ES3030556T3

ES3030556T3 - Transmitting/receiving device and communication control device for a subscriber station of a serial bus system, and method for communication in a serial bus system

Info

Publication number: ES3030556T3
Application number: ES21700921T
Authority: ES
Inventors: Florian Hartwich; Steffen Walker; Arthur Mutter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-01-23
Filing date: 2021-01-18
Publication date: 2025-06-30
Anticipated expiration: 2041-01-18
Also published as: CN114930775B; EP4094407A1; US20230052387A1; US11876641B2; EP4094407B1; CN114930775A; DE102020200802A1; WO2021148349A1

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de transmisión/recepción (12; 32) para una estación de abonado (10; 30) de un sistema de bus serie (1), a un dispositivo de control de comunicación (11; 30) para la estación de abonado (10; 30) y a un método para la comunicación en un sistema de bus serie (1). El dispositivo de transmisión/recepción (12; 32) tiene una primera conexión para recibir una señal de transmisión (TxD) desde un dispositivo de control de comunicación (11; 31), un módulo de transmisión (121) para transmitir la señal de transmisión (TxD) a un bus (40) del sistema de bus (1), en cuyo sistema de bus (1) se utilizan al menos una primera fase de comunicación (451, 452, 454, 455) y una segunda fase de comunicación (453) para intercambiar mensajes (45; 46) entre estaciones de suscriptor (10, 20, 30) del sistema de bus (1), un módulo de recepción (122) para recibir la señal (S_SW) desde el bus (40), en donde el módulo de recepción (122) está diseñado para generar una señal de recepción digital (RxD; RxD_T; RxD_R) a partir de la señal recibida por el bus (40), una segunda conexión para transmitir la señal de recepción digital (RxD; RxD_T; RxD_R) al dispositivo de control de comunicación (11; 31) y para recibir una señal de cambio de modo operativo (RxD_TC) desde el dispositivo de control de comunicación (11; 31), y un bloque de retroalimentación de cambio (15; 35) para emitir retroalimentación (R_S) con respecto a un cambio de modo operativo (Z_SL; Z_F_RX; Z_F_TX) que se ha producido como resultado de la señal de cambio de modo operativo (RxD_TC), en donde el bloque de retroalimentación de cambio (15; 35) está conectado a la primera conexión para emitir la retroalimentación (R_S) a través de la primera conexión al dispositivo de control de comunicación (11; 31). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de emisión/recepción y dispositivo de control de comunicación para una estación de usuario de un sistema de bus en serie y método para la comunicación en un sistema de bus en serie

La presente invención se refiere a un dispositivo de emisión/recepción y a un dispositivo de control de comunicación para una estación de abonado de un sistema de bus en serie y a un método de comunicación en un sistema de bus en serie que opera con una alta tasa de datos y una alta robustez ante errores.

Estado de la técnica

Para la comunicación entre sensores y unidades de control, por ejemplo, en vehículos, a menudo se utiliza un sistema de bus en el que los datos se transmiten como mensajes según el estándar ISO11898-1:2015 como especificación del protocolo CAN con CAN FD. Los mensajes se transmiten como señales analógicas entre los participantes del bus del sistema, como sensores, unidades de control, codificadores, etc.

Cada dispositivo de bus del sistema de bus está conectado al bus a través de un dispositivo de emisión/recepción. El dispositivo de emisión/recepción incluye al menos un comparador de recepción que recibe las señales analógicas del bus y las convierte en una señal digital. El contenido de la señal digital puede ser interpretado por un dispositivo de control de comunicación utilizando su controlador de protocolo. Además, el dispositivo de control de comunicación puede crear una señal para emisión en el bus y enviarla al bus mediante el dispositivo transceptor. De esta forma se puede intercambiar información entre los participantes del bus.

Para poder transmitir datos a una tasa de bits más alta a través del bus que con CAN, se creó una opción para cambiar a una tasa de bits más alta dentro de un mensaje en el formato de mensaje CAN FD y en el formato de mensaje CAN XL. Con estas técnicas se aumenta la velocidad máxima de datos posible utilizando una frecuencia de reloj más alta en los campos de datos en comparación con CAN. Para los marcos CAN FD o los mensajes CAN<f>D, la velocidad de datos máxima posible aumenta más allá de un valor de 1 Mbit/s. Además, la longitud de la carga útil se ha ampliado de 8 a un máximo de 64 bytes. Lo mismo se aplica a CAN XL, donde se debe aumentar la velocidad de emisión de datos al rango de, por ejemplo, 10 BaseT1-S Ethernet y se debe aumentar la longitud de los datos de usuario de hasta 64 bytes, alcanzada anteriormente con CAN FD. Esto permite mantener de forma ventajosa la robustez de la red de comunicación basada en CAN o CAN FD.

Para la emisión a una tasa de bits más alta, el modo operativo anterior del transceptor debe cambiarse de un modo operativo para emisión a una tasa de bits más baja (modo operativo Z_SL) a otro modo operativo. Se debe tener en cuenta que cuando se transmite a una velocidad de bits más alta, solo una de las estaciones de suscriptor en el sistema de bus es el remitente del mensaje, mientras que todas las demás estaciones de suscriptor son solo los receptores del mensaje. Por lo tanto, al señalizar el modo operativo (Z_F) para la mayor tasa de bits, se distingue si la estación de abonado es sólo receptor (modo operativo Z_F_RX) o también emisor (modo operativo Z_F_TX) para conmutar en consecuencia el modo operativo de su dispositivo de emisión/recepción.

Es concebible que el dispositivo de control de comunicación del dispositivo emisor/receptor indique la información sobre a qué modo operativo debe conmutarse el dispositivo emisor/receptor. Sin embargo, esto significa que el dispositivo de control de comunicación no sabe si el dispositivo de emisión/recepción realmente recibe la señalización del cambio de modo operativo y si el dispositivo de emisión/recepción interpreta o implementa correctamente la señalización del cambio de modo operativo.

El documento EP 2800 316 A1 se refiere a un sistema de bus en el que tiene lugar una comunicación según CAN FD con dispositivos y un método según los preámbulos de las reivindicaciones 1, 13 y 15.

Divulgación de la invención

Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de emisión/recepción y un dispositivo de control de comunicación para una estación de abonado de un sistema de bus serie y un método de comunicación en un sistema de bus serie, que resuelvan los problemas antes mencionados. En particular, se debe proporcionar un dispositivo de emisión/recepción y un dispositivo de control de comunicación para una estación de abonado de un sistema de bus serie y un método para la comunicación en un sistema de bus serie, en el que la conmutación del modo operativo del dispositivo de emisión/recepción se puede realizar con alta robustez y la implementación se puede probar de forma económica en términos de tiempo y coste.

El objetivo se consigue mediante un dispositivo de emisión/recepción para una estación de suscriptor de un sistema de bus serie con las características de la reivindicación 1. El dispositivo de emisión/recepción consta de una primera conexión para recibir la señal transmitida desde un dispositivo de control de comunicación; un módulo de emisión para transmitir la señal transmitida a un bus del sistema de bus, en el cual se utilizan al menos una primera fase de comunicación y una segunda fase de comunicación para el intercambio de mensajes entre estaciones de suscriptor del sistema de bus; un módulo de recepción para recibir la señal del bus, diseñado para generar una señal digital recibida a partir de la señal recibida del bus; una segunda conexión para transmitir la señal digital recibida al dispositivo de control de comunicación y para recibir una señal de conmutación de modo de funcionamiento desde este; y un bloque de retroalimentación de conmutación para emitir retroalimentación sobre la conmutación correcta del modo de funcionamiento debido a la señal de conmutación de modo de funcionamiento. El bloque de retroalimentación de conmutación está conectado a la primera conexión para emitir la retroalimentación a través de esta al dispositivo de control de comunicación, como se describe en la reivindicación 1.

El dispositivo de emisión/recepción puede proporcionar retroalimentación al dispositivo de control de comunicación a través de la primera conexión ya existente en la señal de emisión sobre si el dispositivo de emisión/recepción ha recibido la señalización de la conmutación del modo operativo y cómo se interpretó la señalización. En base a esto, el dispositivo de control de comunicación puede verificar si el dispositivo emisor/receptor está conmutado correctamente para el estado operativo actual o la fase de comunicación actual o no. Esto permite comprobar la conmutación del modo de funcionamiento del dispositivo de emisión/recepción, lo que aumenta la robustez del sistema de bus. La razón de esto es que el dispositivo de control de comunicación puede reaccionar específicamente en caso de error porque conoce el problema.

Un alto nivel de robustez de la retroalimentación está garantizado también por el hecho de que el dispositivo de control de comunicación del dispositivo emisor/receptor señala que un cambio de modo operativo se debe realizar no a través de la primera conexión sino a través de la segunda conexión en la señal recibida. De este modo, la señalización del cambio de modo de funcionamiento y la señalización de la retroalimentación sobre si se ha realizado o no el cambio de modo de funcionamiento se realizan a través de dos canales o rutas de emisión diferentes.

Como resultado, no se requiere ninguna conexión adicional ni controlador de protocolo en el dispositivo de emisión/recepción. Todo esto supone un importante ahorro de superficie de silicio y, con ello, de recursos, espacio y costes.

La retroalimentación del interruptor de modo operativo al dispositivo de control de comunicación también permite que el dispositivo de control de comunicación reaccione en consecuencia en caso de un error. Por ejemplo, el controlador de comunicación puede enviar una trama de error para abortar la emisión de la trama. Esto permite cancelar lo más rápidamente posible la emisión con componentes de bus configurados incorrectamente. Esto aumenta la velocidad neta de datos que se puede transmitir en el sistema de bus. Esto hace que la comunicación en el sistema de bus sea más robusta.

