Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und Verfahren zum Senden einer

Nachricht in einem seriellen Bussystem

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem, das mit hoher Datenrate und großer Fehlerrobustheit arbeitet.

Stand der Technik

Für die Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten, beispielsweise in Fahrzeugen, wird häufig ein Bussystem eingesetzt, in welchem Daten als Nachrichten im Standard ISO11898-l:2015 als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD übertragen werden. Die Nachrichten werden zwischen den

Busteilnehmern des Bussystems, wie Sensor, Steuergerät, Geber, usw., übertragen.

Mit steigender Anzahl an Funktionen einer technischen Anlage bzw. eines Fahrzeugs, nimmt auch der Datenverkehr im Bussystem zu. Noch dazu ist es oft gefordert, dass die Daten schneller vom Sender zum Empfänger zu übertragen sind als bisher. Folge davon ist, dass die geforderte Bandbreite des Bussystems weiter steigen wird.

Um Daten mit höherer Bitrate übertragen zu können als bei CAN, wurde im CAN FD Nachrichten- Format eine Option zur Umschaltung auf eine höhere Bitrate innerhalb einer Nachricht geschaffen. Bei solchen Techniken wird die maximal mögliche Datenrate durch Einsatz einer höheren Taktung im Bereich der Datenfelder über einen Wert von 1 MBit/s hinaus gesteigert. Solche Nachrichten werden nachfolgend auch als CAN FD-Rahmen oder CAN FD-Nachrichten bezeichnet. Bei CAN FD ist die Nutzdatenlänge von 8 auf bis zu 64 Bytes erweitert und sind die Datenübertragungsraten deutlich höher als bei CAN.

Auch wenn ein CAN oder CAN FD basiertes Kommunikationsnetzwerk im Hinblick auf beispielsweise seine Robustheit sehr viele Vorteile bietet, hat es doch eine deutlich geringere Schnelligkeit im Vergleich zu einer

Datenübertragung bei zum Beispiel 100 Base-Tl Ethernet. Außerdem ist die bisher mit CAN FD erreichte Nutzdatenlänge von bis zu 64 Bytes für einige Anwendungen zu gering.

Offenbarung der Erfindung

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem bereitgestellt werden, bei welchen bei großer Fehlerrobustheit eine hohe Datenrate und eine Steigerung der Menge der Nutzdaten pro Rahmen realisiert werden kann.

Die zuvor genannte Aufgabe wird durch eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem nach Anspruch 1 gelöst. Die Teilnehmerstation hat eine Sende- /Empfangseinrichtung zum seriellen Senden einer Nachricht auf eine Busleitung an mindestens eine weitere Teilnehmerstation des Bussystems und/oder zum seriellen Empfangen einer Nachricht von der Busleitung, wobei die Sende- /Empfangseinrichtung ausgestaltet ist zum seriellen Senden und/oder zum seriellen Empfangen der Nachricht zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart zu schalten, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung in der ersten Betriebsart ausgestaltet ist, einen ersten und zweiten Datenzustand jeweils als Buszustand mit unterschiedlichen Buspegeln für zwei Busadern der Busleitung zu erzeugen, und wobei die Sende-/Empfangseinrichtung in der zweiten Betriebsart ausgestaltet ist, zusätzlich zu dem ersten und zweiten Datenzustand einen dritten Datenzustand als Buszustand mit einem Buspegel für die zwei Busadern der Busleitung zu erzeugen, der sich von den Buspegeln für den ersten und zweiten Datenzustand unterscheidet.

Mit der Teilnehmerstation ist es insbesondere möglich, in einer ersten

Kommunikationsphase eine von CAN bekannte Arbitration beizubehalten und dennoch die Übertragungsrate gegenüber CAN oder CAN FD nochmals beträchtlich zu steigern. Dies kann dadurch erreicht werden, dass durch die Erweiterung der Buszustände bzw. Symbole von zwei auf drei mittels Kodierung und Dekodierung bei gegebener Sendefrequenz pro Zeit mehr Daten übertragen werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Baudrate. Als Folge davon ist eine deutliche Steigerung der Bitrate und damit der Übertragungsgeschwindigkeit vom Sender zum Empfänger realisierbar. Hierbei ist jedoch gleichzeitig aufgrund der Ausgestaltung der drei unterschiedlichen Buszustände eine große

Fehlerrobustheit gewährleistet.

