Einrichtungen für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und

Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Einrichtungen für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem, das sowohl mit hoher Datenrate und großer Fehlerrobustheit als auch mit reduziertem Energieverbrauch arbeitet und kostengünstig ist.

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., über einen Bus übertragen.

Um Daten mit höherer Bitrate übertragen zu können als bei CAN, ist im CAN FD Nachrichten- Format eine Option zur Umschaltung auf eine höhere Bitrate innerhalb einer Nachricht vorgesehen. Bei solchen Techniken wird die maximal mögliche Datenrate durch Einsatz einer höheren Taktung im Bereich der Datenfelder über einen Wert von 1 MBil/s hinaus gesteigert. Solche Nachrichten werden nachfolgend auch als CAN FD-Rahmen oder CAN FD-Nachrichten bezeichnet.

Um Daten schneller vom sendenden Busteilnehmer zum empfangenden Busteilnehmer zu übertragen als bei CAN FD, ist derzeit ein CAN FD-Nachfolge- Bussystem in Entwicklung, welches CAN XL genannt wird. Hierbei soll neben einer höheren Datenrate in der Datenphase als bei CAN FD auch die bisher mit CAN FD erreichte Nutzdatenlänge von bis zu 64 Bytes erhöht werden. Jedoch sollen auch bei CAN XL die Vorteile der Robustheit eines CAN oder CAN FD basierten Kommunikationsnetzwerks erhalten bleiben. Grund hierfür ist unter anderem, dass CAN XL neben dem reinen Datentransport über den CAN-Bus auch andere Funktionen unterstützen soll, wie funktionale Sicherheit (Safety), Datensicherheit (Security) und Dienstgüte (QoS = Quality of Service). Dies sind elementare Eigenschaften, die in einem autonom fahrenden Fahrzeug benötigt werden.

Einen großen Betrag zu der Robustheit liefert die Arbitration, bei welcher bestimmt wird, welche der Teilnehmerstationen in der nachfolgenden Datenphase einen exklusiven kollisionsfreien Zugriff auf den Bus hat.

Wird die Datenrate in der Datenphase dadurch erhöht, dass auch der Physical Layer umgeschaltet wird, ist die Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung umzuschalten, welche die Signale auf den Bus treibt und von dem Bus empfängt. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell). Für eine robuste Datenübertragung muss die Umschaltung der Betriebsart der Sende- /Empfangseinrichtung zwischen den einzelnen Sende- und Empfangsbetriebsarten möglichst reibungslos funktionieren.

Außerdem ist es für ein energiesparend betreibbares Bussystem vorteilhaft, wenn jeweils nur die Teile des Bussystems in Betrieb sind, die derzeit für die Funktion der technischen Anlage, insbesondere ein Fahrzeug, benötigt werden. ISO 11898-2:2016 beschreibt die „Partial Networking“ Funktion für CAN Netzwerke (Teilnetzbetrieb). Im Teilnetzbetrieb kann mindestens eine Teilnehmerstation im Schlafzustand bleiben, während andere Teilnehmerstationen weiter kommunizieren. Aus dem normalen Schlafzustand wird eine CAN-Teilnehmerstation geweckt, wenn ihre Sende- /Empfangseinrichtung (Transceiver) ein dominantes Bit auf dem CAN-Bus sieht. Aus dem Teilnetz-Schlafzustand wird eine CAN-Teilnehmerstation durch eine besondere Weckbotschaft geweckt. Hierbei erfordert der Teilnetzbetrieb besondere Transceiver und entsprechende Funktionen der Teilnehmerstationen. Laut ISO 11898-6, die in die ISO 11898-2:2016 integriert ist, müssen alle Weckbotschaften im Classical CAN Format gesendet werden. Jedoch tolerieren die Sende-/Empfangseinrichtungen (Transceiver) auch CAN FD Rahmen, ohne aufzuwachen.

Sende-/Empfangseinrichtungen mit selektiver Aufweckfunktion sind aufgrund des darin integrierten Protokoll-Controllers zum Erkennen einer individuellen, für die Teilnehmerstation bestimmten Weckbotschaft bzw. -nachricht deutlich teurer als andere Sende-/Empfangseinrichtungen. Soll eine derartige Sende- /Empfangseinrichtung auch in CAN XL Netzwerken eingesetzt werden können, würde die Sende-/Empfangseinrichtung noch teurer werden. Grund dafür ist, dass beispielsweise eine erste Sende-/Empfangseinrichtung, die in die Arbitrationsphase- Betriebsart geschaltet ist, die Pegel einer zweiten Sende- /Empfangseinrichtung nicht sicher erkennen kann, die in die Datenphase- Betriebsart geschaltet ist. Dies führt ohne entsprechende Maßnahmen zu Fehlern in der Kommunikation und damit zur Senkung der übertragbaren Nettodatenrate. Die entsprechenden Maßnahmen zur Fehlersenkung gestalten das CAN-Protokoll komplexer und damit die Teilnehmerstation teurer.

Offenbarung der Erfindung

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen eine Einrichtung für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems und ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem bereitgestellt werden, bei welchen in einem kostengünstigen Bussystem und bei großer Flexibilität im Betrieb einer technischen Anlage, in welcher das Bussystem zur Kommunikation eingesetzt wird, und mit großer Fehlerrobustheit und geringem Energieverbrauch der Kommunikation eine hohe Datenrate und eine Steigerung der Menge der Nutzdaten pro Rahmen realisiert werden kann. Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Einrichtung hat einen Sendeblock zum seriellen Senden eines von einer Kommunikationssteuereinrichtung erzeugten digitalen Sendesignals auf einen Bus des Bussystems als ein Signal, mit welchem eine Nachricht zwischen Teilnehmerstationen des Bussystems ausgetauscht wird, bei welchem Bussystem zum Austausch von Nachrichten zwischen Teilnehmerstationen des Bussystems mindestens eine erste Kommunikationsphase und eine zweite Kommunikationsphase verwendet werden, einen Empfangsblock zum seriellen Empfang des Signals von dem Bus und zum Erzeugen eines digitalen Empfangssignals aus dem von dem Bus empfangenen Signal und zum seriellen Ausgeben des digitalen Empfangssignals an die

Kommunikationssteuereinrichtung, und ein Betriebsart-Schaltmodul zum Auswerten mindestens eines von der Kommunikationssteuereinrichtung empfangenen oder an die Kommunikationssteuereinrichtung gesendeten Signals in Bezug auf eine Signalisierung, dass das Betriebsart-Schaltmodul den Sendeblock und/oder den Empfangsblock in eine Betriebsart zum seriellen Senden eines Weckmusters auf den Bus zu schalten hat.

Die Ausgestaltung der Einrichtung ermöglicht, dass eine Kommunikation am Bus nicht durch ein Aufwecken einer Teilnehmerstation des Bussystems gestört wird. Hierfür ist der Beginn des von der Einrichtung verwendeten Weckmusters außerhalb eines gesendeten Rahmens angeordnet. Dadurch wird ein dem Weckmuster vorangehender Rahmen nicht verfälscht, sondern er bleibt ein gültiger Rahmen. Außerdem werden nachfolgende Rahmen nicht gestört, sondern allenfalls verzögert.

Vorteilhaft ist auch, dass die Einrichtung bzw. Sende-/Empfangseinrichtung (Transceiver) das Weckmuster selbstständig erkennen kann, ohne dass in der Sende-/Empfangseinrichtung (Transceiver) ein teurer Protokoll-Controller nötig wäre.

Zudem ist es nicht erforderlich, den Protokoll-Controller der Teilnehmerstation um eine Funktion zu erweitern, mit welcher der Protokoll-Controller als Bitmuster für das Aufwecken einer Teilnehmerstation aus dem Schlafzustand einen ungültigen Rahmen sendet. Ein solcher Rahmen würde das CAN-Protokoll komplexer machen und dadurch den Protokoll-Controller verteuern. Noch dazu würde die effektiv übertragbare Nettodatenrate in dem Bussystem reduziert.

Außerdem garantiert die Ausgestaltung der Einrichtung bei einem Beginn des Weckmusters in der Zeit zwischen den Rahmen (Intermission Zeit), dass kein Rahmen durch das Weckmuster zerstört wird. Wird dagegen das Weckmuster begonnen, während der Bus frei ist (IDLE), so geht man die geringe Gefahr ein, dass im gleichen Augenblick eine andere Teilnehmerstation des Bussystems anfängt, zu senden.

Daher ist es mit der Einrichtung in dem Bussystem 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 trägt mit dazu bei, eine Nettodatenrate von mindestens 5 Mbit/s bis etwa 8 Mbit/s oder 10 Mbit/s oder höher zu realisieren. In dem Fall einer Übertragungsgeschwindigkeit von lOMbil/s ist ein Bit weniger als 100 ns lang. Noch dazu kann die Größe der Nutzdaten in dem Bussystem bis zu 4096 Byte pro Rahmen betragen.

Das von der Einrichtung durchgeführte Verfahren kann auch zum Einsatz kommen, wenn in dem Bussystem auch mindestens eine CAN FD tolerante CAN-Teilnehmerstation verwendet wird, die gemäß dem Standard der ISO 11898-1:2015 ausgestaltet ist.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Einrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Möglicherweise ist das Betriebsart-Schaltmodul ausgestaltet, den Sendeblock und/oder den Empfangsblock nach Beendigung des Sendens des Weckmusters von der Betriebsart zum Senden eines Weckmusters in eine vorbestimmte andere Betriebsart von mindestens zwei Betriebsarten zu schalten, um den Betrieb zum Austausch von Nachrichten zwischen Teilnehmerstationen des Bussystems wiederaufzunehmen, wobei das Weckmuster zum Wecken aller schlafenden Teilnehmerstationen des Bussystems dient.

Das Betriebsart-Schaltmodul kann ausgestaltet sein, das an einem ersten Anschluss empfangene digitale Sendesignal und/oder das digitale Empfangssignal, das an einem zweiten Anschluss auszugeben ist, und/oder ein an einem dritten Anschluss empfangenes moduliertes Signal in Bezug auf die Signalisierung auszuwerten.

Denkbar ist, dass das Betriebsart-Schaltmodul ausgestaltet ist, ein pulsweitenmoduliertes Signal in Bezug auf die Signalisierung auszuwerten. Hierbei kann das Betriebsart-Schaltmodul ausgestaltet sein, in Bezug auf die Signalisierung in dem Sendesignal mindestens ein PWM-Symbol in und/oder direkt nach einem Bit auszuwerten, das dem Betriebsart-Schaltmodul signalisiert, dass die Einrichtung von einer langsamen Betriebsart zum Senden des Sendesignals auf den Bus in eine schnelle Betriebsart zum Senden des Sendesignals auf den Bus zu schalten ist.

In einer speziellen Ausgestaltung kann das Betriebsart-Schaltmodul ausgestaltet sein, in Bezug auf die Signalisierung in dem Sendesignal mindestens ein PWM- Symbol in einem Bit auszuwerten, das dem Betriebsart-Schaltmodul signalisiert, dass die Einrichtung von der schnellen Betriebsart zum Senden des Sendesignals auf den Bus in die langsame Betriebsart zum Senden des Sendesignals auf den Bus zu schalten ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Betriebsart-Schaltmodul ausgestaltet, in Bezug auf die Signalisierung in dem Sendesignal die letzten N PWM-Symbole auszuwerten, in denen die Einrichtung in eine schnelle Betriebsart zum Senden des Sendesignals auf den Bus geschaltet ist, bevor das Betriebsart-Schaltmodul die Einrichtung in eine langsame Betriebsart zum Senden des Sendesignals auf den Bus umzuschalten hat, wobei N eine natürliche Zahl größer oder gleich 1 ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Betriebsart-Schaltmodul ausgestaltet, das Sendesignal in Bezug auf die Signalisierung auszuwerten, wenn die Einrichtung in eine schnelle Betriebsart geschaltet ist, in welcher die Einrichtung kein Sender der Nachricht auf den Bus ist, wobei die Einrichtung ausgestaltet ist, die Signalisierung nicht auf den Bus zu senden.

