Teilnehmerstation für ein Bussystem und Verfahren zum Senden einer Nachricht mit unterschiedlichen Bitraten in einem Bussystem

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht mit unterschiedlichen Bitraten in einem Bussystem.

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.

In einem klassischen CAN-Nachrichtenformat ist die Bitrate dadurch beschränkt, dass eine Bit-Arbitration am Anfang eines Frames bzw. einer Nachricht und das Acknowledgement am Ende eines Frames bzw. einer Nachricht nur dann möglich ist, wenn die Bitzeit deutlich mehr als doppelt so lang ist wie die

Signallaufzeit zwischen zwei beliebigen Busteilnehmern. Bei der Arbitration wird bestimmt, welcher der Busteilnehmer als nächstes für eine vorbestimmte Zeit einen exklusiven Zugriff auf den Bus des Bussystems hat. Durch das

Acknowledge wird mitgeteilt, ob ein Empfänger in dem empfangenen Frame bzw. Nachricht einen Fehler entdeckt hat oder nicht. Um dennoch Daten mit höherer Bitrate übertragen zu können, wurde im CAN FD Nachrichtenformat 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 MBil/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.

Die Umschaltung innerhalb einer Nachricht im FD Frame Format bzw. FD

Nachrichtenformat auf eine höhere Bitrate und zurück erfolgt zwischen dem Ende der Arbitration und vor dem Acknowledge, wie in dem genannten CAN Protokoll (ISO 11898-1:2015) definiert. In diesem Bereich wird die untere Grenze für die Bitzeit nicht mehr von den Signallaufzeiten bestimmt, aber die Bitzeit muss noch ausreichende Reserven bieten für eventuelle Asymmetrien in der analogen Signalübertragung sowie für durch Takttoleranzen verursachte

Phasenverschiebungen zwischen den Busteilnehmern.

Diese Phasenverschiebungen werden im CAN- Frame bzw. CAN- Rahmen durch regelmäßige Synchronisationen an Flanken vom rezessiven zum dominanten Buspegel ausgeglichen. Hierbei wird zwischen einer Hard-Synchronisation und einer Re-Synchronisation unterschieden.

Im klassischen CAN Frame erfolgt die Hard-Synchronisation nur einmal am Anfang des Frames bzw. der Nachricht. Hierbei wird ein möglicher Phasenfehler bis auf einen Rest von maximal einem Time-Quantum ausgeglichen. Das Time- Quantum ist die Zeiteinheit des CANprotokolls. Bei der Re-Synchronisation bleibt ein Restfehler übrig, wenn der Phasenfehler größer als die konfigurierte

Synchronisations-Sprungweite SJW war. Die Synchronisations-Sprungweite SJW gibt an, um wie viel der Phasenfehler pro Synchronisationsvorgang maximal korrigiert werden kann. Die Synchronisations-Sprungweite SJW muss daher mindestens so groß sein wie der zwischen zwei Synchronisationen akkumulierte Phasenfehler werden kann. Bei einer Takttoleranz von df ist der maximale Takt- Unterschied zwischen Sender und Empfänger 2 * df. Das bedeutet, der

Phasenfehler zwischen den beiden Busteilnehmern, die auch als Teilnehmerstationen des Bussystems bezeichnet werden, kann sich in 10 Bitzeiten (dem maximalen Abstand zwischen zwei Re-Synchronisationen) bei z.B. df = 1% auf 20% einer Bitzeit akkumulieren.

Die Umstellung von der langsamen auf die schnellere Bitrate in der CAN FD Nachricht erfolgt zweistufig. Während der Arbitration gelten andere

Synchronisationsregeln, so dass ein Busteilnehmer, der die Arbitration erst bei den letzten Bits des Identifizierers bzw. Identifiers verliert, eventuell nicht ausreichend auf den übrig bleibenden Sender synchronisiert ist.

Daher synchronisieren sich alle Empfänger auf den Sender der Nachricht mittels einer Hard-Synchronisation an der Flanke vom rezessiven FDF Bit der CAN FD Nachricht zum folgenden dominanten Reserved Bit der CAN FD Nachricht. Danach kommt das BRS Bit, dessen Pegel entscheidet, ob die Bitrate umgeschaltet wird. Der Umschaltzeitpunkt liegt am Abtastpunkt oder Sample- Point dieses Bits.

Das beschriebene Verfahren erfordert, dass die Takte und

Konfigurationseinstellungen aller Busteilnehmer so weit aufeinander abgestimmt sind, dass der Abtastpunkt aller Busteilnehmer an der gleichen Position innerhalb der Bitzeit liegt. Die Hard-Synchronisation am Ende des FDF Bits beschränkt die Abweichungen des Umschaltzeitpunktes zwischen den Busteilnehmern auf den Restfehler nach der Hard-Synchronisation. Im Verhältnis zur Bitzeit wird dieser Phasenfehler nach Umstellung auf die höhere Bitrate mit der dann kürzeren Bitzeit gravierender. Die erste Re-Synchronisation nach der Umschaltung erfolgt beim ESI Bit oder beim Datenlängecode (Data Length Code), je nach

gesendeten Werten. Eine abweichende Einstellung der Abtastpunktposition bei einem Busteilnehmer würde den Phasenfehler am Umschaltzeitpunkt vergrößern und weniger Reserven zum Ausgleich von Takttoleranzen übrig lassen.

Bei dieser Art der Bitratenumschaltung steigt mit dem Bitraten-Verhältnis zwischen schneller und langsamer Bitrate (Bitrate der Datenphase und Bitrate der Arbitrationsphase) die Anforderung an die Toleranz des Taktes drastisch. Dies ist für ein möglichst unaufwändiges Busprotokoll nachteilig. Bei der Umschaltung von der schnelleren Bitrate zurück zu der langsameren Bitrate wird der weitergegebene Phasenfehler im Verhältnis zur dann längeren Bitzeit weniger bedeutend. Daher ist diese Umstellung robuster als die

Umschaltung von der langsameren Bitrate zu der schnelleren Bitrate.

