用于串行总线系统的用户站和用于在串行总线系统中发送消息的方法技术方案

提供了一种用于总线系统（1）的用户站（20；30）和一种用于在总线系统（1）中以不同比特率发送消息的方法。所述用户站（20；30）包括用于将消息（4；5）发送到所述总线系统（1）的总线线路（3）上的发送级（220A），其中所述发送级（220A）具有用于在多于两个的不同总线状态（DF1，DF2；A1，A2）之间切换用于消息（5）的总线信号（412，422；413，423）的输出级（225至228），其中所述发送级（220A）在第一运行方式中被设计为，利用所述输出级（225至228）产生第一和第二数据状态，分别作为具有用于所述总线线路（3）的两个总线芯线（41，42）的不同总线电平的总线状态（A1，A2；A1，DF2；A2，DF1），其中所述发送级（220A）在第二运行方式中被设计为，利用所述输出级（225至228）产生第三和第四数据状态，分别作为具有用于所述总线线路（3）的所述两个总线芯线（41，42）的不同总线电平的总线状态（DF1，DF2；DF1，A2；DF2，A1），以及其中第一至第四总线状态（DF1，DF2；A1，A2）中的两个总线状态（A1，A2）具有比第一至第四总线状态（DF1，DF2；A1，A2）中的另外两个总线状态（DF1，DF2）小的总线电平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于串行总线系统的用户站和用于在串行总线系统中发送消息的方法
本专利技术涉及一种用于串行总线系统的用户站和一种用于在串行总线系统中发送消息的方法，所述串行总线系统以高数据速率和大的错误鲁棒性工作。
技术介绍
为了在例如车辆中的传感器和控制设备之间通信通常使用总线系统，在该总线系统中数据作为在ISO11898-1：2015标准中的消息传输，所述标准作为使用CANFD的CAN协议规范。所述消息在所述总线系统的总线用户之间传输，如传感器、控制设备、发生器等。随着技术系统或车辆的功能的数量增加，所述总线系统中的数据流量也增加了。此外，通常要求比目前更快地将数据从发送方传输到接收方。其结果是所述总线系统所需的带宽将进一步增加。为了能够以比CAN中更高的比特率来传输数据，在CANFD消息格式中创建了在消息内切换到更高比特率的选项。在这种技术中，通过在数据字段的区域中使用更高的时钟速率将最大可能的数据速率提高到超过1Mbit/s的值。这样的消息在下面也称为CANFD帧或CANFD消息。在CANFD的情况下，有用数据长度从8字节扩展到多达64字节，并且数据传输速率明显高于CAN的情况。即使基于CAN或CANFD的通信网络在例如其鲁棒性方面提供了非常多的优点，但与例如100Base-T1以太网情况下的数据传输相比，该通信网络的速度也明显较低。此外，对于一些应用而言，目前使用CANFD实现的多达64字节的有用数据长度太短了。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是提供解决上述问题的一种用于串行总线系统的用户站和一种用于在串行总线系统中发送消息的方法。特别是应当提供一种用于串行总线系统的用户站和一种用于在串行总线系统中发送消息的方法，其中可以在大的错误鲁棒性的同时实现高数据速率和每帧有用数据量的增加。该任务通过具有权利要求1的特征的用于串行总线系统的用户站来解决。所述用户站包括用于将消息发送到所述总线系统的总线线路上的发送级，其中所述发送级具有用于在多于两个的不同总线状态之间切换用于消息的总线信号的输出级，其中所述发送级在第一运行方式中被设计为，利用所述输出级产生第一和第二数据状态，分别作为具有用于所述总线线路的两个总线芯线的不同总线电平的总线状态，其中所述发送级在第二运行方式中被设计为，利用所述输出级产生第三和第四数据状态，分别作为具有用于所述总线线路的所述两个总线芯线的不同总线电平的总线状态，以及其中第一至第四总线状态中的两个总线状态具有比第一至第四总线状态中的另外两个总线状态小的总线电平。利用所述用户站可以显著提高从发送方到接收方的比特率，并由此可以显著提高从发送方到接收方的传输速度。然而，在此同时保证了大的错误鲁棒性。由于所述用户站的设计，不再需要错误帧（Error-Frame）。这有助于实现至少10Mbps（兆比特每秒）的净数据速率。此外，有用数据的大小可以为每帧多达4096字节。另一个优点在于，可以根据需要通过交换机将多个域相互连接。这减少了技术系统或车辆的各个组件之间的布线耗费。特别是在车辆的情况下，这在减少时间上的耗费、减少材料使用并由此减轻重量方面是特别明显的优势。如果在所述总线系统中也存在按照CAN协议和/或CANFD协议发送消息的至少一个CAN用户站和/或至少一个CANFD用户站，则也可以使用由所述用户站执行的方法。在从属权利要求中说明了所述用户站的有利的其他设计。在一个实施变型中，所述发送级被设计为，通过将用于所述两个总线芯线的总线电平驱动得更弱来产生所述两个总线状态的较低电平，其中通过各自输出级的用于驱动所述两个总线状态的晶体管具有比各自输出级的用于驱动所述另外两个总线状态的晶体管更高的接通电阻来将所述总线电平驱动得更弱。可以对称地建立所述输出级，使得所述多于两个的不同总线状态中的两个总线状态分别彼此对称。根据一个具体的实施变型，所述发送级被设计为，如果应当从消息发送第一阶段的数据，所述数据应当以第一比特率发送，则针对所述消息切换到具有两个第一不同总线状态的所述第一运行方式中，其中所述发送级被设计为，如果应当从消息发送第二阶段的数据，所述数据应当以比所述第一比特率更快的第二比特率发送，则针对所述消息切换到具有两个第二不同总线状态的所述第二运行方式中。