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Title:
RECEIVING MODULE AND METHOD FOR RECEIVING DIFFERENTIAL SIGNALS IN A SERIAL BUS SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/280472
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a receiving module (122) and a method for transmitting differential signals in a serial bus system (1). The receiving module (122) has a comparator (1224) for analyzing the differential signals (CAN_H, CAN_L) received by a bus (40) of the bus system (1) using a reception threshold (T1; T3); a voltage divider (1221) which is connected to the bus (40) for providing the differential signals (CAN_H, CAN_L) received by the bus (40) to the comparator (1224), and a receiver bit time adapting circuit (15) for compensating for a bit time distortion in a signal (CA) output by the comparator (1224), wherein the receiver bit time adapting circuit (15) has at least one change stage (151) for time-shifting a flank in the signal (CA) output by the comparator (1224).

Inventors:
WALKER STEFFEN (DE)
LANG FELIX (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/064757
Publication Date:
January 12, 2023
Filing Date:
May 31, 2022
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H04L12/40; H04L25/02
Foreign References:
DE102017205785A12018-10-11
EP3716555A12020-09-30
DE102006011059A12007-09-13
DE102019214721A12021-04-01
EP1677461A12006-07-05
Other References:
ANONYMOUS: "Spannungsteiler - Wikipedia - Version vom 7. Juli 2021", 7 July 2021 (2021-07-07), XP055955072, Retrieved from the Internet [retrieved on 20220825]
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Claims:
Ansprüche

1) Empfangsmodul (122) zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem (1), mit einem Komparator (1224) zur Auswertung der von einem Bus (40) des Bussystems (1) empfangenen differentiellen Signale (CAN_H,

CAN_L) mit einer Empfangsschwelle (TI; T3), einem Spannungsteiler (1221), der an den Bus (40) angeschlossen ist, zum Bereitstellen der von dem Bus (40) empfangenen differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) für den Komparator (1224), und einer Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung (15) zur Kompensation einer Bitzeitverzerrung in einem von dem Komparator (1224) ausgegebenen Signal (CA), wobei die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung (15) mindestens eine Änderungsstufe (151) zum zeitlichen Verschieben einer Flanke in dem von dem Komparator (1224) ausgegebenen Signal (CA) aufweist.

2) Empfangsmodul (122) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Änderungsstufe (151) einen Widerstand (R_l) und einen Kondensator (C_l) aufweist, die zum Einstellen der zeitlichen Verschiebung der Flanke einstellbar sind.

3) Empfangsmodul (122) nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine Änderungsstufe (151) zudem einen Stromspiegel mit einem ersten und einem zweiten Transistor (T_P_1, T_N_1) aufweist, wobei der Widerstand (R_l) zwischen den ersten und zweiten Transistor (T_P_1, T_N_1) geschaltet ist, wobei der Kondensator (C_l) in Reihe geschaltet ist zu dem ersten Transistor (T_P_1), und wobei der Kondensator (C_l) parallel geschaltet ist zu einer Reihenschaltung aus dem Widerstand (R_l) und dem zweiten Transistor (T_N_1).

4) Empfangsmodul (122) nach Anspruch 3, wobei der erste Transistor (T_P_1) ein PMOS-Transistor ist und der zweite Transistor (T_N_1) ein NMOS-Transistor ist.

5) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung (15) zudem einen Logikbaustein (154) aufweist, der als Inverter ausgestaltet ist, wobei die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung (15) eine erste Änderungsstufe (151) und eine zweite Änderungsstufe (152) aufweist, wobei der Logikbaustein (154) vor die zweite Änderungsstufe

(152) geschaltet ist, so dass in die erste Änderungsstufe (151) das invertierte Signal (CA) eingegeben wird, das von dem Komparator (1224) ausgegeben wurde.

6) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung (15) zudem eine Logikschaltung

(153) aufweist zur Ausgabe eines von mindestens einer ersten Änderungsstufe (151) bearbeiteten Signals (S_6) oder eines von mindestens einer zweiten Änderungsstufe (152) bearbeiteten Signals (S_7) ansprechend auf ein Auswahlsignal (S_sw).

7) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Betrag der zeitlichen Änderung der Bitzeit (t_bitl) einer ersten Änderungsstufe (151) unterschiedlich zu dem Betrag der zeitlichen Änderung der Bitzeit (t_bit2) einer zweiten Änderungsstufe (152) einstellbar ist.

8) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit einer Ansteuerschaltung (125) zur Ansteuerung der Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung (15) derart, dass die Schaltung (15) ein Signal (S_8) mit verlängerter Bitzeit (t_bit2) oder ein Signal (S_8) mit verkürzter Bitzeit (t_bitl) für ein rezessives Bit der von einem Bus (40) des Bussystems (1) empfangenen differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) ausgibt.

9) Empfangsmodul (122) nach Anspruch 8, wobei die Ansteuerschaltung (125) ausgestaltet ist zum Umschalten der Empfangsschwelle (TI; T3) zur Auswertung der von dem Bus (40) empfangenen differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Empfangsmoduls (122), in welche das Empfangsmodul (122) für eine erste oder zweite Kommunikationsphase (451, 452) einer Kommunikation auf dem Bus (40) zu schalten ist.

10) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Konfiguration der Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung (15) in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Empfangsmoduls (122) unterschiedlich einstellbar ist.

11) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Betrag der zeitlichen Änderung der Bitzeit (t_bitl) der mindestens einen Änderungsstufe (151) in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Empfangsmoduls (122) unterschiedlich einstellbar ist.

12) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung (15) in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Empfangsmoduls (122) umgehbar ist.

13) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Spannungsteiler (1221) eine Schaltung aus Widerständen aufweist, an welche ein Eingangsfilter (1223) für den Komparator (1224) angeschlossen ist.

14) Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit einem Eingangsfilter (1223), das zwischen den Spannungsteiler (1221) und den Komparator (1224) geschaltet ist, wobei das Eingangsfilter (1223) ein RC-Glied für ein erstes Signal (CAN_H) der differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) und ein RC-Glied für ein zweites Signal (CAN_L) der differentiellen Signale (CAN_H,

CAN_L) aufweist, und wobei der Spannungsteiler (1221) eine Schaltung aus Widerständen aufweist, an welche das Eingangsfilter (1223) angeschlossen ist.

15) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 120) für eine Teilnehmerstation (10, 20, 30) für ein serielles Bussystem (1), mit einem Sendemodul (121; 1210) zum Senden von Signalen auf einen Bus (40) des Bussystems (1), und einem Empfangsmodul (122) nach einem der vorangehenden Ansprüche.

16) Teilnehmerstation (10; 20; 30) für ein serielles Bussystem (1), mit einer Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22) nach Anspruch 15, und einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21) zur Steuerung der Kommunikation in dem Bussystem (1) und zur Erzeugung eines digitalen Sendesignals (TxD) für das Sendemodul (121; 1210).

17) Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach Anspruch 16, wobei die Teilnehmerstation (10; 20; 30) für die Kommunikation in einem Bussystem (1) ausgestaltet ist, in dem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation (10, 20, 30) auf den Bus (40) des Bussystems (1) gewährleistet ist.

18) Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem (1), wobei das Verfahren die Schritte aufweist,

Empfangen, mit einem Empfangsmodul (122), von differentiellen Signalen (CAN_H, CAN_L) von einem Bus (40) des Bussystems (1), wobei das Empfangsmodul (122) mit einem Spannungsteiler (1221) an den Bus (40) angeschlossen ist, Bereitstellen der differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) mit dem Spannungsteiler (1221) für einen Komparator (1224),

Auswerten der differentiellen Signale (CAN_H, CAN_L) mit dem Komparator (1224) mit einer Empfangsschwelle (TI; T3), und Kompensieren, mit einer Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung (15), einer Bitzeitverzerrung in einem von dem Komparator (1224) ausgegebenen Signal (CA), wobei die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung (15) mindestens eine Änderungsstufe (151) aufweist zum zeitlichen Verschieben einer Flanke in dem von dem Komparator (1224) ausgegebenen Signal (CA).

Description:
Beschreibung

Titel

Empfangsmodul und Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Empfangsmodul und ein Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem, die bei einer Sende-/Empfangseinrichtung (Transceiver) verwendbar sind.

Stand der Technik

Serielle Bussysteme werden zur Nachrichten- oder Datenübertragung in technischen Anlagen verwendet. Beispielsweise kann ein serielles Bussystem eine Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten in einem Fahrzeug oder einer technischen Produktionsanlage, usw. ermöglichen. Für die Datenübertragung gibt es verschiedene Standards oder Datenübertragungsprotokolle. Bekannt sind insbesondere ein CAN Bussystem, ein LVDS Bussystem (LVDS = Low Voltage Differential Signaling), ein MSC Bussystem (MSC = Micro-Second-Channel), ein 10BASE-T1S- Ethernet.

Bei einem CAN-Bussystem werden Nachrichten mittels des CAN- und/oder CAN FD Protokolls übertragen, wie es im Standard ISO-11898-1:2015 als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD beschrieben ist. Bei CAN FD wird bei der Übertragung auf dem Bus zwischen einer langsamen Betriebsart in einer ersten Kommunikationsphase (Arbitrationsphase) und einer schnellen Betriebsart in einer zweiten Kommunikationsphase (Datenphase) hin und her geschaltet. Bei einem CAN FD- Bussystem ist eine Datenübertragungsrate von größer 1 MBit pro Sekunde (1Mbps) in der zweiten Kommunikationsphase möglich. CAN FD wird von den meisten Herstellern im ersten Schritt mit 500kbit/s Arbitrationsbitrate und 2Mbit/s Datenbitrate im Fahrzeug eingesetzt.