La retroalimentación del interruptor de modo operativo al dispositivo de control de comunicación ayuda con la resolución de problemas porque el dispositivo de control de comunicación sabe si el dispositivo de emisión/recepción pudo cambiar de estado. El dispositivo de control de comunicación también puede indicar a través del software que el dispositivo de control de comunicación conectado ya ha fallado en realizar la conmutación K veces, donde K es un número natural que incluye 0. El valor de K puede interpretarse como una indicación de qué tan pronto podría fallar el dispositivo de emisión/recepción. Para evitar fallos, el dispositivo de emisión/recepción se puede sustituir en un taller con suficiente antelación antes de que se produzca el fallo. Esto aumenta la seguridad del sistema en el que se utiliza el sistema de bus.

Además, el dispositivo de emisión/recepción puede mantener el arbitraje conocido de CAN en una de las fases de comunicación y, sin embargo, aumentar significativamente la velocidad de emisión en comparación con CAN o CAN FD. Esto se puede lograr utilizando dos fases de comunicación con diferentes velocidades de bits e identificando y verificando de manera confiable el inicio de la segunda fase de comunicación, en la que los datos de carga útil se transmiten a una velocidad de bits más alta que en el arbitraje, para el dispositivo de emisión/recepción. De este modo se puede conseguir un aumento significativo de la tasa de bits y, por tanto, de la velocidad de emisión del emisor al receptor. Al mismo tiempo, sin embargo, se garantiza un alto grado de robustez ante errores.

El procedimiento realizado por el dispositivo de emisión/recepción también se puede utilizar si el sistema de bus también contiene al menos una estación de abonado CAN y/o al menos una estación de abonado CAN FD que envía mensajes según el protocolo CAN y/o el protocolo CAN FD.

En las reivindicaciones dependientes se especifican realizaciones ventajosas adicionales del dispositivo de emisión/recepción.

El bloque de retroalimentación de conmutación puede tener un módulo de detección de modo operativo para detectar a partir de las señales de salida del módulo de emisión y del módulo de recepción a qué modo operativo están conmutados el módulo de emisión y el módulo de recepción, y un módulo de retroalimentación de modo operativo para evaluar una señal de estado de modo operativo emitida por el módulo de detección de modo operativo, en donde el módulo de retroalimentación de modo operativo puede diseñarse para decidir con un resultado de la evaluación si el módulo de retroalimentación de modo operativo debe proporcionar retroalimentación al dispositivo de control de comunicación a través de la señal de emisión digital y cuándo se debe enviar la retroalimentación.

De acuerdo con una realización específica, el módulo de retroalimentación del modo operativo puede diseñarse para insertar la retroalimentación en la señal de emisión digital después de la conmutación del modo operativo que se señalizó con la señal de conmutación del modo operativo.

De acuerdo con otra realización específica, el módulo de retroalimentación del modo operativo puede estar configurado para insertar la retroalimentación en la señal de recepción digital después de la señal de conmutación del modo operativo, pero antes de la conmutación del modo operativo que se señalizó con la señal de conmutación del modo operativo.

Según una realización, el módulo de retroalimentación del modo operativo está diseñado para impulsar la retroalimentación con más fuerza al principio que al final de la retroalimentación.

Es concebible que el módulo de retroalimentación del modo operativo esté diseñado para insertar la retroalimentación en la señal de emisión digital como al menos un pulso con un valor inverso a un valor de la señal de emisión digital.

En este caso, el al menos un pulso puede permanecer en el bus hasta un cambio de flanco posterior que sigue en la señal de recepción digital.

El dispositivo de emisión/recepción puede comprender además un bloque de conmutación de modo operativo conectado al segundo terminal para evaluar la señal de conmutación de modo operativo recibida en el segundo terminal desde el dispositivo de control de comunicación, en donde el bloque de conmutación de modo operativo está configurado para conmutar el módulo de emisión y/o el módulo de recepción a uno de al menos tres modos operativos diferentes dependiendo de un resultado de la evaluación.

La señal de conmutación del modo de funcionamiento recibida en el segundo terminal desde el dispositivo de control de comunicación puede ser al menos un pulso que tiene un valor inverso a un valor de la señal digital recibida, en donde el bloque de conmutación del modo de funcionamiento está configurado para conmutar el módulo receptor del primer modo de funcionamiento al segundo modo de funcionamiento cuando la señal de conmutación tiene un pulso, en donde el bloque de conmutación del modo de funcionamiento está configurado para conmutar el módulo de emisión y el módulo receptor del primer modo de funcionamiento al tercer modo de funcionamiento cuando la señal de conmutación tiene dos pulsos. Es concebible que el dispositivo de emisión/recepción en el segundo modo operativo no sea el emisor del mensaje en la segunda fase de comunicación, y que el dispositivo de emisión/recepción en el tercer modo operativo sea el emisor del mensaje en la segunda fase de comunicación.

Según una realización especial, el dispositivo de emisión/recepción está diseñado para enviar al menos un pulso como retroalimentación a través de la primera conexión, pulso que difiere del al menos un pulso de la señal de conmutación del modo de funcionamiento en la segunda conexión en polaridad y/o número de pulsos.

El objetivo mencionado anteriormente también se logra mediante un dispositivo de control de comunicación para una estación de suscriptor de un sistema de bus en serie que presenta las características de la reivindicación 13. El dispositivo de control de comunicación comprende un módulo de control de comunicación para generar una señal de emisión que controla la comunicación entre la estación de suscriptor y al menos otra estación de suscriptor del sistema de bus, en cuyo sistema de bus se utilizan al menos una primera fase de comunicación y una segunda fase de comunicación para el intercambio de mensajes entre las estaciones de suscriptor del sistema de bus; una primera conexión para transmitir la señal de emisión a un dispositivo de emisión/recepción, diseñado para transmitir la señal de emisión a un bus del sistema de bus; una segunda conexión para recibir una señal de recepción digital del dispositivo de emisión/recepción; donde el dispositivo de control de comunicación está diseñado para generar una señal adicional que indica al dispositivo de emisión/recepción que el modo de funcionamiento actual debe conmutarse a otro modo de funcionamiento de al menos tres modos de funcionamiento diferentes, y que realiza la comunicación interna entre el módulo de control de comunicación y el dispositivo de emisión/recepción; y donde el módulo de control de comunicación está diseñado para transmitir la señal adicional a través de la segunda conexión en la señal de recepción digital al dispositivo de emisión/recepción, y en el que el módulo de control de comunicación está diseñado para recibir, a través de la primera conexión en la señal de emisión desde el dispositivo de emisión/recepción, una señal de retroalimentación acerca de un cambio del modo de funcionamiento debido a la señal de cambio del modo de funcionamiento y para evaluar la señal de retroalimentación, como se describe en la reivindicación 13.

El dispositivo de control de comunicación ofrece las mismas ventajas que las mencionadas anteriormente con respecto al dispositivo de emisión/recepción.

El módulo de emisión puede estar configurado para impulsar bits de las señales hacia el bus en la primera fase de comunicación con un primer tiempo de bit que es al menos un factor de 10 mayor que un segundo tiempo de bit de los bits que el módulo de emisión impulsa hacia el bus en la segunda fase de comunicación. En este caso, la señal de conmutación del modo de funcionamiento a través del segundo terminal para señalar que se debe realizar la conmutación del modo de funcionamiento puede presentar al menos un pulso con una duración de tiempo más corta que el tiempo del primer bit y más larga que el tiempo del segundo bit, o al menos un pulso con una duración de tiempo de pulso aproximadamente igual al tiempo del segundo bit o más corta que el tiempo del segundo bit. Además, la retroalimentación a través del primer terminal para señalar que se ha conmutado el modo de funcionamiento puede tener al menos un pulso con una duración menor que el tiempo del primer bit y mayor que el tiempo del segundo bit, o al menos un pulso con una duración de pulso que es aproximadamente igual al tiempo del segundo bit o menor que el tiempo del segundo bit.

Según una opción, la señal recibida del bus en la primera fase de comunicación se genera con unaPhysical Layerdiferente a la señal recibida del bus en la segunda fase de comunicación.

Es concebible que en la primera fase de comunicación se negocie cuál de las estaciones de abonado del sistema de bus recibirá al menos temporalmente un acceso exclusivo y sin colisiones al bus en la segunda fase de comunicación posterior.

El dispositivo de emisión/recepción anteriormente descrita y el dispositivo de control de comunicación anteriormente descrito pueden ser parte de una estación de abonado de un sistema de bus que también comprende un bus y al menos dos estaciones de abonado que están conectadas entre sí a través del bus de tal manera que pueden comunicarse entre sí en serie. En este caso, al menos una de las al menos dos estaciones de abonado tiene un dispositivo de emisión/recepción previamente descrita y un dispositivo de control de comunicación previamente descrito.