Dies trägt mit dazu bei, eine Nettodatenrate von mindestens 10 Mbps zu realisieren. Noch dazu kann die Größe der Nutzdaten deutlich erhöht werden, insbesondere bis zu 4096 Byte pro Rahmen oder bei Bedarf auch mehr oder weniger.

Das von der Sende-/Empfangseinrichtung durchgeführte Verfahren kann auch zum Einsatz kommen, wenn in dem Bussystem auch mindestens eine CAN- Teilnehmerstation und/oder mindestens eine CAN FD Teilnehmerstation vorhanden ist, die Nachrichten nach dem CAN-Protokoll und/oder CAN FD Protokoll senden.

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

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Buszustände für den ersten und zweiten Datenzustand symmetrisch zueinander. Gemäß einer speziellen Ausgestaltung ist die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet, den Buszustand für den zweiten Datenzustand durch schwächeres Treiben der Buspegel für die zwei Busadern zu erzeugen als den Buszustand für den ersten Datenzustand.

Optional ist die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet, die Buszustände derart zu erzeugen, dass der Buszustand für den ersten Datenzustand sowohl den Buszustand für den zweiten Datenzustand als auch den Buszustand für den dritten Datenzustand überschreiben kann.

Gemäß einer speziellen Ausgestaltung ist die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet, in die erste Betriebsart zu schalten, wenn von der Nachricht Daten einer ersten Phase zu senden sind, die mit einer ersten Bitrate zu senden sind, und wobei die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet ist, in die zweite Betriebsart zu schalten, wenn von der Nachricht Daten einer zweiten Phase zu senden sind, die mit einer zweiten Bitrate zu senden ist, die schneller als die erste Bitrate ist. Hierbei ist die Sende-/Empfangseinrichtung möglicherweise ausgestaltet, gemäß einer vorbestimmten Codierung in die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart zu schalten, wenn von der Nachricht die Daten der zweiten Phase zu senden sind.

Denkbar ist, dass die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet ist, nur in die zweite Betriebsart zum Senden von Daten zu schalten, wenn für die

Teilnehmerstation für eine vorbestimmte Zeit ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff auf die Busleitung des Bussystems gewährleistet ist.

Möglicherweise ist die Sende-/Empfangseinrichtung ausgestaltet, die Daten für den ersten und zweiten Datenzustand in der ersten Betriebsart mit dem gleichen Buspegel auf die Busleitung zu senden wie in der zweiten Betriebsart.

Insbesondere kann die Nachricht ein Datenfeld mit einer variablen Länge aufweisen, wobei die variable Länge zwischen 1 Byte bis 4096 Bytes beträgt. Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann Teil eines Bussystems sein, das zudem eine Busleitung und mindestens zwei Teilnehmerstationen umfasst, welche über die Busleitung derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können. Hierbei ist mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen eine zuvor beschriebene Teilnehmerstation.

Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem nach Anspruch 11 gelöst. Das Verfahren hat den Schritt: serielles Senden, mit einer Sende-/Empfangseinrichtung einer Teilnehmerstation des Bussystems, einer Nachricht auf eine Busleitung des Bussystems, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung zusätzlich zum seriellen Empfangen einer Nachricht von der Busleitung ausgestaltet sein kann, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung zum seriellen Senden zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart schaltet, wobei die Sende- /Empfangseinrichtung in der ersten Betriebsart einen ersten und zweiten Datenzustand jeweils als Buszustand mit unterschiedlichen Buspegeln für zwei Busadern der Busleitung erzeugt, und wobei die Sende-/Empfangseinrichtung in der zweiten Betriebsart zusätzlich zu dem ersten und zweiten Datenzustand einen dritten Datenzustand als Buszustand mit einem Buspegel für die zwei Busadern der Busleitung erzeugt, der sich von den Buspegeln für den ersten und zweiten Datenzustand unterscheidet.

Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die

Teilnehmerstation genannt sind.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der

Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.

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

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

Fig. 2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus von Nachrichten, die von Teilnehmerstationen des Bussystems gemäß dem ersten

Ausführungsbeispiel gesendet werden können;

Fig. 3 einen zeitlichen Verlauf von Bussignalen CAN_H und CAN_L bei der Sende-/Empfangseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 4 einen zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF der Bussignale CAN_H und CAN_L bei der Sende-/Empfangseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

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

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

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

In Fig. 1 hat das Bussystem 1 eine, insbesondere zwei verdrillte Busadern 41, 42 aufweisende, Busleitung 3, an die eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30 angeschlossen sind. Über die in Fig. 1 sehr schematisch, in Teilschnittansicht gezeigte, Busleitung 3 sind Nachrichten 4, 5 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 seriell übertragbar. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind beispielsweise Steuergeräte, Sensoren, Anzeigevorrichtungen, usw. eines Kraftfahrzeugs.

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

Kommunikationssteuereinrichtung 11 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 12. Die Teilnehmerstation 20 hat dagegen eine Kommunikationssteuereinrichtung 21 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 22. Die Teilnehmerstation 30 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 31 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 32. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind jeweils direkt an die Busleitung 3, bzw. deren Busadern 41, 42, 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 die Busleitung 3 mit einer anderen Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10,

20, 30, die an die Busleitung 3 angeschlossen sind.

Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 kann wie ein herkömmlicher CAN- Controller ausgeführt sein. Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 erstellt und liest erste Nachrichten 4, beispielsweise Classic CAN-Nachrichten 4. Die Classic CAN-Nachrichten 4 sind gemäß dem Classic Basisformat aufgebaut, bei welchem in der Nachricht 4 eine Anzahl von bis zu 8 Datenbytes umfasst sein können. Alternativ ist die Classic CAN-Nachricht 4 als CAN FD Nachricht aufgebaut, bei welcher eine Anzahl von bis zu 64 Datenbytes umfasst sein können, die noch dazu mit einer deutlich schnelleren Datenrate als bei der Classic CAN-Nachricht 4 übertragen werden. Im letzteren Fall ist die

Kommunikationssteuereinrichtung 11 wie ein herkömmlicher CAN FD-Controller ausgeführt.

Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 5, die beispielsweise modifizierte CAN Nachrichten 5 sind. Hierbei sind die modifizierten CAN Nachrichten 5 auf der Grundlage eines CAN FE-Formats aufgebaut, das in Bezug auf Fig. 2 detaillierter beschrieben ist. Die Kommunikationssteuereinrichtung 31 kann ausgeführt sein, um je nach Bedarf eine Classic CAN-Nachricht 4 oder eine CAN FE-Nachricht 5 für die Sende-/Empfangseinrichtung 32 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Die Kommunikationssteuereinrichtung 31 erstellt und liest also eine erste Nachricht 4 oder zweite Nachricht 5, wobei sich die erste und zweite Nachricht 4, 5 durch ihren Datenübertragungsstandard unterscheiden, nämlich in diesem Fall CAN oder CAN FE. Alternativ ist die Classic CAN-Nachricht 4 als CAN FD Nachricht aufgebaut. Im letzteren Fall ist die Kommunikationssteuereinrichtung 11 wie ein herkömmlicher CAN FD-Controller ausgeführt.

Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 kann wie ein herkömmlicher CAN

Transceiver oder CAN FD Transceiver ausgeführt sein. Die Sende- /Empfangseinrichtung 22 kann bis auf die nachfolgend noch genauer

beschriebenen Unterschiede als CAN FE-Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung 32 kann ausgeführt sein, um je nach Bedarf Nachrichten 4 gemäß dem derzeitigen CAN- Basisformat oder Nachrichten 5 gemäß dem CAN FE-Format für die Kommunikationssteuereinrichtung 31 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Die Sende- /Empfangseinrichtungen 22, 32 sind zusätzlich oder alternativ wie ein

herkömmlicher CAN FD Transceiver ausführbar.

Jede der Sende-/Empfangseinrichtung 12, 22, 32 ist vorzugsweise ausgestaltet, eine Unterscheidung der Buszustände in Bezug auf 0 und betragsmäßig 2V Differenzspannung VDIFF durchzuführen. Dadurch kann auch ein Empfangsteil der Sende-/Empfangseinrichtung 12, 22, 32 alle Zustände der Signale erkennen, die nachfolgend in Bezug auf Fig. 3 und Fig. 4 beschrieben sind. Alternativ kann das Empfangsteils der Sende-/Empfangseinrichtung 12, 22, 32 eine

entsprechende Umschaltung durchführen, um die Nachrichten 5 richtig empfangen zu können.