Um noch größere Datenraten in der zweiten Kommunikationsphase zu ermöglichen, gibt es Nachfolgebussysteme für CAN FD, wie beispielsweise CAN- SIC und CAN XL. Bei CAN- SIC gemäß dem Standard CiA601-4 kann in der zweiten Kommunikationsphase eine Datenrate von etwa 5 bis 8 Mbit/s erreicht werden. Bei CAN XL ist eine Datenrate in der zweiten Kommunikationsphase von > 10 Mbit/s gefordert, wobei der Standard (CiA610-3) dafür derzeit bei der Organisation CAN in Automation (CiA) festgelegt wird. CAN XL soll neben dem reinen Datentransport über den CAN-Bus auch andere Funktionen unterstützen, wie funktionale Sicherheit (Safety), Datensicherheit (Security) und Dienstgüte (QoS = Quality of Service). Dies sind elementare Eigenschaften, die in einem autonom fahrenden Fahrzeug benötigt werden.

Bei allen oben genannten CAN basierten Bussystemen wird für ein Sendesignal TxD separat ein Bussignal CAN_H und idealerweise gleichzeitig ein Bussignal CAN_L auf einen Bus getrieben. Hierbei wird zumindest in der ersten Kommunikationsphase in den Bussignalen CAN_H, CAN_L ein Buszustand aktiv getrieben. Der andere Buszustand wird nicht getrieben und stellt sich aufgrund eines Abschlusswiderstands für Busleitungen bzw. Busadern des Busses ein. Dadurch ist die Flankensteilheit bei einem Übergang von dem getriebenen Buszustand zu dem nicht getriebenen Buszustand geringer als bei einem Übergang von dem nicht getriebenen Buszustand zu dem getriebenen Buszustand.

Zum Senden und Empfangen der Bussignale werden in einem CAN-Bussystem für die einzelnen Kommunikationsteilnehmer üblicherweise Sende- /Empfangseinrichtungen eingesetzt, die auch als CAN-Transceiver oder CAN FD Transceiver usw. bezeichnet werden. Bei CAN XL müssen die Sende- /Empfangseinrichtungen in der Lage sein, die Bussignale CAN_H, CAN_L in der zweiten Kommunikationsphase mit einem anderen Physical Layer auf den Bus zu senden als in der ersten Kommunikationsphase. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell). Dadurch können bei CAN XL die Daten in der zweiten Kommunikationsphase mit einer deutlich höheren Datenrate auf den Bus gesendet werden als in der ersten Kommunikationsphase.

Die Bussignale CAN_H, CAN_L auf dem Bus haben zumindest in der ersten Kommunikationsphase die unterschiedlichen Buszustände dominant und rezessiv. Da der dominante Buszustand aktiv getrieben wird, der rezessive jedoch nicht, hat das resultierende Differenzsignal VDIFF = CAN_H - CAN_L keinen idealen rechteckförmigen Verlauf über der Zeit, sondern die Flanken fallen vor allem am Übergang von einem dominanten zu einem rezessiven Zustand relativ flach ab. Da die zulässigen Werte für VDIFF von 1,5 V bis 3,0 V variieren dürfen, hat ein Abtasten des Differenzsignals VDIFF mit derselben Empfangsschwelle sehr unterschiedliche Zeitdauern für den nicht getriebenen Buszustand (rezessiv) zur Folge.

Zudem variieren die Bitdauern im laufenden Betrieb des Bussystems aufgrund von beispielsweise der Variation der Versorgungsspannung der Sende- /Empfangseinrichtung oder der Variation der Sperrschicht-Temperatur von Halbleitern der Sende-/Empfangseinrichtung. Alles dies erschwert oder verhindert, das vorgegebene Grenzwerte für eine Bit-Zeitabstimmung (bit timing) erfüllbar sind. Dadurch ist die korrekte Auswertung der Pegel der Bussignale CAN_H, CAN_L nicht immer sichergestellt.

Offenbarung der Erfindung

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Empfangsmodul und ein Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen das Empfangsmodul und das Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem auch bei Veränderung der Rahmenbedingungen im laufenden Bussystem eine zuverlässige und unaufwändige Einhaltung der geforderten Werte für die Bit-Zeitabstimmung (bit timing) ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch ein Empfangsmodul zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Das Empfangsmodul hat einen Komparator zur Auswertung der von einem Bus des Bussystems empfangenen differentiellen Signale mit einer Empfangsschwelle, einen Spannungsteiler, der an den Bus angeschlossen ist, zum Bereitstellen der von dem Bus empfangenen differentiellen Signale für den Komparator, und eine Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung zur Kompensation einer Bitzeitverzerrung in einem von dem Komparator ausgegebenen Signal, wobei die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung mindestens eine Änderungsstufe zum zeitlichen Verschieben einer Flanke in dem von dem Komparator ausgegebenen Signal aufweist.

Das beschriebene Empfangsmodul ist derart ausgestaltet, dass Bitzeit- Verzerrungen minimiert werden können. Dabei können Effekte kompensiert werden, die durch Variationen von Größen der Kommunikation im laufenden Betrieb des Bussystems und somit des Empfangsmoduls entstehen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die auf den Bus gesendeten Bits korrekt empfangen werden können.

Das Empfangsmodul kann die Grenzwerte für eine Bit-Zeitabstimmung (bit timing) erfüllen, insbesondere für den Parameter delta_trec. Der Parameter delta_trec gibt die Variation einer Bitweite an, die beim Empfangen mit der Sende-/Empfangseinrichtung auftreten darf („receiver timing symmetry“). delta_trec = zeitliche Länge eines rezessiven Bits des Empfangssignal RxD - zeitliche Länge eines rezessiven Bits auf dem Bus.

Insbesondere kann das Empfangsmodul die Variation der Amplitude der Differenzspannung VDIFF = CAN_H - CAN_L, die bei dem Sendemodul der eigenen Sende-/Empfangseinrichtung auftritt, die Variation der Versorgungsspannung der Sende-/Empfangseinrichtung, die Variation der Sperrschicht-Temperatur von Halbleitern der Sende-/Empfangseinrichtung, Schwankungen und Fehlabgleich (Mismatch) im Herstellungsprozess bei den verwendeten Bauelementen des Empfangsmoduls kompensieren. Dies ist insbesondere für die Einhaltung der Grenzwerte des Parameters delta_trec von Vorteil, da die Variation der Amplitude der Differenzspannung VDIFF = CAN_H - CAN_L, des Sendemoduls gemäß dem Standard CiA610-3 von 1,5V bis 3,0V variieren darf und großen Einfluss auf den Wert des Parameters delta trec hat. Zudem trägt die Ausgestaltung des Empfangsmoduls mit dazu bei, den Parameter delta_tbit_RxD gemäß dem Standard CiA610-3 einzuhalten. Der Parameter delta_tbit_RxD gibt die Variation einer Bitweite eines rezessiven Bits an, die beim Senden und Empfangen mit ein- und demselben Transceiver auftreten darf („received bit width Variation“). delta_ tbit_RxD = zeitliche Länge eines rezessiven Bits des Empfangssignal RxD - zeitliche Länge eines rezessiven Bits des Sendesignals TxD.

Die Ausgestaltung des Empfangsmoduls trägt somit wesentlich zu einer zuverlässigen und sicheren Erkennung von Bussignalen im Betrieb des Bussystems bei. Dies gilt insbesondere auch für eine derartige Kommunikation, bei der der Physical Layer zwischen zwei Kommunikationsphasen für die Kommunikation am Bus umgeschaltet wird.

Dabei ermöglicht das beschriebene Empfangsmodul, dass die Vorgaben für die Kommunikation gemäß den Anforderungen von CAN XL erfüllt werden, die insbesondere in dem Standard CiA610-3 festgeschrieben sind. Zudem können die Anforderungen für beispielsweise CAN FD oder CAN SIC erfüllt werden.

Infolge dessen ermöglicht das Empfangsmodul, dass die Fehlerquote einer Kommunikation am Bus gering ist. Dadurch wird nicht nur die Kommunikation im Bussystem mit höheren Bitraten realisiert, sondern auch die übertragbare Bitrate nicht durch Fehler in der Kommunikation herabgesetzt.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Empfangsmoduls sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die mindestens eine Änderungsstufe kann einen Widerstand und einen Kondensator aufweisen, die zum Einstellen der zeitlichen Verschiebung der Flanke einstellbar sind.

Gemäß einer Ausgestaltung hat die mindestens eine Änderungsstufe zudem einen Stromspiegel mit einem ersten und einem zweiten Transistor, wobei der Widerstand zwischen den ersten und zweiten Transistor geschaltet ist, wobei der Kondensator in Reihe geschaltet ist zu dem ersten Transistor, und wobei der Kondensator parallel geschaltet ist zu einer Reihenschaltung aus dem Widerstand und dem zweiten Transistor.

Möglicherweise ist der erste Transistor ein PMOS-Transistor und der zweite Transistor ist ein NMOS-Transistor.