El objetivo mencionado anteriormente también se logra mediante un método de comunicación en un sistema de bus serie según la reivindicación 15. El método se implementa con un dispositivo de emisión/recepción de una estación de suscriptor para un sistema de bus, en el que se utilizan al menos una primera fase de comunicación y una segunda fase de comunicación para intercambiar mensajes entre las estaciones de suscriptor del sistema de bus. La estación de suscriptor cuenta con un módulo de emisión, un módulo de recepción, un bloque de conmutación de modo de funcionamiento, un bloque de retroalimentación de conmutación, una primera conexión y una segunda conexión. El método comprende los pasos de recibir, con el módulo de recepción, una señal del bus del sistema de bus; generar, con el módulo de recepción, una señal digital recibida a partir de la señal recibida del bus; y emitir dicha señal digital recibida en la segunda conexión; recibir, con el bloque de conmutación de modo de funcionamiento conectado a la segunda conexión, la señal de conmutación de modo de funcionamiento en la segunda conexión desde el dispositivo de control de comunicación para evaluar la señal de conmutación de modo de funcionamiento recibida para conmutar el modo de funcionamiento; y emitir, con el bloque de retroalimentación de conmutación conectado a la primera conexión, una señal de retroalimentación sobre la conmutación correcta del modo de funcionamiento basada en la señal de conmutación mediante el primer terminal al dispositivo de control de comunicación como se describe en la reivindicación 15.

El método ofrece las mismas ventajas que las mencionadas anteriormente con respecto al dispositivo de emisión/recepción y/o al dispositivo de control de comunicación.

Otras posibles implementaciones de la invención también incluyen combinaciones de características o realizaciones descritas anteriormente o a continuación con respecto a las realizaciones ejemplares que no se mencionan explícitamente. Al mismo tiempo, el experto en la materia añadirá también aspectos individuales como mejoras o adiciones a la respectiva forma básica de la invención.

Figuras

La invención se describe a continuación con más detalle con referencia a los dibujos adjuntos y realizaciones ejemplares. Se muestra:

La figura 1 muestra un diagrama de bloques simplificado de un sistema de bus según una primera realización.

La figura 2 es un diagrama que ilustra la estructura de los mensajes que pueden enviar las estaciones de abonado del sistema de bus según la primera realización;

La figura 3 muestra un diagrama de bloques esquemático simplificado de una estación de abonado del sistema de bus según la primera realización;

Las figuras 4 a 6 muestran un ejemplo de señales en la primera realización en relación con una retroalimentación de un cambio de modo de funcionamiento del dispositivo de emisión/recepción en una estación de abonado que actúa como emisor en una segunda fase de comunicación (fase de datos); y Las figuras 7 a 9 muestran un ejemplo de señales en la primera realización con respecto a una retroalimentación de un cambio de modo de funcionamiento del dispositivo de emisión/recepción en una estación de abonado que actúa sólo como receptor en una segunda fase de comunicación (fase de datos).

En las figuras, los elementos idénticos o funcionalmente idénticos están provistos de los mismos números de referencia, salvo que se indique lo contrario.

Descripción de las realizaciones

La figura 1 muestra, a modo de ejemplo, un sistema de bus 1 que está diseñado en particular fundamentalmente para un sistema de bus CAN, un sistema de bus CAN FD, un sistema de bus sucesor CAN FD y/o modificaciones de los mismos, tal como se describe a continuación. El sistema de bus 1 se puede utilizar en un vehículo, en particular un vehículo de motor, un avión, etc., o en un hospital, etc.

En la figura 1, el sistema de bus 1 tiene una pluralidad de estaciones de abonado 10, 20, 30, cada una de las cuales está conectada a un bus 40 con un primer cable de bus 41 y un segundo cable de bus 42. Los cables de bus 41,42 también pueden denominarse CAN_H y CAN_L y se utilizan para la emisión de señales eléctricas después del acoplamiento en los niveles dominantes o la generación de niveles recesivos para una señal en el estado de emisión. Los mensajes 45, 46 en forma de señales se pueden transmitir en serie entre las estaciones de abonado individuales 10, 20, 30 a través del bus 40. Las estaciones de abonado 10, 20, 30 son, por ejemplo, unidades de control, sensores, dispositivos de visualización, etc. de un vehículo de motor.

Como se muestra en la figura 1, la estación de suscriptor 10 cuenta con un dispositivo de control de comunicación 11, un dispositivo de emisión/recepción 12 y un bloque de retroalimentación de conmutación 15. La estación de suscriptor 20, por otro lado, cuenta con un dispositivo de control de comunicación 21 y un dispositivo de emisión/recepción 22. La estación de suscriptor 30 cuenta con un dispositivo de control de comunicación 31, un dispositivo de emisión/recepción 32 y un bloque de retroalimentación de conmutación 35. Los dispositivos de emisión/recepción 12, 22 y 32 de las estaciones de suscriptor 10, 20 y 30 están conectados directamente al bus 40, aunque esto no se ilustra en la figura 1.

En cada estación de abonado 10, 20, 30, los mensajes 45, 46 se intercambian bit a bit en forma codificada en forma de tramas a través de una línea TXD y una línea RXD entre el respectivo dispositivo de control de comunicación 11, 21, 31 y los dispositivos de emisión/recepción asociados 12, 22, 32. Esto se describe con más detalle a continuación.

Los dispositivos de control de comunicación 11, 21, 31 sirven cada uno para controlar la comunicación de la respectiva estación de abonado 10, 20, 30 a través del bus 40 con al menos otra estación de abonado de las estaciones de abonado 10, 20, 30 que están conectadas al bus 40.

Los dispositivos de control de comunicación 11, 31 crean y leen primeros mensajes 45, que son, por ejemplo, mensajes CAN modificados 45, que también se denominan mensajes CAN XL 45 a continuación. Aquí, los mensajes CAN modificados 45 o los mensajes CAN XL 45 se basan en un formato sucesor CAN FD, que se describe con más detalle con referencia a la figura 2. Los dispositivos de control de comunicación 11, 31 también pueden diseñarse para proporcionar un mensaje CAN XL 45 o un mensaje CAN FD 46 para los dispositivos de emisión/recepción 12, 32 o para recibirlo de ellos según sea necesario. Los dispositivos de control de comunicación 11, 31 crean y leen así un primer mensaje 45 o un segundo mensaje 46, donde el primer y el segundo mensaje 45, 46 se diferencian en su estándar de emisión de datos, es decir en este caso CAN XL o CAN FD.

El dispositivo de control de comunicación 21 puede diseñarse como un controlador de protocolo CAN convencional o un controlador CAN según ISO 11898-1:2015, en particular como un controlador CAN clásico tolerante a CAN FD o un controlador CAN FD. El dispositivo de control de comunicación 21 crea y lee segundos mensajes 46, por ejemplo, mensajes CAN clásicos o mensajes CAN FD 46. Los mensajes CAN FD 46 pueden contener entre 0 y 64 bytes de datos, que también se transmiten a una velocidad de datos significativamente más rápida que un mensaje CAN clásico. En el último caso, el dispositivo de control de comunicación 21 está diseñado como un controlador CAN FD convencional.

Los dispositivos de emisión/recepción 12, 32 pueden diseñarse como transceptores CAN XL, salvo las diferencias que se describen con más detalle a continuación. Los dispositivos de emisión/recepción 12, 32 pueden diseñarse adicional o alternativamente como un transceptor CAN FD convencional. El dispositivo de emisión/recepción 22 puede diseñarse como un transceptor CAN convencional o un transceptor CAN FD.

Con las dos estaciones de abonado 10, 30 es posible la formación y posterior emisión de mensajes 45 con el formato CAN XL así como la recepción de dichos mensajes 45.

La figura 2 muestra una trama CAN XL 450 para el mensaje 45, enviado por el transceptor 12 o el transceptor 32. La trama CAN XL 450 se divide en diferentes fases de comunicación (451 a 455) para la comunicación CAN en el bus 40: una fase de arbitraje 451, una primera fase de conmutación 452, al final de la fase de arbitraje 451, una fase de datos 453, una segunda fase de conmutación 454, al final de la fase de datos 453, y una fase de fin de trama 455.

En la fase de arbitraje 451, por ejemplo, se envía un bit al inicio, que también se llama bit SOF e indica el comienzo de la trama o inicio de trama. En la fase de arbitraje 451 se envía también un identificador de, por ejemplo, 11 bits para identificar al remitente del mensaje 45. Durante el arbitraje, el identificador se utiliza para negociar bit a bit entre las estaciones de abonado 10, 20, 30 qué estación de abonado 10, 20, 30 desea enviar el mensaje 45, 46 con mayor prioridad y, por tanto, recibe acceso exclusivo al bus 40 del sistema de bus 1 para el siguiente envío en la fase de conmutación 452 y la posterior fase de datos 453.

En la primera fase de conmutación 452, en la presente realización, se prepara la conmutación de la fase de arbitraje 451 a la fase de datos 453. La fase de conmutación 452 puede tener un bit AL1 que tiene la duración de bit T_B1 de un bit de la fase de arbitraje 451 y se envía con elPhysical Layerde la fase de arbitraje 451. ElPhysical Layercorresponde a la capa de emisión de bits o capa 1 del conocido modelo OSI (modeloOpen Systems Interconnection).