Offenbarung der Erfindung

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht mit unterschiedlichen Bitraten in einem Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren zum Senden einer Nachricht mit unterschiedlichen Bitraten in einem Bussystem bereitgestellt werden, bei welchen auch bei einem hohen Bitratenverhältnis zwischen schneller und langsamer Bitrate (Bitrate der

Datenphase und Bitrate der Arbitrationsphase) unaufwändig und robust eine hohe Toleranz des Taktes gegeben ist.

Die Aufgabe wird durch eine Teilnehmerstation für ein Bussystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Teilnehmerstation umfasst eine

Kommunikationssteuereinrichtung zum Erstellen einer Nachricht für mindestens eine weitere Teilnehmerstation des Bussystems, bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation auf eine Busleitung des Bussystems gewährleistet ist, wobei die

Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet ist, in der Nachricht eine erste Phase vorzusehen, die mit einer ersten Bitrate zu senden ist, und eine zweite Phase vorzusehen, die mit einer zweiten Bitrate zu senden ist, die schneller als die erste Bitrate ist, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet ist, in der Nachricht ein erstes vorbestimmtes Bitmuster für eine Bitratenumschaltung zwischen der ersten und zweiten Bitrate vorzusehen und ein zweites

vorbestimmtes Bitmuster für eine Bitratenumschaltung zwischen der zweiten und ersten Bitrate vorzusehen, und wobei sich das zweite vorbestimmte Bitmuster von allen anderen Bitmustern in einer gültigen Nachricht unterscheidet.

Mit der Teilnehmerstation ist eine Bitratenumschaltung möglich, bei welcher vor und hinter dem Umschaltzeitpunkt eine Synchronisierung stattfindet. Mit den verwendeten festen Bitmustern an den Umschaltzeitpunkten ist in dem

Bussystem eine bessere Synchronisation der Teilnehmerstation mit anderen Teilnehmerstationen des Bussystems durchführbar, bevor die variablen

Nutzdaten gesendet werden. Die festen Bitmuster an den Umschaltzeitpunkten können neben der Synchronisierung der Teilnehmerstationen auch zur

Vermeidung von Störungen beim Umschalten des Betriebsmodus einer Sende- /Empfangseinrichtung (Transceiver) von einem ersten Physical Layer zu einem zweiten Physical Layer oder umgekehrt dienen.

Ein weiterer Vorteil ist eine größere Robustheit der Bitraten- und Transceiver- Umschaltung auch wenn ein noch höheres Bitratenverhältnis zwischen

Arbitrations- und Datenphase als bei CAN FD besteht.

Noch dazu bietet die Teilnehmerstation mit den verwendeten festen Bitmustern an den Umschaltzeitpunkten die Möglichkeit der Re- Integration von

Teilnehmerstationen des Bussystems nach Empfangsfehlern, die beispielsweise aufgrund einer nicht korrekten Decodierung eines vom Bus empfangenen Empfangssignals erfolgt sind.

Durch die mehrfache Synchronisierung, nämlich vor und hinter dem

Umschaltzeitpunkt, sind größere Takttoleranzen und mehr Freiheiten bei den Konfigurations- Einstellungen erlaubt.

Das von der Teilnehmerstation durchgeführte Verfahren kann nachträglich in das CAN FD Protokoll oder ein sonstiges CAN basiertes Protokoll eingefügt werden. Beispielsweise ist das Einfügen auch als Option möglich, die wahlweise eingebaut wird.

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

Gemäß einer speziellen Ausführungsvariante hat das zweite vorbestimmte Bitmuster mindestens zwei unmittelbar aufeinanderfolgende dominante Bits einer Arbitrationsphase als erste Phase, wobei sich die mindestens zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden dominanten Bits zusammengenommen eindeutig von allen Bitfolgen unterscheiden, die in einer Datenphase als zweiter Phase Vorkommen können.

Gemäß einer weiteren speziellen Ausführungsvariante hat das erste

vorbestimmte Bitmuster sowohl vor als auch nach der Bitratenumschaltung eine Flanke zur Synchronisation, mit Hilfe welcher sich die mindestens eine weitere Teilnehmerstation als Empfänger auf die Teilnehmerstation als Sender synchronisieren kann.

Möglich ist, dass das zweite vorbestimmte Bitmuster zumindest nach der Bitratenumschaltung und vor der Betriebsmodusumschaltung eine Flanke zur Synchronisation aufweist, mit Hilfe welcher sich die mindestens eine weitere Teilnehmerstation als Empfänger auf die Teilnehmerstation als Sender synchronisieren kann.

Die Kommunikationssteuereinrichtung kann ausgestaltet sein, in dem ersten und zweiten vorbestimmte Bitmuster zudem einen Zeitpunkt für eine

Betriebsmodusumschaltung vorzusehen, wobei der Zeitpunkt für eine

Betriebsmodusumschaltung in dem ersten vorbestimmten Bitmuster nach dem Zeitpunkt für die Bitratenumschaltung und vor der Flanke zur Synchronisation liegt, die nach der Bitratenumschaltung zur Synchronisation vorgesehen ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Flanken zur Synchronisation Flanken von rezessiv nach dominant.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die

Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet sein, nach Erkennen eines Fehlers nach dem zweiten vorbestimmten Bitmuster und einem dritten vorbestimmten Bitmuster in der Nachricht zu suchen, welches das Ende der Nachricht anzeigt, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet ist, sich in die Kommunikation in dem Bussystem zu re-integrieren, wenn die Kommunikationssteuereinrichtung das zweite vorbestimmte Bitmuster oder das dritte vorbestimmte Bitmuster erkannt hat. Denkbar ist, dass die Nachricht eine CAN FD-Nachricht ist, bei welcher das erste vorbestimmte Bitmuster eine Umschaltung der ersten Bitrate nach einer

Arbitrationsphase auf eine schnellere zweite Bitrate in der Datenphase beinhaltet, in welcher Nutzdaten der Nachricht umfasst sind, und bei welcher das zweite vorbestimmte Bitmuster eine Umschaltung der zweiten Bitrate auf die langsamere erste Bitrate für die Arbitrationsphase, vor einem Acknowledgement, beinhaltet.

