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

提供用于总线系统（1）的用户站（20；30）和用于在总线系统（1）中以不同的比特率发送消息的方法。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（2200），其中所述发送级（2200）具有用于针对消息（5）在高总线状态（461；462）与低总线状态（471）之间切换差分总线信号的输出级（225，226，2270，2280），其中所述发送级（2200）被构建，使得对于用于传输所述消息（5）的数据的至少一个第一阶段，所述差分总线信号（CAN_EL_H2；CAN_EL_L2）针对低总线状态（471）具有相同的电平并且低欧姆地驱动所述低总线状态（471），并且其中所述发送级（2200）被构建，使得对于用于传输所述消息（5）的数据的第二阶段（453；454；455），与所述高总线状态（462）类似的总线状态（461）具有与在所述高总线状态（462）中在差分总线信号（CAN_EL_H1；CAN_EL_L1）之间的差分电压相比在所述差分总线信号（CAN_EL_H1；CAN_EL_L1）之间的更小的差分电压。

【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，所述串行总线系统以高的数据率和大的抗错强健性工作。
技术介绍
例如在车辆中，针对在传感器与控制设备之间的通信，经常使用总线系统，在所述总线系统中数据作为消息以作为具有CANFD的CAN协议规范的标准ISO11898-l:2015传输。消息在总线系统的总线用户、如传感器、控制设备、传送器（Geber）等等之间传输。随着技术设备或车辆的功能的数目增加，在总线系统中的数据通信也增多。为此还常常要求，应将数据比至今更快地从发送器传输到接收器。其结果是，总线系统的所要求的带宽进一步被提高。为了能够与在CAN中相比以更高的比特率传输数据，以CANFD消息格式在消息之内创建了用于切换到更高比特率的选项。在这种技术的情况下，最大可能的数据率通过在数据字段的范围中使用较高的时序（Taktung）被提高超过1MBit/s的值。这种消息随后也被称为CANFD帧或CANFD消息。在CANFD中，有效数据长度从8字节被扩展到高达64字节并且数据传输率明显比在CAN中高。即使基于CAN或CANFD的通信网络鉴于其稳健性提供非常多的优点，所述通信网络与在例如100Base-T1以太网中的数据传输相比也还是具有明显更低的速度。此外，至今利用CANFD达到的高达64字节的有效数据长度对于一些应用而言太低。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是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，该用户站和该方法解决先前提到的问题。尤其应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，在该用户站和该方法的情况下在大的抗错强健性时能够实现高的数据率和每帧的有效数据的数量的提高。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。用户站包括用于将消息发送到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针对消息在高总线状态与低总线状态之间切换差分总线信号的输出级，其中发送级被构建为，对于用于传输该消息的数据的至少一个阶段，所述差分总线信号针对低总线状态具有相同的电平并且低欧姆地驱动低总线状态，并且其中所述发送级被构建为，对于用于传输该消息的数据的第二阶段，与高总线状态类似的总线状态具有与在高总线状态中在差分总线信号之间的差分电压相比在差分总线信号之间的更小的差分电压。利用用户站可以实现比特率并且因此从发送器到接收器的传输速度的明显提高。然而在此情况下同时保证大的抗错强健性。基于用户站的设计方案不再需要错误帧（Error-Frames）。这也有助于实现至少10Mbps的净数据率。而且，有效数据的大小可以为每帧高达4096个字节。另一优点在于，多个域可以经由交换机根据需要彼此连接。这降低在技术设备或车辆的各个部件之间的布线耗费。这关于更小的时间耗费、减少的材料使用和由此减轻的重量尤其在车辆中是特别明显的优点。如果在总线系统中也存在根据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，则也可以使用由用户站执行的方法。用户站的其他有利的设计方案在从属权利要求中予以说明。根据一个特定的实施变型方案，发送级被设计为，如果应由消息发送第一阶段的数据，所述数据应以第一比特率发送，则针对该消息切换到具有两个不同的第一总线状态的第一运行方式中，并且其中所述发送级被设计为，如果应由消息发送第二阶段的数据，所述第二阶段应以比第一比特率更快的第二比特率发送，则针对该消息切换到具有高总线状态和低总线状态的第二运行方式中。根据另一特定的实施变型方案，发送级被设计为，只有当在预定的时间内为用户站保证对总线系统的总线线路的排他的无冲突的访问时才切换到用于发送数据的第二运行方式。根据另一特定的实施变型方案，发送级具有：第一输出级，所述第一输出级连接在用于电压供给的端子与第一总线线路之间；第二输出级，所述第二输出级连接在第二总线线路与用于接地的端子之间，其中所述输出级针对用于传输消息的数据的第二阶段的高总线状态与针对用于传输消息的数据的第一阶段的高总线状态相比更高欧姆地运行。根据另一特定的实施变型方案，发送级具有：第一输出级，所述第一输出级连接在用于电压供给的端子与总线线路的第一总线芯线之间；第二输出级，所述第二输出级连接在总线线路的第二总线芯线与用于接地的端子之间；第三输出级，所述第三输出级连接在总线线路的第一总线芯线与作为用于低总线状态的参考的第一电压源之间；和第四输出级，所述第四输出级连接在作为用于低总线状态的参考的第二电压源与总线线路的第二总线芯线之间。可以设想的是，第一输出级具有PMOS晶体管，并且第二输出级具有NMOS晶体管。在此情况下可能的是，第四输出级具有PMOS晶体管，并且第三输出级具有NMOS晶体管。可能地，输出级被设计为针对低总线状态降低第一和第二输出级的驱动器能力并且将第三和第四输出级切换为导通。可能的是，消息具有数据字段，该数据字段具有可变长度，其中可变长度在1个字节到4096个字节之间。先前所描述的用户站可以是总线系统的一部分，该总线系统此外包括并行的总线线路和至少两个用户站，所述至少两个用户站经由总线线路彼此连接，使得所述至少两个用户站能够彼此通信。在这种情况下，所述至少两个用户站中的至少一个是先前所描述的用户站。此外，先前所提到的任务通过根据权利要求11的用于在串行总线系统中发送消息的方法来解决。该方法具有步骤：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，其中所述发送级利用输出级针对消息在高总线状态与低总线状态之间切换差分总线信号，其中所述发送级被构建，使得对于用于传输所述消息的数据的至少一个阶段，所述差分总线信号针对低总线状态具有相同的电平并且低欧姆地驱动所述低总线状态，并且其中所述发送级被构建，使得对于用于传输所述消息的数据的第二阶段，与所述高总线状态类似的总线状态具有与在所述高总线状态中在差分总线信号之间的差分电压相比在差分总线信号之间的更小的差分电压。该方法提供与先前关于用户站所提到的优点相同的优点。本专利技术的其他可能的实施方案也包括先前或在下文中关于实施例所描述的特征或者实施方式的未明确提到的组合。在此，本领域技术人员也将添加单个方面作为对本专利技术的相应基本形式的改进或者补充。附图说明随后参照所附的附图并且依据实施例更详细地描述本专利技术。图1示出根据第一实施例的总线系统的简化的方框图；图2示出用于阐明消息的结构的图表，所述消息能够由根据第一实施例的总线系统的用户站发送；图3示出根据第一实施例的总线系统的用户站的发送级的电路图；图4示出差分总线信号CAN_H和CAN_L的时间电压曲线的示例的图示，所述差分总线信号由根据第一实施例的发送级针对消息的一部分生成；图5示出在根据第一实施例的发送本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.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（2200），/n其中所述发送级（2200）具有用于针对消息（5）在高总线状态（461；462）与低总线状态（471）之间切换差分总线信号的输出级（225，226，2270，2280），/n其中所述发送级（2200）被构建，使得对于用于传输所述消息（5）的数据的至少一个第一阶段，所述差分总线信号（CAN_EL_H2；CAN_EL_L2）针对低总线状态（471）具有相同的电平并且低欧姆地驱动所述低总线状态（471），并且/n其中所述发送级（2200）被构建，使得对于用于传输所述消息（5）的数据的第二阶段（453；454；455），与所述高总线状态（462）类似的总线状态（461）具有与在所述高总线状态（462）中在差分总线信号（CAN_EL_H1；CAN_EL_L1）之间的差分电压相比在所述差分总线信号（CAN_EL_H1；CAN_EL_L1）之间的更小的差分电压。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171222 DE 102017223773.2;20180213 DE 102018202161.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（2200），
其中所述发送级（2200）具有用于针对消息（5）在高总线状态（461；462）与低总线状态（471）之间切换差分总线信号的输出级（225，226，2270，2280），
其中所述发送级（2200）被构建，使得对于用于传输所述消息（5）的数据的至少一个第一阶段，所述差分总线信号（CAN_EL_H2；CAN_EL_L2）针对低总线状态（471）具有相同的电平并且低欧姆地驱动所述低总线状态（471），并且
其中所述发送级（2200）被构建，使得对于用于传输所述消息（5）的数据的第二阶段（453；454；455），与所述高总线状态（462）类似的总线状态（461）具有与在所述高总线状态（462）中在差分总线信号（CAN_EL_H1；CAN_EL_L1）之间的差分电压相比在所述差分总线信号（CAN_EL_H1；CAN_EL_L1）之间的更小的差分电压。