Gemäß einer Ausgestaltung ist das Betriebsart-Schaltmodul ausgestaltet, das Weckmuster nicht bei Erkennen der Signalisierung, sondern erst später ab einem vorbestimmten Zeitpunkt der Kommunikation in dem Bussystem auf den Bus zu senden. Hierbei kann der vorbestimmte Zeitpunkt der Kommunikation in dem Bussystem, zu welchem das Betriebsart-Schaltmodul den Sendeblock und/oder den Empfangsblock in eine Betriebsart zum seriellen Senden eines Weckmusters auf den Bus zu schalten hat, der Beginn eines Zwischenrahmenabstands sein, der zwischen zwei verschiedenen Rahmen zum Austausch von Nachrichten auf dem Bus vorhanden ist und in dem keine der Teilnehmerstationen etwas auf den Bus sendet, wobei der Zwischenrahmenabstand mindestens drei Bits hat.

Das Weckmuster hat möglicherweise einen Pegel, der einem Pegel einer ersten Kommunikationsphase entspricht, in welcher der Sendeblock und/oder der Empfangsblock in eine vorbestimmte Betriebsart der mindestens zwei Betriebsarten geschaltet ist, und bei welcher in dem Signal ein rezessiver Buszustand von einem dominanten Buszustand Überschreibbar ist. Alternativ hat das Weckmuster hat möglicherweise einen Pegel, der einem Pegel einer zweiten Kommunikationsphase entspricht, in welcher Sendeblock und/oder der Empfangsblock in eine vorbestimmte Betriebsart der mindestens zwei Betriebsarten geschaltet ist, und bei welcher in dem Signal andere Buszustände als rezessive und dominante Buszustände vorhanden sind.

Die zeitliche Länge des Weckmusters kann länger sein als die Länge eines vorbestimmten anderen Bitmusters, das in der normalen Kommunikation auf dem Bus Vorkommen kann.

Es ist auch möglich, dass das Betriebsart-Schaltmodul ausgestaltet ist, in einer Betriebsart, in der die Einrichtung schlafen gelegt ist, das Weckmuster in dem von dem Bus empfangenen Signal zu erkennen, wobei das Betriebsart- Schaltmodul ausgestaltet ist, als Reaktion auf das erkannte Weckmuster den Sendeblock und/oder den Empfangsblock in eine vorbestimmte Betriebsart von mindestens zwei Betriebsarten zu schalten, um den Betrieb zum Austausch von Nachrichten zwischen Teilnehmerstationen des Bussystems wiederaufzunehmen, wobei das Betriebsart-Schaltmodul ausgestaltet ist, ein Signal an die Kommunikationssteuereinrichtung auszugeben, um die schlafende Kommunikationssteuereinrichtung zu wecken.

Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch eine

Kommunikationssteuereinrichtung für eine Teilnehmerstation eines seriellen Bussystems nach Anspruch 15 gelöst. Die Kommunikationssteuereinrichtung hat ein Kommunikationssteuermodul zum Erzeugen eines Sendesignals zum Steuern einer Kommunikation der Teilnehmerstation mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation des Bussystems, bei welchem Bussystem zum Austausch von Nachrichten zwischen Teilnehmerstationen des Bussystems mindestens eine erste Kommunikationsphase und eine zweite Kommunikationsphase verwendet werden, wobei das Kommunikationssteuermodul zudem zum seriellen Empfang eines Empfangssignals von einer Einrichtung ausgestaltet ist, welche das Sendesignal seriell auf einen Bus des Bussystems gesendet hat und aus dem vom Bus infolgedessen empfangenen Signal das Empfangssignal erzeugt hat, und wobei das Kommunikationssteuermodul zudem ausgestaltet ist, in mindestens einem von der Kommunikationssteuereinrichtung gesendeten oder von der Einrichtung empfangenen Signal für eine Nachricht eine Signalisierung für die Einrichtung vorzusehen, dass die Einrichtung in eine Betriebsart zum seriellen Senden eines Weckmusters auf den Bus zu schalten ist.

Möglicherweise ist das Kommunikationssteuermodul ausgestaltet, die Signalisierung als mindestens ein PWM-Symbol einer Pulsweitenmodulation des mindestens einen von der Kommunikationssteuereinrichtung gesendeten oder von der Einrichtung empfangenen Signals vorzusehen.

Die Kommunikationssteuereinrichtung kann zudem einen Anschluss zum Senden eines modulierten Betriebsart-Signalisierungssignals mit der Signalisierung an die Einrichtung aufweisen, die zum Senden des Sendesignals auf den Bus des Bussystems ausgestaltet ist. Gemäß einer speziellen Ausführungsvariante sind die Buszustände des in der ersten Kommunikationsphase von dem Bus empfangenen Signals mit einem anderen Physical Layer erzeugt als die Buszustände des in der zweiten Kommunikationsphase empfangenen Signals.

Gemäß einer weiteren speziellen Ausführungsvariante haben die Buszustände des in der ersten Kommunikationsphase von dem Bus empfangenen Signals eine längere Bitzeit als die Buszustände des in der zweiten Kommunikationsphase empfangenen Signals.

Möglicherweise wird in der ersten Kommunikationsphase ausgehandelt, welche der Teilnehmerstationen des Bussystems in der nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase einen zumindest zeitweise exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus bekommt.

Die zuvor beschriebenen Einrichtungen können Teil einer Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem sein.

Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann Teil eines Bussystems sein, das zudem einen Bus und mindestens zwei Teilnehmerstationen umfasst, welche über den Bus derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können. Hierbei ist mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen eine zuvor beschriebene Teilnehmerstation.

Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Kommunikation in einem seriellen Bussystem nach Anspruch 23 gelöst. Das Verfahren wird mit einer Einrichtung ausgeführt, die einen Sendeblock zum seriellen Senden eines von einer Kommunikationssteuereinrichtung erzeugten digitalen Sendesignals auf einen Bus des Bussystems als ein Signal aufweist sowie einen Empfangsblock und ein Betriebsart-Schaltmodul aufweist, und wobei die Einrichtung die Schritte ausführt, Empfangen, mit dem Empfangsblock, des Signals von dem Bus, das auf dem digitalen Sendesignal basiert und mit welchem eine Nachricht zwischen Teilnehmerstationen des Bussystems ausgetauscht wird, Erzeugen, mit dem Empfangsblock, eines digitalen Empfangssignals aus dem von dem Bus empfangenen Signal und seriell Ausgeben des digitalen Empfangssignals an die

Kommunikationssteuereinrichtung, und Auswerten, mit einem Betriebsart- Schaltmodul, mindestens eines von der Kommunikationssteuereinrichtung empfangenen oder an die Kommunikationssteuereinrichtung gesendeten Signals in Bezug auf eine Signalisierung, dass das Betriebsart-Schaltmodul den Sendeblock und/oder den Empfangsblock in eine Betriebsart zum seriellen Senden eines Weckmusters auf den Bus zu schalten hat.

Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die Einrichtung und/oder die Teilnehmerstation genannt sind.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.

Zeichnungen

Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus von Nachrichten, die von einer Sende-/Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden können;

Fig. 3 ein vereinfachtes schematisches Blockschaltbild einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 einen zeitlichen Verlauf von Bussignalen CAN-XL_H und CAN-XL_L in der Arbitrationsphase auf einem Bus des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; Fig. 5 einen zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF, die aus den Bussignalen CAN-XL_H und CAN-XL_L von Fig. 4 resultiert;

Fig. 6 einen zeitlichen Verlauf von Bussignalen CAN-XL_H und CAN-XL_L in der Datenphase auf einem Bus des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 einen zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF, die aus den Bussignalen CAN-XL_H und CAN-XL_L von Fig. 6 resultiert;

Fig. 8 einen zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF, die sich aufgrund der Bussignale CAN-XL_H und CAN-XL_L für jeweils einen Ausschnitt aus der Arbitrationsphase und aus der Datenphase gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einstellt;

Fig. 9 ein Zustandsdiagramm für die Betriebszustände der Sende- /Empfangseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 10 ein Zeitverlaufsdiagramm für die Betriebszustände einer Sende- /Empfangseinrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, die in der Datenphase nur als Empfänger eines Rahmens von dem Bus agiert; und

Fig. 11 ein Zeitverlaufsdiagramm für die Betriebszustände einer Sende- /Empfangseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, die in der Datenphase als Sender eines Rahmens auf den Bus und als Empfänger des Rahmens von dem Bus agiert.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt als Beispiel ein Bussystem 1, das insbesondere grundlegend für ein CAN-Bussystem, ein CAN FD-Bussystem, ein CAN XL-Bussystem, und/oder Abwandlungen davon, ausgestaltet ist, wie nachfolgend beschrieben. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden.

In Fig. 1 hat das Bussystem 1 eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an einen Bus 40 mit einer ersten Busader 41 und einer zweiten Busader 42 angeschlossen sind. Die Busadern 41, 42 können auch CAN_H und CAN_L oder CAN-XL_H und CAN-XL_L genannt werden und dienen zur elektrischen Signalübertragung nach Einkopplung der Differenzpegel oder 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.

Tritt bei der Kommunikation auf dem Bus 40 ein Fehler auf, wie durch den gezackten schwarzen Blockpfeil in Fig. 1 dargestellt, kann ein Fehlerrahmen 47 (Error Flag) gesendet werden. Der Fehlerrahmen 47 besteht aus sechs dominanten Bits. Alle anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 erkennen diese sechs aufeinanderfolgenden dominanten Bits als einen Format- Fehler oder als Verstoß gegen die Bit- Stuffing- Regel, die vorschreibt, dass in einer Nachricht 45, 46 nach fünf gleichen Bits ein dazu inverses Bit eingefügt werden muss.

Eine fehlerfreie Nachricht 45, 46 wird von den Empfängern durch ein Acknowledge-Bit bestätigt, das ein dominantes Bit ist, das in einem vom Sender rezessiv gesendeten Acknowledge-Zeitschlitz getrieben wird. Bis auf den Acknowledge-Zeitschlitz erwartet der Sender einer Nachricht 45, 46, dass er auf dem Bus 40 immer den Pegel sieht, den er selbst sendet. Andernfalls erkennt der Sender einen Bitfehler und betrachtet die Nachricht 45, 46 als ungültig. Nicht erfolgreiche Nachrichten 45, 46 werden wiederholt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Teilnehmerstation 10 eine

Kommunikationssteuereinrichtung 11, eine Sende-/Empfangseinrichtung 12, ein Betriebsart-Signalisierungsmodul 14 und ein Betriebsart- Einstellmodul 15. Die Teilnehmerstation 20 hat dagegen eine Kommunikationssteuereinrichtung 21, eine Sende-/Empfangseinrichtung 22 und optional ein Betriebsart- Signalisierungsmodul 24. Die Teilnehmerstation 30 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 31, eine Sende-/Empfangseinrichtung 32, ein Betriebsart-Signalisierungsmodul 34 und ein Betriebsart- Einstellmodul 35. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind jeweils direkt an den Bus 40 angeschlossen, auch wenn dies in Fig. 1 nicht veranschaulicht ist.

Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21, 31 dienen jeweils zur Steuerung einer Kommunikation der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 30 über den Bus 40 mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die an den Bus 40 angeschlossen sind.

Die 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 XL-Formats aufgebaut, das in Bezug auf Fig. 2 detaillierter beschrieben ist.

Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 kann wie ein herkömmlicher CAN- Controller nach ISO 11898-1:2015 ausgeführt sein. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 46, beispielsweise Classical CAN-Nachrichten 46. Die Classical CAN-Nachrichten 46 sind gemäß dem Classical Basisformat aufgebaut, bei welchem in der Nachricht 46 eine Anzahl von bis zu 8 Datenbytes umfasst sein können. Alternativ ist die zweite 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 Classical 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 XL-Nachricht 45 oder eine Classical 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 XL oder CAN. Alternativ ist die zweite 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 XL-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 XL- 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 XL Format sowie der Empfang solcher Nachrichten 45 realisierbar.