Gemäß einer Ausgestaltung hat die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung zudem einen Logikbaustein, der als Inverter ausgestaltet ist, wobei die Empfänger- Bitzeit-Anpassschaltung eine erste Änderungsstufe und eine zweite Änderungsstufe aufweist, und wobei der Logikbaustein vor die zweite Änderungsstufe geschaltet ist, so dass in die erste Änderungsstufe das invertierte Signal eingegeben wird, das von dem Komparator ausgegeben wurde.

Gemäß einer Ausgestaltung hat die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung zudem eine Logikschaltung zur Ausgabe eines von mindestens einer ersten Änderungsstufe bearbeiteten Signals oder eines von mindestens einer zweiten Änderungsstufe bearbeiteten Signals ansprechend auf ein Auswahlsignal.

Optional ist der Betrag der zeitlichen Änderung der Bitzeit einer ersten Änderungsstufe unterschiedlich zu dem Betrag der zeitlichen Änderung der Bitzeit einer zweiten Änderungsstufe einstellbar.

Das Empfangsmodul kann zudem eine Ansteuerschaltung zur Ansteuerung der Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung derart aufweisen, dass die Schaltung ein Signal mit verlängerter Bitzeit oder ein Signal mit verkürzter Bitzeit für ein rezessives Bit der von einem Bus des Bussystems empfangenen differentiellen Signale ausgibt.

Hier ist die Ansteuerschaltung möglicherweise ausgestaltet zum Umschalten der Empfangsschwelle zur Auswertung der von dem Bus empfangenen differentiellen Signale in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Empfangsmoduls, in welche das Empfangsmodul für eine erste oder zweite Kommunikationsphase einer Kommunikation auf dem Bus zu schalten ist. Denkbar ist, dass die Konfiguration der Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Empfangsmoduls unterschiedlich einstellbar ist.

Beispielsweise ist der Betrag der zeitlichen Änderung der Bitzeit der mindestens einen Änderungsstufe in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Empfangsmoduls unterschiedlich einstellbar.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Empfangsmoduls umgehbar.

Der Spannungsteiler kann eine Schaltung aus Widerständen aufweisen, an welche ein Eingangsfilter für den Komparator angeschlossen ist.

Das Empfangsmodul kann zudem ein Eingangsfilter aufweisen, das zwischen den Spannungsteiler und den Komparator geschaltet ist, wobei das Eingangsfilter ein RC-Glied für ein erstes Signal der differentiellen Signale und ein RC-Glied für ein zweites Signal der differentiellen Signale aufweist, und wobei der Spannungsteiler eine Schaltung aus Widerständen aufweist, an welche das Eingangsfilter angeschlossen ist.

Das zuvor beschriebene Empfangsmodul kann Teil einer Sende- /Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung kann zudem ein Sendemodul zum Senden von Signalen auf einen Bus des Bussystems aufweisen.

Die zuvor beschriebene Sende-/Empfangseinrichtung kann Teil einer Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem sein. Die Teilnehmerstation kann zudem eine Kommunikationssteuereinrichtung zur Steuerung der Kommunikation in dem Bussystem und zur Erzeugung eines digitalen Sendesignals für das Sendemodul aufweisen.

Optional ist die Teilnehmerstation für die Kommunikation in einem Bussystem ausgestaltet, in dem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation auf den Bus des Bussystems gewährleistet ist. Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Empfangen von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 15 gelöst. Das Verfahren weist die Schritte auf,

Empfangen, mit einem Empfangsmodul, von differentiellen Signalen von einem Bus des Bussystems, wobei das Empfangsmodul mit einem Spannungsteiler an den Bus angeschlossen ist, Bereitstellen der differentiellen Signale mit dem Spannungsteiler für einen Komparator, Auswerten der differentiellen Signale mit dem Komparator mit einer Empfangsschwelle, und Kompensieren, mit einer Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung, einer Bitzeitverzerrung in einem von dem Komparator ausgegebenen Signal, wobei die Empfänger-Bitzeit- Anpassschaltung mindestens eine Änderungsstufe aufweist zum zeitlichen Verschieben einer Flanke in dem von dem Komparator ausgegebenen Signal.

Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das Empfangsmodul 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 einer Nachricht, die von einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden kann; Fig. 3 ein Beispiel für den idealen zeitlichen Verlauf von Bussignalen CAN_H, CAN_L in dem Bussystem von Fig. 1;

Fig. 4 den zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF, die sich auf dem Bus des Bussystems infolge der Bussignale von Fig. 4 ausbildet;

Fig. 5 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Sende- Empfangseinrichtung mit einem Empfangsmodul für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 ein Schaltbild des Empfangsmoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 ein erstes Beispiel für ein Ausgangssignal eines Ausgangsfilters des Empfangsmoduls von Fig. 6;

Fig. 8 ein Ausgangssignal einer Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung des Empfangsmoduls von Fig. 6, das aus dem Signal von Fig. 7 resultiert;

Fig. 9 ein zweites Beispiel für ein Ausgangssignal des Ausgangsfilters des Empfangsmoduls von Fig. 6;

Fig. 10 ein Ausgangssignal der Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung des Empfangsmoduls von Fig. 6, das aus dem Signal von Fig. 9 resultiert;

Fig. 11 ein Schaltbild einer Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung des Empfangsmoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 12 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Sende- Empfangseinrichtung mit einem Empfangsmodul für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 13 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in der Arbitrationsphase (SIC- Betriebsart) in Bussignale CAN_H, CAN_L für einen Bus des Bussystems von Fig. 1 umgesetzt werden soll;

Fig. 14 den zeitlichen Verlauf der Bussignale CAN_H, CAN_L beim Wechsel zwischen einem rezessiven Buszustand zu einem dominanten Buszustand und zurück zu dem rezessiven Buszustand, die in der Arbitrationsphase (SIC- Betriebsart) aufgrund des Sendesignals von Fig. 13 auf den Bus gesendet werden;

Fig. 15 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in der Datenphase in Bussignale CAN_H, CAN_L für den Bus des Bussystems von Fig. 1 umgesetzt werden soll; und

Fig. 16 den zeitlichen Verlauf der Bussignale CAN_H, CAN_L, die in der Datenphase aufgrund des Sendesignals von Fig. 15 auf den Bus gesendet werden.

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

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein Bussystem 1, das beispielsweise zumindest abschnittsweise ein CAN-Bussystem, ein CAN-FD-Bussystem, usw., sein kann. 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 Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an einen Bus 40 oder Busleitung mit einer ersten Busader 41 und einer zweiten Busader 42 angeschlossen sind. Die Busadern 41, 42 können auch CAN_H und CAN_L für die Signale auf dem Bus 40 genannt werden. Über den Bus 40 können Nachrichten 45, 46, 47 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 übertragen werden. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 können beispielsweise Steuergeräte oder Anzeigevorrichtungen eines Kraftfahrzeugs sein.

Wie in Fig. 1 gezeigt, haben die Teilnehmerstationen 10, 30 jeweils eine Kommunikationssteuereinrichtung 11 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 12. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 hat ein Sendemodul 121 und ein Empfangsmodul 122.

Die Teilnehmerstation 20 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 21 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 22. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 hat ein Sendemodul 221 und ein Empfangsmodul 222.

Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12 der Teilnehmerstationen 10, 30 und die Sende-/Empfangseinrichtung 22 der Teilnehmerstation 20 sind jeweils direkt an den Bus 40 angeschlossen, auch wenn dies in Fig. 1 nicht dargestellt ist.

Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21 dienen jeweils zur Steuerung einer Kommunikation der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 30 über den Bus 40 mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die an den Bus 40 angeschlossen sind.

Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11 erstellen und lesen erste Nachrichten 45, 47, die beispielsweise modifizierte CAN Nachrichten 45, 47 sind. Hierbei sind die modifizierten CAN Nachrichten 45, 47 beispielsweise auf der Grundlage des CAN XL- Formats aufgebaut. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 dient zum Senden und Empfangen der Nachrichten 45, 47 von dem Bus 40. Das Sendemodul 121 empfängt ein von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 für eine der Nachrichten 45, 47 erstelltes digitales Sendesignal TxD und setzt dieses in Signale auf den Bus 40 um. Das Empfangsmodul 121 empfängt auf dem Bus 40 gesendete Signale entsprechend den Nachrichten 45 bis 47 und erzeugt daraus ein digitales Empfangssignal RxD. Das Empfangsmodul 122 sendet das Empfangssignal RxD an die Kommunikationssteuereinrichtung 11.

Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 kann wie ein herkömmlicher CAN- Controller nach ISO 11898-1:2015 ausgeführt sein, d.h. wie ein CAN FD toleranter Classical CAN-Controller oder ein CAN FD Controller. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 46, beispielsweise CAN FD-Nachrichten 46. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 dient zum Senden und Empfangen der Nachrichten 46 von dem Bus 40. Das Sendemodul 221 empfängt ein von der Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstelltes digitales Sendesignal TxD und setzt dieses in Signale für eine Nachricht 46 auf den Bus 40 um. Das Empfangsmodul 221 empfängt auf dem Bus 40 gesendete Signale entsprechend den Nachrichten 45 bis 47 und erzeugt daraus ein digitales Empfangssignal RxD. Ansonsten kann die Sende- /Empfangseinrichtung 22 wie ein herkömmlicher CAN-Transceiver ausgeführt sein.