在此，所述发送级可以被设计为，针对所述消息根据预定的编码切换到具有两个第一不同总线状态的所述第一运行方式中，或者如果应当从消息发送第二阶段的数据，则针对该消息切换到具有两个第二不同总线状态的所述第二运行方式中。在此，所述发送级还可以被设计为，与用于发送第一阶段的数据的总线信号的频率相比，通过使用四个不同的总线状态减小用于发送第二阶段的数据的总线信号的频率，在所述第一阶段中所述发送级被设计为使用四个不同总线状态中的两个不同总线状态。根据另一种具体的实施变型，所述发送级被设计为，仅当为所述用户站保证在预定的时间内对所述总线系统的总线线路排他的、无冲突的访问时才切换到所述第二运行方式中以发送数据。在一个实施例中，所述发送级具有：第一输出级，其连接在用于电压供应的连接端和所述总线线路的第一总线芯线之间；第二输出级，其连接在所述总线线路的第二总线芯线和用于接地的连接端之间；第三输出级，其连接在所述总线线路的第一总线芯线和用于接地的连接端之间；以及第四输出级，其连接在用于电压供应的连接端和所述总线线路的第二总线芯线之间。可以想到，第一和第四输出级具有PMOS晶体管，而第二和第三输出级具有NMOS晶体管。根据另一实施例，所述发送级被设计为，在所述第一运行方式下对所述两个第一不同总线信号比在所述第二运行方式下对所述两个第二不同总线信号驱动更弱的电平。可能的是，所述消息具有可变长度的数据字段，其中所述可变长度在1字节和4096字节之间。根据前述权利要求之一所述的用户站，其中所述发送级被设计为，在所述第一运行方式下以与在所述第二运行方式下相同的总线电平将所述数据发送到所述总线线路上。前面描述的用户站可以是总线系统的一部分，所述总线系统还包括并行的总线路和至少两个用户站，所述至少两个用户站经由所述总线线路彼此连接，使得它们可以彼此通信。在此，所述至少两个用户站中的至少一个用户站是前面描述的用户站。前述任务还通过根据权利要求14的用于在串行总线系统中发送消息的方法来解决。所述方法具有以下步骤：利用所述总线系统的用户站的发送级将消息发送到所述总线系统的总线线路上，其中所述发送级具有在多于两个的不同总线状态之间切换用于消息的总线信号的输出级，其中所述发送级在第一运行方式中利用所述输出级产生第一和第二数据状态，分别作为具有用于所述总线线路的两个总线芯线的不同总线电平的总线状态，其中所述发送级在第二运行方式中利用所述输出级产生第三和第四数据状态，分别作为具有用于所述总线线路的所述两个总线芯线的不同总线电平的总线状态，以及其中第一至第四总线状态中的两个总线状态具有比第一至第四总线状态中的另外两个总线状态小的总线电平。所述方法提供了与前面关于所述用户本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于串行总线系统（1）的用户站（20；30），具有：/n用于将消息（4；5）发送到所述总线系统（1）的总线线路（3）上的发送级（220A），/n其中所述发送级（220A）具有用于在多于两个的不同总线状态（DF1，DF2；A1，A2）之间切换用于消息（5）的总线信号（412，422；413，423）的输出级（225至228），/n其中所述发送级（220A）在第一运行方式中被设计为，利用所述输出级（225至228）产生第一和第二数据状态，分别作为具有用于所述总线线路（3）的两个总线芯线（41，42）的不同总线电平的总线状态（A1，A2；A1，DF2；A2，DF1），/n其中所述发送级（220A）在第二运行方式中被设计为，利用所述输出级（225至228）产生第三和第四数据状态，分别作为具有用于所述总线线路（3）的所述两个总线芯线（41，42）的不同总线电平的总线状态（DF1，DF2；DF1，A2；DF2，A1），以及/n其中第一至第四总线状态（DF1，DF2；A1，A2）中的两个总线状态（A1，A2）具有比第一至第四总线状态（DF1，DF2；A1，A2）中的另外两个总线状态（DF1，DF2）小的总线电平。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171222 DE 102017223777.5;20180213 DE 102018202171.一种用于串行总线系统（1）的用户站（20；30），具有：
用于将消息（4；5）发送到所述总线系统（1）的总线线路（3）上的发送级（220A），
其中所述发送级（220A）具有用于在多于两个的不同总线状态（DF1，DF2；A1，A2）之间切换用于消息（5）的总线信号（412，422；413，423）的输出级（225至228），
其中所述发送级（220A）在第一运行方式中被设计为，利用所述输出级（225至228）产生第一和第二数据状态，分别作为具有用于所述总线线路（3）的两个总线芯线（41，42）的不同总线电平的总线状态（A1，A2；A1，DF2；A2，DF1），
其中所述发送级（220A）在第二运行方式中被设计为，利用所述输出级（225至228）产生第三和第四数据状态，分别作为具有用于所述总线线路（3）的所述两个总线芯线（41，42）的不同总线电平的总线状态（DF1，DF2；DF1，A2；DF2，A1），以及
其中第一至第四总线状态（DF1，DF2；A1，A2）中的两个总线状态（A1，A2）具有比第一至第四总线状态（DF1，DF2；A1，A2）中的另外两个总线状态（DF1，DF2）小的总线电平。