Fig. 2 zeigt für die Nachricht 45 einen CAN XL Rahmen 450, wie er von der Sende-/Empfangseinrichtung 12 oder der Sende-/Empfangseinrichtung 32 gesendet wird. Der CAN XL-Rahmen 450 ist für die CAN-Kommunikation auf dem Bus 40 in unterschiedliche Kommunikationsphasen 451 bis 453 unterteilt, nämlich eine Arbitrationsphase 451, eine Datenphase 452 und eine Rahmenendphase 453. Zwischen zwei verschiedenen Rahmen 450 ist ein Zwischenrahmenabstand (IFS) vorhanden, der mindestens drei Bits hat.

Während dieses Abstands tritt ein Leerlauf- oder Bereitschaftszustand (Idle oder Standby) 410 auf dem Bus 40 auf, in dem keine der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 etwas auf den Bus 40 sendet. Der Leerlauf- oder Bereitschaftszustand (Idle oder Standby) 410 ist nachfolgend kurz als Bereitschaftszustand 410 bezeichnet.

In der Arbitrationsphase 451 wird mit Hilfe eines Identifizierers bitweise zwischen den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgehandelt, welche Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Nachricht 45, 46 mit der höchsten Priorität senden möchte und daher für die nächste Zeit zum Senden in der anschließenden Datenphase 452 einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 bekommt.

In der Datenphase 452 werden die Nutzdaten des CAN-XL-Rahmens bzw. der Nachricht 45 gesendet. Die Nutzdaten können entsprechend dem Wertebereich eines Datenlängecodes beispielsweise bis zu 4096 Bytes oder einen größeren Wert aufweisen. In der Datenphase 452 ist im Normalbetrieb nur eine der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 Sender eines Rahmens 450, wie zuvor beschrieben. Daher sind alle anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 Empfänger des Rahmens 450 und daher in eine Empfangsbetriebsart geschaltet.

In der Rahmenendphase 453 kann beispielsweise in einem Prüfsummenfeld eine Prüfsumme über die Daten der Datenphase 452 einschließlich der Stuffbits enthalten sein, die vom Sendeblock der Nachricht 45 nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl von gleichen Bits, insbesondere 10 oder einer anderen Anzahl von gleichen Bits, als inverses Bit eingefügt werden. Zudem kann in einem Endefeld in der Rahmenendphase 453 mindestens ein Acknowledge-Bit enthalten sein. Außerdem ist eine Folge von 7 gleichen Bits vorhanden, welche das Ende des CAN XL Rahmens 450 anzeigen. Optional kann mit dem mindestens einen Acknowledge-Bit mitgeteilt werden, ob die Teilnehmerstation 10, 30 in dem empfangenen CAN XL Rahmen 450 bzw. der Nachricht 45 einen Fehler entdeckt hat oder nicht, wie bereits zuvor erwähnt.

Eine Teilnehmerstation 10, 30 des Bussystems 1 sieht also am Ende eines Rahmens 450 mindestens 11 gleiche Bits, die sich zusammensetzen aus einem Acknowledge-Delimiter-Bit am Ende eines Rahmens 450, der Folge von 7 gleichen Bits, die das Ende des Rahmens 450 anzeigen, und dem Zwischenrahmenabstand (IFS), der mindestens drei Bits hat und den Bereitschaftszustand 410 auf dem Bus 40 zur Folge hat.

In der Arbitrationsphase 451 und der Rahmenendphase 453 wird ein Physical Layer wie bei CAN und CAN-FD verwendet. Ein wichtiger Punkt während der Phasen 451, 453 ist, dass das bekannte CSMA/CR-Verfahren Verwendung findet, welches gleichzeitigen Zugriff der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 auf den Bus 40 erlaubt, ohne dass die höher priorisierte Nachricht 45, 46 zerstört wird. Dadurch können dem Bussystem 1 relativ einfach weitere Bus-Teilnehmerstationen 10, 20, 30 hinzugefügt werden, was sehr vorteilhaft ist.

Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20,

30 mit dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können. Im rezessiven Zustand herrschen an der einzelnen Teilnehmerstation 10, 20, 30 hochohmige Verhältnisse, was in Kombination mit den Parasiten der Busbeschaltung längere Zeitkonstanten zur Folge hat. Dies führt zu einer Begrenzung der maximalen Bitrate des heutigen CAN-FD-Physical-Layer auf derzeit etwa 2 Megabit pro Sekunde im realen Fahrzeug- Einsatz.

Ein Sender der Nachricht 45, beispielsweise die Teilnehmerstation 10, beginnt ein Senden von Bits der Datenphase 452 auf den Bus 40 erst, wenn die Teilnehmerstation 10 als der Sender die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 10 als Sender damit zum Senden einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 hat. Der Sender kann entweder nach einem Teil der Umschaltphase 452 auf die schnellere Bitrate und/oder den anderen Physical Layer wechseln oder erst mit dem ersten Bit, also mit dem Beginn, der anschließenden Datenphase 453 auf die schnellere Bitrate und/oder den anderen Physical Layer wechseln.

Ganz allgemein können in dem Bussystem mit CAN XL im Vergleich zu CAN oder CAN FD folgende abweichenden Eigenschaften realisiert werden: a) Übernahme und ggf. Anpassung bewährter Eigenschaften, die für die Robustheit und Anwenderfreundlichkeit von CAN und CAN FD verantwortlich sind, insbesondere Rahmenstruktur mit Identifier und Arbitrierung nach dem CSMA/CR- Verfahren, b) Steigerung der Netto-Datenübertragungsrate auf etwa 10 Megabit pro Sekunde, c) Anheben der Größe der Nutzdaten pro Rahmen auf etwa 2kbyte. Fig. 3 zeigt den grundlegenden Aufbau der Teilnehmerstation 10 mit der Kommunikationssteuereinrichtung 11, der Sende-/Empfangseinrichtung 12, dem Betriebsart-Signalisierungsmodul 14 und dem Betriebsart- Einstellmodul 15. Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 hat ein Kommunikationssteuermodul 113, das in dem Modul 14 oder separat von dem Modul 14 vorgesehen sein kann.

Das Kommunikationssteuermodul 113 ist insbesondere ein CAN-Protokoll- Controller. Das Betriebsart- Einstellmodul 15 hat einen Auswerteblock 151, einen Empfangsschwellenschaltblock 152 und einen Zeitmessblock 153. In dem Auswerteblock 151 werden Grenzwerte 1511, 1512 für die Auswertung verwendet, in welche Betriebsart die Sende-/Empfangseinrichtung 12 zu schalten und damit einzustellen ist. Der Auswerteblock 151 kann als Komparator ausgestaltet sein.

Die Teilnehmerstation 30 ist in ähnlicher Weise aufgebaut, wie in Fig. 3 gezeigt, außer dass das Betriebsart- Einstellmodul 35 nicht in die Sende-/ Empfangseinrichtung 32 integriert ist, sondern separat von der Kommunikationssteuereinrichtung 31 und der Sende-/Empfangseinrichtung 32 vorgesehen ist. Zudem ist es möglich, dass das Betriebsart-Signalisierungsmodul 34 separat von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 bereitgestellt ist. Daher werden die Teilnehmerstation 30 und das Betriebsart- Einstellmodul 35 nicht separat beschrieben. Die nachfolgend beschriebenen Funktionen der Module 14, 15 sind bei den entsprechenden Modulen 34, 35 identisch vorhanden.

Gemäß Fig. 3 hat die Teilnehmerstation 10 zusätzlich zu der Kommunikationssteuereinrichtung 11, der Sende-/Empfangseinrichtung 12 und den Modulen 14, 15 einen Mikrocontroller 13 und eine System-ASIC 16 (ASIC = Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung). In dem Mikrocontroller 13 ist eine Anwendungssoftware 131 der Teilnehmerstation ausführbar. Dem Mikrocontroller 13 ist die Kommunikationssteuereinrichtung 11 zugeordnet. Zudem ist ein Weckmuster 125 in einer Speichereinrichtung in der Sende- /Empfangseinrichtung 12 gespeichert. Das Weckmuster 125 kann in der und/oder der Sende-/Empfangseinrichtung 12, insbesondere ihrer Speichereinrichtung, je nach Anwendungsfall konfiguriert werden. Alternativ ist das Weckmuster 125 fest in der der Sende-/Empfangseinrichtung 12 festgelegt. Die System-ASIC 16 (ASIC = Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung) kann alternativ ein System Basis-Chip (SBC) sein, auf dem mehrere für eine Elektronik-Baugruppe der Teilnehmerstation 10 notwendige Funktionen zusammengefasst sind. In der System-ASIC 16 ist zusätzlich zu der Sende- /Empfangseinrichtung 12 eine Energieversorgungseinrichtung 17 eingebaut, welche die Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit elektrischer Energie versorgt. Die Energieversorgungseinrichtung 17 liefert üblicherweise eine Spannung CAN_Supply von 5 V. Je nach Bedarf kann die Energieversorgungseinrichtung 17 jedoch eine andere Spannung mit einem anderen Wert liefern. Zusätzlich oder alternativ kann die Energieversorgungseinrichtung 17 als Stromquelle ausgestaltet sein.

Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 hat zudem einen Sendeblock 121 und einen Empfangsblock 122. Auch wenn nachfolgend immer von der Sende- /Empfangseinrichtung 12 gesprochen ist, ist es alternativ möglich, den Empfangsblock 122 in einer separaten Einrichtung extern von dem Sendeblock 121 vorzusehen. Der Sendeblock 121 und der Empfangsblock 122 können wie bei einer herkömmlichen Sende-/Empfangseinrichtung 22 aufgebaut sein. Der Sendeblock 121 kann insbesondere mindestens einen Operationsverstärker und/oder einen Transistor aufweisen. Der Empfangsblock 122 kann insbesondere mindestens einen Operationsverstärker und/oder einen Transistor aufweisen.

Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 ist an den Bus 40 angeschlossen, genauer gesagt dessen erste Busader 41 für CAN_H oder CAN-XL_H und dessen zweite Busader 42 für CAN_L oder CAN-XL_L. Über mindestens einen Anschluss 43 erfolgt die Spannungsversorgung für die Energieversorgungseinrichtung 17 zum Versorgen der ersten und zweiten Busader 41, 42 mit elektrischer Energie, insbesondere mit der Spannung CAN-Supply. Die Verbindung mit Masse bzw. CAN_GND ist über einen Anschluss 44 realisiert. Die erste und zweite Busader 41, 42 sind mit einem Abschlusswiderstand 49 terminiert.

Die erste und zweite Busader 41, 42 sind in der Sende-/Empfangseinrichtung 12 nicht nur mit dem Sendeblock 121, der auch als Transmitter bezeichnet wird, und mit dem Empfangsblock 122 verbunden, der auch als Receiver bezeichnet wird, auch wenn die Verbindung in Fig. 3 zur Vereinfachung nicht gezeigt ist. Die erste und zweite Busader 41, 42 sind in der Sende-/Empfangseinrichtung 12 auch mit dem Modul 15 verbunden.

Im Betrieb des Bussystems 1 kann der Sendeblock 121 im Sendebetrieb der Sende-/Empfangseinrichtung 12 ein Sendesignal TXD oder TxD der Kommunikationssteuereinrichtung 11 mit digitalen Zuständen 0 und 1, wie schematisch in Fig. 3 veranschaulicht, in entsprechende Signale Data_0 und Data_l für die Busadern 41, 42 umsetzen und diese Signale Data_0 und Data_l an den Anschlüssen für CAN_H und CAN_L oder CAN-XL_H und CAN-XL_L auf den Bus 40 senden, wie in Fig. 4 gezeigt.

Der Empfangsblock 122 bildet aus von dem Bus 40 empfangenen Bussignalen auf CAN-XL_H und CAN-XL_L eine Differenz-Spannung VDIFF gemäß Fig. 5 und wandelt diese um in ein Empfangssignal RXD oder RxD mit digitalen Zuständen 0 und 1, wie schematisch in Fig. 3 veranschaulicht. Der Empfangsblock 122 gibt das Empfangssignal RXD oder RxD an die Kommunikationssteuereinrichtung 11 weiter, wie in Fig. 3 gezeigt.