Zum Senden der Nachrichten 45, 47 mit CAN SIC oder CAN XL werden bewährte Eigenschaften übernommen, die für die Robustheit und Anwenderfreundlichkeit von CAN und CAN FD verantwortlich sind, insbesondere Rahmenstruktur mit Identifier und Arbitrierung nach dem bekannten CSMA/CR-Verfahren. Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 mit dominanten Pegeln oder dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können.

Mit den beiden Teilnehmerstationen 10, 30 ist eine Bildung und dann Übertragung von Nachrichten 45 mit verschiedenen CAN-Formaten, insbesondere dem CAN FD Format oder dem CAN SIC Format oder dem CAN XL Format, sowie der Empfang solcher Nachrichten 45 realisierbar, wie nachfolgend genauer beschrieben.

Fig. 2 zeigt für die Nachricht 45 einen Rahmen 450, der insbesondere ein CAN XL Rahmen ist, wie er von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 für die Sende-/Empfangseinrichtung 12 zum Senden auf den Bus 40 bereitgestellt wird. Hierbei erstellt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 den Rahmen 450 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als kompatibel mit CAN FD. Alternativ ist der Rahmen 450 kompatibel zu CAN SIC.

Gemäß Fig. 2 ist der Rahmen 450 für die CAN-Kommunikation auf dem Bus 40 in unterschiedliche Kommunikationsphasen 451, 452 unterteilt, nämlich eine Arbitrationsphase 451 (erste Kommunikationsphase) und eine Datenphase 452 (zweite Kommunikationsphase). Der Rahmen 450 hat, nach einem Startbit SOF, ein Arbitrationsfeld 453, ein Steuerfeld 454, ein Datenfeld 455, ein Prüfsummenfeld 456 und ein Rahmenabschlussfeld 457.

In der Arbitrationsphase 451 wird mit Hilfe eines Identifizierers (ID) mit beispielsweise Bits ID28 bis ID18 in dem Arbitrationsfeld 453 bitweise zwischen den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgehandelt, welche Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Nachricht 45, 46 mit der höchsten Priorität senden möchte und daher für die nächste Zeit zum Senden in der anschließenden Datenphase 452 einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 bekommt. In der Arbitrationsphase 451 wird ein Physical Layer wie bei CAN und CAN-FD verwendet. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell).

Ein wichtiger Punkt während der Phase 451 ist, dass das bekannte CSMA/CR- Verfahren Verwendung findet, welches gleichzeitigen Zugriff der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 auf den Bus 40 erlaubt, ohne dass die höher priorisierte Nachricht 45, 46 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 dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20,

30 mit dominanten Pegeln oder dominanten Zuständen auf dem Bus 40 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.

In der Datenphase 452 werden neben einem Teil des Steuerfelds 454 die Nutzdaten des CAN-XL-Rahmens 450 bzw. der Nachricht 45 aus dem Datenfeld 455 sowie das Prüfsummenfeld 456 gesendet. In dem Prüfsummenfeld 456 kann eine Prüfsumme über die Daten der Datenphase 452 einschließlich der Stuffbits enthalten sein, die vom Sender der Nachricht 45 nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl von gleichen Bits, insbesondere 10 gleichen Bits, als inverses Bit eingefügt werden. Am Ende der Datenphase 452 wird wieder in die Arbitrationsphase 451 zurückgeschaltet.

In einem Endefeld in der Rahmenabschlussphase 457 kann mindestens ein Acknowledge-Bit enthalten sein. Außerdem kann eine Folge von 11 gleichen Bits vorhanden sein, welche das Ende des CAN XL-Rahmens 450 anzeigen. Mit dem mindestens einen Acknowledge-Bit kann mitgeteilt werden, ob ein Empfänger in dem empfangenen CAN XL- Rahmen 450 bzw. der Nachricht 45 einen Fehler entdeckt hat oder nicht.

Ein Sender der Nachricht 45 beginnt ein Senden von Bits der Datenphase 452 auf den Bus 40 erst, wenn die Teilnehmerstation 10 als der Sender die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 10 als Sender damit zum Senden einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 hat.

Somit verwenden die Teilnehmerstationen 10, 30 in der Arbitrationsphase 451 als erster Kommunikationsphase teilweise, insbesondere bis zum FDF-Bit (inklusive), ein von CAN/CAN-FD bekanntes Format gemäß der ISO11898-l:2015. Jedoch ist im Vergleich zu CAN oder CAN FD in der Datenphase 452 als zweiter Kommunikationsphase eine Steigerung der Netto-Datenübertragungsrate, insbesondere auf über 10 Megabit pro Sekunde möglich. Außerdem ist ein Anheben der Größe der Nutzdaten pro Rahmen, insbesondere auf etwa 2kbyte oder einen beliebigen anderen Wert möglich.

Fig. 3 zeigt auf der linken Seite, dass die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in der Arbitrationsphase 451 Signale CAN_H, CAN_L auf den Bus 40 senden, die abwechselnd mindestens einen dominanten Zuständ 401 oder mindestens einen rezessiven Zustand 402 haben. Nach der Arbitration in der Arbitrationsphase 451 steht eine der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 als Gewinner fest. Angenommen, die Teilnehmerstation 10 hat die Arbitration gewonnen. Dann schaltet die Sende- /Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 10 ihren Physical Layer am Ende der Arbitrationsphase 451 von einer ersten Betriebsart (SLOW) in eine zweite Betriebsart (FAST_TX) um, da die Teilnehmerstation 10 in der Datenphase 452 Sender der Nachricht 45 ist. Das Sendemodul 121 erzeugt dann in der Datenphase 452 bzw. in der zweiten Betriebsart (FAST_TX) abhängig von einem Sendesignal TxD nacheinander und somit seriell die Zustände LO oder LI für die Signale CAN_H,

CAN_L auf dem Bus 40. Die Frequenz der Signale CAN_H, CAN_L kann in der Datenphase 452 gesteigert sein, wie auf der rechten Seite in Fig. 3 gezeigt. Somit ist die Netto-Datenübertragungsrate in der Datenphase 452 im Vergleich zu der Arbitrationsphase 451 gesteigert. Dagegen schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 30 ihren Physical Layer am Ende der Arbitrationsphase 451 von der ersten Betriebsart (SLOW) in eine dritte Betriebsart (FAST_RX) um, da die Teilnehmerstation 30 in der Datenphase 452 nur Empfänger, also kein Sender, des Rahmens 450 ist. Nach dem Ende der Arbitrationsphase 451 schalten alle Sende- /Empfangseinrichtungen 12 der Teilnehmerstationen 10, 30 ihre Betriebsart in die erste Betriebsart (SLOW) um. Somit schalten alle Sende-/Empfangseinrichtungen 12 auch ihren Physical Layer um.

Gemäß Fig. 4 bildet sich in der Arbitrationsphase 451 im idealen Fall auf dem Bus 40 ein Differenzsignal VDIFF = CAN_H - CAN_L mit Werten von VDIFF = 2V für dominante Zustände 401 und VDIFF = 0V für rezessive Zustände 402. Dies ist auf der linken Seite in Fig. 4 gezeigt. Dagegen bildet sich in der Datenphase 452 auf dem Bus 40 ein Differenzsignal VDIFF = CAN_H - CAN_L mit Zuständen L0, LI aus, wie auf der rechten Seite in Fig. 4 gezeigt. Der Zustand L0 hat einen Wert VDIFF = IV. Der Zustand LI hat einen Wert VDIFF = -IV.

Das Empfangsmodul 122 kann die Zustände 401, 402 jeweils mit mindestens einer der Empfangsschwellen TI, T2, T3 unterscheiden, die in den Bereichen TH_T1, TH_T2, TH_T3 liegen. Hierfür ist es möglich, dass das Empfangsmodul 122 zeitkontinuierlich arbeitet oder die Signale von Fig. 3 oder Fig. 4 zu Zeitpunkten t_A abtastet. Alternativ oder zusätzlich kann ein Abtasten des vom Empfangsmodul 122 erzeugten Empfangssignals RxD, genauer des RxD- Pegels/Bits, in der Kommunikationssteuereinrichtung 11 zur Zeit des Abtastpunkts (Sample-Point) t_A erfolgen. Zum Auswerten des Abtastergebnisses verwendet das Empfangsmodul 122 in der Arbitrationsphase 451 die Empfangsschwelle TI von beispielsweise 0,7 V, und bei CAN XL auch die Empfangsschwelle T2 von beispielsweise -0,35 V. Dagegen verwendet das Empfangsmodul 122 in der Datenphase 452 nur Signale, die mit der Empfangsschwelle T3 = 0,0 V ausgewertet wurden. Bei der Umschaltung zwischen der ersten bis dritten Betriebsart (SLOW, FAST_TX, FAST_RX), die zuvor in Bezug auf Fig. 3 beschrieben sind, schaltet das Empfangsmodul 122 jeweils die Empfangsschwellen TI, 2, T3 um, wie erforderlich Beispielsweise können die Schwellen des Empfangsmoduls 122 von einer Einrichtung umgeschaltet, welche erkennt, dass ein Wechsel der Kodierung der Daten des Sendesignals TxD vorliegt. Insbesondere kann eine NRZ-Codierung in dem Sendesignal TxD anzeigen, dass in die Arbitrationsphase 451 (SLOW) umzuschalten ist. Insbesondere kann eine PWM- Codierung in dem Sendesignal TxD anzeigen, in welche der Betriebsarten für die Datenphase 452 umzuschalten ist, nämlich FAST TX (Teilnehmerstation ist Sender des Rahmens 450) oder FAST RX (Teilnehmerstation ist nur Empfänger des Rahmens 450).