2.根据权利要求1所述的用户站（20；30），
其中所述发送级（2200）被设计为，如果应由消息（5）发送第一阶段（456；451；452）的数据，所述数据应以第一比特率发送，则针对所述消息（5）切换到具有两个不同的第一总线状态（461，471）的第一运行方式中，并且
其中所述发送级（2200）被设计为，如果应由消息（5）发送第二阶段（453；454；455）的数据，所述第二阶段应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）切换到具有所述高总线状态（462）和所述低总线状态（471）的第二运行方式中。


3.根据权利要求2所述的用户站（20；30），
其中所述发送级（2200）被设计为，只有当在预定的时间中为所述用户站（20；30）保证对所述总线系统（1）的总线线路（3）的排他的无冲突的访问时才切换到用于发送数据的第二运行方式中。


4.根据上述权利要求中任一项所述的用户站（20；30），
其中所述发送级（2200）具有：
第一输出级（225），所述第一输出级连接在用于电压供给的端子（223）与第一总线线路（41）之间；
第二输出级（226），所述第二输出级连接在第二总线线路（42）与用于接地的端子（224）之间，
其中所述输出级（225；226）针对用于传输所述消息（5）的数据的第二阶段（453；454；455）的高总线状态（462）与针对用于传输所述消息（5）的数据的第一阶段的高总线状态（461）相比更高欧姆地运行。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的用户站（20；30），
根据上述权利要求中任一项所述的用户站（20；30），
其中所述发送级（2200）具有：
第一输出级（225），所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·沃克尔，
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