Mit den beiden Teilnehmerstationen 20, 30 kann eine Bildung und dann

Übertragung von Nachrichten 5 mit dem CAN FE Format sowie der Empfang solcher Nachrichten 5 realisiert werden. Fig. 2 zeigt für die Nachricht 5 einen CAN FE Rahmen 45, wie er von der Sende- /Empfangseinrichtung 22 oder der Sende-/Empfangseinrichtung 32 gesendet wird. Der CAN FE-Rahmen 45 ist für die CAN-Kommunikation auf der Busleitung 3 in unterschiedliche Felder unterteilt, nämlich ein Startfeld 451, ein

Arbitrationsfeld 452, ein Steuerfeld 453, ein Datenfeld 454, ein Prüfsummenfeld 455 und ein Endefeld 456.

Das Startfeld 451 hat beispielsweise ein Bit, das auch SOF-Bit genannt wird und den Beginn des Rahmens bzw. Start of Frame anzeigt. In dem Arbitrationsfeld 452 ist ein Identifizierer mit beispielsweise 32 Bit zur Identifikation des Senders der Nachricht enthalten. Das Arbitrationsfeld 452 kann zusätzlich eine aus einem oder mehreren Bits bestehende Protokollformatinformation enthalten, welche geeignet ist, CAN FE-Rahmen gegenüber CAN-Rahmen oder CAN FD-Rahmen zu unterscheiden.

In dem Steuerfeld 453 ist ein beispielsweise 13 Bit langer Datenlängecode (Data- Length-Code) enthalten, der dann zum Beispiel Werte von 1 bis zu 4096 mit der Schrittweite von 1 annehmen kann, oder auch Werte von 0 bis 4095 annehmen kann. Der Datenlängecode kann auch weniger oder mehr Bit umfassen und der Wertebereich und die Schrittweise kann andere Werte annehmen. Das

Steuerfeld 453 kann zusätzlich eine aus einem oder mehreren Bits bestehende Protokollformatinformation enthalten, welche geeignet ist, CAN FE-Rahmen gegenüber CAN-Rahmen oder CAN FD-Rahmen zu unterscheiden.

In dem Datenfeld 454 sind die Nutzdaten des CAN FE-Rahmens bzw. der Nachricht 5 enthalten. Die Nutzdaten können entsprechend des Wertebereiches des Datenlängecodes beispielsweise bis zu 4096 Bytes aufweisen. In dem Prüfsummenfeld 455 ist eine Prüfsumme über die Daten in dem Datenfeld 454 einschließlich der Stuffbits enthalten, die vom Sender der Nachricht 5 nach jeweils 10 gleichen Bits als inverses Bit eingefügt werden. In dem Endefeld 456 ist mindestens ein Acknowledge-Bit enthalten und außerdem eine Folge von 11 gleichen Bits, welche das Ende des CAN FE Rahmens 45 anzeigen. Mit dem mindestens einen Acknowledge-Bit kann mitgeteilt werden, ob ein Empfänger in dem empfangenen CAN FE Rahmen 45 bzw. der Nachricht 5 einen Fehler entdeckt hat oder nicht.

In den Phasen zum Senden des Arbitrationsfelds 452 und des Endefelds 456 wird ein Physical Layer wie bei CAN und CAN- FD verwendet. Ein wichtiger Punkt während dieser Phasen ist, dass das bekannte CSMA/CR-Verfahren

Verwendung findet, welches gleichzeitigen Zugriff der Teilnehmerstationen 10,

20, 30 auf die Busleitung 3 erlaubt, ohne dass die höher priorisierte Nachricht 4,

5 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 der Busleitung 3 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 mit dominanten Zuständen auf der Busleitung 3 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.

Das Steuerfeld 453 und das Datenfeld 454 werden von einem Sender der Nachricht 5 erst auf die Busleitung 3 gesendet, wenn die Teilnehmerstation 20 als der Sender die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 20 als Sender damit zum Senden der Felder 453 bis 456 einen exklusiven Zugriff auf die Busleitung 3 des Bussystems 1 hat. Bei der Arbitration wird mit Hilfe des Identifizierers in dem Arbitrationsfeld 452 bitweise zwischen den

Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgehandelt, welche Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Nachricht 4, 5 mit der höchsten Priorität senden möchte und daher für die nächste Zeit zum Senden der Felder 453 bis 455 den exklusiven Zugriff auf die Busleitung 3 des Bussystems 1 bekommt.

Die Arbitration am Anfang eines Rahmens 45 bzw. der Nachricht 4, 5 und das Acknowledgement in dem Endefeld 456 am Ende des Rahmens 45 bzw. der Nachricht 4, 5 ist nur dann möglich, wenn die Bitzeit deutlich mehr als doppelt so lang ist wie die Signal-Laufzeit zwischen zwei beliebigen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 des Bussystems 1. Daher wird die Bitrate in der Arbitrationsphase bei Übertragung der Felder 451, 452, 456 langsamer gewählt als in den übrigen Feldern des Rahmens 45.