Möglicherweise weist das vorbestimmte Bitmuster das FXF-Bit einer CAN FD- Nachricht als rezessives Bit auf, an welchem die erste Synchronisationsflanke vorgesehen ist.

Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann zudem eine Sende- /Empfangseinrichtung aufweisen zur Synchronisation auf mindestens eine Synchronisationsflanke in dem ersten und zweiten vorbestimmten Bitmuster einer Nachricht am Ende oder Anfang einer Datenphase. Hierbei ist die Sende- /Empfangseinrichtung möglicherweise ausgestaltet, ihren Betriebsmodus mit Hilfe des ersten und zweiten vorbestimmten Bitmusters umzuschalten, um die Daten mit der zweiten Bitrate mit einem anderen Buspegel auf die Busleitung zu senden als die Daten mit der ersten Bitrate.

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 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 mit unterschiedlichen Bitraten in einem Bussystem nach Anspruch 13 gelöst. Das Verfahren hat den Schritt: Erstellen, mit einer

Kommunikationssteuereinrichtung einer Teilnehmerstation des Bussystems, einer Nachricht für mindestens eine weitere Teilnehmerstation des Bussystems, bei welchem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation auf eine Busleitung des Bussystems gewährleistet ist, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung in der Nachricht eine erste Phase vorsieht, die mit einer ersten Bitrate zu senden ist, und eine zweite Phase vorsieht, die mit einer zweiten Bitrate zu senden ist, die schneller als die erste Bitrate ist, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung in der Nachricht ein erstes vorbestimmtes Bitmuster für eine Bitratenumschaltung zwischen der ersten und zweiten Bitrate vorzusehen und ein zweites vorbestimmtes Bitmuster für eine Bitratenumschaltung zwischen der zweiten und ersten Bitrate vorsieht, und wobei sich das zweite vorbestimmte Bitmuster von allen anderen Bitmustern in einer gültigen Nachricht 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 eine Darstellung eines Beispiels für einen zeitlichen Verlauf einer

Differenzspannung VDIFF der Bussignale CAN_H und CAN_L für einen ersten Teil einer Nachricht bei einer Sende-/Empfangseinrichtung des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und Fig. 4 eine Darstellung eines Beispiels für einen zeitlichen Verlauf einer

Differenzspannung VDIFF der Bussignale CAN_H und CAN_L für einen zweiten Teil der Nachricht von Fig. 3.

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 für ein CAN- Bussystem, ein CAN FD- Bussystem, usw., ausgestaltet ist. 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 Busleitung, die insbesondere eine verdrillte Zweidrahtleitung ist, und an die eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30 angeschlossen sind. Über die 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. Wird von einer der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in einer empfangenen Nachricht 4, 5 ein Fehler erkannt, kann diese Teilnehmerstation eine Fehlerkennung (Fehler- Flag) bzw. Fehlerrahmen 47 auf die Busleitung 3 senden, um dies den anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 mitzuteilen.

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 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 CAN oder CAN FD-Nachrichten 4. Die CAN-Nachrichten 4 sind gemäß dem CAN-Format oder dem CAN FD-Format aufgebaut, bei welcher in der Nachricht 4 eine Anzahl von bis zu 64 Datenbytes umfasst sein können, wie im oberen Teil von Fig. 2 gezeigt.

Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 in Fig. 1 kann bis auf die nachfolgend noch genauer beschriebenen Unterschiede wie ein herkömmlicher CAN FD- Controller ausgeführt sein. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 5, die beispielsweise modifizierte CAN FD-Nachrichten sind. Hierbei sind die modifizierten CAN FD-Nachrichten auf der Grundlage eines CAN FX- Formats aufgebaut, bei welcher in der Nachricht 5 eine Anzahl von mehr als 64 Bytes und insbesondere bis zu beispielsweise 1096 Datenbytes umfasst sein können. Dies ist im unteren Teil von Fig. 2 für einen Rahmen mit wenigen Datenbytes sehr schematisch gezeigt.

Die Kommunikationssteuereinrichtung 31 kann ausgeführt sein, um je nach Bedarf eine Nachricht 4 oder eine CAN FX-Nachricht 5 für die Sende- /Empfangseinrichtung 32 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 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 FD oder CAN FX.

Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 kann wie ein herkömmlicher CAN und/oder CAN FD Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 kann bis auf die nachfolgend noch genauer beschriebenen Unterschiede für CAN FX wie ein herkömmlicher CAN FD-Transceiver ausgeführt sein. Die Sende- /Empfangseinrichtung 32 kann ausgeführt sein, um je nach Bedarf Nachrichten 4 gemäß dem derzeitigen CAN- Format mit CAN FD oder Nachrichten 5 gemäß dem CAN FX- Format für die Kommunikationssteuereinrichtung 31 bereitzustellen oder von dieser zu empfangen.

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

Übertragung von Nachrichten 5 mit dem CAN FX-Format und somit mit höheren Datenraten als CAN FD realisiert werden.

Fig. 2 zeigt in ihrem oberen Teil für die Nachricht 4 einen CAN FD-Rahmen 45, wie er von der Sende-/Empfangseinrichtung 12 oder der Sende- /Empfangseinrichtung 13 gesendet wird, und in ihrem unteren Teil für die Nachricht 5 ein spezielles Beispiel eines CAN-FX-Rahmens 450, wie er von der Sende-/Empfangseinrichtung 22 oder 32 gesendet werden kann. Alternativ kann der obere Teil von Fig. 4 als Classical CAN-Rahmen und der untere Teil von Fig. 2 als CAN FD-Rahmen oder CAN FX-Rahmen interpretiert werden.