2.根据权利要求1所述的用户站（20；30），
其中所述发送级（220A）被设计为通过将用于所述两个总线芯线（41，42）的总线电平驱动得更弱来产生所述两个总线状态（A1，A2）的较低电平，并且
其中通过各自输出级（225至228）的用于驱动所述两个总线状态（A1，A2）的晶体管具有比各自输出级（225至228）的用于驱动所述另外两个总线状态（DF1，DF2）的晶体管更高的接通电阻来将所述总线电平驱动得更弱。


3.根据权利要求1或2所述的用户站（20；30），其中，对称地建立所述输出级（225至228），使得所述多于两个的不同总线状态（DF1，DF2；A1，A2）中的两个总线状态（DF1，DF2；A1，A2）分别彼此对称。


4.根据前述权利要求中任一项所述的用户站（20；30），
其中所述发送级（220A）被设计为，如果应当从消息（5）发送第一阶段（456；451；452）的数据，所述数据应当以第一比特率发送，则针对所述消息（5）切换到具有两个第一不同总线状态（A1，A2；DF1，A2；DF2，A1）的所述第一运行方式中，以及
其中所述发送级（220A）被设计为，如果应当从消息（5）发送第二阶段（453；454；455）的数据，所述数据应当以比所述第一比特率更快的第二比特率发送，则针对所述消息（5）切换到具有两个第二不同总线状态（DF1，DF2）的所述第二运行方式中。


5.根据前述权利要求中任一项所述的用户站（20；30），其中，所述发送级（220A）被设计为，针对所述消息（5）根据预定的编码切换到具有两个第一不同总线状态（A1，A2）的所述第一运行方式中，或者如果应当从消息（5）发送所述第二阶段（453；454；455）的数据，则针对所述消息（5）切换到具有两个第二不同总线状态（DF1，DF2）的所述第二运行方式中。


6.根据权利要求5所述的用户站（20；30），其中，所述发送级（220A）被设计为，与用于发送所述第一阶段（456；451；452）的数据的总线信号（412、422、413、423）的频率相比，通过使用四个不同总线状态（DF1，DF2，A1，A2）减小用于发送所述第二阶段（453；454；455）的数据的总线信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·沃克尔，A·穆特尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE