)，用于控制在所述總線系統(tǒng)(I)中的通信，其中所述通信控制裝置(11)或者所述發(fā)送/接收裝置(12)被構(gòu)建用于檢測(cè)數(shù)據(jù)區(qū)域(452)。9.一種總線系統(tǒng)(1)，其具有: 總線(40)，和 至少兩個(gè)用戶站(10; 20; 30)，所述至少兩個(gè)用戶站(10; 20; 30)經(jīng)由所述總線(4)彼此連接，使得所述至少兩個(gè)用戶站(10; 20; 30)能夠彼此通信， 其中所述至少兩個(gè)用戶站(10 ; 20; 30)中的至少一個(gè)是根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的用戶站(10;30)。10.—種用于改善總線系統(tǒng)(I)中的發(fā)送質(zhì)量的方法，其中至少間歇地確保用戶站(10，20，30)獨(dú)占地、無(wú)沖突地訪問所述總線系統(tǒng)(I)的總線(40)，該方法具有如下步驟: 利用所述用戶站(10，30)的發(fā)送/接收裝置(12)的發(fā)送信號(hào)處理裝置(123)通過如下方式來(lái)處理(S3)要由所述發(fā)送/接收裝置(12)發(fā)送的發(fā)送信號(hào):通過產(chǎn)生內(nèi)部發(fā)送信號(hào)來(lái)設(shè)定發(fā)送信號(hào)的位的預(yù)先確定的位對(duì)稱性，其中位的顯性階段被縮短，而位的隱性階段被延長(zhǎng)，以及利用所述發(fā)送/接收裝置(12)將內(nèi)部發(fā)送信號(hào)作為消息(45;46;47)經(jīng)由所述總線系統(tǒng)(I)發(fā)送(S4;S41)給所述總線系統(tǒng)(I)的至少一個(gè)其他的用戶站。
【文檔編號(hào)】H04L12/40GK106063198SQ201580011560
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年2月27日 公開號(hào)201580011560.X, CN 106063198 A, CN 106063198A, CN 201580011560, CN-A-106063198, CN106063198 A, CN106063198A, CN201580011560, CN201580011560.X, PCT/2015/54124, PCT/EP/15/054124, PCT/EP/15/54124, PCT/EP/2015/054124, PCT/EP/2015/54124, PCT/EP15/054124, PCT/EP15/54124, PCT/EP15054124, PCT/EP1554124, PCT/EP2015/054124, PCT/EP2015/54124, PCT/EP2015054124, PCT/EP201554124
【發(fā)明人】F.哈特維奇, S.瓦爾克, I.黑埃曼
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