Der CAN FD-Rahmen 45 und der CAN-FX-Rahmen 450 sind, wie auch der Classical CAN-Rahmen, für die CAN-Kommunikation auf dem Bus 40

grundlegend in zwei unterschiedliche Phasen oder Bereiche unterteilt, nämlich die Arbitrationsphasen 451, 453, die prinzipiell gleich sind, und einen

Datenbereich, der bei Classical CAN auch Datenfeld bzw. bei CAN- FD auch Datenphase 452 genannt wird. In der Datenphase 452 sind bei dem CAN FD- Rahmen bzw. der Nachricht 4 die Nutzdaten enthalten. Außerdem sind in der Datenphase 452 bei dem CAN-FX-Rahmen bzw. der Nachricht 5 die Nutzdaten enthalten, die jedoch zumindest mit deutlich höherer Bitrate auf die Busleitung 3 und damit den Bus gesendet werden.

Gemäß Fig. 2 wird bei CAN FD im Vergleich zum klassischen CAN am Ende der Arbitrationsphase 451 die Bitrate für die folgende Datenphase 452 auf beispielsweise 2, 4, 8Mbps erhöht. Damit gilt, dass bei CAN FD die Bitrate in den Arbitrationsphasen 451, 453 kleiner als die Bitrate in der Datenphase 452 ist. Bei CAN FD ist die Datenphase 452 gegenüber der Datenphase 452 des CAN- Rahmens zeitlich deutlich verkürzt. Bei CAN FX wird im Vergleich zu CAN FD am Ende der Arbitrationsphase 451 die Bitrate für die folgende Datenphase 452 auf beispielsweise 10 Mbps oder 20 Mbps oder einen beliebigen anderen Wert höher als bei CAN FD erhöht. Damit gilt, dass sowohl bei CAN FD als auch bei CAN FX die Bitrate in den

Arbitrationsphasen 451, 453 kleiner als die Bitrate in der Datenphase 452 ist. Bei CAN FD ist die Datenphase 452 gegenüber der Datenphase 452 des CAN- Rahmens zeitlich deutlich verkürzt. In besonderen Anwendungsfällen können die beiden Bitraten auf gleiche Werte konfiguriert werden, aber üblicherweise ist die Bitrate in der Datenphase 452 wesentlich höher als in den Arbitrationsphasen 451, 453.

Für CAN FX ist ein Rahmenformat definiert, in dem nicht nur die Bitraten innerhalb des Rahmens bzw. der Nachricht 5 umgeschaltet werden, sondern optional auch der Betriebsmodus der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32. In den Arbitrationsphasen 451, 453 arbeitet die Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 in einem Betriebsmodus (hier genannt CAN), der kompatibel ist zu ISO 11898- 2:2016 ist. In der Datenphase 452 kann die Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 optional in einen anderen Betriebsmodus geschaltet werden, der höhere Bitraten und damit eine schnelle Datenübertragung möglich macht und der hier PP- Modus (PP = Push-Pull) genannt wird, bei dem beide Buspegel der

verschiedenen Buszustände gleich stark getrieben werden. Der andere

Betriebsmodus der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 in der Datenphase 452 kann anders ausgelegt sein als zuvor genannt. Bei dem Umschalten des

Betriebsmodus muss vermieden werden, dass dadurch Störungen auf der Busleitung 3 verursacht werden.

Die Umschaltungen der Bitrate und des Betriebsmodus erfolgen innerhalb von zwei statischen Bitmustern, also ohne variable Bits. Das erste Bitmuster wird nachfolgend ADP (Arbitration- Data- Pattern) genannt. Das zweite Bitmuster wird nachfolgend DAP (Data Arbitration Pattern) genannt. Hierbei ist das feste Bitmuster derart gewählt, dass sich das Bitmuster zur Umschaltung in die niedrigere oder langsamere Bitrate von allen anderen Bitmustern in einem gültigen Rahmen 45, 450 unterscheidet. Fig. 3 zeigt den Übergang zwischen der Arbitrationsphase 451 und der

Datenphase 452 für die Nachricht 5 anhand der Differenzspannung VDIFF für die differentiellen Signale CAN_H und CAN_L über der Zeit t genauer.

Selbstverständlich ist das Bitmuster auch bei einer Nachricht 4 und somit einem Rahmen 45 verwendbar.

Wie in Fig. 3 dargestellt, findet bei dem Übergang zwischen den Phasen 451,

452 ein Umschalten zwischen der ersten Bitrate auf die zweite Bitrate mit dem ersten vorbestimmten Bitmuster, dem Bitmuster ADP, statt. Hierbei ist das vorbestimmte Bitmuster ADP mit den Bitfolgen 46, 47 zwischen der

Arbitrationsphase 451 und der Datenphase 452 vorgesehen.

Gemäß Fig. 3 wird in der Arbitrationsphase 451 eine langsamere Bitrate als in der Datenphase 452 verwendet. Die Bitrate der Arbitrationsphase 451 ist nachfolgend auch als die erste Bitrate bezeichnet. Die Bitrate der Datenphase 452 ist nachfolgend auch als die zweite Bitrate bezeichnet. Hierbei ist in der Arbitrationsphase 451 der Pegel der logischen 'O' dominant und kann den rezessiven Pegel Rez überschreiben, mit dem die logische T übertragen wird.

Es gibt in dem Synchronisationsbitmuster 46, 47 von Fig. 3 eine erste

Synchronisationsflanke S1 am Ende des Bits 46, die bei CAN FX gleich dem FXF-Bit ist, unmittelbar vor der Bitratenumschaltung zu einem Umschaltzeitpunkt tl. Unmittelbar nach der Umschaltung kommt eine zweite Synchronisationsflanke S2 in der Bitfolge 47.

Wie in Fig. 3 gezeigt, wird vor der zweiten Synchronisationsflanke S2 nicht nur die Bitrate, sondern zu einem Umschaltzeitpunkt t2 auch der Buspegel von dem Pegel Rez für rezessiv auf einen Pegel 1 umgeschaltet. Die Pegelumschaltung dient zum Beispiel dazu, bei der höheren Bitrate symmetrischere Bitlängen zu ermöglichen als sie bei dominanten und rezessiven Buszuständen möglich sind. Die Umschaltung der Buspegel kann je nach Bedarf auf andere Weise erfolgen als in dem CAN Protokoll spezifiziert.

Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 erwartet gemäß dem CAN FD

Protokoll, dass auf ein rezessives FDF-Bit, das unmittelbar vor dem Bit 46 gesendet wird, ein dominantes Bit folgt. Erkennt die

Kommunikationssteuereinrichtung 11 stattdessen ein rezessives Bit, geht die Kommunikationssteuereinrichtung 11 in einen Protokollausnahmezustand ("Protocol-Exception"), der in dem CAN FD Protokoll definiert ist.

Die Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 erstellen und interpretieren einen CAN FX Rahmen 450 daher so, dass auf ein rezessives FDF-Bit auch ein rezessives FXF-Bit folgt, um auf das Rahmenformat eines CAN FX Rahmens 450 umzuschalten. Somit sieht das Rahmenformat eines CAN FX Rahmens 450 bis zum FDF-Bit aus wie ein CAN FD Rahmen 45.

Daher beginnt das ADP-Bitmuster, das auf die Datenphase 452 umschaltet bzw. eine Umschaltung auf die Bitrate und die Pegel der Datenphase 452 bewirkt, mit einem rezessiven Bit 46, hier FXF genannt. Die zugehörige Sende- /Empfangseinrichtung 22, 32 ist zu diesem Zeitpunkt noch im CAN-Modus.

Dagegen gibt es in der Datenphase 452 nach einer gegebenenfalls

vorgenommenen Umschaltung zu dem Zeitpunkt t2 auf den PP-Modus, je nach dessen Ausgestaltung, keine rezessiven und dominanten Bits mehr. Daher sind die Bit-Werte in Fig. 3 als Ό’ und T angegeben.

Wie bei CAN FD ist es auch für einen CAN FX Rahmen 450 notwendig, dass vor der Umschaltung der Bitrate eine Synchronisierung erfolgt, weil eine Sende- /Empfangseinrichtung 22, 32, die erst im letzten Bit die Arbitration verloren hat, noch nicht auf den Gewinner der Arbitration synchronisiert ist. Synchronisiert wird bei Flanken von T zu Ό', wie im CAN Protokoll. Eine Synchronisierung auf beide Flanken, also auf die Flanke von‘0' zu T und auf die Flanke von T zu Ό' hätte den Nachteil von Phasensprüngen, weil die beiden Flanken üblicherweise unterschiedlich schnell sind.

Daher kommt gemäß Fig. 3 in einem CAN FX Rahmen 450 nach dem FXF-Bit ein Ό' Bit, hier ADP1 genannt. Das Bit nach ADP1, hier ADP2 genannt, gehört dann schon zur Datenphase 452. Um direkt nach der Bitraten-Umschaltung eine weitere Synchronisierung zu ermöglichen, ist das Bit ADP2 ein Ί'-Bit und ist von einem Ό'-Bit gefolgt, das hier ADP3 genannt ist. Somit bewirkt in einem CAN FX Rahmen 450 für eine Nachricht 5 das rezessive FXF-Bit nach dem rezessiven FDF-Bit eine Umschaltung auf das CAN FX Rahmenformat.

Es gibt in dem Synchronisationsbitmuster 46, 47 die erste

Synchronisationsflanke Sl, nämlich vom Bit FXF zum Bit ADP1 vor der Bitraten- Umschaltung, und die zweite Synchronisationsflanke S2, nämlich vom Bit ADP2 zu dem Bit ADP3. Die Synchronisierung ist besonders robust, wenn alle

Teilnehmerstationen 20, 30 nach dem Umschalten der Bitrate die erste Flanke von T nach Ό' als Beginn des ADP3-Bits akzeptieren, auch wenn der T-Pegel vor der Flanke nicht die erwartete Länge von 1 Data-Phase Bit-Zeit bzw. 1 Bitzeit eines Bits in der Datenphase 452 hat. Auf diese Weise werden Abweichungen ausgeglichen, die sich durch Quantisierungsfehler beim Abtasten des Buspegels, Umschaltvorgänge und Laufzeiten im Signalpfad ergeben.

Das Synchronisationsbitmuster 46, 47 ist besonders dann hilfreich, wenn außer der Bitrate auch der Betriebsmodus der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 umgeschaltet wird, wenn also für die Übertragung der höheren Bitrate andere Buspegel verwendet werden, wie zuvor beschrieben. Störungen auf der

Busleitung 3, die durch das Umschalten der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 generiert werden könnten, werden dadurch vermieden, dass die Sende- /Empfangseinrichtung 22, 32 an einer geeigneten Position innerhalb des

Bitmusters 46, 47 umgeschaltet wird. Bei dem Beispiel von Fig. 3 wird

beispielsweise der Betriebsmodus der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 im Bit ADP2 zu dem Zeitpunkt t2 vom CAN-Modus in den PP-Modus umgeschaltet. Der Umschaltzeitpunkt ist so gewählt, dass auch eine leichte Verschiebung der Flanke von ADP1 (Ό') zu ADP2 (T) nicht zu einer Fehlsynchronisierung der Teilnehmerstationen 20, 30 führt.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hängt die Länge des Bits ADP2 davon ab, wie schnell der Betriebsmodus in der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 umgeschaltet werden kann. Das heißt, rechtzeitig vor dem Ende des Bits ADP2 ist der Betriebsmodus umgeschaltet, damit die zweite

Synchronisationsflanke S2 nicht gestört ist. In Fig. 3 ist das Bit ADP2 so lang wie ein Bit der Datenphase 452. Das Bit ADP2 könnte stattdessen jedoch die Länge eines Bits der Arbitrationsphase 451 haben. Damit wäre genügend Zeit für die Umschaltung des Betriebsmodus in der Sende- /Empfangseinrichtung 22, 32. Außerdem wäre die Umschaltung unabhängig von der eingestellten Bitrate in der Datenphase 452, die je nach Anwendungsfall von 1 Mbit/s bis beispielsweise 15 Mbit/s variiert. In diesem Fall würde die Phase mit der höheren Bitrate, also die Datenphase 452 in Fig. 3, erst mit dem Bit ADP3 beginnen.