Zudem können über den Anschluss RXD für das Empfangssignal RxD und/oder den Anschluss TXD für das Sendesignal TxD und/oder einen optionalen Anschluss TC_S Signalisierungen zwischen den Einrichtungen 11, 12, insbesondere den Einrichtungen 12, 14, ausgetauscht werden. Der Anschluss TC_S kann ein zusätzlicher Anschluss sein. Alternativ ist der Anschluss TC_S der Bereitschaftszustandsanschluss STB, der auch als Standby-Anschluss bezeichnet wird.

Im Normalbetrieb hört die Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit dem Empfangsblock 122 immer auf eine Übertragung von Daten bzw. Nachrichten 45, 46 auf dem Bus 40 und zwar unabhängig davon, ob die Sende- /Empfangseinrichtung 12 Sender der Nachricht 45 ist oder nicht.

Gemäß Fig. 4 haben die Signale auf CAN-XL_H und CAN-XL_L in den zuvor genannten Kommunikationsphasen 451, 453 die dominanten und rezessiven Buspegel 401, 402, wie von CAN bekannt. Auf dem Bus 40 bildet sich aufgrund der Signale CAN-XL_H und CAN-XL_L von Fig. 4 ein Differenzsignal VDIFF = CAN-XL_H - CAN-XL_L aus, das in Fig. 5 gezeigt ist. Die Bits des Differenzsignals VDIFF haben eine Bitzeitdauer t_btl.

Wie aus Fig. 4 ablesbar, treibt der Sendeblock 121 nur in den zuvor genannten Kommunikationsphasen 451, 453 die dominanten Zustände 402 der differentiellen Signale CAN-XL_H, CAN-XL_L unterschiedlich. Dabei sind die Buspegel auf dem Bus 40 für die rezessiven Zustände 401 in den zuvor genannten Kommunikationsphasen 451, 453 gleich der Hälfte der Spannung Vcc bzw. CAN-Supply von beispielsweise etwa 5V, also 2,5 V. Im rezessiven Zustand 401 wird der Buspegel von dem Sendeblock 121 nicht getrieben, er wird durch die Abschlusswiderstände 49 eingestellt. Die Buspegel auf dem Bus 40 für die dominanten Zustände 402 liegen dagegen bei etwa 1,5 V für das Signal CAN_XL_L und 3,5 V für das Signal CAN_XL_H. Dementsprechend stellt sich bei dem Beispiel von Fig. 4 und Fig. 5 eine Differenzspannung VDIFF zwischen etwa 0 V und 2 V ein. Somit ergibt sich für eine Spannung VDIFF = CAN-XL_H - CAN-XL_L für die rezessiven Zustände 401 (logische ,1‘ des Sendesignals TxD) ein Wert von etwa 0 V und für die dominanten Zustände 402 (logische ,0‘ des Sendesignals TxD) ein Wert von etwa 2,0 V. Den Zustandswechsel zwischen den Zuständen 401, 402 kann der Empfangsblock 122 in den Phasen 451, 453 mit Hilfe einer Empfangsschwelle T_a erkennen, die in Fig. 5 gezeigt ist.

Bei dem Beispiel von Fig. 5 ist mit Hilfe des Betriebsart- Einstellmoduls 15 eine Empfangsschwelle T_a des Empfangsblocks 122 bei etwa 0,7 V eingestellt. In einem üblichen Transceiver- Baustein bzw. einem Baustein einer Sende- /Empfangseinrichtung 12 liegt die Empfangsschwelle je nach Betriebstemperatur, Betriebsspannung und Fertigungstoleranz in einem Toleranzbereich zwischen T_a_min und T_a_max, die in Fig. 8 gezeigt sind.

Zudem ist gemäß Fig. 5 eine Empfangsschwelle T_c vorgesehen, die einen negativen Spannungswert hat. Der negative Spannungswert der Empfangsschwelle T_c liegt beispielsweise zwischen -0,3 V und -0,8 V. Auch wenn der Zahlenwert für die Empfangsschwelle T_c beispielsweise -0,4 V ist, kann der Zahlenwert jedoch je nach aktuell verwendeter CAN-Bus-Topologie optimiert werden. Somit sind andere Werte für den negativen Spannungswert denkbar, wie sich auch aus der Beschreibung von Fig. 8 ergibt. Der Wert der Empfangsschwelle T_c stellt sich je nach Fertigungstoleranzen sowie dem Einfluss von Temperatur und Betriebsspannung ein.

Somit stellt das Betriebsart- Einstellmodul 15, insbesondere sein Block 152, in den Phasen 451, 453 die Empfangsschwellen T_a, T_c für den Empfangsblock 122 ein.

Mit der Empfangsschwelle T_c kann der Empfangsblock 122, insbesondere der Block 151 des Betriebsart- Einstellmoduls 15, in den Phasen 451, 453 erkennen, ob eine negative Spannung des Differenzsignals VDIFF auftritt. Tritt in dem Differenzsignal VDIFF eine negative Spannung auf, gibt der Empfangsblock 122 das Empfangssignal RxD = ‘0‘ aus, auch wenn nach der in ISO 11898-2 spezifizierten Empfangsschwelle T_a das Resultat RxD = gewesen wäre. Dadurch wird verhindert, dass fälschlicherweise der Bereitschaftszustand 410 des CAN-Busses 40 erkannt wird, obwohl die Datenphase 452 eines CAN XL Rahmens 450 gesendet wird.

Das Betriebsart- Einstellmodul 15, insbesondere ihr Auswerteblock 151, kann die Schaltschwelle T_c verwenden, um im Schlaf-Zustand B_451_S das vorbestimmte Weckmuster 125 zu erkennen. Dies ist in Bezug auf Fig. 9 nachfolgend noch genauer beschrieben.

Fig. 6 und Fig. 7 zeigen vergleichbare Zeitverläufe zu Fig. 4 und Fig. 5 für die Datenphase 452. Demzufolge treibt der Sendeblock 121 in der Datenphase 452 die Buszustände U_D0, U_D1 der differentiellen Signale CAN-XL_H, CAN-XL_L jeweils unterschiedlich. Somit unterscheiden sich die Signale CAN-XL_H und CAN-XL_L in der Datenphase 452 von den herkömmlichen Signalen auf CAN_H und CAN_L gemäß Fig. 4, wie zuvor beschrieben.

Das Betriebsart- Einstellmodul 15, insbesondere sein Schaltblock 152, stellt in der Datenphase 452 die Empfangsschwelle T_d, T_c für den Empfangsblock 122 ein, was auch nachfolgend genauer erläutert ist. Ganz allgemein gilt gemäß Fig. 8, dass sich in den Kommunikationsphasen 451, 453 bei dem Empfänger des Rahmens 450 eine Differenzspannung VDIFF zwischen maximal 0,05 V = VDIFF_401_max für rezessive Zustände 401 und mindestens 1,5 V = VDIFF_402_min für dominante Zustände 402 einstellt. Außerdem gilt allgemein gemäß Fig. 8, dass in dem Auswerteblock 151 die Empfangsschwelle T_a des Empfangsblocks 122 zwischen einer minimalen Empfangsschwelle T_a_min von 0,5 V und einer maximalen Empfangsschwelle T_a_max von 0,9 V liegt. Der Wert der Empfangsschwelle T_a stellt sich je nach Fertigungstoleranzen sowie den Einfluss von Temperatur und Betriebsspannung ein. Somit gilt, wenn die Differenzspannung VDIFF unter 0,5 V liegt, wie im linken Teil von Fig. 8 als Beispiel gezeigt, wird der Buspegel VDIFF_401 sicher als „rezessiv“ gelesen. Liegt der Pegel der Differenzspannung VDIFF über 0,9 V, wird der Buspegel sicher als „dominant“ gelesen. Liegt der Pegel der Differenzspannung VDIFF zwischen 0,5 V und 0,9 V, kann der Pegel nicht sicher als „rezessiv“ oder „dominant“ erkannt werden.

Erkennt die Sende-/Empfangseinrichtung 12, insbesondere deren Modul 15, das Ende der Arbitrationsphase 451, so wird bei den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 des Bussystems 1 die Sende-/Empfangseinrichtung 12, 22, 32 in die entsprechende Betriebsart für die Datenphase 452 umgeschaltet, wie später noch anhand von Fig. 9 genauer erläutert.

Fig. 8 zeigt in ihrem rechten Teil die Differenzspannung VDIFF, die sich aus den Signalen Data_0 und Data_l bildet, die der Sendeblock 121 in der Betriebsart der Datenphase 452 auf den Bus 40 sendet. Die Buspegel auf dem Bus 40 für die Data_0 Zustände (logisch: =‘0‘) liegen bei dem Beispiel von Fig. 6 bis Fig. 8 bei etwa 3 V für das Signal CAN_XL_H und 2 V für das Signal CAN_XL_L. Die Buspegel U_D1 auf dem Bus 40 für die Data_l Zustände (logisch: = ) in der Datenphase 452 liegen bei etwa 2 V für das Signal CAN_XL_H und 3 V für das Signal CAN_XL_L. Alternativ ist eine Differenzspannung VDIFF von +/- 1 V mit anderen Buspegeln möglich. Jedoch sind die Pegel von 3V und 2V gemäß Fig. 6 symmetrisch zur Mittenspannung von 2.5V bei einer Betriebs-Spannung von 5V. Die Symmetrie ist vorteilhaft für die Reduktion von Abstrahlungen, welche die Qualität der Signale auf dem Bus 40 verschlechtern. Gemäß dem rechten Teil von Fig. 8 stellen sich in der, optional schnelleren, Datenphase 452 für die Buszustände Data_0, Data_l die Buszustände U_D0, U_D1 bzw. die Differenzspannungen VDIFF_D0, VDIFF_D1 entsprechend den binären Datenzuständen 0 und 1 des Sendesignals TXD ein. Die von dem Empfänger bzw. deren Empfangsblock 122 in der Datenphase 452 erwartete minimale Differenzspannung VDIFF_D0_min für Data_0-Bits liegt bei dem Beispiel von Fig. 6 bis Fig. 8 bei etwa 0,6 V. Die maximale Differenzspannung VDIFF_Dl_max für Data_l-Bits liegt bei dem Beispiel von Fig. 6 bis Fig. 8 in der Datenphase 452 bei etwa -0,6 V.

Hierfür treibt der Sendeblock 121 die Zustände der differentiellen Signale CAN- XL_H, CAN-XL_L wieder unterschiedlich, wie in den zuvor genannten Kommunikationsphasen 451, 453. Jedoch sind die beiden Buszustände U_D0, U_D1 bzw. die Differenzspannungen VDIFF_D0, VDIFF_D1 in der Datenphase 452 entsprechend den Datenzuständen 0 und 1 des Sendesignals TXD symmetrisch getrieben. Zudem sind die Buspegel für die Datenzustände Data_0 in den Kommunikationsphasen 451, 453 unterschiedlich zu den Datenzuständen Data_0 in der Kommunikationsphase 452. Außerdem sind die Buspegel für die Datenzustände Data_l in den Kommunikationsphasen 451, 453 unterschiedlich zu den Datenzuständen Data_l in der Kommunikationsphase 452.

Wie zuvor erwähnt, verwendet der Empfangsblock 122 in der Datenphase 452 zusätzlich zu den Empfangsschwellen T_a, T_c der Phasen 451, 453 eine Empfangsschwelle T_d. Die Empfangsschwelle T_d liegt nominal bei etwa 0,0 V. Somit liegt die Empfangsschwelle T_d zwischen dem maximalen Wert von T_d_max = 0,1 V und dem minimalen Wert von T_d_min = -0,1 V. Der Wert der Empfangsschwelle T_d stellt sich je nach Fertigungstoleranzen sowie dem Einfluss von Temperatur und Betriebsspannung ein.