Die Empfangsschwelle T2 dient zum Erkennen, ob der Bus 40 frei ist, wenn die Teilnehmerstation 12 neu in die Kommunikation am Bus 40 hinzugeschaltet wird und versucht, sich in die Kommunikation am Bus 40 zu integrieren. Die Empfangsschwelle T2 wird im Standard für CAN kurz OOB (= Out-of- Boundary = außerhalb des Grenzwerts) genannt. Die Bedingungen für einen verkehrsfreien CAN-XL-Bus sind, dass kein dominanter Zustand 401 auftritt, welcher typischerweise die Differenzspannung VDIFF = 2V hat. Somit darf die Empfangsschwelle TI von beispielsweise 0,7 V nicht überschritten werden. Außerdem dürfen keine Pegel gemäß dem Zustand LI auftreten, welcher typischerweise die Differenzspannung VDIFF = -IV hat. Somit darf die Empfangsschwelle T2 von beispielsweise -0,35 V nicht unterschritten werden.

Jede Teilnehmerstation 10, 30 schaltet die Betriebsart der Sende- /Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart der Arbitrationsphase 451, wenn die Teilnehmerstation 12 neu in die Kommunikation am Bus 40 hinzugeschaltet wird.

Das Hinzuschalten der Teilnehmerstation 10 kann zum einen erforderlich werden, wenn die Teilnehmerstation 10 initial gestartet wird und in die Kommunikation am Bus 40 integriert werden soll. Zum anderen kann das Hinzuschalten der Teilnehmerstation 10 erforderlich werden, wenn die Teilnehmerstation 10 versucht, sich nach einem Fehler in der Buskommunikation wieder in die Kommunikation am Bus 40 zu integrieren. Erst wenn erkannt wird, dass der Bus frei ist, darf die Teilnehmerstation 10 in den genannten Fällen selbst Daten, insbesondere Nachrichten 45, 47, auf den Bus 40 senden.

Fig. 5 zeigt den grundlegenden Aufbau der Sende-/Empfangseinrichtung 12 mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) 16, in welche das Empfangsmodul 122 eingebaut, insbesondere integriert, ist. Die ASIC hat einen Speicher 160 zur Speicherung mindestens eines Konfigurationswerts 161 für die Sende-/Empfangseinrichtung 12. Zudem kann in dem Speicher 160 mindestens ein Wert oder mindestens ein Wertebereich eines Parameters 162 gespeichert sein, der von der Sende-/Empfangseinrichtung 12 im Betrieb einzuhalten ist. Ein solcher Parameter 162 ist insbesondere der Parameter delta_trec oder ein anderer Parameter.

Beispielsweise ist oder hat die ASIC eine Schaltung für sicherheitsrelevante Funktionen einer technischen Anlage, insbesondere eines Fahrzeugs. Derartige sicherheitsrelevante Funktionen eines Fahrzeugs sind insbesondere eine Kollisionserkennung, ein Bremsspurassistent, eine Lichtregelung, eine Rückfahrkamerasteuerung, eine Flüssigkeitsstandanzeige, von insbesondere Hydrauliköl für eine Bremsanlage, Wischwasser für eine Scheibenwaschanlage, eine Motorenöldruckerkennung, usw. Beispielsweise ist oder hat die System- ASIC 16 eine Schaltung für komfortrelevante Funktionen einer technischen Anlage, insbesondere eines Fahrzeugs. Derartige komfortrelevante Funktionen eines Fahrzeugs sind insbesondere eine Navigationssteuerung, ein Parkassistenzsystem, eine automatisch gesteuerte Scheibenwischanlage, usw. Die System-ASIC 16 hat ganz allgemein eine Schaltung oder Schaltungsteile für eine Anwendung des Fahrzeugs, insbesondere für eine Steuerung für spezielle Funktionen zum Betrieb des Fahrzeugs.

Das Sendemodul 121 ist in Fig. 5 nur sehr vereinfacht dargestellt. Das Sendemodul 121 ist direkt an den Bus 40 angeschlossen, um das Sendesignal TxD der Kommunikationssteuereinrichtung 11 auf den Bus 40 senden zu können, um Signale gemäß Fig. 3 auf dem Bus 40 zu erzeugen.

Das Empfangsmodul 122 hat einen Spannungsteiler 1221, eine Busvorspannungsquelle (Bus-Biasing) 1222, ein Eingangsfilter 1223, einen Empfangskomparator 1224, ein Ausgangsfilter 1224, eine Empfänger- Bitzeit- Anpassschaltung 15 und einen Treiber 1226 für das digitale Empfangssignal RxD. Der Empfangskomparator 1224 ist ein Niederspannungs- Komparator.

Zudem hat die Sende-/Empfangseinrichtung 12 eine Ansteuereinrichtung 125 zur Steuerung der Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung 15. Hierfür gibt die Ansteuereinrichtung 125 ein Auswahlsignal S_sw an die Empfänger- Bitzeit- Anpassschaltung 15 aus. Dies ist genauer anhand von Fig. 11 beschrieben.

Bei der Empfangsschaltung 15 ist der Spannungsteiler 1221 an den Bus 40 angeschlossen. Im Betrieb des Bussystems 1 erzeugen der Spannungsteiler

1221 und das nachgeschaltete Eingangsfilter 1223 aus den Signalen CAN_H, CAN_L Signale S_l, S_2. Das Eingangsfilter 1223 gibt die Signale S_l, S_2 an den Empfangskomparator 1224 weiter. Der Empfangskomparator 1224 erzeugt aus den Signalen S_l, S_2 ein digitales Komparatorausgangssignal CA. Das Signal CA wird an das Ausgangsfilter 1225 ausgegeben. Das Ausgangsfilter 1225 erzeugt ein Signal S_3 für die Schaltung 15. Die Empfänger- Bitzeit- Anpassschaltung 15 erzeugt aus dem Signal S_3 ein in Bezug auf die Bitzeit angepasstes Ausgangssignal S8. Der Treiber 1226 erzeugt aus dem Signal S8 das digitale Empfangssignal RxD. Der Treiber 1221 treibt oder sendet das digitale Empfangssignal RxD zu der Kommunikationssteuereinrichtung 11.

Somit ist die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung 15 zwischen den Bus 40 und den Treiber 1226 geschaltet. Das Komparatorausgangssignal CA ist abhängig davon, in welche Kommunikationsbetriebsart die Sende-/Empfangseinrichtung 12, beispielsweise der Komparator 1224 oder eine sonstige Komponente der Sende-/Empfangseinrichtung 12, geschaltet ist.

Wie in Fig. 6 als Beispiel gezeigt, ist der Spannungsteiler 1221 ein resistiver Spannungsteiler oder Widerstandsspannungsteiler.

Der Spannungsteiler 1221 wird von der Busvorspannungsquelle (Bus-Biasing)

1222 mit elektrischer Spannung versorgt. Die Busvorspannungsquelle 1222 liefert üblicherweise eine Spannung CAN_SUPPLY/2 an die Empfangsschaltung 15, genauer gesagt den Spannungsteiler 1221. Üblicherweise gilt CAN_SUPPLY = 5 V. In diesem Fall liefert die Busvorspannungsquelle 1222 eine Spannung von 2,5 V an die Empfangsschaltung 15. Die Spannung von der Busvorspannungsquelle 1222 kann insbesondere auf etwa 2,5V für den Rezessivzustand 402 (Fig. 3) eingestellt sein.

Der Spannungsteiler 1221 hat einen ersten und zweiten Widerstand R_CH1, R_CH2 für das Bussignal CAN_H. Außerdem hat der Spannungsteiler 1533 einen dritten und vierten Widerstand R_CL1, R_CL2 für das Bussignal CAN_L. Der Spannungsteiler 1221 teilt die Busspannungen, die von den Signalen CAN_H, CAN_L erzeugt werden, auf Werte herunter, welche von dem Komparator 1224 verarbeitet werden können. Der Teilerfaktor k für Differenzsignale, wie die Signale CAN_H, CAN_L beträgt k = (R_CH1 + RCH2) / R_CH2 oder k = (R_CL1 + RCL2)/R_CL2.

Die Schaltung der Widerstände in dem Widerstandsnetzwerk des Spannungsteilers 1224 ist symmetrisch aufgebaut.

Der erste Widerstand R_CH1 ist an seinem einen Ende an die Busader 41 (CANH) angeschlossen. An seinem anderen Ende ist der erste Widerstand R_CH1 in Reihe geschaltet zu dem zweiten Widerstand R_CH2. Der dritte Widerstand R_CL1 ist an seinem einen Ende an die Busader 42 (CANL) angeschlossen. An seinem anderen Ende ist der dritte Widerstand R_CL1 in Reihe geschaltet zu dem vierten Widerstand R_CL2. An der Verbindung der Widerstände R_CH2, R_CL2 ist die Busvorspannungsquelle 1222 angeschlossen.

An der Verbindung zwischen den Widerständen R_CH1, R_CH2 ist ein Widerstand R_filt_CH des Eingangsfilters 1223 und ein Widerstand R_filt_CH des Eingangsfilters 1223 für einen CAN_H-Signalpfad angeschlossen. An der Verbindung zwischen den Widerständen R_CL1, R_CL2 ist ein Widerstand R_filt_CL des Eingangsfilters 1223 und ein Widerstand R_filt_CL des Eingangsfilters 1223 für einen CAN_L-Signalpfad angeschlossen. Das Eingangsfilter 1223 für den Komparator 1224 hat ein erstes RC-Glied für den CAN_H-Signalpfad und ein zweites RC-Glied für den CAN_L-Signalpfad.