Alternativ hat das Bit ADP2 jedoch eine beliebige andere Länge, beispielsweise die Länge von zwei Daten-Phasen-Bit-Zeiten.

Falls in der Datenphase 452 ein anderer Betriebsmodus als der PP-Modus verwendet wird, kann der Umschaltzeitpunkt t2 für den Betriebsmodus innerhalb des ADP-Musters alternativ anders gewählt werden.

Möglicherweise entstehen beim Umschalten des Betriebsmodus in der Sende- /Empfangseinrichtung 22, 32 Flanken auf dem Bus, die nicht zur Synchronisation verwendet werden dürfen. Um die Synchronisation auf diese störenden Flanken zu vermeiden, kann optional im ersten Teil des Bits, in dem die Umschaltung des Betriebsmodus erfolgt und das bei dem Beispiel von Fig. 3 das Bit ADP2 ist, die Synchronisation verboten werden. Beispielsweise darf in einem solchen Fall in den ersten 80% des Bits ADP2 keine Teilnehmerstation 20, 30 eine

Synchronisation durchführen.

Fig. 4 zeigt den Übergang zwischen der Datenphase 452 und der

Arbitrationsphase 453 für die Nachricht 5. Auch hier ist wieder die

Differenzspannung VDI FF für die differentiellen Signale CAN_H und CAN_L über der Zeit t für einen Teil der Nachricht 5 gezeigt, in welchem eine Umschaltung der Bitrate erfolgt, wie bereits in Bezug auf Fig. 3 zuvor beschrieben.

Im Unterschied zu dem vorbestimmten Bitmuster ADP mit den Bitfolgen 46 und 47 von Fig. 3 ist zwischen der Datenphase 452 und der Arbitrationsphase 453 das zweite Bitmuster DAP mit den vorbestimmten Bitfolgen 48, 49 und den Bits DAP0 bis DAP4 vorgesehen. Nach den mindestens zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden dominanten Bits am Ende des Bitmusters DAP, also den Bits DAP3 und DAP4, grenzt ein rezessives Bit 50 das Bitmuster von einem eventuell folgenden dominanten ACK Bit 51 ab, wie in Fig. 4 gezeigt. Das rezessive Bit 50 kann auch als DAP-Delimiter bezeichnet werden. Das Bit 50 wird nicht zur Synchronisation benötigt, hat aber im CAN FX Rahmenformat für den Empfänger der Nachricht 5 die Funktion, nach einem erkannten Fehler eine Re- Integration in die Kommunikation zu plausibilisieren. Sieht der Empfänger innerhalb des Bits 50 oder während eines ACK-Delimiter Bits 52 eine Flanke, schließt der Empfänger daraus, dass wahrscheinlich doch nicht das DAP- Bitmuster gesehen wurde. Daher sucht der Empfänger erneut nach dem zweiten Bitmuster DAP, da er nicht wirklich re-integriert ist.

Das ACK-Bit 51 ist vorgesehen, damit Empfänger der Nachricht 5 beispielsweise mit einem rezessiven Bit den korrekten Empfang der Nachricht 5 bestätigen können (Acknowledgement). Ist bei diesem Beispiel der Empfang nicht korrekt, wird das ACK-Bit 51 nicht getrieben und bleibt daher dominant, wie vom Sender der Nachricht 5 gesendet.

Die genaue Anzahl der mindestens zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden dominanten Bits (DAP3, DAP4) hängt ab von dem Bitratenverhältnis bzw. dem Faktor zwischen der ersten und zweiten Bitrate und von dem Stuffing- Mechanismus in der Datenphase 452. Ist der Faktor kleiner oder lässt das Stuffing mehr als 10 gleiche Bits zu, sind mehr als zwei dominante Bits erforderlich, um die Eindeutigkeit des DAP-Bitmusters in einem gültigen Rahmen 450 bzw. einer gültigen Nachricht 5 zu erreichen.

Die Bitfolge 48 umfasst in dem Synchronisationsbitmuster die erste

Synchronisationsflanke S1 von dem Bit DAP0 zu einem Bit DAP1 vor der Bitratenumschaltung zu einem Zeitpunkt t3. In der Bitfolge 49 ist die zweite Synchronisationsflanke S2 von dem Bit DAP2 zu dem Bit DAP3 vorgesehen. Die Synchronisierung ist besonders robust, wenn alle Teilnehmerstationen 20, 30 nach dem Umschalten der Bitrate die erste Flanke S1 von T nach Ό' als Beginn des Bits DAP3 akzeptieren, auch wenn der T-Pegel vor der Flanke S1 nicht die erwartete Länge von 1 Bitzeit der Arbitrationphase 453 hat. Auf diese Weise werden Abweichungen ausgeglichen, die sich durch Quantisierungsfehler beim Abtasten des Buspegels, Umschalt-Vorgänge und Laufzeiten im Signal-Pfad ergeben.