Die nominelle Differenzspannung für den rezessiven Datenzustand, VDIFF_401, liegt mit 0V in dem Bereich zwischen T_d_max und T_d_min und kann daher nicht eindeutig erkannt werden, wenn die Empfangsschwelle T_d = 0,0 V verwendet wird. Die nominelle Differenzspannung für den rezessiven Datenzustand, VDIFF_401 kann jedoch mit der Empfangsschwelle T_a erkannt werden. Die minimale Differenzspannung für den Datenzustand Data_0, VDIFF_D0_min, liegt unterhalb von T_a_max und kann daher nicht eindeutig erkannt werden, wenn die Empfangsschwelle T_a verwendet wird. Die minimale Differenzspannung für den Datenzustand Data_0, VDIFF_DO_min, kann jedoch mit der Empfangsschwelle T_d erkannt werden.

Somit stellt das Betriebsart- Einstellmodul 15 in den Phasen 451, 453 die Empfangsschwellen T_a, T_c ein. In der Phase 452 stellt das Betriebsart- Einstellmodul 15 die drei Empfangsschwellen T_a, T_d, T_c ein. Das Betriebsart- Einstellmodul 15 kann abhängig von einer Auswertung der Empfangsschwelle T_c mindestens eine der Empfangsschwellen T_a, T_d hinzuschalten oder abschalten, wie in Bezug auf Fig. 9 genauer beschrieben.

Der Sendeblock 121 wird somit von einer ersten Betriebsart in den Phasen 451, 453 in eine andere Betriebsart in der Datenphase 452 umgeschaltet, wie in Bezug auf Fig. 9 genauer erläutert. In der ersten Betriebsart haben die Bits eine Bitzeitdauer t_btl und es gibt dominante und rezessive Buszustände oder Buspegel. In einer Betriebsart der Datenphase 452 haben die Bits eine Bitzeitdauer t_bt2 und es gibt keine dominanten und rezessiven Buszustände oder Buspegel, sondern stattdessen die Buspegel Data_0 und Data_l. Die Bitzeitdauer t_bt2 kann kleiner sein als die Bitzeitdauer t_btl, wie in Fig. 6 gezeigt. Optional sind die Bitzeitdauern t_bt2, t_btl gleich.

Mit anderen Worten erzeugt der Sendeblock 121 in einer ersten Betriebsart gemäß Fig. 4, Fig. 5 und dem linken Teil von Fig. 6 einen ersten Datenzustand, beispielsweise 0, des Sendesignals TxD als Buszustand 402 mit unterschiedlichen Buspegeln für zwei Busleitungen 41, 42 des Busses 40 und einen zweiten Datenzustand, beispielsweise 1, des Sendesignals TxD als Buszustand 401 mit demselben Buspegel für die zwei Busleitungen 41, 42 des Busses 40.

Außerdem treibt der Sendeblock 121, für die zeitlichen Verläufe der Signale CAN-XL_H, CAN-XL_L in einer Betriebsart, welche die Datenphase 452 umfasst, den ersten und zweiten Datenzustand 0, 1 des Sendesignals TxD jeweils zumindest teilweise, so dass sich die Buspegel Data_0, Data_l des rechten Teils von Fig. 6 für die zwei Busleitungen 41, 42 des Busses 40 ausbilden. Der Unterschied zwischen dem Physical Layer von CAN in den Kommunikationsphasen 453, 451 und dem zuvor beschriebenen Physical Layer in der Datenphase 452 liegt darin, dass die Zustände Data_l mit der Differenzspannung VDIFF_D1 in der Datenphase 452 teilweise bis vollständig vom Sendeblock 121 bzw. der Sende-/Empfangseinrichtung 12 getrieben werden. Bei einer Bitrate von beispielsweise 10Mbit/s in der Datenphase 452 beträgt eine Bitzeit t_bt2 = 100ns.

Somit ist die Bitzeitdauer t_bt2 in der Datenphase 452 bei dem gezeigten Beispiel von Fig. 6 kürzer als die Bitzeitdauer t_btl, die in der Arbitrationsphase 451 und der Rahmenendphase 453 verwendet wird. Daher wird in der Datenphase 452 mit einer größeren Bitrate gesendet als in der Arbitrationsphase 451 und der Rahmenendphase 453. Auf diese Weise lässt sich die Übertragungsgeschwindigkeit im Bussystem 1 noch weiter steigern als bei CAN FD.

Fig. 9 veranschaulicht in einem Diagramm die Umschaltung der Sende- /Empfangseinrichtung 12 zwischen den Kommunikationsphasen 451, 453, in welcher eine „langsame Betriebsart“ B_451 oder „Slow-Mode“ verwendet wird, und der Kommunikationsphase 452, in welcher eine „schnelle Betriebsart“ B_452_RX oder B_452_TX verwendet wird, die auch „Fast-Mode“ genannt werden, sowie Betriebsarten B_451_S, B_451_W, wie nachfolgend genauer erläutert. Zudem ist eine Konfigurationsbetriebsart B_420 der Sende- /Empfangseinrichtung 12 einstellbar.

Die Sende- Empfangseinrichtung 12 kann bei Vorliegen einer Umschaltbedingung S_20 in eine Konfigurationsbetriebsart B_420 geschaltet werden, wie mit einem Pfeil zwischen der Betriebsart B_451 und der Betriebsart B_420 veranschaulicht. In der Konfigurationsbetriebsart B_420 kann mindestens eine Einstellung für die Kommunikation vorgenommen werden. Beispielsweise können die Zahlenwerte für die Empfangsschwellen T_a, T_d, T_c eingestellt werden, die Zahlenwerte für Zeitdauern, die bei der Kommunikation in dem Bussystem 1 verwendet werden, eingestellt werden, das Weckmuster 125 festgelegt werden, die Grenzwerte 1511, 1512 festgelegt werden, mindestens ein Identifizierer festgelegt werden, oder sonstige Einstellungen vorgenommen werden. Die Rückschaltbedingung S_21 von der Betriebsart B_420 in die Betriebsart B_451 kann sein, dass das Sendesignal TxD für eine vorbestimmte Zeit t von beispielsweise größer 5ps konstant ist. Die Rückschaltbedingung S_21 bewirkt, dass die Teilnehmerstation 10 nach der vorbestimmten Zeit t sicher wieder an der Kommunikation in dem Bussystem 1 teilnehmen kann.

Die Betriebsarten B_451, B_452_RX, B_452_TX unterscheiden sich durch die Art, wie das zu sendende logische (digitale) Signal TxD als Differenzspannung VDIFF auf den Bus 40 (CAN_L, CAN_H) getrieben wird, sowie wie die Differenzspannung VDIFF ausgewertet wird, um das logische (digitale) Empfangssignal RxD zu generieren. Zusätzlich ist es optional möglich, die Richtung mindestens eines der Anschlüsse RXD, TXD umzuschalten, um über die Anschlüsse RXD, TXD eine Signalisierung vorzunehmen, dass eine Umschaltung der Einrichtung 12 in eine der Betriebsarten B_420, B_451, B_451_S, B_451_W, B_452_RX, B_452_TX vorzunehmen ist. Werden die Anschlüsse RXD, TXD in der gleichen Richtung betrieben, kann eine differentielle Übertragung über die Anschlüsse RXD, TXD erfolgen.

In der Betriebsart B_451 ist die Sende-/Empfangseinrichtung 12 zum Senden und Empfangen von Signalen eingestellt, wie in Bezug auf Fig. 4, Fig. 5 und dem linken Teil von Fig. 8 beschrieben. In der Betriebsart B_451 treibt die Sende- /Empfangseinrichtung 12 die als logisch ,0‘ zu sendenden Bits mit VDIFF = +2V, aber treibt die als logisch ,1‘ zu sendenden Bits gar nicht. Der Buspegel von VDIFF = 0V wird über die Abschlusswiderstände 49 eingestellt, wie spezifiziert in ISO 11898-2. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 verwendet auch die in ISO 11898-2 spezifizierte Empfangsschwelle T_a, um zwischen VDIFF = +2V und VDIFF = 0V zu unterscheiden, um das Empfangssignal RxD zu erzeugen. Zudem wird die Empfangsschwelle T_c verwendet.

Ist die Arbitration für einen Rahmen 450 abgeschlossen, steht fest, welche der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in der anschließenden Datenphase 452 ihren Rahmen 450 auf den Bus 40 senden darf. Je nach Vorliegen der Umschaltbedingung S52_l oder S52_3, schaltet die Sende- /Empfangseinrichtung 12 am Ende der Arbitrationsphase 451 in die Betriebsart B_452_RX oder die Betriebsart B_452_TX um. Hat die Teilnehmerstation 10 die vorangehende Arbitration verloren oder nicht daran teilgenommen, ist die Teilnehmerstation 10 in der Datenphase 452 kein Sender des Rahmens 450, so dass die Umschaltbedingung S52_l vorliegt. Hat die Teilnehmerstation 10 dagegen die vorangehende Arbitration gewonnen, ist die Teilnehmerstation 10 in der Datenphase 452 der Sender des Rahmens 450, so dass die Umschaltbedingung S452_3 vorliegt.

In der Betriebsart B_452_RX hat das Betriebsart- Einstellmodul 15 die Sende- /Empfangseinrichtung 12 zum Empfangen von Signalen eingestellt, wie in Bezug auf Fig. 6, Fig. 7 und den rechten Teil von Fig. 8 beschrieben. In der Betriebsart B_452_RX treibt die Sende-/Empfangseinrichtung 12 den Bus 40 nicht und verwendet die Empfangsschwelle T_d von 0V, um zwischen den Pegeln VDIFF = +1V und VDIFF = -IV zu unterscheiden. Der Anschluss TXD kann gesetzt werden als TXD = 1. Alternativ kann über den Anschluss TXD das inverse Empfangssignal RxD an die Einrichtung 11 gesendet werden. Erfasst die Sende- /Empfangseinrichtung 12 das Ende der Datenphase 452, liegt eine Rückschaltbedingung S52_2 vor, so dass das Betriebsart- Einstellmodul 15 die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451 zurückschaltet. Im Fehlerfall, wenn beispielsweise in der Betriebsart B_452_RX länger als eine vorbestimmte Zeit t kein Flankenwechsel vom Bus 40 empfangen wird, erkennt das Auswertemodul 151 des Betriebsart- Einstellmoduls 15 eine Rückschaltbedingung SO. Die Rückschaltbedingung SO wird erkannt, indem der Auswerteblock 151 die vorbestimmte Zeit t mit einer Auszeit T_0 vergleicht, die auf beispielsweise 9 ps + 1 ps eingestellt sein kann. Liegt die Rückschaltbedingung SO vor, schaltet das Betriebsart- Einstellmodul 15 die Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit Hilfe seines Empfangsschwellenschaltblocks 152 in die Betriebsart B_451 zurück.

In der Betriebsart B_452_TX hat das Betriebsart- Einstellmodul 15 die Sende- /Empfangseinrichtung 12 zum Senden und Empfangen von Signalen eingestellt, wie in Bezug auf Fig. 6, Fig. 7 und den rechten Teil von Fig. 8 beschrieben. In der Betriebsart B_452_TX treibt die Sende-/Empfangseinrichtung 12 die als logisch ,1‘ zu sendenden Bits des Sendesignals TxD mit VDIFF = -IV auf den Bus 40. Dagegen treibt die Sende-/Empfangseinrichtung 12 die als logisch ,0‘ zu sendenden Bits des Sendesignals mit VDIFF = +1V auf den Bus 40. Der Empfangsblock 122 ist eingestellt, wie in der Betriebsart B_452_RX. Alternativ kann über den Anschluss RXD das inverse Sendesignal TxD an die Einrichtung 12 gesendet werden. Erfasst die Sende-/Empfangseinrichtung 12 das Ende der Datenphase 452, liegt eine Rückschaltbedingung S52_4 vor, so dass das Betriebsart- Einstellmodul 15 die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451 zurückschaltet. Im Fehlerfall, wenn beispielsweise in der Betriebsart B_452_TX das Signal TxD länger als eine vorbestimmte Zeitdauer TI konstant ist, erkennt das Auswertemodul 151 des Betriebsart- Einstellmoduls 15 eine Rückschaltbedingung Sl. Die Rückschaltbedingung S1 wird erkannt, indem der Auswerteblock 151 die vorbestimmte Zeit t mit einer Auszeit T_0 vergleicht, die auf beispielsweise 9 ps + 1 ps eingestellt sein kann. Liegt die Rückschaltbedingung Sl vor, schaltet das Betriebsart- Einstellmodul 15 die Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit Hilfe seines Empfangsschwellenschaltblocks 152 in die Betriebsart B_451 zurück.