Das erste RC-Glied hat zusätzlich zu dem Widerstand R_filt_CH einen Kondensator oder eine Kapazität C_filt_CH. Das zweite RC-Glied hat zusätzlich zu dem Widerstand R_filt_CL einen Kondensator oder eine Kapazität C_filt_CL. Die Kapazitäten C_filt_CH, C_filt_CL sind jeweils an einem Ende mit Masse oder dem Anschluss 44 für CAN_GND verbunden. Das Eingangsfilter 1223 filtert hochfrequente Gleichtaktspannungen und Gegentaktspannungen am Eingang des Komparators 1224 aus dem von dem Spannungsteiler 1221 empfangenen Signal heraus. Das Eingangsfilter 1223 gibt die von den Gleichtaktspannungen und Gegentaktspannungen entsprechend bereinigten Signale S_l, S_2 an den Komparator 1224 weiter. Die hochfrequenten Gleichtaktspannungen werden auch als Common- und die hochfrequenten Gegentaktspannungen als Differential- Mode-Störungen bezeichnet.

Der Komparator 1224 vergleicht die heruntergeteilte und gefilterte CANH- Spannung mit der heruntergeteilten und gefilterten CANL-Spannung und gibt das Ergebnis am Ausgang in Form eines Digitalsignals, dem Komparatorausgangssignal CA, aus. Der Komparator 1224 vergleicht also die die Signale S_l, S_2 und gibt das Ergebnis am Ausgang in Form des Komparatorausgangssignals CA aus.

Insbesondere werden mit der Empfangsschaltung 15 mit Hilfe des Komparators 1224 die Empfangsschwellen TI, T2 in der Arbitrationsphase 451 gleichzeitig oder simultan ausgewertet. Hierbei ist die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in die Betriebsart SLOW geschaltet. Nach Umschaltung der Empfangsschwelle für die Auswertung mit dem Komparator 1224 werden die Empfangsschwellen TI, T3 in der Datenphase 452 gleichzeitig oder simultan ausgewertet. Hierbei ist die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in eine der Betriebsarten FAST_TX, FAST_RX geschaltet.

Das digitale Ausgangssignal CA des Komparators 1224 wird von dem Ausgangsfilter 1225 weiterbearbeitet. Das Ausgangsfilter 1225 lässt von dem Ausgangssignal CA des Empfangskomparators 1224 nur Pulse ab einer gewissen Länge passieren. Das Signal S_3 enthält also keine Störspitzen. Die Auswertung kurzer Störspitzen in der nachfolgenden Schaltung 15 wird dadurch unterbunden.

Die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung 15 von Fig. 5 hat eine erste Änderungsstufe 151, eine zweite Änderungsstufe 152, eine Logikschaltung 153 und Logikmodule. In Fig. 6 ist nur das Logikmodul 154 gezeigt. Die Empfänger- Bitzeit-Anpassschaltung 15 kann eine eventuell vorliegende Empfänger- Bitzeitverzerrung in dem digitalen Signal S_3 kompensieren, so dass die Grenzwerte für den Parameter delta_trec eingehalten werden. Hierfür passt die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung 15 die zeitliche Länge eines rezessiven Bits des Signals S_3 an, so dass mit dem Signal S8 der Parameter delta_trec für die „receiver timing symmetry“ erfüllt wird.

Der Treiber 1226 treibt das Signal S8 als Empfangssignal RxD an die Kommunikationssteuereinrichtung 11, wie zuvor beschrieben.

Fig. 7 bis Fig. 10 veranschaulichen die Funktion der Empfänger-Bitzeit- Anpassschaltung 15 anhand von zwei Beispielen. Fig. 7 und Fig. 9 zeigen jeweils ein digitales Signal S3, bei dem ein rezessives Bit den Wert Hl (hoch = high) und ein dominantes Bit den Wert LW (niedrig = low) hat. Das nach der Schaltung 15 resultierende Signal S8 ist für ein erstes Beispiel in Fig. 8 gezeigt und für ein zweites Beispiel in Fig. 10 gezeigt.

Bei beiden Beispielen übernimmt die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung 15 eine Flanke des Signals S3 „unmittelbar“ in das Signal S8. Dagegen verzögert die Schaltung 15 die jeweils andere Flanke des Signals S3.

Bei dem ersten Beispiel von Fig. 7 und Fig. 8 wird die fallende Flanke des Signals S3 in das Signal S8 übernommen und die steigende Flanke wurde verzögert. Somit bewirkt die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung 15 bei dem ersten Beispiel eine Verkürzung der Bitzeitdauer tl des Signals S3 von Fig. 7.

Die Bitzeit t2 des Signals S8 von Fig. 8 ist kleiner als die Bitzeit tl des Signals S3 von Fig. 7. Somit gilt t2 < tl. Bei dem zweiten Beispiel von Fig. 9 und Fig. 10 wird die steigende Flanke des Signals S3 in das Signal S8 übernommen und die fallende Flanke wurde verzögert. Somit bewirkt die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung 15 bei dem zweiten Beispiel eine Verlängerung der Bitzeitdauer des Signals S3 von Fig. 9. Die Bitzeit t4 des Signals S8 von Fig. 10 ist größer als die Bitzeit t3 des Signals S3 von Fig. 9. Somit gilt t4 > t3.

Hierfür kann die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung 15 ausgestaltet sein, wie in Fig. 11 gezeigt.

Gemäß Fig. 11 ist die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung 15 eine zweistufige Schaltung mit einem Eingangsanschluss 150 für das Signal S_3 und einem Ausgangsanschluss 158 für das Signal S_8. Die Empfänger- Bitzeit- Anpassschaltung 15 hat zusätzlich zu den Änderungsstufen 151, 152, der Logikschaltung 153 und dem Logikbaustein 154 noch die Logikbausteine 155, 156.

In die erste Änderungsstufe 151 wird das Signal S_3 eingegeben. Das Signal S_3 hat eine Bitzeit t_bit für ein rezessives Bit, was dem Zustand 402 (Fig. 3) auf dem Bus 40 entspricht. In die zweite Änderungsstufe 152 wird das invertierte Signal S_3 eingegeben.

Die erste Änderungsstufe 151 der Schaltung 15 hat einen ersten Stromspiegel mit einem ersten und zweiten Transistor T_P_1, T_N_1. An den Ausgang des Stromspiegels sind ein einstellbarer Widerstand R_1 und ein einstellbarer Kondensator C_1 geschaltet. Der Widerstand R_1 ist zwischen die beiden Transistoren T_P_1, T_N_1 des Stromspiegels geschaltet. Der Kondensator C_1 ist zu dem Widerstand R_1 und dem zweiten Transistor T_N_1 parallel geschaltet. Der erste Transistor T_P_1 ist an den Anschluss 43 für die Spannungsversorgung mit CAN-Supply angeschlossen. Der zweite Transistor T_N_1 ist mit Masse bzw. dem Anschluss 44 für CAN_GND verbunden. Die Transistoren T_P_1, T_N_1 können Feldeffekttransistoren sein. Insbesondere ist der erste Transistor T_P_1 ein PMOS-Transistor, insbesondere ein normal sperrender p-Kanal MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor). Insbesondere ist der zweite Transistor T_N_1 ein NMOS-Transistor, insbesondere ein normal sperrender n-Kanal MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter- Feldeffekttransistor). Alternativ sind die Transistoren T_P_1, T_N_1 Bipolartransistoren.

Die zweite Änderungsstufe 152 der Schaltung 15 hat einen ersten Stromspiegel mit einem ersten und zweiten Transistor T_P_2, T_N_2. An den Ausgang des Stromspiegels sind ein einstellbarer Widerstand R_2 und ein einstellbarer Kondensator C_2 geschaltet. Der Widerstand R_2 ist zwischen die beiden Transistoren T_P_2, T_N_2 des Stromspiegels geschaltet. Der Kondensator C_2 ist zu dem Widerstand R_2 und dem zweiten Transistor T_N_2 parallel geschaltet. Der erste Transistor T_P_2 ist an den Anschluss 43 für die Spannungsversorgung mit CAN-Supply angeschlossen. Der zweite Transistor T_N_2 ist mit Masse bzw. dem Anschluss 44 für CAN_GND verbunden. Die Transistoren T_P_2, T_N_2 können Feldeffekttransistoren sein. Insbesondere ist der erste Transistor T_P_2 ein PMOS-Transistor, insbesondere ein normal sperrender p-Kanal MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor). Insbesondere ist der zweite Transistor T_N_2 ein NMOS-Transistor, insbesondere ein normal sperrender n-Kanal MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter- Feldeffekttransistor). Alternativ sind die Transistoren T_P_1, T_N_1 Bipolartransistoren.

Die erste Änderungsstufe 151 gibt ein Signal S_4 an den zweiten Logikbaustein 155 aus. Das Signal S_4 hat langsam abfallende Flanken und deutlich steiler ansteigende steigende Flanken. Bei dem Signal S_4 haben somit die steigenden Flanken eine größere Flankensteilheit als die fallenden Flanken. Der zweite Logikbaustein 155 invertiert das Signal S_4 und gibt ein digitales Signal S_6 aus. Bei dem Signal S_6 haben alle Flanken dieselbe Flankensteilheit. Das Signal S_6 ist ein Rechtecksignal. Hierbei ist die vorherige Bitzeit t_bit des Signals S_3 in die Pulsdauer oder Bitzeit t_bitl des Signals S_6 verkürzt.