Bei dem Beispiel von Fig. 4 wird außer der Bitrate auch der Betriebsmodus der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 umgeschaltet. In diesem Beispiel wird der Betriebsmodus der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 im Bit DAP4 zu einem Zeitpunkt t4 von dem PP-Modus zu dem CAN-Modus umgeschaltet. Hierbei wird während eines Ό'-Bits vom PP-Modus zum CAN-Modus umgeschaltet, denn der Pegel von 'O' ist gleich dem Pegel von dominant. Alternativ kann daher der Betriebsmodus der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 bereits in dem Bit DAP1 umgeschaltet werden und somit vor dem Zeitpunkt t3 der Bitratenumschaltung. Falls in der Datenphase 452 ein anderer Betriebsmodus als der PP-Modus verwendet wird, kann der Umschaltzeitpunkt innerhalb des DAP-Musters anders gewählt werden.

Um die Synchronität und Robustheit weiter zu erhöhen, kann die Umschaltung des Betriebsmodus der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 schon vor der Flanke S2 erfolgen. Damit wird die Flanke S2 schon im passenden neuen Betriebsmodus gesendet. In diesem Fall könnte die Umschaltung des

Betriebsmodus der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 im Bit DAP1 oder dem Bit DAP2 erfolgen. Die optimale Position hängt von der Ausgestaltung des Betriebsmodus der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 in der Datenphase 452 ab.

Prinzipiell reicht im DAP-Muster eine der Synchronisationsflanken Sl, S2 aus, weil die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 relativ gut auf die sendende

Teilnehmerstation, den Sendeknoten, synchronisiert sind. Somit kann das DAP- Muster gemäß einer Modifikation des vorliegenden Ausführungsbeispiels nur aus den Bits DAP0, DAP3 und DAP4 bestehen. Vorteilhaft wäre in einem solchen Fall eine Umschaltung des Betriebsmodus der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 nach der einzigen Flanke Sl oder S2, also somit beispielsweise in dem Bit DAP3, das in dem Bitmuster DAPnach der Flanke S2 und somit sicher nach der einzigen Flanke Sl, S2 liegt. Auch hier wird somit innerhalb eines dominanten (Ό') Bits umgeschaltet. Alternativ ist eine Umschaltung des Betriebsmodus der Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 erst im Bit DAP4 möglich. Alternativ kann das DAP-Muster nur aus den Bits DAP2, DAP3 und DAP4 bestehen.

Ansonsten gilt das Gleiche, wie zuvor im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben.

Die Synchronisationen im ADP-Muster sowie im DAP-Muster sind vorzugsweise alle Hard-Synchronisationen.

Insgesamt kann mit dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel eine sehr große Takttoleranz für das Bussystem 1 erzielt werden.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel sind die

Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 ausgestaltet, das DAP-Muster für eine Re- Integration in die Kommunikation zu verwenden, nachdem der Rahmen 450 nicht erfolgreich dekodiert werden konnte.

Ein solcher Fall kann vorliegen, wenn die Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 zum Beispiel einen Stufffehler gesehen haben oder weil die Prüfung einer Kopfprüfsumme (Header-CRC-Check) nicht erfolgreich war. Möglich ist auch, dass ein Empfänger der Nachricht 5 einen Fehler in der Nachricht 5 bzw. dem Rahmen 450 erkennt, weil die Sende-/Empfangseinrichtung 22, 32 den

Datenlängencode (Data-Length-Code = DLC) nicht erkennen kann.

Scheitert die Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 bei der Dekodierung des Rahmens, verliert die betroffene Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 den Bezug zum Sender des Rahmens 450. Daher kann die betroffene

Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 nicht mehr erkennen, wann die Datenphase 452 des Rahmens 450 oder wann der Rahmen 450 selbst zu Ende geht. In einem solchen Fall kann die betroffene

Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 auch nicht den Start des

nachfolgenden Rahmens 450 erkennen. Die betroffene

Kommunikationssteuereinrichtung 21, 31 hat den Faden verloren und muss sich in die Kommunikation re-integrieren. Um solche Teilnehmerstationen 20, 30 bzw. deren

Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 zu re-integrieren, enthält das DAP- Muster eine Bitfolge 48, 49, die in der Datenphase 452 nicht Vorkommen kann, das DAP-Muster hat die dominanten Bits DAP3, DAP4, die so lang sind bzw. solche Bitzeitdauern haben, die länger als die längste Folge von gleichen Bits in der Datenphase 452 sind. Dadurch kann die Teilnehmerstationen 20, 30 das Ende des Rahmens 450 erkennen.

Um genügend Flanken Sl, S2 für die Synchronisation der Teilnehmerstationen 20, 30 bereitzustellen, sind die Bits in der Datenphase 452 so kodiert, dass die Anzahl der aufeinanderfolgenden gleichen Bits limitiert ist. Dies erfolgt zum Beispiel durch einen Bit-Stuffing-Mechanismus, der sicherstellt, dass nicht mehr als beispielsweise 10 gleiche Bits aufeinanderfolgen können.

Wenn der Faktor zwischen den beiden Bitraten zum Beispiel 20 beträgt, sind 10 Datenphase-Bits so lang wie ein halbes Arbitrationsphase-Bit. Die beiden dominanten Bits DAP3 und DAP4 zusammengenommen unterscheiden sich also eindeutig von allen Bitfolgen, die in der Datenphase 452 Vorkommen können. Teilnehmerstationen 20, 30 bzw. deren Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31, die den Bezug zum Sender des Rahmens 450 verloren haben, können diese Bitfolge 48, 49 erkennen und sich in den Rahmen 450 re-integrieren. Sie können den Rahmen 450 natürlich nicht empfangen, aber sie können das Ende des Rahmens 450 erkennen, genauer gesagt den Umschaltvorgang zurück in die Arbitrationsphase 451, 453, und somit optional auch eine Fehlerkennung (Fehler- Flag) bzw. Fehlerrahmen 47 ausgeben.