En la fase de datos 453, después de un bit DH1 y un bit DL1, se puede enviar un identificador de campo de datos, por ejemplo, de 8 bits de longitud, que identifica el tipo de contenido en el campo de datos. Por ejemplo, el identificador del campo de datos puede contener el valor 9, lo que indica que el campo de datos contiene un paquete de datos estructurado según el Protocolo de Internet versión 4 (IPv4). Después del identificador del campo de datos se puede enviar, por ejemplo, un código de longitud(Data-Length-Code)de datos de 11 bits, que puede adoptar valores de 1 a 2048 u otro valor con un tamaño de paso de 1. Alternativamente, el código de longitud de datos puede contener menos o más bits, de modo que el rango de valores y el tamaño de paso puedan adoptar valores diferentes. A esto le siguen otros campos, como el campo de suma de comprobación del encabezado. A continuación, se envían los datos de carga útil del marco<c>A<n>XL 450 o del mensaje 45, que también se pueden denominar campo de datos del mensaje 45. La carga útil puede contener datos según el rango de valores del código de longitud de datos, por ejemplo, con una cantidad de hasta 2048 bytes o una cantidad mayor de bytes o cualquier otra cantidad arbitraria de datos. Al final de la fase de datos 453, por ejemplo, un campo de suma de comprobación puede contener una suma de comprobación de los datos de la fase de datos 453 y los datos de la fase de arbitraje 451. El remitente del mensaje 45 puede insertar bits de relleno en el flujo de datos como un bit inverso después de cada número predeterminado de bits idénticos, en particular 10 bits idénticos. En particular, la suma de comprobación es una suma de comprobación de trama F_CRC, con la que se aseguran todos los bits de la trama 450 hasta el campo de suma de comprobación. A esto le puede seguir un campo FCP con un valor predeterminado, por ejemplo 1100.

En la segunda fase de conmutación 454, en la presente realización, se prepara la conmutación de la fase de datos 453 a la fase de final de trama 455. En este caso, se envía información de formato de protocolo contenida en al menos un bit, lo cual es adecuado para implementar la conmutación. La fase de conmutación 454 puede tener un bit AH1 que tiene la duración de bit T_B1 de un bit de la fase de arbitraje 451, pero se envía con elPhysical Layerde la fase de datos 453.

En la fase de final de trama 455, después de dos bits AL2, AH2 en un campo final en la fase de final de trama 455, se puede incluir al menos un bit de reconocimiento ACK. Esto puede ser seguido por una secuencia de 7 bits idénticos, que indica el final de la trama CAN XL 450. El al menos un bit de reconocimiento ACK se puede utilizar para indicar si un receptor ha detectado un error en la trama CAN XL 450 o el mensaje 45 recibido o no.

Al menos en la fase de arbitraje 451 y la fase de final de trama 455, se utiliza unPhysical Layercomo CAN y CAN-FD. Además, en la primera fase de conmutación 452, al menos parcialmente, es decir al principio, se puede utilizar unPhysical Layercomo CAN y CAN-FD. Además, en la segunda fase de conmutación 454, al menos parcialmente, es decir al final, se puede utilizar unPhysical Layercomo CAN y CAN-FD.

Un punto importante durante las fases 451,455, al inicio de la fase 452 y al final de la fase 454 es que se utiliza el conocido método CSMA/CR, que permite el acceso simultáneo de las estaciones de abonado 10, 20, 30 al bus 40 sin que se destruya el mensaje de mayor prioridad 45, 46. Esto hace que sea relativamente fácil agregar estaciones de abonado de bus adicionales 10, 20, 30 al sistema de bus 1, lo que es muy ventajoso.

El procedimiento CSMA/CR genera los denominados estados recesivos en el bus 40, que pueden ser sobrescritos por otras estaciones de abonado 10, 20, 30 con estados dominantes en el bus 40.

El arbitraje al inicio de una trama 450 o del mensaje 45, 46 y la confirmación en la fase de fin de trama 455 de la trama 450 o del mensaje 45, 46 solo es posible si el tiempo de bit es significativamente más del doble del tiempo de propagación de la señal entre dos estaciones de abonado 10, 20, 30 del sistema de bus 1. Por lo tanto, la velocidad de bits en la fase de arbitraje 451, la fase de fin de trama 455 y, al menos parcialmente, en las fases de conmutación 452, 454 se selecciona para que sea menor que en la fase de datos 453 de la trama 450. En particular, la velocidad de bits en las fases 451, 452, 454 y 455 se selecciona para ser de 500 kbit/s, lo que resulta en un tiempo de bit de aproximadamente 2 |js, mientras que la velocidad de bits en la fase de datos 453 se selecciona para ser de 5 a 10 Mbit/s o más, lo que da como resultado un tiempo de bit de aproximadamente 0,1 |js y más corto. De este modo, el tiempo de bit de la señal en las otras fases de comunicación 451, 452, 454, 455 es al menos un factor de 10 mayor que el tiempo de bit de la señal en la fase de datos 453.

Un emisor del mensaje 45, por ejemplo, la estación de abonado 10, empieza a enviar bits de la fase de conmutación 452 y de la fase de datos subsiguiente 453 al bus 40 solamente cuando la estación de abonado 10 como emisor ha ganado el arbitraje y la estación de abonado 10 como emisor tiene así acceso exclusivo al bus 40 del sistema de bus 1 para el envío. El emisor puede conmutar a la velocidad de bits más rápida y/o al otroPhysical Layerdespués de parte de la fase de conmutación 452 o conmutar a la velocidad de bits más rápida y/o al otroPhysical Layersolo con el primer bit, es decir, con el comienzo de la fase de datos posterior 453.

En general, en el sistema de bus con CAN XL se pueden lograr las siguientes propiedades diferentes en comparación con CAN o CAN FD:

a) adopción y, cuando sea necesario, adaptación de las características probadas que son responsables de la robustez y facilidad de uso de CAN y CAN FD, en particular la estructura de trama con identificador y arbitraje de acuerdo con el procedimiento CSMA/CR,

b) aumentar la velocidad neta de transferencia de datos a aproximadamente 10 megabits por segundo, y

c) aumentar el tamaño de los datos de carga útil por cuadro a un máximo de 2 kbytes o a cualquier otro valor.

La figura 3 muestra la estructura básica de la estación de suscriptor 10 con el dispositivo de control de comunicación 11, el dispositivo de emisión/recepción 12 y el bloque de retroalimentación de conmutación 15. La estación de suscriptor 30 tiene una construcción similar a la mostrada en la figura 3, excepto que el bloque 35 se proporciona por separado del dispositivo de control de comunicación 31 y del dispositivo de emisión/recepción 32. Por lo tanto, la estación de suscriptor 30 y el bloque 35 no se describen por separado. Las funciones del bloque de retroalimentación de conmutación 15 descritas a continuación son idénticas a las del bloque de retroalimentación de conmutación 35.

Según la figura 3, el dispositivo de control de comunicación 11 también tiene un módulo de control de comunicación 111, un controlador de salida de señal de emisión 112, un módulo de configuración de puerto RxD 113 y un módulo de configuración de puerto TxD 114. El dispositivo de control de comunicación 11 está diseñado como un microcontrolador o tiene un microcontrolador. El dispositivo de control de comunicación 11 procesa señales de cualquier aplicación, por ejemplo, una unidad de control para un motor, un sistema de seguridad para una máquina o un vehículo, u otras aplicaciones. El módulo de control de comunicación 111 es un controlador de protocolo que crea y/o evalúa las señales TxD y RxD de acuerdo con un protocolo de comunicación predeterminado, como c An FD o CAN XL.

Sin embargo, en la Figura 3 no se muestra un sistema ASIC (ASIC = Circuito Integrado de Aplicación Específica), que alternativamente puede ser unSystem Basis-Chip(SBC) en el que se combinan varias funciones necesarias para un módulo electrónico de la estación de abonado 10. El sistema ASIC puede contener, entre otras cosas, el dispositivo de emisión/recepción 12 y un dispositivo de suministro de energía (no mostrado) que suministra energía eléctrica al dispositivo de emisión/recepción 12. El dispositivo de alimentación normalmente suministra una tensión CAN_Supply de 5 V. Sin embargo, dependiendo de los requisitos, el dispositivo de alimentación puede suministrar una tensión diferente con un valor diferente y/o estar diseñado como una fuente de corriente.

Según la figura 3, el dispositivo emisor/receptor 12 también cuenta con un módulo emisor 121, un módulo receptor 122, un controlador 123 para la señal de emisión TxD, un controlador de salida de la señal de recepción 124, un controlador 125 que emite la señal RxD_TC al bloque de conmutación 126, y un bloque de conmutación 126. El bloque de conmutación 126 genera una señal de conmutación de estado operativo S_OP para conmutar el módulo emisor 121 a partir de la señal RxD_TC y una señal S_SW, que es la señal de salida del módulo receptor 122. Además, el bloque de conmutación 126 genera una señal de conmutación de estado operativo S_OPT para conmutar los umbrales de recepción del módulo receptor 122 a partir de la señal RxD_TC y la señal S_SW. El bloque de conmutación 126 detecta la presencia de una señal del módulo de control de comunicación 111, ya que compara la señal RxD_TC con la señal S_SW, ya que la señal RxD_TC contiene al menos un pulso AH_1, AH_2 enviado por el módulo de control de comunicación 111. Esto se describe con más detalle a continuación, con referencia a las figuras 4 a 9.

El uso de la señal TxD en el bloque de conmutación 126 es opcional, como se muestra en la figura 3 mediante la línea discontinua en la señal TxD. La señal RxD y la señal RxD_TC tienen la misma forma de onda de señal, y las dos señales están separadas por un controlador 125.

El bloque de conmutación 126 puede estar diseñado como un bloque de conmutación que presenta en particular al menos un biestable.

El bloque de retroalimentación de conmutación 15 tiene un módulo de detección de modo de funcionamiento 151 y un módulo de retroalimentación de modo de funcionamiento 152, cuyas funciones se describen con más detalle a continuación.