Fig. 3 zeigt Spannungsverläufe von Bussignalen 412, 422 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Hierbei ist zur Vereinfachung nur der Teil der Bussignale 412, 422 gezeigt, die sich für die Übertragung der Felder 453, 454, 455 auf der Busleitung 3 einstellen. Bei einem CAN oder CAN FD Bussystem werden die Bussignalen 412, 422 als CAN-H und CAN_L bezeichnet und werden jeweils separat in die Busadern 41, 42 eingespeist. Fig. 4 zeigt die sich daraus ergebende Differenzspannung VDIFF = CAN_H - CAN_L.

Die Bussignale 412, 422, die sich in der Arbitrationsphase bei Übertragung der Felder 451, 452, 456 einstellen, lassen sich aus der Darstellung von Fig. 3 und/oder Fig. 4 ableiten, wie nachfolgend erläutert.

Für die Realisierung der Bussignale 412, 422 von Fig. 3 wird für den gesamten Rahmen 45 von Fig. 2 ein Physical Layer verwendet, welcher die genannte Arbitrationsphase für die Felder 451, 452 und 456 sowie eine lange und schnellere Datenphase für die Felder 453, 454, 455 erlaubt. Hierbei arbeiten die Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32 zur Erzeugung der Bussignale 412, 422 für eine Nachricht 5 in allen Kommunikationsphasen teilweise symmetrisch.

In Fig. 3 sind die resultierenden Bussignale 412, 422 in allen drei möglichen Buszuständen DF1, DF2, DF3 bei einer derartigen Sende- /Empfangseinrichtungen 22, 32 gezeigt. Die Amplitude U_D1 der

Differenzspannung des Buszustands DF1 und die Amplitude U_D2 der

Differenzspannung des Buszustands DF2 ist gleich. Dagegen hat die Amplitude der Differenzspannung U_D3 des Buszustands DF3 den Wert 0.

Mit den drei unterschiedlichen Buszuständen DF1, DF2, DF3 wird nach abgeschlossener Arbitration in der Datenphase, also in den Feldern 453 bis 455, kommuniziert. Der Buszustand DF1 hat eine positive Differenzspannung VDIFF = U_D2 (V_Plus - V_Minus) zur Folge. Der Buszustand DF2 hat eine negative Differenzspannung Vdiff = -U_D2 zur Folge. Der Buszustand DF3 hat eine Differenzspannung VDIFF = U_D3 = 0 zur Folge. Mit den beiden

unterschiedlichen beiden Buszuständen DF1 G, positiv dominant“), DF3 G, negativ dominant“) wird in der Arbitrationsphase, also in den Feldern 451, 452, 456, kommuniziert. Dies erfolgt, wie zuvor in Bezug auf Fig. 2 beschrieben.

Die Buszustände DF2, DF3 können von anderen Teilnehmerstationen, beispielsweise den Teilnehmerstationen 10, 30 zur Signalisierung eines Fehlers, beispielsweise in dem Acknowledgement in dem Endefeld 456 am Ende des Rahmens 45, überschrieben werden. Dieses Überschreiben kann in Bezug auf den Buszustand DF3 G, negativ dominant“) jedoch nur erkannt werden, wenn von der relevanten Sende-/Empfangseinrichtung 12 22, 32 im Empfangsteil auch die Buszustände DF1 G, positiv dominant“), DF3 G, negativ dominant“) unterscheidbar sind.

Somit schaltet jede der Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer ersten Betriebsart zwischen den zwei Buszuständen DF1, DF3 für die Nachricht 5, wenn von der Nachricht 5 Daten der Arbitrationsphase oder ersten Phase 456, 451, 452 zu senden sind. Außerdem schaltet jede der Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32 in eine zweite

Betriebsart mit den drei unterschiedlichen Buszuständen DF1, DF2, DF3 für die Nachricht 5, wenn von der Nachricht 5 Daten der Datenphase oder zweiten Phase 453, 454, 455 zu senden sind.