Die zweite Änderungsstufe 152 gibt ein Signal S_5 an den zweiten Logikbaustein 155 aus. Das Signal S_5 hat langsam abfallende Flanken und deutlich steiler ansteigende steigende Flanken. Bei dem Signal S_5 haben somit die steigenden Flanken eine größere Flankensteilheit als die fallenden Flanken. Der dritte Logikbaustein 155 invertiert das Signal S_5 und gibt ein digitales Signal S_7 aus. Bei dem Signal S_7 haben alle Flanken dieselbe Flankensteilheit. Das Signal S_7 ist ein Rechtecksignal. Hierbei ist die vorherige Bitzeit t_bit des Signals S_3 in die Pulsdauer oder Bitzeit t_bit2 des Signals S_6 verlängert.

Im Ergebnis wird in der ersten Änderungsstufe 151 ein eingehender Puls des Signals S_3 an der steigenden Flanke verzögert. Die fallende Flanke bleibt zeitlich unverändert. Infolgedessen verringert sich die Pulsdauer oder Bitzeit t_bit des Signals S_3 in dem resultierenden digitalen Signal S_6 auf die Bitzeit t_bitl.

Im Unterschied dazu wird in der zweiten Änderungsstufe 152 ein eingehender Puls des Signals S_3 an der fallenden Flanke verzögert. Die steigende Flanke bleibt zeitlich unverändert. Infolgedessen vergrößert sich die Pulsdauer oder Bitzeit t_bit des Signals S_3 in dem resultierenden digitalen Signal S_7 auf die Bitzeit t_bit2.

Die Verringerung der Pulsdauer oder Bitzeit t_bit des Signals S_3 in die Pulsdauer oder Bitzeit t_bitl des Signals S_6 und die Vergrößerung der Pulsdauer oder Bitzeit t_bit des Signals S_3 in die Pulsdauer oder Bitzeit t_bit2 des Signals S_7 wird durch die Einsteilbarkeit der Elemente R_l, R_2, C_1 und C_2 der Änderungsstufen 151, 152 erreicht.

Generell kann die steigende oder fallende Flanke eines Bits in dem Signal S3 unabhängig voneinander verändert werden. Jede der Änderungsstufen 151, 152 kann separat eingestellt werden. Hierfür wird jedes der Elemente R_l, R_2, C_l, C_2 wie gewünscht eingestellt. Damit werden die Verzögerungszeitkonstanten der jeweiligen Änderungsstufen 151, 152 verändert. Infolgedessen wird auch die Änderung der Pulsdauer oder Bitzeit t_bit des Signals S_3 in Fig. 11 unterschiedlich eingestellt. Somit kann der Betrag der Differenz t_bit - t_bitl ungleich dem Betrag der Differenz t_bit - t_bit2 sein. Jedoch ist es möglich, dass der Betrag der Differenz t_bit - t_bitl gleich dem Betrag der Differenz t_bit - t_bit2 ist.

Die Signale S_6, S_7 werden in die Logikschaltung 153 eingegeben. Zudem wird die Logikschaltung 153 von dem Auswahlsignal S_sw gesteuert. Das Auswahlsignal S_sw wird von der Ansteuereinrichtung 125 der Sende- /Empfangseinrichtung 12 ausgegeben, wie zuvor bei Fig. 5 erwähnt. Die Logikschaltung 153 kann als Multiplexer ausgestaltet sein.

Die Ansteuereinrichtung 125 setzt das Auswahlsignal S_sw beispielsweise auf Iw (niedrig = low), falls die Ansteuereinrichtung 125 durch Vergleich mit dem in dem Speicher gespeicherten Parameter 162 ermittelt, dass der Wert für delta_trec zu klein ist. Gemäß dem Standard soll delta_trec insbesondere minimal -20 ns betragen und maximal 15 ns betragen. Infolgedessen gibt die Logikschaltung 153 das Signal S_7 als das Signal S_8 an dem Anschluss 158 aus.

Andernfalls, also wenn die Ansteuereinrichtung 125 ermittelt, dass der Wert für delta_trec nicht zu klein ist, gibt die Logikschaltung 153 das Signal S_6 als das Signal S_8 an dem Anschluss 158 aus.

Selbstverständlich ist es möglich, dass die Ansteuereinrichtung 125 das Auswahlsignal S_sw auf andere Werte setzt oder die Logikschaltung 153 die Werte des Auswahlsignals S_sw anders interpretiert.

Bei der Schaltung 15 von Fig. 11 sind die Werte der Elemente R_l, R_2,

C_l, C_2 fest eingestellt. Somit ist die Kompensation der Bitzeit-Verzerrung des Empfangsmoduls 122 fest eingestellt. Die von der ersten Änderungsstufe 151 erzeugte Bitzeit t_bitl ist somit fest eingestellt. Zudem ist die von der zweiten Änderungsstufe 152 erzeugte Bitzeit t_bit2 somit fest eingestellt. Die feste Einstellung wird anhand von mindestens einem Simulationsergebnis und/oder Labormessergebnis vorgenommen. Diese Einstellung kann abhängig von der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) 16 vorgenommen werden, in welche das Empfangsmodul 122 eingebaut, insbesondere integriert, ist. Die ermittelte Einstellung, insbesondere mindestens ein Konfigurationswert 161 wird in einem Speicher, insbesondere in dem Speicher 160 des ASICs 16, abgelegt, wie zuvor in Bezug auf Fig. 5 beschrieben. Damit kann der Konfigurationswert 16 für alle Teile der ASIC 16 und der Einrichtung 12 identisch gewählt werden.

Alternativ dazu kann gemäß einer zweiten Einstellmöglichkeit für die Änderungsstufen 151, 152 ein Abgleich im Serientest (Trimming) für jedes der Elemente R_l, R_2, C_l, C_2 erfolgen. Zuerst erfolgt die Messung des Parameters delta_trec, dann wird die Schaltung 15 entsprechend eingestellt, bis der Parameter delta_trec die geforderte Spezifikation einhält.

Alternativ dazu kann gemäß einer dritten Einstellmöglichkeit für die Änderungsstufen 151, 152 eine zusätzliche Schaltung vorgesehen sein. Insbesondere ist die zusätzliche Schaltung zumindest teilweise in der Ansteuereinrichtung 125 vorgesehen. Die zusätzliche Schaltung, insbesondere die Ansteuereinrichtung 125, kann den notwendigen Kompensationswert oder Konfigurationswert 161 im Betrieb der Sende-/Empfangseinrichtung 12 und/oder der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) 16 einstellen. Hierfür erfasst die zusätzliche Schaltung den Wert von delta_trec und ermittelt die Kompensationsgröße, so dass der Konfigurationswert 161 gespeichert und/oder verwendet werden kann, wie zuvor beschrieben.

Alternativ zu der dritten Einstellmöglichkeit für die Änderungsstufen 151, 152 kann die folgende vierte Einstellmöglichkeit verwendet werden. Gemäß der vierten Einstellmöglichkeit erfasst die zusätzliche Schaltung, insbesondere die Ansteuereinrichtung 125, den Pegel der Differenzspannung VDIFF der Dominant-Zustände (401) am Bus 40. Der Wert 161 für die Bitzeit- Kompensation kann dann derart eingestellt werden, dass der Parameter 162, insbesondere der Parameter delta_trec, eingehalten wird.

Gemäß einer ersten Modifikation der Schaltung von Fig. 6 und Fig. 11 hat die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung 15 nur die Änderungsstufe 151 oder die Änderungsstufe 152. Ist nur eine Änderungsstufe vorhanden, kann auf die Logikschaltung 153 und eins der Logikmodule 155, 156 verzichtet werden.

Zudem kann gegebenenfalls auf das Logikmodul 154 verzichtet werden. Diese Ausgestaltung der Schaltung 15 ist insbesondere möglich, wenn der Kompensationswert im laufenden Betrieb ermittelt wird, wie für die zuvor beschriebene dritte oder vierte Einstellmöglichkeit für die Änderungsstufen 151, 152 beschrieben.

Gemäß einer zweiten Modifikation der Schaltung von Fig. 6 und Fig. 11 hat die Empfänger-Bitzeit-Anpassschaltung 15 mehr als zwei Änderungsstufen 151, 152. Zusätzlich sind entsprechende Logikmodule 154, 155, 156 vorhanden. In diesem Fall können mehr als eine Verlängerung und/oder Verkürzung der Bitzeit t_bit vorgenommen und zwischen diesen ausgewählt werden. Auch auf diese Weise kann die Logikschaltung 153 die Bitzeitverzerrung variabel und somit je nach Bedarf einstellen.

Fig. 12 zeigt eine Sende-/Empfangseinrichtung 120 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Sende-/Empfangseirichtung 120 kann anstelle einer Sende-/Empfangseirichtung 12 in dem Bussystem 1 von Fig. 1 verwendet werden.