Aunque a continuación siempre se menciona el dispositivo de emisión/recepción 12, es posible, como alternativa, proporcionar el módulo de recepción 122 en un dispositivo independiente, externo al módulo de emisión 121. Los módulos de emisión 121 y de recepción 122 pueden construirse como un dispositivo de emisión/recepción 22 convencional. El módulo de emisión 121 puede, en particular, incluir al menos un amplificador operacional y/o un transistor. El módulo receptor 122 puede comprender en particular al menos un amplificador operacional y/o un transistor.

Como se muestra en la figura 3, el transceptor 12 está conectado al bus 40, más precisamente su primer cable de bus 41 para CAN_H y su segundo cable de bus 42 para CAN_L. Los cables de bus primero y segundo 41, 42 están conectados al módulo de emisión/recepción 121 y al módulo de recepción 122 en el dispositivo de emisión/recepción 12. El suministro de tensión al dispositivo de alimentación para suministrar energía eléctrica a los cables de bus primero y segundo 41, 42 se realiza de la forma habitual. Además, la conexión a tierra o CAN_GND se implementa como de costumbre. Lo mismo se aplica a la terminación del primer y segundo cable de bus 41, 42 con una resistencia de terminación.

Durante el funcionamiento del sistema de bus 1, cuando la estación de abonado 10 actúa como emisor, el módulo de emisión 121 convierte la señal de emisión TxD del dispositivo de control de comunicación 11 en las señales correspondientes CAN_H y CAN_L para los cables de bus 41 y 42, y las transmite al bus 40. Si bien aquí se mencionan las señales c A n_H y CAN_L para el dispositivo de emisión/recepción 12, estas deben entenderse como señales CAN-XL_H y CAN-XL_L en relación con el mensaje 45, que en la fase de datos 453 difieren de las señales convencionales CAN_H y CAN_L en al menos una característica, en particular en la formación de los estados de bus para los diversos estados de datos de la señal TxD, la tensión, elPhysical Layero la velocidad de bits.

Como resultado de las señales en el bus 40, se forma una señal diferencial VDIFF = CAN_H - CAN_L. Con excepción del estado inactivo o de espera(Idle o Standby),el dispositivo de emisión/recepción 12 con el módulo de recepción 122 siempre escucha en funcionamiento normal una emisión de datos o mensajes 45, 46 en el bus 40, independientemente de si la estación de abonado 10 es el remitente del mensaje 45 o no. El módulo receptor 122 forma una señal S_SW y la envía a través del controlador de salida de señal recibida 124 como una señal recibida digital RxD al dispositivo de control de comunicación 11, como se muestra en la figura 3.

Al final de la fase de arbitraje 451, queda claro cuál de las estaciones de abonado 10, 30 actúa como emisor y cuál solo como receptor en la fase de datos posterior 453. En el presente ejemplo, la estación de abonado 10 actúa como emisor y receptor, mientras que la estación de abonado 30 actúa solo como receptora. Por supuesto, la estación de abonado 30 también puede ser el emisor.

El bloque de conmutación 126 está diseñado para reconocer el inicio de las fases de conmutación 452 y 454 en un mensaje recibido 45 del bus 40 y, posteriormente, según la función de la estación de abonado 10 en la fase de comunicación subsiguiente, para conmutar las propiedades del dispositivo emisor/receptor 12. El bloque de conmutación 126 puede conmutar entre los siguientes modos de funcionamiento del dispositivo emisor/receptor 12:

a) primer modo de funcionamiento: Z_SL = características de emisión/recepción para la fase de arbitraje 451,

■ El módulo emisor 121 del dispositivo emisor/receptor 12 genera estados dominantes y recesivos en el bus 40,

■ El módulo receptor 122 funciona con un umbral de recepción T_a de aproximadamente 0,7 V. Además, el módulo receptor 122 puede funcionar con un umbral de recepción negativo, en particular para integrar la estación de abonado 10 en una comunicación en curso en el bus 40.

c) segundo modo de funcionamiento: propiedades de emisión/recepción para la fase de datos 453 como receptor (nodo receptor),

■ El módulo de emisión 121 del dispositivo de emisión/recepción 12 genera estados recesivos o se desconecta opcionalmente después de la fase de conmutación 452, ya que el dispositivo de emisión/recepción 12 no es un emisor, sino que solo actúa como receptor del mensaje 45 o de una trama 450,

■ El módulo receptor 122 funciona con un umbral de recepción T_d de típicamente aproximadamente 0,0 V.

c) tercer modo de funcionamiento: propiedades de emisión/recepción para la fase de datos 453 como emisor (nodo emisor),

■ El módulo emisor 121 del dispositivo emisor/receptor 12 controla un estado 0 o un estado 1 dependiendo de la señal TxD, ya que el dispositivo emisor/receptor 12 actúa como emisor del mensaje 45 o de una trama 450, ■ El módulo receptor 122 funciona con un umbral de recepción T_d de típicamente aproximadamente 0,0 V.

El módulo de configuración del puerto RxD 113 del controlador de comunicación 11 configura el puerto RxD dependiendo de la dirección de comunicación requerida utilizando las señales S1, S2 en la entrada del módulo 113, como se describe a continuación. La señal S1 puede denominarse RxD_out_ena, lo que no permite el control de la señal adicional RxD_TC a través del pin RxD (modo de primer pin) o permite el control de la señal adicional RxD_TC a través del pin RxD (modo de segundo pin). La señal<s>2 se puede llamar RxD_out_val. En función del valor de la señal<s>2, el dispositivo de control de comunicación 11 activa la conexión RxD durante la conmutación entre las dos fases de comunicación para indicar al dispositivo de emisión/recepción 12 el modo de funcionamiento que debe establecerse: primero, en la primera fase de conmutación 452, para conmutar entre la fase de arbitraje 451 y la fase de datos 453, y segundo, en la segunda fase de conmutación 454, para conmutar entre la fase de datos 453 y la fase de fin de trama 455. Opcionalmente, en función del valor de la señal S2, el dispositivo de control de comunicación 11 puede activar la conexión RxD en un tercer modo de funcionamiento, también denominado"Talk-Mode",en el que es posible la comunicación interna entre los dispositivos 11 y 12. De lo contrario, como es habitual en particular con CAN, la conexión RxD es una entrada(Input)para el dispositivo de control de comunicación 11, es decir, no una salida, como se ha descrito anteriormente, de modo que el dispositivo de control de comunicación 11 no controla la conexión RxD. De esta forma, el puerto RxD se puede operar de forma bidireccional mediante el módulo de configuración del puerto RxD 113 y las señales<s>1, S2. En otras palabras, el puerto RxD es un puerto bidireccional.

Para este propósito, el dispositivo de control de comunicación 11 y el controlador de salida 124 están diseñados de tal manera que el dispositivo de control de comunicación 11 activa el terminal RxD con más fuerza que el controlador de salida 124 cuando se activa con el propósito de señalar el modo operativo que debe activarse. Esto evita que el valor de la línea RxD sea indeterminado si tanto el dispositivo de control de comunicación 11 como el controlador de salida 124 controlan el terminal RxD y hay una superposición de las dos fuentes de señal en el terminal RxD. En tal superposición de las dos fuentes de señal en el terminal RxD, siempre prevalece el dispositivo de control de comunicación 11. Esto significa que el valor de la línea RxD siempre está determinado.

El módulo de configuración del puerto TxD 114 del controlador de comunicación 11 configura el puerto TxD dependiendo de la dirección de comunicación requerida utilizando las señales S3, S4 en la entrada del módulo 114, como se describe a continuación. La señal S3 puede denominarse TxD_out_ena, que no permite el control de la señal adicional TxD_PC a través del pin TxD (modo de primer pin) o permite el control de la señal adicional TxD_PC a través del pin TxD (modo de segundo pin). La señal S4 puede denominarse TxD_out_val. En función del valor de la señal S4, el dispositivo de control de comunicación 11 no activa el terminal TxD durante la conmutación entre las dos fases de comunicación para recibir una retroalimentación R_S del dispositivo de emisión/recepción 12, concretamente de su bloque 15. Esta retroalimentación R_S indica al dispositivo de control de comunicación 11 si el dispositivo de emisión/recepción 12 se conmutó al modo de funcionamiento correcto en las respectivas fases de conmutación 452 y 454.

Aquí, el dispositivo de control de comunicación 11 y el módulo 152 están diseñados de tal manera que el dispositivo de emisión/recepción 12 activa el terminal TxD con más fuerza que el controlador 112 cuando se activa con el propósito de retroalimentación R_S del modo operativo activado. Como resultado, el valor de la línea TxD siempre se determina, como se describió anteriormente para la línea RxD.

En particular, el al menos un pulso enviado desde el dispositivo de emisión/recepción 12 al dispositivo de control de comunicación 11 puede ser impulsado fuertemente en la conexión TxD o en la línea TxD para proporcionar retroalimentación sobre el modo operativo del dispositivo de emisión/recepción 12 al inicio. Posteriormente, el dispositivo de emisión/recepción 12 puede conmutar a un funcionamiento más débil para la retroalimentación hasta el final de la retroalimentación, en particular dentro de un tiempo de bit de la señal de emisión TxD, de modo que se pueda superar el nivel impulsado por el dispositivo de control de comunicación 11.

De este modo, en el dispositivo de emisión/recepción 12 y/o en el dispositivo de control de comunicación 11 se utiliza una potencia de controlador dependiente del tiempo.