Bei anderen Faktoren zwischen den Bitraten oder anderen Bit-Stuffing- Mechanismen wird die Folge von dominanten Bits verlängert, zum Beispiel durch DAP 4 bis DAPn. Die Länge dieser Bitfolge wird nicht im Protokollformat fixiert. Stattdessen ist die Länge in den Teilnehmerstationen 20, 30 bzw. deren

Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 passend zu den konfigurierten Bitraten konfiguriert. Dadurch wird die Nettodatenrate erhöht, indem der

Overhead auf das Minimum begrenzt wird. Es kann Vorkommen, dass eine der Teilnehmerstationen 20, 30 bzw. deren Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31, die das DAP-Muster sucht, um sich wieder zu integrieren, das DAP-Muster aufgrund eines Bitfehlers fälschlicher Weise innerhalb der Datenphase 452 des aktuell gesendeten Rahmens 450 findet.

In diesem Fall wird diese Teilnehmerstation 20, 30 bzw. deren

Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 höchstwahrscheinlich nach dem DAP-Muster Flanken in Rahmenbits finden, wo sie unerwartet sind, nämlich beispielsweise im ACK Delimiter Bit oder den End-Of-Frame Bits. In diesem Fall muss diese Teilnehmerstation 20, 30 bzw. deren

Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 erneut die Re-integration starten, also erneut nach dem DAP-Muster suchen.

Wenn das fälschlicherweise gefundene DAP-Muster und das wirkliche DAP- Muster zeitlich sehr nahe beieinander liegen, dann kann es Vorkommen, dass diese Teilnehmerstation 20, 30 bzw. deren Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 das eigentliche DAP-Muster nicht mehr finden kann.

Aus diesem Grund muss diese Teilnehmerstation 20, 30 bzw. deren

Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 bei der Re-integration parallel nach zwei Mustern suchen:

- Nach dem DAP-Muster

- Und nach 11 aufeinanderfolgenden rezessiven Arbitrationsphase-Bits, die das Ende eines Rahmens 45, 450 markieren. Die 11 rezessiven Bits entsprechen der Integrationsbedingung im CAN Standard ISO1898-l:2015. Nach den 11 rezessiven Bits kann ein neuer Rahmen 45 am Bus bzw. auf die Busleitung 3 gesendet werden. Dies hat zur Folge, dass diese Teilnehmerstation 20, 30 bzw. deren Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 keine Fehlerkennung 47 mehr ausgeben darf, weil dies die Übertragung des nächsten Rahmens 45, 450 stören würde.

Parallel zum Suchen des DAPs sucht eine Teilnehmerstation 20, 30, die sich re integrieren muss, also immer auch nach der "Bus-Idle-Condition", wie sie auch schon aus dem klassischen CAN-Protokoll bekannt ist: Wenn die Teilnehmerstation 20, 30 elf aufeinanderfolgende rezessive (lange) Bits in einem Rahmen 450 gesehen hat, kann die Teilnehmerstation 20, 30 annehmen, dass der Bus Idle ist und dass ein neuer Rahmen 450 starten kann. Da CAN FX kompatibel zu CAN FD ist, gilt diese "Bus-Idle-Condition" ebenfalls.

Die 11 rezessiven Bits sind im klassischen CAN der ACK-Delimiter (das Bit 50) + 7 Bit am Rahmenende (EOF = End-of-Frame) + 3 Bit Zwischenrahmenabstand (Intermission). Diese Bits liegen zwischen den dominanten Bits ACK und Start-of- Frame.

Sieht eine Teilnehmerstation 20, 30 bzw. deren

Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31, die sich re-integrieren möchte, diese "Bus-Idle-Condition", darf sie unmittelbar danach einen Rahmen 450 starten. Alternativ kann die Teilnehmerstation 20, 30 bzw. deren

Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 das nächste gesehene dominante Bit als den Start eines neuen Rx-Rahmens akzeptieren, so dass die

Teilnehmerstation 20, 30 nur Empfänger der Nachricht 5 ist.

Die Teilnehmerstation 20, 30 bzw. deren Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 verhält sich abhängig davon, welches oder welche Muster diese

Teilnehmerstation 20, 30 bzw. deren Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 findet. Wird das DAP-Bitmuster gefunden, erfolgt die Re-Integration an der DAP- Position im Rahmen 450 und es wird später im Rahmen 450 eine Fehlerkennung 47 gesandt. Werden nur die 11 aufeinanderfolgenden rezessiven

Arbitrationsphase-Bits gefunden, erfolgt die Re-Integration am Ende des

Rahmens und es wird keine Fehlerkennung 47 gesandt. Bis dahin bleibt die Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 im Fehlerzustand.

Je nach erkanntem Bitmuster re-integriert sich die Teilnehmerstation 20, 30 an die DAP-Position innerhalb des Rahmens 450 oder an das Ende des Rahmens 450. Die Teilnehmerstation 20, 30 kann, je nach Ausgestaltung des Bussystems 1, dann auch noch am Ende des Rahmens 450 eine Nicht- Acknowledge- Signalisierung senden, die auch NACK genannt wird. Falls die Teilnehmerstation 20, 30 zu früh versucht, sich zu re-integrieren, weil sie beispielsweise aufgrund eines weiteren Fehlers den langen Dominant-Pegel des DAP- Bitmusters fälschlicherweise in der Datenphase 452 gesehen hat, plausibilisiert die

Teilnehmerstation 20, 30 die Re-integration dadurch, dass die Teilnehmerstation 20, 30 auf nachfolgende Flanken achtet. Sieht die Teilnehmerstation 20, 30 unerwartete Flanken, die nicht zu dem DAP-Muster mit folgenden ACK-Bit 51 und NACK-Bit passen, bricht die Teilnehmerstation 20, 30 die Re-integration ab und sucht das DAP-Bitmuster noch einmal.

Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Bussystems 1, der

Teilnehmerstationen 10, 20, 30 und des von diesen 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 Bussystem beschrieben. Das Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen kann jedoch auch eine andere Art von Kommunikationsnetz sein. 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.