Die Sende-/Empfangseinrichtung 120 hat ein Sendemodul 1210 und ein Empfangsmodul 122. Das Sendemodul 1210 ist in vielen Teilen auf dieselbe Weise aufgebaut wie das Sendemodul 121 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher sind nachfolgend nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugt das Sendemodul 1210 die Signale CAN_H, CAN_L für die zwei Kommunikationsphasen auf dem Bus 40, wie anhand von Fig. 13 bis Fig. 16 nachfolgend beschrieben.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel für einen Teil des digitalen Sendesignals TxD, welches das Sendemodul 121 in der Arbitrationsphase 451 von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 empfängt, und daraus die Signale CAN_H, CAN_L für den Bus 40 erzeugt. In Fig. 13 wechselt das Sendesignal TxD von einem Zustand LW (Niedrig = Low) zu einem Zustand Hl (Hoch = High) und wieder zurück zu dem Zustand LW (Niedrig = Low).

Das Empfangssignal RxD ist im Idealfall identisch zu dem Sendesignal TxD. In einem solchen Idealfall gibt es keine Sendeverzögerung /Laufzeit, insbesondere über den Bus 40, und keinen etwaigen Empfangsfehler.

Wie in Fig. 14 genauer gezeigt, kann das Sendemodul 121 für das Sendesignal TxD von Fig. 13 in der Betriebsart CAN SIC oder CAN XL die Signale CAN_H, CAN_L von Fig. 10 für die Busadern 41, 42 erzeugen. Im Unterschied zu Fig. 3, ist bei den Signalen von Fig. 14 zusätzlich ein Zustand 403 (sic) vorhanden. Der Zustand 403 (sic) kann unterschiedlich lang sein, wie mit dem Zustand 403_0 (sic) beim Übergang von dem Zustand 402 (rec) zu dem Zustand 401 (dom) gezeigt und dem Zustand 403_1 (sic) beim Übergang von dem Zustand 401 (dom) zu dem Zustand 402 (rec) gezeigt. Der Zustand 403_0 (sic) ist zeitlich kürzer als der Zustand 403_1 (sic). Um Signale gemäß Fig. 10 zu erzeugen, wird das Sendemodul 1210 in eine SIC- Betriebsart (SIC-Mode) geschaltet.

Das Durchlaufen des kurzen sic-Zustands 403_0 ist gemäß dem Standard CiA610-3 für CAN XL nicht gefordert und der Zustand ist abhängig von der Art der Implementierung. Die zeitliche Dauer des „langen“ Zustands 403_1 (sic) ist für CAN-SIC als auch für die SIC- Betriebsart bei CAN-XL spezifiziert als t_sic < 530ns, beginnend mit der steigenden Flanke an dem Sendesignal TxD von Fig. 13.

Das Sendemodul 121 soll im „langen“ Zustand 403_1 (sic) die Impedanz zwischen den Busadern 41 (CANH) und 42 (CANL) möglichst gut an den charakteristischen Wellenwiderstand Zw der verwendeten Busleitung anpassen. Hierbei gilt Zw=1000hm oder 1200hm. Diese Anpassung verhindert Reflexionen und lässt somit den Betrieb bei höheren Bitraten zu. Zur Vereinfachung wird nachfolgend immer von dem Zustand 403 (sic) oder sic- Zustand 403 gesprochen.

Fig. 15 zeigt ein Beispiel für einen anderen Teil des digitalen Sendesignals TxD, welches das Sendemodul 1210 in der Datenphase 452 von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 (Fig. 1) empfängt, und daraus die Signale CAN_H, CAN_L für den Bus 40 erzeugt. In Fig. 11 wechselt das Sendesignal TxD mehrmals von Zustand Hl (Hoch = High) zu einem Zustand LW (Niedrig = Low) und wieder zu einem Zustand Hl (Hoch = High) und so weiter.

Wie in Fig. 16 genauer gezeigt, erzeugt das Sendemodul 1210 für das Sendesignal TxD von Fig. 11 die Signale CAN_H, CAN_L für die Busadern 41,

42 derart, dass sich der Zustand L0 für einen Zustand LW (Niedrig = Low) ausbildet. Zudem bildet sich der Zustand LI für einen Zustand Hl (Hoch = High) aus. Es ist möglich, dass für die zwei Buszustände LO, LI zumindest zeitweise kein dominanter und rezessiver Buszustand verwendet wird, sondern stattdessen ein erster Buszustand und ein zweiter Buszustand verwendet werden, die beide getrieben werden. Ein Beispiel für ein solches Bussystem ist ein CAN XL- Bussystem.

Das Empfangsmodul 122 kann auch die Signale gemäß Fig. 14 und Fig. 16 in den beiden verschiedenen Kommunikationsphasen, nämlich der SIC- Betriebsart oder Arbitrationsphase 451 und der Datenphase 452 empfangen. Hierfür schaltet das Empfangsmodul 122 die Empfangsschwellen T2, T3 für die jeweiligen Betriebsarten um, wie zuvor in Bezug auf das vorangehende Ausführungsbeispiel beschrieben.

Zudem gibt die Ansteuerschaltung 125 ein zusätzliches Signal S_B an die Schaltung 15 aus. Das Signal S_B dient dazu, die Schaltung 15 abhängig von der Betriebsart der Sende-/Empfangseinrichtung 12 und damit von der Kommunikationsphase 451, 452 zu konfigurieren. Das Signal S_B wird beispielsweise aus der Information erzeugt, welche die Sende- /Empfangseinrichtung 12 zu einem Wechsel ihrer Betriebsart empfängt. Die Information kann beispielsweise aus dem Sendesignal TxD, insbesondere der Kodierung der TxD-Daten, abgeleitet werden.

Wird die Sende-/Empfangseinrichtung 12 von der SIC- Betriebsart in die Fast-RX- Betriebsart oder in die Fast-TX- Betriebsart umgeschaltet, so ändert sich der Wert des Signals S_B. Diese Änderung zeigt an, dass die Konfiguration der Bitzeit- Kompensation der Schaltung 15 zu ändern ist, wie zuvor beschrieben. Die Änderung der Konfiguration der Bitzeit- Kompensation der Schaltung 15 bewirkt, dass die Bitzeiten t_bitl, t_bit2 annährend gleich der Bitzeit t_bit von Fig. 11 sind.

Eine derartige Konfiguration ist in der Datenphase 452 verwendbar, da die Empfangsschwelle T3 bei etwa 0V gewählt wird. Dies ist eine in etwa „symmetrische“ Lage der Empfangsschwelle T3 bezogen auf die Pegel der Differenzspannung VDIFF von +1V und -IV in der Datenphase 452. Dadurch ist der zuvor beschriebene Effekt der Bitzeitverzerrung fast bis nicht vorhanden. Alternativ kann die Schaltung 15 umgangen werden, wenn die Sende- /Empfangseinrichtung 12 in die Fast- RX- Betriebsart oder in die Fast-TX- Betriebsart geschaltet ist. Dadurch wird das Ausgangssignal S_3 des Ausgangsfilters 1225 direkt als Eingangssignal für den Treiber 1226 verwendet.

Wird die Sende-/Empfangseinrichtung 12 von der Fast- RX- Betriebsart oder der Fast-TX- Betriebsart zurück in die SIC- Betriebsart umgeschaltet, so ändert sich der Wert des Signals S_B.

Die Ansteuerschaltung 125 zeigt somit an, dass die Konfiguration der Schaltung 15 gemäß der derzeit geforderten Betriebsart (SIC, FAST_TX, FAST_RX) der Sende-/Empfangseinrichtung 120 zu ändern ist. Zusätzlich kann die Ansteuerschaltung 125 die Konfiguration der Schaltung 15 gemäß der derzeit geforderten Betriebsart (SIC, FAST_TX, FAST_RX) der Sende- /Empfangseinrichtung 120 einstellen.

Optional stellt die Ansteuerschaltung 125 auch die Empfangsschwellen T2, T3 gemäß der derzeit geforderten Betriebsart (SIC, FAST_TX, FAST_RX) der Sende-/Empfangseinrichtung 120 ein.

Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Sendemoduls 121, 1210, des Empfangsmoduls 122, der Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 120, der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, des Bussystems 1 und des darin ausgeführten Verfahrens gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.

Das zuvor beschriebene Bussystem 1 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1 gemäß dem ersten und/oder zweiten Ausführungsbeispiel kann jedoch alternativ eine andere Art von Kommunikationsnetz sein, bei dem die Signale als differentielle Signale übertragen werden. 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 den Bus 40 gewährleistet ist. Das Bussystem 1 gemäß dem ersten und/oder zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen ist insbesondere ein CAN-Bussystem oder ein CAN-HS- Bussystem oder ein CAN FD-Bussystem oder ein CAN SIC-Bussystem oder ein CAN XL-Bussystem. Das Bussystem 1 kann jedoch ein anderes Kommunikationsnetzwerk sein, bei dem die Signale als differentielle Signale und seriell über den Bus 40 übertragen werden.

Somit ist die Funktionalität der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beispielsweise bei Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 120 einsetzbar, die in einem CAN-Bussystem oder einem CAN-HS-Bussystem oder einem CAN FD- Bussystem oder einem CAN SIC-Bussystem oder einem CAN XL-Bussystem betreibbar sind. Zudem kann die Funktionalität der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele bei Flexray oder LVDS (Low Voltage Differential Signaling) eingesetzt werden. Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem

Bussystem 1 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen ist beliebig. Insbesondere sind nur Teilnehmerstationen 10 oder nur Teilnehmerstationen 30 in den Bussystemen 1 des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels vorhanden.