Jede der Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32 schaltet also zwischen bis zu drei unterschiedlichen Buszuständen DF1, DF2, DF3, um die Nachricht 5 bzw. den Rahmen 45 zu senden. Hierbei sind jeweils die zwei Buszustände DF1, DF2 symmetrisch zueinander. Selbstverständlich sind noch mehr als die genannten drei Buszustände möglich, beispielsweise indem mindestens ein zusätzlicher Buszustand DF1, DF2, DF3 mit einem Pegel eingeführt wird, der beispielsweise zwischen dem Pegel der Buszustände DF1, DF2 und dem Pegel des

Buszustands DF3 liegen. Denkbar ist zusätzlich oder alternativ, dass mindestens ein Buszustand mit Pegeln eingeführt wird, der beispielsweise über dem Pegel der Buszustände DF1, DF2 und dem Pegel des Buszustands DF3 liegen.

Durch die Erweiterung der Buszustände bzw. Symbole von zwei auf mindestens drei mittels Kodierung und Dekodierung können bei gegebener Sendefrequenz pro Zeit mehr Daten übertragen werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Baudrate, wie zuvor erwähnt.

Hierbei können alle drei Buszustände DF1, DF2, DF3 zumindest zum Senden des Datenfelds 454 genutzt. Zudem ist eine Nutzung der drei Buszustände DF1, DF2, DF3 auch in den Feldern 453, 455 möglich, wie zuvor beschrieben. Durch Codierung kann somit die Bitrate erhöht werden.

Zudem können mit der Ausgestaltung der Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die gleichen Vorteile erzielt werden, wie zuvor in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Frequenz der Signale 412, 422 reduziert. Dadurch ist eine Verbesserung in dem EMV-Verhalten erreichbar. Durch die zuvor beschriebene Codierung in mehr als zwei Buszustände kann die Bitrate trotz geringerer Frequenz konstant gehalten werden.

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel hat der zweite Buszustand DF2 zwar weiter eine negative Differenzspannung VDIFF, jedoch einen geringeren Buspegel als der erste Buszustand DF1. In diesem Fall kann auch der zweite Buszustand DF2 sicher durch den ersten Buszustand DF1 überschrieben werden. Somit sind der erste und zweite Buszustand DF1, DF2 in zumindest einem Teil der Felder 451, 452, 456 oder in der gesamten Arbitrationsphase verwendbar. Zudem kann auch mit solchen drei Buszuständen DF1, Df2, DF3 in der Datenphase durch die zuvor beschriebene Codierung in mehr als zwei Buszustände die Bitrate erhöht werden oder die Bitrate trotz geringerer Frequenz konstant gehalten werden. Somit läuft die Arbitrierung bei allen Ausführungsbeispielen und deren Modifikationen gegenüber klassischem CAN und CAN FD unverändert gemäß dem CSMA/CR- Verfahren ab. Während der Arbitrierung gibt es also weiterhin nur zwei Buszustände, „positiv Dominant“ und„Rezessiv“. Dadurch ist der Aufwand für die Einführung und die Umstellung auf das erfindungsgemäße Bussystem reduziert. Durch geeignete

Maßnahmen kann auch eine Koexistenz der CAN FE-Rahmen mit CAN- und/oder CAN FD-Rahmen ermöglicht werden oder eine Toleranz von CAN- und CANFD- Teilnehmerstationen gegenüber CAN FE-Rahmen.

Die zuvor beschriebene Neuentwicklung„CAN FE“ hat somit im Vergleich zu CAN oder CAN FD folgende Eigenschaften:

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 eine größere Länge als bei CAN oder CAN FD, insbesondere maximal 4kbyte,

d) Optional: Vollständiger oder teilweiser Verzicht auf das Versenden von Fehlerrahmen (Error Frames) bei Erkennen von Fehlern.

Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Bussystems 1, der

Teilnehmerstationen 10, 20, 30 und des von den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgeführten Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale der zuvor

beschriebenen Ausführungsbeispiele und/oder deren Modifikationen beliebig kombiniert werden. Zusätzlich oder alternativ sind insbesondere folgende

Modifikationen denkbar.

Das zuvor beschriebene Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen kann jedoch auch eine andere Art von Kommunikationsnetz sein, bei welchem Daten seriell mit zwei

verschiedenen Bitraten übertragbar sind. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht

zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer

Teilnehmerstation 10, 20, 30 auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist.

Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem Bussystem 1 der Ausführungsbeispiele ist beliebig. Insbesondere kann die

Teilnehmerstation 10 in dem Bussystem 1 entfallen. Es ist möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 20 oder 30 in dem Bussystem 1 vorhanden sind.