De este modo, el bloque de conmutación 126 puede ofrecer la posibilidad de configurar en el dispositivo de emisión/recepción 12 uno de los al menos tres modos de funcionamiento antes mencionados, que se señalizan a través de la conexión RxD. Además, la retroalimentación R_S de la conmutación se puede enviar a través de la línea TxD. Para estas dos señalizaciones no se requiere una conexión adicional en forma de otro pin en el dispositivo de emisión/recepción 12 y, por tanto, tampoco en el dispositivo de control de comunicación 11.

Para este propósito, el bloque de conmutación 126 está provisto de al menos dos entradas como se muestra en la figura 3, a través de las cuales se alimentan una señal RxD_TC, la señal S_SW y opcionalmente la señal TxD al bloque de conmutación 126. La señal RxD_TC se basa en una señal enviada desde el dispositivo de control de comunicación 11 al dispositivo transceptor 12 a través del terminal de señal RxD. Con la señal RxD_TC, el dispositivo de control de comunicación 11 indica al dispositivo de emisión/recepción 12 al menos que el dispositivo de emisión/recepción 12 debe conmutar ahora al modo operativo correspondiente para la fase de datos 453. Además, el dispositivo de control de comunicación 11 indica al dispositivo de emisión/recepción 12 con la señal RxD_TC y/o la señal TxD a cuál de los modos operativos Z_F_R<x>, Z_F_TX debe realizarse la conmutación. Esto resulta especialmente útil al cambiar de la fase de arbitraje 451 a la fase de datos 453. Al finalizar la fase de datos 453, el dispositivo de control de comunicación 11 puede usar la señal RxD_TC para indicar la conmutación del dispositivo emisor/receptor 12 desde cada uno de los dos modos de funcionamiento de la fase de datos 453 al modo de funcionamiento Z_SL para la fase de arbitraje 451. Además, se puede enviar cualquier otra información desde el dispositivo de control de comunicación 11 al transceptor 12 mediante la señal RxD_TC, como se mencionó anteriormente.

Según la figura 3, el transceptor 12 enruta la señal RxD_TC desde el terminal RxD a través del controlador 125 al terminal del bloque de conmutación de señal RxD_TC 126. La señal S_SW, por otro lado, se genera a partir de la señal recibida del bus 40. La señal RxD_TC se enruta entre el terminal de señal RxD y la salida del controlador de señal de recepción 124 al bloque de conmutación 126. La señal S_SW pasa desde la salida del módulo de recepción 122 y antes de la entrada del controlador de señal de recepción 124 al bloque de<conmutación>126<.>

Si el bloque de conmutación 126 detecta la fase de conmutación 452, se conmuta el estado operativo del módulo de emisión 121 y/o del módulo de recepción 122 y, por tanto, el modo operativo del dispositivo de emisión/recepción 12 mediante las señales S_OP, S_OPT emitidas desde el bloque de conmutación 126.

En el bloque de retroalimentación de conmutación 15, el módulo de detección del modo de funcionamiento 151 detecta a partir de las señales de salida del módulo de emisión 121 y del módulo de recepción 122 a qué modo de funcionamiento Z_SL, Z_F_RX, Z_F_ZX están conmutados el módulo de emisión 121 y el módulo de recepción 122. En particular, el módulo de detección del modo de funcionamiento 151 está diseñado como comparador. El módulo de detección del modo de funcionamiento 151 envía el resultado de la detección como señal de estado S_E al módulo de retroalimentación del modo de funcionamiento 152. Con ayuda de la señal de estado S_E, el módulo de retroalimentación del modo de funcionamiento 152 decide si debe enviar una retroalimentación R_S al dispositivo de control de comunicación 11 a través de la señal TxD, y cómo, es decir, en qué forma y cuándo, debe enviarse la retroalimentación R_S.

Opcionalmente, el módulo de retroalimentación del modo operativo 152 puede utilizar adicionalmente una señal de estado S_B del bloque de conmutación del modo operativo 126, que está diseñado para llevar a cabo la conmutación del modo operativo Z_SL, Z_F_RX, Z_F_ZX, en base a la señal de conmutación del modo operativo RxD_TC. La señal de estado S_B indica si se ha detectado una señalización de la condición de conmutación. Opcionalmente, la señal de estado S_B también indica a qué modo operativo se debe cambiar.

Si la retroalimentación R_S es positiva, es decir, el dispositivo de emisión/recepción 12 ha reconocido la señalización y ha cambiado el modo operativo según lo solicitado, entonces el módulo de retroalimentación del modo operativo 152 envía una señal TxD_PC para el dispositivo de control de comunicación 11 a la conexión TxD para proporcionar la retroalimentación R_S para el dispositivo de control de comunicación 11 a través de la conexión TxD.

Los dispositivos de emisión/recepción 12, 32 tienen varias opciones para proporcionar retroalimentación a través de la señal TxD. Esto se describe con más detalle a continuación, haciendo referencia a las figuras 4 a 9 como ejemplo. Se supone que la estación de suscriptor 10 actúa como emisor (nodo emisor) para la fase de datos 453 y la estación de suscriptor 30 sólo actúa como receptor (nodo receptor) para la fase de datos 453.

Las figuras 4 a 6 muestran un ejemplo de señales antes, durante y después de la fase de conmutación 452 y posteriormente antes, durante y después de la fase de conmutación 454 en la estación de suscriptor 10 (nodo emisor). En la transición de la fase de arbitraje 451 a la fase de datos 453, la fase de conmutación 452 cambia de una duración de bit T_B1 de la fase de arbitraje 451 a una duración de bit T_B2 más pequeña o más corta de la fase de datos 453 y a otroPhysical Layer.El modo de funcionamiento Z_SL del dispositivo de emisión/recepción 12 se conmuta al modo de funcionamiento Z_F_TX del dispositivo de emisión/recepción 12.

Después de la fase de datos 453, que se muestra con más detalle en las figuras 4 a 6 solo al principio y al final, en la transición de la fase de datos 453 a la fase de final de trama 455 en la fase de conmutación 454, la duración de bit T_B2 de la fase de datos 453 se conmuta de nuevo a la duración de bit T_B1. El modo de funcionamiento Z_F_TX del dispositivo de emisión/recepción 12 se conmuta al modo de funcionamiento Z_SL del dispositivo de emisión/recepción 12.

La figura 4 muestra un ejemplo de una señal RxD_T que se envía desde el dispositivo de emisión/recepción 12 al dispositivo de control de comunicación 11. La señal RxD_T se compone de la señal digital RxD, generada a partir de la señal S_SW, y la señal RxD_TC, que el dispositivo de control de comunicación 11 envía al dispositivo de emisión/recepción 12 a través del segundo terminal RxD. La señal RxD_TC para conmutar el modo de funcionamiento del transceptor 12 tiene al menos un pulso inverso AH_2 al valor del bit AL1. Según el ejemplo de la figura 4, el dispositivo de control de comunicación 11 envía los estados Z, 1,0, 1, 0, Z al dispositivo de emisión/recepción 12 como señal RxD_TC en el segundo terminal RxD en la fase de conmutación 452 de manera sucesiva. El estado Z representa el estado de alta impedancia. Por el contrario, el dispositivo de control de comunicación 11 controla los estados Z, 1, 0, Z sucesivamente como señal RxD_TC en la fase de conmutación 454. Por lo tanto, la señal RxD_T también incluye la señalización mediante la señal RxD_TC, donde la señal RxD_TC sobrescribe la señal RxD_T.

En otras palabras, en la secuencia del protocolo, el dispositivo de emisión/recepción 12 envía o activa un bit AL1 = 0, es decir, un estado 0 o estadoLow,al dispositivo de control de comunicación 11 en la conexión RxD 0 la línea RxD en la señal RxD_T en la fase de conmutación 452. Sin embargo, el dispositivo de control de comunicación 11 activa el patrón de pulsos AH_2 en la línea RxD en el bit AL1, entre otras cosas, con estados 1 o estadosHigh.

Por el contrario, el dispositivo de emisión/recepción 12 envía o activa un bit AH1 = 1, es decir, un estado 1 o estadoHigh,al dispositivo de control de comunicación 11 en el terminal RxD o la línea RxD en la señal RxD_T en la fase de conmutación 454. Sin embargo, el dispositivo de control de comunicación 11 activa el patrón de pulsos AL_1 en la línea RxD en el bit AH1, entre otras cosas, con un estado 0 o estadoLow.

La figura 5 muestra una parte de la señal de tensión diferencial VDIFF que aparece en el bus 40 debido a la señal de emisión TxD_T de la estación de suscriptor 10 y que fue recibida por el transceptor 12 como señal S_SW del bus 40. En funcionamiento normal sin errores, los estados de señal de la señal de emisión TxD_T de la estación de suscriptor 10 son iguales a la señal digital RxD generada a partir de la señal S_SW.

La figura 6 muestra una señal TxD_PC que se envía desde el transceptor 12 a través del primer terminal TxD al dispositivo de control de comunicación 11 para proporcionar la retroalimentación R_S acerca del cambio del modo operativo.

Como se muestra en la figura 4 a la figura 6, el dispositivo de control de comunicación 11 transmite un bit resXL en la señal de emisión TxD_T de acuerdo con la señal RxD_T antes de la fase de conmutación 452, y en la fase de conmutación 452 sucesivamente un bit AL1 y un bit AL2 cada uno con un estado 0 oLow Low(primer estado de señal binaria).