Wird die Funktion der Teilnehmerstation 10 im derzeitigen Betrieb des Bussystems 1 nicht benötigt wird, kann Energie gespart werden. Hierzu kann das Bussystem 1 eine Systemsteuerung verwenden, die darüber entscheidet, welche Teilnehmerstationen 10, 20, 30 schlafen sollen und welche aktiv sein sollen bzw. geweckt werden sollen. Die Entscheidung, welche Teilnehmerstationen 10, 20,

30 schlafen sollen, wird in Nachrichten 45, 46 über den Bus 40 gesendet. Die lokale Software 131 wertet diese Nachrichten 45, 46 aus. Soll die Teilnehmerstation 10 schlafen, also die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451_S „Schlafen bis zum Erkennen des Weckmusters“ (Sleeping) wechseln, wird vorgegangen wie folgt. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 werden über das Weckmuster 125 geweckt, wie im Anschluss daran beschrieben.

Die Software 131 kann der Sende-/Empfangseinrichtung 12 signalisieren, sich in die Betriebsart B_451_S umzuschalten, sowie die Kommunikationssteuereinrichtung 11 und gegebenenfalls auch den Mikrocontroller 13 inaktiv schalten. Dieser Zustand der Teilnehmerstation 10 wird auch als „Schlafen legen“ bezeichnet. Im Ergebnis schaltet sich die Sende- /Empfangseinrichtung 12 bei Vorliegen einer Umschaltbedingung S51_l mit dem Modul 15 in die Betriebsart B_451_S. Die Betriebsart B_451_S kann auch als Betriebsart „Schlafen bis zum Erkennen des Weckmusters“ bezeichnet werden.

Für die Umschaltung der Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451_S kann die Software 131 in der Teilnehmerstation 10 folgendermaßen Vorgehen. Die Software 131 kann direkt die Anschlüsse (Pins) des Betriebsart- Signalisierungsmoduls 14 ansteuern. Alternativ kann die Software 131 die Kommunikationssteuereinrichtung 11, insbesondere das Kommunikationssteuermodul 113 oder das Modul 14, anweisen, die Sende- /Empfangseinrichtung 12 anzusteuern. Die Signalisierung zur Umschaltung in die Betriebsart B_451_S, also „Schlafen bis zum Erkennen des Weckmusters“ erfolgt auch im letzteren Fall durch das Betriebsart-Signalisierungsmodul 14.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel signalisiert ein von dem Kommunikationssteuermodul 113 oder dem Modul 14 getriebener Puls auf der RxD-Leitung zwischen den Einrichtungen 11, 12 dem Modul 15, dass die Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451_S umzuschalten ist. Die Einrichtung 11 kehrt somit die Übertragungsrichtung an dem RXD- Anschluss für die Signalisierung um, dass Betriebsart der Sende- /Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451_S umzuschalten ist. Somit kann anstelle eines Einzelpulses zur Umschaltung von der Datenphase 452 in die Rahmenendphase 453 ein Doppel-Puls verwendet werden, um zu signalisieren, dass das Modul 15 die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451_S umzuschalten hat.

In der Betriebsart B_451_S „Schlafen bis zum Erkennen des Weckmusters“ (Sleeping) treibt die Sende-/Empfangseinrichtung 12 den Bus 40 nicht. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 gibt ein konstantes Empfangssignal RxD aus, beispielsweise RxD = . Sobald die Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit dem Betriebsart- Einstellmodul 15 das Weckmuster 125 erkannt hat, signalisiert das Betriebsart- Einstellmodul 15 dies mit ihrem Block 151 dem Mikrocontroller 13 und/oder der Kommunikationssteuereinrichtung 11, insbesondere dem Modul 14, um die anderen Teile der schlafenden Teilnehmerstation 10 zu wecken. Hierfür invertiert die Sende-/Empfangseinrichtung 12, genauer gesagt ihr Block 151, das Empfangssignal RxD. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Sende- /Empfangseinrichtung 12 das Aufwecken über den eigenen Weckausgang TC_S signalisiert. Erkennt das Modul 15 das Weckmuster 125, liegt außerdem die Rückschaltbedingung S51_2 vor. Daher schaltet das Modul 15 die Sende- /Empfangseinrichtung 12 nach der zuvor beschriebenen Aufweck-Signalisierung in die Betriebsart B_451 zurück. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 verlässt damit den Betriebszustand „Schlafen bis zum Erkennen des Weckmusters“. Die Teilnehmerstation 10 versucht sich dann in die Kommunikation auf dem Bus 40 zu integrieren. Hierfür sind die Funktionen der Teilnehmerstation 10 wieder vollständig verwendbar.

Als Weckmuster 125 kann beispielsweise ein konstanter Pegel verwendet werden, der länger ist, als im normalen Betrieb des Bussystems 1 Vorkommen kann. Beispielsweise kann ein konstanter Pegel VDIFF = -IV mit einer vorbestimmten Länge verwendet werden. Im normalen Betrieb kann nur der rezessive Pegel VDIFF = 0V lange Vorkommen, nämlich wenn der Bus 40 in dem Bereitschaftszustand 410 ist. Die erlaubten Längen der anderen Pegel des Normalbetriebs, nämlich VDIFF = +2V oder VDIFF = -IV oder VDIFF = +1V, sind durch die Bit- Stuffing- Regel(n) begrenzt. Alternativ ist ein beliebiges anderes Weckmuster 125 verwendbar. Insbesondere ist das Weckmuster 125 ein Bitmuster aus mehreren verschiedenen abwechselnden Pegeln.

Ein Weckmuster 125 mit einem konstanten Pegel VDIFF = -IV und einer vorbestimmten Länge, die länger ist, als im normalen Betrieb des Bussystems 1 Vorkommen kann, kann das Modul 15 mit der dritten Empfangsschwelle T_c wie folgt erkennen. Jedes Mal, wenn die Schwelle T_c unterschritten wird, startet der Auswerteblock 151 eine Zeitmessung mit dem Zeitmessblock 153. Der Zeitmessblock 153 hat hierfür beispielsweise mindestens ein RC-Glied und/oder einen Zeitgeber (Timer). Wird die Schwelle T_c überschritten, wird die Zeitmessung des Zeitmessblocks 153 zurückgesetzt. Das Weckmuster 125 wird erkannt, wenn die Zeitmessung einen Grenzwert 1511 überschreitet. Der Grenzwert 1511 wird derart gewählt, dass der Grenzwert 1511 in der Datenphase 452 eines CAN XL-Rahmens 450 nicht Vorkommen kann. Optional ist der Grenzwert 1511 konfigurierbar. Dadurch ist der Grenzwert 1511 in der Konfigurationsbetriebsart B_420 an die jeweils eingestellten Bitraten der Kommunikationsphasen 451 bis 453 anpassbar. Zusätzlich oder alternativ sind in der Sende-/Empfangseinrichtung 12 unterschiedliche Grenzwerte 1511, für unterschiedliche Bitraten, spezifizierbar.

Andere Weckmuster 125 werden auf andere, hier nicht beschriebene Arten erkannt. Beispielsweise kann der Auswerteblock 151 auswerten, ob die Schwelle T_c mehr als einmal über- oder unterschritten wird. Alternativ sind Muster eines einmaligen oder mehrmaligen Über- oder Unterschreitens der Schwelle T_c möglich.

Optional kann die Sende-/Empfangseinrichtung 12 alternativ oder zusätzlich auf eine Flanke auf dem Sendesignal TxD von der Einrichtung 11, insbesondere dem Modul 14, als Weckmuster 125 erkennen. Auch in diesem Fall ist die Rückschaltbedingung S51_2 erfüllt, so dass sich die Einrichtung 12 mit Hilfe ihres Moduls 15 von der Betriebsart B_451_S in die Betriebsart B_451 schaltet, also dadurch geweckt ist.

Optional ist die Betriebsart B_451_S (Sleeping) um eine Rückschaltbedingung S2 erweitert, welche das Modul 15, insbesondere ihr Auswerteblock 151 erkennen kann. Die Rückschaltbedingung S2 hat bei der Teilnehmerstation 10 das Ergebnis, dass die Teilnehmerstation 10 aufweckt wird, wenn die Kommunikation auf dem Bus 40 für eine vorbestimmte Zeit t stoppt. Der Stopp der Kommunikation könnte durch eine Störung verursacht worden sein. Die im Teilnetzbetrieb schlafende Teilnehmerstation 10 kann dann aufgeweckt werden, um einen Notbetrieb des Bussystems 1 aufrechtzuerhalten. Dasselbe gilt für andere schlafende Teilnehmerstationen des Bussystems 1. In Bezug auf die Teilnehmerstation 10, schaltet sich die Einrichtung 12 bei Vorliegen der Rückschaltbedingung S2 mit Hilfe ihres Moduls 15 von der Betriebsart B_451_S in die Betriebsart B_451.

Der Auswerteblock 151 erkennt den Stopp der Kommunikation daran, dass für die vorbestimmte Zeit t keine VDIFF-Pegel von +1V, -IV oder +2V gesehen werden. Der Auswerteblock 151 startet daher eine weitere Zeitmessung des Blocks 153 jedes Mal dann neu, wenn einer dieser drei Pegel gesehen wird. Der Auswerteblock 151 erkennt den Stopp der Kommunikation, wenn die Zeitmessung des Blocks 153 einen vorbestimmten Grenzwert 1512 erreicht. Alternativ kann der Auswerteblock 151 die Zeitmessung des Blocks 153 nur für einen der drei VDIFF-Pegel, beispielsweise für den Pegel VDIFF = 2V = dominant, jeweils neu starten, beispielsweise nur, wenn der Pegel VDIFF = +1V gesehen wird. Alternativ kann der Auswerteblock 151 die Zeitmessung des Blocks 153 nur für zwei der drei VDIFF-Pegel jeweils neu starten.

Im Prinzip kann das Weckmuster 125, mit dem die mindestens eine schlafende Teilnehmerstation 10, 20, 30 geweckt werden soll, von einer beliebigen der derzeit aktiven Teilnehmerstation 10, 20, 30 gesendet werden. Alternativ kann in dem Bussystem 1 für Teilnetzbetrieb jedoch eine Teilnehmerstation 10, 20, 30 bestimmt sein, welche die Aufgabe der Systemsteuerung wahrnimmt. Bei dem nachfolgenden Beispiel hat die Teilnehmerstation 10 die Aufgabe der Systemsteuerung. Optional kann mindestens eine Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 als Reserve-Systemsteuerung bereitstehen, falls die bisherige Systemsteuerung nicht bereitsteht. Damit kann die Ausfallsicherheit des Bussystems 1 gesteigert werden. Bei dem nachfolgenden Beispiel ist die Teilnehmerstation 30 die Reserve zur Übernahme der Aufgabe der Systemsteuerung von der Teilnehmerstation 10.

Bei Bedarf kann die Teilnehmerstation 10 als Systemsteuerung ihrer Sende- /Empfangseinrichtung 12 signalisieren, sich in die Betriebsart B_451_S zu schalten, also sich schlafen zu legen. In diesem Fall erfolgt also die Signalisierung nicht über den Bus 40, sondern über mindestens einen der Anschlüsse RxD, TxD, TC_S. Dies kann verwendet werden, wenn alle anderen Teilnehmerstationen des Bussystems 1 schlafen gelegt wurden. Soll das Weckmuster 125 über den Bus 40 gesendet werden, signalisiert die Systemsteuerung, insbesondere die Einrichtung 11 und/oder ihr Modul 14, der Sende-/Empfangseinrichtung 12, sich in die Betriebsart B_451_W zu schalten. Die Betriebsart B_451_W kann auch als Betriebsart „Senden des Weckmusters“ bezeichnet werden. Erkennt das Modul 15 diese Signalisierung, liegt eine Umschaltbedingung S51_3 vor. Nachfolgend ist dann der direkte Übergang der Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451_W möglich. Alternativ ist ein Übergang in die Betriebsart B_451_W erst nach Umschalten in die Betriebsart B_451 oder B_452_TX möglich. Zum Senden des Weckmusters 125 schaltet sich bei dem vorliegenden Beispiel die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 10 in die Betriebsart B_451_W. Selbstverständlich ist es bei einem anderen Beispiel möglich, dass alternativ die Sende-/Empfangseinrichtung 32 in die Betriebsart B_451_W schaltet, wie zuvor beschrieben.

