[发明专利]用于总线系统的用户站和用于在总线系统中以不同比特率发送消息的方法

说明书

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（4；5）的方法。所述用户站包括用于为所述总线系统（1）的至少一个其他用户站（20；30）创建消息（4；5）的通信控制装置（21；31），其中至少暂时地保证用户站（10、20、30）对所述总线系统（1）的总线线路（3）的独占、无冲突的访问，其中所述通信控制装置（21；31）被设计为在所述消息（4；5）中设置第一阶段（451）和设置第二阶段（452），所述第一阶段将以第一比特率发送，而所述第二阶段将以比所述第一比特率更快的第二比特率发送，其中所述通信控制装置（21；31）被设计为在所述消息（4；5）中设置用于在第一比特率和第二比特率之间进行比特率切换的第一预定比特模式（46、47），并且设置用于在第二比特率和第一比特率之间进行比特率切换的第二预定比特模式（48、49），以及其中所述第二预定比特模式（48、49）与有效消息（4；5）中的所有其他比特模式都不同。

技术领域

本发明涉及一种用于总线系统的用户站和一种用于在总线系统中以不同比特率发送消息的方法。

背景技术

为了在传感器和控制设备（例如在车辆中）之间进行通信，经常使用总线系统，在所述总线系统中数据作为ISO11898-1：2015标准中的消息进行传输，所述标准是使用CANFD的CAN协议规范。这些消息在总线系统的总线用户之间传输，所述总线用户例如是传感器、控制设备、发送器等。

在经典的CAN消息格式中，比特率由于以下事实而受到限制：只有当比特时间明显大于任意两个总线用户之间的信号传播时间的两倍时，才可能在帧或消息的开头进行比特仲裁以及在帧或消息的结尾进行确认。在仲裁的情况下确定哪个总线用户接下来在预定时间内独占地访问总线系统的总线。通过所述确认告知接收方是否在接收到的帧或消息中发现了错误。

为了仍然能够以更高的比特率传输数据，在CAN FD消息格式中创建了用于在消息内切换到更高比特率的选项。在这样的技术中，通过在数据字段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1兆比特/秒（MBit/s）的值。这样的消息在下面也称为CAN FD帧或CAN FD消息。在CAN FD的情况下，有用数据长度从8个字节扩展到多达64个字节，并且数据传输速率明显高于CAN的情况。

如在所提到的CAN协议（ISO11898-1:2015）中定义的，在仲裁结束和所述确认之前在具有FD帧格式或FD消息格式的消息内切换到更高的比特率并返回。在该范围内，比特时间的下限不再由信号传播时间确定，但比特时间仍必须为模拟信号传输中的可能不对称以及为通过时钟容差引起的总线用户之间的相移提供足够的预留。

这些相移在CAN帧中通过在从隐性总线电平到显性总线电平的边沿处的定期同步而得到补偿。在此，硬同步和重新同步是不同的。

在经典的CAN帧中，硬同步仅在帧或消息的开头进行一次。在此，可能的相位误差除了最多一个时间量程的剩余部分之外都得到补偿。时间量程是CAN协议的时间单位。在重新同步的情况下，如果相位误差大于配置的同步跳跃宽度SJW，则会保留残余误差。同步跳跃宽度SJW说明每个同步过程最多可以校正多少个相位误差。因此，同步跳跃宽度SJW必须至少与两次同步之间能够累积的相位误差一样大。在时钟容差为df的情况下，发送方和接收方之间的最大时钟差异为2*df。这意味着两个总线用户（也称为总线系统的用户站）之间的相位误差在例如比特时间的df=1%到20%的情况下可以累积10个比特时间（两次重新同步之间的最大间隔）。

CAN FD消息中比特率从慢到快的切换以两个阶段进行。在仲裁期间适用不同的同步规则，从而在标识符（Identifier）的最后比特时才失去仲裁的总线用户可能无法与其余的发送方充分同步。

因此，所有接收方都借助于在从CAN FD消息的隐性FDF比特到所述CAN FD消息的随后显性保留比特的边沿处的硬同步来与该消息的发送方同步。然后是BRS比特，其电平决定是否切换比特率。切换时刻位于该比特的采样点（Sample-Point）。