Posteriormente, al final de la fase de arbitraje 451, debido a la señal RxD_TC de la Figura 4, los bits de la fase de arbitraje 451 con el tiempo de bit T_B1 se conmutan a los bits más cortos de la fase de datos 453 con el tiempo de bit T_B2, como se muestra en las Figuras 4 a 6. Para este propósito, la señal RxD_TC tiene al menos un pulso o, como se muestra en el ejemplo de la Figura 4, un patrón de pulsos AH_1 con al menos dos bits en el bit AL1. La duración temporal T_b 3 de un pulso del patrón de pulso AH_1 de la Figura 4 es aproximadamente igual, en particular igual o más corta que el tiempo de bit T_b2. La duración T_B3 de un pulso del patrón de pulso AH_1 de la Figura 4 es más corta que el tiempo de bit T_B1. Después del bit AL2, siguen los datos de la fase de datos 453. En primer lugar, se envía un bit de datos DH1 con un estado 1 oHigh(segundo estado de señal binaria), seguido de un bit de datos DL1 con un estado 0 oLow(primer estado de señal binaria).

Como se puede ver en la combinación de la figura 4 y la figura 5, en la fase de conmutación 452 después del primer pulso del patrón de pulsos AH_2 en el módulo receptor 122, el umbral de recepción T_a se conmuta al umbral de recepción T_d. Tras el segundo pulso del patrón de pulsos AH_2, se conmuta elPhysical Layeren el módulo emisor 121. Como resultado, el modo de funcionamiento Z_SL del dispositivo emisor/receptor 12 cambia al modo de funcionamiento Z_F_TX del mismo dispositivo, como se puede observar en la figura 6.

Según la figura 6, la retroalimentación R_S tiene lugar con el módulo 152 en el bit AL2. De esta manera, la retroalimentación R_S tiene lugar después de la señalización RXD con al menos un pulso o el patrón de pulsos AH_2 de la señal RxD_TC en el bit AL1 y se ha producido la conmutación real del modo operativo del dispositivo de emisión/recepción 12. En el ejemplo de la figura 6, el dispositivo de emisión/recepción 12 envía como retroalimentación R_S en la fase de conmutación 452 a través del primer terminal TxD un patrón de pulsos inverso con los estados Z, 0, 1, 0, 1, Z, que dura hasta el bit DH1 y, por tanto, hasta el siguiente cambio de flanco en el bus 40.

Si el dispositivo de control de comunicación 11, o más precisamente su módulo 111, escanea el bit AL2 en la señal de emisión TxD y detecta los estados Z, 0, 1, 0, 1, Z o al menos un 1 lógico o el estado"High"una vez en la fase de conmutación 452, la conmutación en el dispositivo de emisión/recepción 12 se realizó correctamente en dicha fase. Si el dispositivo de control de comunicación 11, o más precisamente su módulo 111, detecta un 0 lógico o el estado"Low",la conmutación en el dispositivo de emisión/recepción 12 no se realizó correctamente en dicha fase.

Para la conmutación en la fase de conmutación 454, el dispositivo de control de comunicación 11 señala con la señal RxD-TC al dispositivo emisor/receptor 12 la conmutación a realizar a través de la segunda conexión RxD en un bit AH1 (estado 1 oHigh(segundo estado de señal binaria)). Esto se muestra como un ejemplo en el lado derecho de la figura 4. La señal RxD_TC para conmutar el modo operativo del dispositivo de emisión/recepción 12 en la fase de conmutación 454 tiene al menos un pulso inverso al valor del bit AH1.

Según la figura 4, la señal RxD_TC en la fase de conmutación 454 tiene los estados Z, 0, 1, Z o al menos un pulso AL_1 o un patrón de pulsos AL_1. A continuación, en el módulo receptor 122, el umbral de recepción T_d se conmuta al umbral de recepción T_a. Además, elPhysical Layerse conmuta en el módulo emisor 121. Esta conmutación se produce simultáneamente con la conmutación del módulo receptor 122, como se muestra en la figura 6, o con el cambio de flanco al final del bit AH2 (estado 1 oHigh[segundo estado de la señal binaria]). Posteriormente, el modo de operación Z_F_TX del dispositivo emisor/receptor 12 cambia al modo de operación Z_SL, como se puede observar en la Figura 6.

Si al menos uno de los interruptores de modo operativo descritos anteriormente no ha funcionado y no se ha recibido la respuesta R_S, se ha producido un error. Por ejemplo, el transceptor 32 permaneció en el modo operativo durante la primera fase de comunicación (duraciones de bits más largas), aunque debería haber cambiado al modo operativo Z_F_RX para la segunda fase de comunicación (duraciones de bits más cortas). Con una alta probabilidad, el dispositivo de control de comunicación 31 ahora detectará errores de bits en el flujo de bits de la señal RxD a través del segundo puerto porque el umbral de recepción en el módulo de recepción 122 no se ha cambiado a T_d. Si el dispositivo de control de comunicación 31 detecta errores de bits en el flujo de bits de la señal RxD a través de la segunda conexión, el dispositivo de control de comunicación 31 no tiene que cambiar el dispositivo de emisión/recepción 32 al modo operativo Z_SL para la primera fase de comunicación (duraciones de bits más largas) durante el manejo de errores posterior, porque el dispositivo de emisión/recepción 32 ya está en este modo operativo.

Si la conmutación del modo de funcionamiento en el dispositivo de emisión/recepción 32 ha funcionado y esto ha sido señalizado correctamente mediante la curva de señal de la retroalimentación R_S, el dispositivo de control de comunicación 31 sabe que el dispositivo de emisión/recepción 32 está en el modo de funcionamiento Z_F_RX. Si el dispositivo de control de comunicación 31 detecta un error de bit en el flujo de bits de la señal RxD a través de la segunda conexión, el dispositivo de control de comunicación 31 debe, durante el tratamiento de error posterior, poder cambiar deliberadamente el dispositivo de emisión/recepción 12 de un modo de funcionamiento de la segunda fase de comunicación (duración de bit más larga) a un modo de funcionamiento de la primera fase de comunicación (duración de bit más corta), en particular con un pulso en la señal TXD. De esta manera no es necesario esperar largos tiempos de espera(Time Outs)en el dispositivo de emisión/recepción 12, que también cambian el modo operativo de nuevo al modo operativo de la primera fase de comunicación. De este modo, el dispositivo de emisión/recepción 12 (nodo receptor) puede detectar el estado inactivo (“condiciónIdle")de 11 bits recesivos al final de una trama transmitida 450 a pesar de un error de recepción y puede así reintegrarse muy rápidamente a la comunicación en el bus 40.

Además, la estación de abonado 10 puede opcionalmente enviar una trama de error para abortar la emisión de la trama 450 o del mensaje 45. Esto permite abortar lo más rápidamente posible una emisión con componentes de bus configurados incorrectamente. Esto aumenta la velocidad neta de datos que se puede transmitir en el sistema de bus 1. Esto hace que la comunicación en el sistema de bus 1 sea más robusta.

Las figuras 7 a 9 muestran un ejemplo de señales antes, durante y después de la fase de conmutación 452 y luego antes, durante y después de la fase de conmutación 454 en la estación de suscriptor 30 (nodo receptor). Las señales son en muchas áreas similares o idénticas a las señales de las figuras 4 a 6. Por lo tanto, a continuación, solo se describen las diferencias con las señales de las figuras 4 a 6.

Durante la transición de la fase de arbitraje 451 a la fase de datos 453, el modo de funcionamiento Z_SL del dispositivo de emisión/recepción 32 cambia al modo de funcionamiento Z_F_RX del dispositivo de emisión/recepción 12. Tras la fase de datos 453, el modo de funcionamiento Z_F_RX del dispositivo de emisión/recepción 32 cambia al modo de funcionamiento Z_SL del dispositivo de emisión/recepción 32.

La figura 7 muestra un ejemplo de una señal RxD_R que se envía desde el dispositivo de emisión/recepción 32 al dispositivo de control de comunicación 31. La señal RxD_R se compone de la señal digital RxD, generada a partir de la señal S_SW, y la señal RxD_TC, que el dispositivo de control de comunicación 31 envía al dispositivo de emisión/recepción 32 a través del segundo terminal RxD. La señal RxD_TC para conmutar el modo de funcionamiento del transceptor 32 tiene al menos un pulso inverso al valor del bit a L1. En la figura 7, la señal RxD_TC tiene los estados Z, 1,0 en la fase de conmutación 452 en sucesión. La señal RxD_R también incluye señalización a través de la señal RxD_TC, donde la señal RxD_TC sobrescribe la señal RxD_R.

En otras palabras, en la secuencia del protocolo, el dispositivo de emisión/recepción 12 envía o activa el bit AL1 = 0, es decir, un estado 0 o estadoLow,al dispositivo de control de comunicación 11 en la conexión RxD 0 la línea RxD en la señal RxD_R en la fase de conmutación 452. Sin embargo, el dispositivo de control de comunicación 11 activa el patrón de pulsos AH_1 en la línea RxD en el bit AL1, entre otras cosas, con un estado 1 o estadoHigh.

Por el contrario, el dispositivo de emisión/recepción 12 envía o activa el bit AH1 = 1, es decir, un estado 1 o estadoHigh,al dispositivo de control de comunicación 11 en el terminal RxD o la línea RxD en la señal RxD_T en la fase de conmutación 454. Sin embargo, el dispositivo de control de comunicación 11 activa el patrón de pulsos AL_1 en la línea RxD en el bit AH1, entre otras cosas, con un estado 0 o estadoLow.