Das Weckmuster 125 empfangen alle Teilnehmerstationen 10, 20, 30 von dem Bus 40. Dadurch werden alle derzeit schlafenden Teilnehmerstationen des Bussystems 1 geweckt. Möglich ist jedoch, dass für die Kommunikation in der Folge nicht alle Teilnehmerstationen 10, 20, 30 benötigt werden. In diesem Fall wird die Systemsteuerung, beispielsweise die Teilnehmerstation 10, solche Teilnehmerstationen des Bussystems 1, die weiterschlafen sollen, mittels mindestens einer Nachricht über den Bus 40 anweisen, ihre Sende- /Empfangseinrichtung 22, 32 wieder in den Betriebsart B_451_W, also „Schlafen bis zum Erkennen des Weckmusters“, zu schalten.

Für die Umschaltung der Sende-/Empfangseinrichtung der Systemsteuerung in die Betriebsart B_451_W, also „Senden des Weckmusters“ (Wake-up), kann die Systemsteuerung, insbesondere die Software 131 in der Teilnehmerstation 10, welche die schlafenden Teilnehmerstationen aufwecken will, folgendermaßen Vorgehen. Die Systemsteuerung kann direkt die Anschlüsse (Pins) des zugehörigen Betriebsart-Signalisierungsmoduls 14, 24, 34 ansteuern. Alternativ kann die Systemsteuerung die zugehörige Kommunikationssteuereinrichtung 11, 21, 31, insbesondere das Kommunikationssteuermodul 113 oder das Modul 14, anweisen, die zugehörige Sende-/Empfangseinrichtung 12, 22, 32 anzusteuern. Die Signalisierung zur Umschaltung in die Betriebsart B_451_W, also „Senden des Weckmusters“ (Wake-up) erfolgt auch im letzteren Fall durch das zugehörige Betriebsart-Signalisierungsmodul 14, 24, 34.

Somit würde die Teilnehmerstation 10 als Systemsteuerung mit dem Mikrocontroller 13, insbesondere seiner Anwendungssoftware 131, entweder die Anschlüsse (Pins) des Betriebsart-Signalisierungsmoduls 14 direkt ansteuern oder die Kommunikationssteuereinrichtung 11, insbesondere das Kommunikationssteuermodul 113, ansteuern, damit das Betriebsart- Signalisierungsmodul 14 angesteuert wird, die Signalisierung durch Senden des Weckmusters 125 vorzunehmen.

Das Betriebsart-Signalisierungsmodul 14 beginnt die Signalisierung zur Umschaltung in die Betriebsart B_451_S, also „Senden des Weckmusters“ (Wake-up), sinnvollerweise dann, wenn der CAN-Bus 40 im Bereitschaftszustand 410 ist. Beispielsweise beginnt die Signalisierung unmittelbar dann, nachdem eine CAN-Nachricht bzw. ein Rahmen 450 zu Ende ist. Die Signalisierung beginnt in diesem Fall mit dem Beginn des Zwischenrahmenabstands (IFS). Die genannte Signalisierung ist eine einstufige Signalisierung.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden während der Datenphase 452, bei der die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_452_TX geschaltet ist (Datenphase in Senderichtung), die Anschlüsse TXD, RXD für die Signale TxD, RxD verwendet, um das zu sendende Signalisierungssignal von der Einrichtung 11 als Differenzsignal an die Sende-/Empfangseinrichtung 12 zu senden. Um von der Betriebsart B_452_TX zu der Betriebsart B_451 zu schalten, werden die Anschlüsse TXD, RXD bzw. die Signale TxD, RxD auf den gleichen Wert, ,1‘, gesetzt (Umschaltbedingung S52_3). Um von der Betriebsart B_452_TX zu der Betriebsart B_451_W zu schalten, werden die Anschlüsse TXD, RXD bzw. die Signale TxD, RxD auf den gleichen Wert, ,0‘, gesetzt (Umschaltbedingung S51_3).

Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, ein Umschaltsignal zu definieren, mit welchem die Einrichtung 11 der Sende-/Empfangseinrichtung 12 nach einem empfangenen Rahmen 450, also anschließend nach der Betriebsart B_452_RX (Datenphase in Empfangsrichtung), signalisiert, dass die Sende- /Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451_W schalten soll.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel signalisiert die Einrichtung 11 der Sende-/Empfangseinrichtung 12 über den zusätzlichen Anschluss TC_S, dass die Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung 12 umzuschalten ist. Die Signalisierung erfolgt also nicht über den RXD-Anschluss, wie bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Signalisierung der Umschaltung der Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451_S, also „Schlafen bis zum Erkennen des Weckmusters“, erfolgt durch das Betriebsart-Signalisierungsmodul 14. Ebenso erfolgt die Signalisierung der Umschaltung der Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451_W, also „Senden des Weckmusters“, durch das Betriebsart- Signalisierungsmodul 14.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzeugt das Betriebsart- Signalisierungsmodul 14 für die Signalisierung der Betriebsart, in die die Sende- /Empfangseinrichtung 12 umzuschalten ist, mit einer vorbestimmten Modulation des Signals über den Anschluss TC_S, insbesondere Pulsweitenmodulation (PWM). Eine erste vorbestimmte Modulation des Signals über den Anschluss TC_S signalisiert, dass von dem bisherigen Betriebszustand in die Betriebsart B_451_S, also „Schlafen bis zum Erkennen des Weckmusters“ umzuschalten ist. Eine zweite vorbestimmte Modulation des Signals über den Anschluss TC_S signalisiert, dass von dem bisherigen Betriebszustand in die Betriebsart B_451_W, also „Senden des Weckmusters“ umzuschalten ist.

Beispielsweise kann folgende Kodierung verwendet werden, welche das Modul 15 auswertet.

Für den Fall, dass das Modulationssignal ein PWM-Signal mit mehr O-Anteil als 1-Anteil ist, wie beispielsweise mit PWM_D1 in Fig. 10 gezeigt, wertet der Auswerteblock 151 dies als „Gehe und bleibe im FAST-Zustand“, also als Signalisierung für einen Wechsel in die Betriebsart B_452_RX oder die Betriebsart B_452_TX“. Dabei gibt der Wert des Sendesignals TxD an, ob die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_452_RX oder die Betriebsart B_452_TX wechseln soll. Das Modul 15 wertet das Sendesignal TxD für den Zustandsübergang nur aus, wenn die Signalisierung, also das PWM Signal, startet.

Für den Fall, dass das Modulationssignal ein PWM-Signal mit mehr 1-Anteil als O-Anteil ist, wie beispielsweise mit PWM_D0 in Fig. 10 gezeigt, wertet der Auswerteblock 151 dies als „Gehe in den Zustand „Senden des Weckmusters“ (Wake-up), also als Signalisierung für einen Wechsel in die Betriebsart B_452_W.

Für den Fall, dass an dem TC_S-Anschluss eine statische 0 oder konstant der Pegel 0 anliegt, wertet der Auswerteblock 151 dies als „Gehe in den SLOW- Zustand“, also als Signalisierung für einen Wechsel in die Betriebsart B_451.

Alternativ kann die Signalisierung der Betriebsart, in die die Sende- /Empfangseinrichtung 12 wechseln soll, zweistufig vorgenommen werden. Mit anderen Worten, das Modul 14 nimmt die Signalisierung an die Sende- /Empfangseinrichtung 12 in zwei Schritten vor.

In einem ersten Schritt signalisiert das Modul 14, insbesondere das Kommunikationssteuermodul 113, der Sende-/Empfangseinrichtung 12, während der Übertragung eines Rahmens 450, bei der die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_452_RX (FAST_RX) oder die Betriebsart B_452_TX (FAST_TX) geschaltet ist, dass die Sende-/Empfangseinrichtung 12 am Ende der Datenphase 452 nicht in die Arbitrations- Betriebsart B_451 (SLOW) wechseln soll, sondern in die Betriebsart B_451_W „Senden des Weckmusters“.

In einem zweiten Schritt, der erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit t nach Ausführung des ersten Schritts ausgeführt wird, wird das Weckmuster 125 gesendet. Somit wird das Weckmuster 125 nicht sofort gesendet, sondern beispielsweise erst nach Empfang eines Pulses auf der TxD Leitung bzw. im Sendesignal TxD. Alternativ wird das Weckmuster 125 nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit gesendet, die von der Bitrate mindestens einer der Kommunikationsphasen 451, 452 abhängt. Das Festlegen der letzteren vorbestimmten Zeit ist schwieriger als der Zeitpunkt zum Senden bzw. zum Empfang eines Pulses auf der TxD Leitung bzw. im Sendesignal TxD.

Auch auf diese Weise kann das Modul 14, insbesondere das Kommunikationssteuermodul 113, der Sende-/Empfangseinrichtung 12 signalisieren, dass die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451_S oder die Betriebsart B_451_W umzuschalten hat. Fig. 10 und Fig. 11 veranschaulichen für ein drittes Ausführungsbeispiel, wie die Einrichtung 11 der Sende-/Empfangseinrichtung 12 über den Anschluss TXD signalisiert, dass die Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung 12 umzuschalten ist. Die Signalisierung erfolgt also nicht über den RXD-Anschluss oder den TC_S-Anschluss, wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Außerdem erfolgt die Signalisierung zweistufig.

Fig. 10 zeigt über der Zeit t den Fall, dass am Anschluss TXD ein Sendesignal TXD_RX gesendet wird. Demzufolge ist die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in der Datenphase 452 in die Betriebsart B_452_RX geschaltet und agiert somit in der Datenphase 452 nur als Empfänger eines Rahmens 450 von dem Bus 40. Über dem Sendesignal TXD_RX sind in Fig. 10 die verschiedenen Phasen des Rahmens 450 angegeben. Unter dem Sendesignal TXD_RX sind in Fig. 10 die Betriebsarten der Sende-/Empfangseinrichtung 12 gezeigt, die über der Zeit t eingestellt werden.

Fig. 11 zeigt über der Zeit t den Fall, dass am Anschluss TXD ein Sendesignal TXD_TX gesendet wird. Demzufolge ist die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in der Datenphase 452 des Rahmens 450 in die Betriebsart B_452_TX geschaltet und agiert somit in der Datenphase 452 als Sender eines Rahmens 450 auf den Bus 40 und als Empfänger des Rahmens 450 von dem Bus 40. Unter dem Sendesignal TXD_TX sind in Fig. 11 die Betriebsarten der Sende- /Empfangseinrichtung 12 gezeigt, die über der Zeit t eingestellt werden.

In dem Signal TXD_RX von Fig. 10 und dem Signal TXD_TX von Fig. 11 ist anstatt einer NRZ-Codierung (NRZ = Non-Return-To-Zero = Nicht auf Null zurückkehrend) eine PWM-Codierung verwendet. Durch die vielen Flanken aufgrund der PWM Codierung erkennt die Sende-/Empfangseinrichtung 12, dass das TxD-Signal PWM-codiert ist. Das ist für die Sende-/Empfangseinrichtung 12 die Umschaltbedingung, in eine Betriebsart der Datenphase 452 zuschalten. Die ersten PWM-Symbole entscheiden, ob die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in dem ALl-Bit in die Betriebsart B_452_TX (FAST_TX) oder in die Betriebsart B_452_RX (FAST_RX) wechseln muss. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 bleibt so lange in der Betriebsart B_452_RX (FAST_RX) gemäß Fig. 10 oder der Betriebsart B_452_TX (FAST_TX) gemäß Fig. 11, so lange das TxD-Signal PWM-codiert bleibt und somit die Sende-/Empfangseinrichtung 12 eine hohe Frequenz an Flanken auf dem TxD-Signal sieht.

Auch in einer Teilnehmerstation, die in der Datenphase nur als Empfänger agiert (Empfangsknoten) sendet der Protocol Controller während der Betriebsart B_452_RX (FAST_RX) PWM-Symbole an die zugehörige Sende- /Empfangseinrichtung. Diese PWM-Symbole werden jedoch von der Sende- /Empfangseinrichtung im Empfangsknoten nicht auf den Bus 40 gesendet.

Jedes Bit der Sendesignale TXD_RX, TXD_TX wird als ein oder mehrere PWM Symbole übertragen. Die Symboldauer hat eine maximale Länge T. Ist in dem PWM-Symbol die O-Phase oder der 0- Anteil länger als die 1-Phase oder der 1- Anteil, ist das Symbol ein DATAO Symbol, wie in Fig. 10 und Fig. 11 als PWM_D0 bezeichnet. Ist in dem PWM-Symbol die 1-Phase oder der 1-Anteil länger als die 0-Phase oder der 0- Anteil, ist das Symbol ein DATAl-Symbol, wie in Fig. 10 und Fig. 11 als PWM_D1 bezeichnet.

Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 32 sind jeweils ausgestaltet, die PWM- Symbole gemäß der vorangehenden Vorschrift zu decodieren, bevor die Sende- /Empfangseinrichtung 12, 32 das Sendesignal TXD_RX, TXD_TX auf den Bus 40 sendet. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 32 sind jeweils ausgestaltet, das Symbol PWM_D0 zu einem NRZ-Signal mit dem Wert 0 zu decodieren, sowie das Symbol PWM_D1 zu einem NRZ-Signal mit dem Wert 1 zu decodieren.

Gemäß Fig. 10 und Fig. 11 nutzt zumindest die Sende-/Empfangseinrichtung 12 die Phasen bei der Übertragung eines CAN XL Rahmens 450, die besonders gut für die zuvor beschriebene Signalisierung mit dem Modul 14 bzw. der Einrichtung 11 geeignet sind.

Ist die Sende-/Empfangseinrichtung 12 Betriebsart B_452_RX (FAST_RX) geschaltet, sendet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 die PWM-Symbole nicht auf den Bus 40, die in Fig. 10 gezeigt sind. Zudem ignoriert das Kommunikationssteuermodul 113 oder das Modul 14 den Pegel der zwei Bits ALI, AH1, in deren Bitzeiten die Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung 12 umgeschaltet wird. Dies gilt für den Empfangsknoten (Fig. 10) und für den Sendeknoten (Fig. 11).

In diesen Phasen, also den Bitzeiten der zwei Bits ALI, AH1, kann das Kommunikationssteuermodul 113 bzw. das Modul 14 der Sende- /Empfangseinrichtung 12 durch ein vorbestimmtes PWM-Symbol-Muster signalisieren, dass ein vorbestimmter Wechsel der Betriebsart der Sende- /Empfangseinrichtung 12 vorzunehmen ist. Durch ein festgelegtes Muster an aufeinanderfolgenden PWM-Symbolen kann das Kommunikationssteuermodul 113bzw. das Modul 14 der Sende-/Empfangseinrichtung 12 signalisieren, dass die Sende-/Empfangseinrichtung 12 nach dem Verlassen der Datenphase- Betriebsart B_452_RX oder B_452_TX (FAST_RX oder FAST_TX) anstatt in die Arbitrationsphase- Betriebsart B_451 (SLOW) in die Betriebsart B_451_W „Senden des Weckmusters“ (Wake-Up) gehen soll. Nach Ablauf der Zeitdauer T_0 geht die Sende-/Empfangseinrichtung 12 wieder in die Betriebsart B_451 (SLOW), wie zuvor beschrieben.

In dem Empfangsknoten, bei dem die Sende-/Empfangseinrichtung 12 während der Datenphase 452 in die Betriebsart B_452_RX (FAST_RX) geschaltet ist, kann die Signalisierung beispielsweise gemäß Fig. 10 erfolgen. Anstatt nur DATAl-Symbole, insbesondere PWM_D1, zu senden, sendet das Kommunikationssteuermodul 113 bzw. das Modul 14 auch mindestens ein DATAO-Symbol, insbesondere PWM_D0. Mehrere DATAO-Symbole, insbesondere PWM_D0, können in einer Reihe nacheinander oder verstreut über der Zeit t gesendet werden. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 merkt sich bzw. speichert das empfangene Muster der DATA1- / DATAO-Symbole, damit die Sende-/Empfangseinrichtung 12 am Ende der Betriebsart B_452_RX (FAST_RX), nämlich in dem AHl-Bit, in die Betriebsart B_451_W „Senden des Weckmusters“ wechselt.

Ein Spezialfall des obigen Vorgehens ist, dass das Kommunikationssteuermodul 113 bzw. das Modul 14 mit den letzten N PWM-Symbolen der Datenphase 452 ein vorbestimmtes Symbol-Muster sendet, wobei N eine natürliche Zahl größer oder gleich 1 ist. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 merkt sich bzw. speichert in einem Schieberegister die letzten N Symbole. Somit kann das Kommunikationssteuermodul 113 bzw. das Modul 14 der Sende- /Empfangseinrichtung 12 den Übergang in 2 ^N Zustände bzw. Betriebsarten signalisieren.

Fig. 10 zeigt ein Beispiel für den einfachsten Fall, bei dem N=1 ist. Da das letzte PWM-Symbol DATAO bzw. PWM_D0 ist, geht die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in dem AHl-Bit in die Betriebsart B_451_W „Senden des Weckmusters“. Ist dagegen das letzte PWM Symbol DATA1 bzw. PWM_D1, geht die Sende- /Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451 (SLOW).

In dem Sendeknoten, bei dem die Sende-/Empfangseinrichtung 12 während der Datenphase 452 in die Betriebsart B_452_TX (FAST_TX) geschaltet ist, kann die Signalisierung beispielsweise gemäß Fig. 11 erfolgen. Hierbei nutzt das Kommunikationssteuermodul 113 bzw. das Modul 14 die Bits ALI, AH1. Das Bit ALI dient dazu, die Sende-/Empfangseinrichtung 12 von der Betriebsart B_451 (SLOW) in die Betriebsart B_451_TX (FAST_TX) oder in die Betriebsart B_451_RX (FAST_RX) zu schalten. Das Bit AH1 dient dazu, die Sende- /Empfangseinrichtung 12 von der Betriebsart B_451_TX (FAST_TX) oder der Betriebsart B_451_RX (FAST_RX) in die Betriebsart B_451 (SLOW) zu schalten. Wie zuvor beschrieben, ignoriert das CAN-Protokoll den tatsächlichen Wert der Bits ALI, AH1 auf dem Bus 40. Daher kann das Kommunikationssteuermodul 113 bzw. das Modul 14 in diesen Phasen, also den Bitzeiten der zwei Bits ALI, AH1, der Sende-/Empfangseinrichtung 12 durch ein vorbestimmtes PWM- Symbol-Muster signalisieren, dass ein vorbestimmter Wechsel der Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung 12 vorzunehmen ist.

Beispielsweise sind die ersten PWM-Symbole, die das Kommunikationssteuermodul 113 bzw. das Modul 14 an die Sende- /Empfangseinrichtung 12 sendet, DATAO-Symbole, insbesondere PWM_D0, damit die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in dem ALl-Bit von der Betriebsart B_451 (SLOW) in die Betriebsart B_451_TX (FAST_TX) wechselt. Sobald die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451_TX (FAST_TX) geschaltet ist, sendet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 ein Muster mit der Anzahl von N PWM-Symbolen, wobei N eine natürliche Zahl größer oder gleich 1 ist. Ist beispielsweise N = 4, kann insbesondere ein DATAl-Symbol gefolgt von drei DATAO Symbolen gesendet werden. Erkennt die Sende- /Empfangseinrichtung 12, insbesondere der Auswerteblock 151, ein solches Muster kurz nach dem Wechsel in die Betriebsart B_451_TX (FAST_TX), so schaltet der Block 152 die Sende-/Empfangseinrichtung 12 am Ende der Betriebsart B_452_TX (FAST_TX) derart, dass die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451_W „Senden des Weckmusters“ wechselt.

Ein Spezialfall des obigen Vorgehens ist, dass das Kommunikationssteuermodul 113 bzw. das Modul 14 mit den letzten N PWM-Symbolen der Datenphase 452, also kurz vor Verlassen der Betriebsart B_451_TX (FAST_TX), ein bestimmtes Symbol-Muster sendet. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 merkt sich bzw. speichert in einem Schieberegister die letzten N Symbole. Somit kann das Kommunikationssteuermodul 113 bzw. das Modul 14 der Sende- /Empfangseinrichtung 12 den Übergang in 2 ^N Zustände bzw. Betriebsarten signalisieren.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel für den Fall, bei dem N=2 ist. Da die letzten beiden PWM-Symbole DAT Al bzw. PWM_D1 sind, geht die Sende- /Empfangseinrichtung 12 in dem AHl-Bit in die Betriebsart B_451_W „Senden des Weckmusters“. Andernfalls geht die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart B_451 (SLOW).

Durch die zuvor beschriebene Art der Signalisierung, in welche Betriebsart die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 10 abhängig von der Kommunikationsphase auf dem Bus 40 zu schalten ist, kann sehr kostengünstig verhindert werden, dass die Kommunikation auf dem Bus 40 gestört und unterbrochen wird. Als Folge davon kann die Nettodaten rate im Bussystem 1 weiter erhöht werden.

Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Einrichtungen 11, 12, 21, 22, 31, 32, der Module 14, 24, 34, 15, 35, der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, des Bussystems 1 und des darin ausgeführten Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und/oder deren Modifikationen beliebig kombiniert werden. Zusätzlich oder alternativ sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.

Auch wenn die Erfindung zuvor am Beispiel des CAN-Bussystems beschrieben ist, kann die Erfindung bei jedem Kommunikationsnetzwerk und/oder Kommunikationsverfahren eingesetzt werden, bei welchem zwei verschiedene Kommunikationsphasen verwendet werden, in denen sich die Buszustände unterscheiden, die für die unterschiedlichen Kommunikationsphasen erzeugt werden. Insbesondere ist die Erfindung bei Entwicklungen von sonstigen seriellen Kommunikationsnetzwerken, wie Ethernet und/oder 100 Base-Tl Ethernet, Feldbussystemen, usw. einsetzbar.

Insbesondere kann das Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen ein Kommunikationsnetzwerk sein, bei welchem Daten seriell mit zwei verschiedenen Bitraten übertragbar sind. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation 10, 20, 30 auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist.

Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem Bussystem 1 der Ausführungsbeispiele ist beliebig. Insbesondere kann die Teilnehmerstation 20 in dem Bussystem 1 entfallen. Es ist möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 10 oder 30 in dem Bussystem 1 vorhanden sind. Denkbar ist, dass alle Teilnehmerstationen in dem Bussystem 1 gleich ausgestaltet sind, also nur Teilnehmerstation 10 oder nur Teilnehmerstation 30 vorhanden sind.

Die Anzahl der Empfangsschwellen T_c, die zu der Empfangsschwelle T_d oder T_a hinzugeschaltet werden, kann auch noch weiter erhöht werden, als zuvor beschrieben. Dadurch kann die Plausibilisierung der Erfassung der derzeitigen Betriebsart der laufenden Kommunikation noch weiter verbessert werden. Jedoch steigt der Aufwand der Auswertung der Schwellen mit der Anzahl der zugeschalteten Empfangsschwellen T_c. Die zuvor beschriebenen Varianten für die Signalisierung der Betriebsart an die jeweilige Sende-/Empfangseinrichtung können beliebig kombiniert werden.

Mindestens eine der zuvor beschriebenen Varianten für die Erkennung der Betriebsart kann zeitlicher Filterung unterliegen, um die Robustheit in Bezug auf elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und gegenüber elektrostatischer Aufladung (ESD), Pulsen und anderen Störungen zu erhöhen.