La figura 8 muestra una parte de la señal de tensión diferencial VDIFF, que está presente en el bus 40 debido a la señal de emisión TxD_T de la estación de abonado 10 y se recibe en el transceptor 32 como señal S_SW. Por tanto, la señal de la figura 8 es idéntica a la señal de la figura 5.

La figura 9 muestra la señal TxD_PC, que se envía desde el transceptor 32 a través del primer terminal TxD al dispositivo de control de comunicación 31 para proporcionar la retroalimentación R_S acerca de la conmutación.

Como se muestra en la figura 7 a la figura 9, la señal RxD_TC en la fase de conmutación 452 tiene un pulso AH_1, como se muestra en el ejemplo de la figura 7, o un patrón de pulso AH_1 con al menos dos bits en el bit AL1.

Como se puede ver en la combinación de la figura 7 y la figura 8, después del pulso AH_1 en el módulo receptor correspondiente al módulo receptor 122, el umbral de recepción T_a se conmuta al umbral de recepción T_d. Además, por ejemplo, el módulo emisor correspondiente al módulo emisor 121 puede ser desconectado para la fase de datos 453 o conmutado a un estado 1 oHigh(segundo estado de señal binaria). Como resultado, el modo de funcionamiento Z_SL del dispositivo de emisión/recepción 32 cambia al modo de funcionamiento Z_F_RX del dispositivo de emisión/recepción 32, como puede verse en relación con la figura 9.

Según la Figura 9, la retroalimentación R_S se realiza con el módulo del bloque 35, que corresponde al módulo 152, en el bit AL2. De esta manera, la retroalimentación R_S tiene lugar después de la señalización RXD con al menos un pulso o el patrón de pulsos AH_2 de la señal RxD_TC en el bit AL1 y se ha producido la conmutación real del modo operativo del dispositivo de emisión/recepción 32.

En el ejemplo de la figura 9, en la fase de conmutación 452, el dispositivo emisor/receptor 32 envía como retroalimentación R_S en el bit AL2, a través del primer terminal TxD, una señal TxD_PC con al menos un pulso inverso o un patrón de pulsos inverso, que puede durar hasta el bit DH1 y, por lo tanto, hasta el siguiente cambio de flanco en el bus 40. En la figura 9, la señal TxD_PC presenta los estados Z, 1, 0, Z sucesivamente en la fase de conmutación 454. Por lo tanto, en el ejemplo de la figura 9, el dispositivo emisor/receptor 32 envía un patrón de pulsos inverso con los estados Z, 1, 0, Z como retroalimentación R_S en la fase de conmutación 452, a través del primer terminal TxD, que dura hasta el bit DH1 y, por lo tanto, hasta el siguiente cambio de flanco en el bus 40.

Si el dispositivo de control de comunicación 31, o más precisamente su módulo correspondiente al módulo 111, escanea el bit AL2 en la señal de emisión TxD y ve los estados Z, 1, 0, Z o al menos un '1' lógico o el estado'High'una vez, entonces la conmutación en el dispositivo de emisión/recepción 32 se realizó correctamente. Si el dispositivo de control de comunicación 31, o más precisamente su módulo 111, ve un estado lógico '0' o'LoW,entonces la conmutación en el dispositivo de emisión/recepción 32 no se realizó correctamente.

Para la conmutación en la fase de conmutación 454, el dispositivo de control de comunicación 31 señaliza con la señal RxD-TC la conmutación a realizar a través de la segunda conexión RxD en un bit AH1 (estado 1 oHigh(segundo estado de señal binaria)). Esto se muestra como un ejemplo en el lado derecho de la figura 7. La señal RxD_TC para conmutar el modo operativo del dispositivo de emisión/recepción 32 en la fase de conmutación 454 tiene al menos un pulso inverso al valor del bit AH1.

Según la figura 7, la señal RxD_TC en la fase de conmutación 454 tiene los estados Z, 0, 1, Z o al menos un pulso AL_1 o un patrón de pulsos AL_1. A continuación, en el módulo receptor correspondiente al módulo receptor 122, el umbral de recepción T_d se conmuta al umbral de recepción T_a. Además, en el módulo de emisión correspondiente al módulo emisor 121, el estado constante 1 oHigh(segundo estado de la señal binaria) se desconecta de nuevo, de modo que el módulo de emisión del dispositivo de emisión/recepción 32 se encuentra de nuevo en el estado para el primer modo de funcionamiento Z_SL. Esta conmutación se produce simultáneamente con la conmutación del módulo receptor correspondiente al módulo receptor 122, como se muestra en la figura 9, o con el cambio de flanco al final del bit AH2 (estado 1 oHigh(segundo estado de la señal binaria). A continuación, el modo de funcionamiento Z_F_RX del dispositivo emisor/receptor 32 cambia al modo de funcionamiento Z_SL del dispositivo emisor/receptor 32, como se puede ver en la figura 9.

Si al menos uno de los cambios de modo operativo descritos anteriormente no funcionó, se ha producido un error. En caso de error, el dispositivo de control de comunicación 31 puede reaccionar procediendo para el dispositivo de emisión/recepción 32 como se describió anteriormente para la estación de abonado 10 con referencia a las figuras 4 a 6.

Opcionalmente, se puede proporcionar una retroalimentación R_S con la señal TxD_PC antes de conmutar al menos el módulo emisor 121. De este modo, la retroalimentación R_S puede tener lugar antes de la conmutación real del modo de funcionamiento del dispositivo emisor/receptor 32.

La retroalimentación R_S en el bit AL2 según la figura 6 o la figura 9 es más ventajosa que la retroalimentación R_S antes de la conmutación real del modo operativo del dispositivo de emisión/recepción 32, ya que de lo contrario se podrían ver flancos adicionales en los dispositivos 12, 32, que perturbarían o cancelarían la sincronización de las estaciones de abonado 10, 30.

Debido al diseño previamente descrito de la estación de abonado 10, no se requiere una conexión galvánica mediante una conexión adicional con el dispositivo de control de comunicación 11 y el dispositivo de emisión/recepción 12 asociado, de modo que el dispositivo de control de comunicación 11 puede transmitir el tiempo del cambio de modo de funcionamiento y puede recibir la retroalimentación R_S. Esto significa que el bloque 15 ventajosamente no requiere una conexión adicional que no esté disponible en una carcasa estándar del dispositivo de emisión/recepción 12. Por lo tanto, gracias al bloque 15, no hay necesidad de cambiar a otra carcasa más grande y más costosa para proporcionar una conexión adicional.

Además, el bloque 15 permite que el dispositivo de emisión/recepción 12 no requiera ninguna funcionalidad de controlador de protocolo. Un controlador de protocolo de este tipo podría, entre otras cosas, detectar la fase de conmutación 452 del mensaje 45 y, en función de ella, iniciar la fase de datos 453. Sin embargo, dado que un controlador de protocolo adicional de este tipo requeriría un espacio considerable en el dispositivo de emisión/recepción 12 o en el ASIC, el bloque 15 da como resultado una reducción significativa en los requisitos de recursos.

De este modo, la interconexión del bloque de conmutación del modo de funcionamiento 126 y del bloque 15 con un dispositivo de emisión/recepción convencional ofrece una solución muy sencilla y rentable no solo para dejar claro al dispositivo de emisión/recepción 12 que se debe realizar una conmutación y qué conmutación entre sus diversos modos de funcionamiento, es decir, en particular del primer modo de funcionamiento al segundo modo de funcionamiento o del primer modo de funcionamiento al tercer modo de funcionamiento o del segundo modo de funcionamiento al primer modo de funcionamiento u otra conmutación de modos de funcionamiento. Además, el bloque 15 también puede proporcionar al dispositivo de control de comunicación 12 la retroalimentación R_S correspondiente sobre la conmutación de una manera muy sencilla, rentable y robusta.

Gracias al diseño descrito de los dispositivos de emisión/recepción 12, 32, se pueden lograr velocidades de datos mucho más altas en la fase de datos 452 que con CAN o CAN-FD. Además, la longitud de los datos en el campo de datos de la fase de datos 453 se puede elegir de forma arbitraria, como se describió anteriormente. Esto permite mantener las ventajas de CAN en términos de arbitraje y, sin embargo, se puede transmitir una mayor cantidad de datos de forma muy segura y, por tanto, eficaz, en un tiempo más corto que antes, es decir, sin necesidad de repetir los datos debido a un error, como se explica a continuación.

Una ventaja adicional es que no se requieren tramas de error en el sistema de bus 1 durante la emisión de mensajes 45, sino que se pueden utilizar opcionalmente. Si no se utilizan marcos de error, los mensajes 45 ya no se destruyen, lo que elimina una de las razones por las que es necesaria la emisión de mensajes duplicados. Esto aumenta la velocidad neta de datos.

Si el sistema de bus no es un sistema de bus CAN, el bloque de conmutación del modo de funcionamiento 126 puede diseñarse para responder a otras señales de conmutación. Lo mismo se aplica al bloque 15. En este caso, el bloque de conmutación de modo de funcionamiento 126 puede conmutar el módulo emisor 121 o el módulo receptor 122 a uno de al menos dos modos de funcionamiento diferentes, según el resultado de su evaluación, y puede conmutar al menos uno de los modos de funcionamiento a otro tras la expiración de un periodo T0 preestablecido en el bloque de conmutación de modo de funcionamiento 126. En este caso, el bloque 15 puede proporcionar al dispositivo de control de comunicación 12 la retroalimentación correspondiente R_S sobre la conmutación.

Según una segunda realización, el bloque 15, más precisamente su módulo 152, envía un bit con el estado 1 oHigh(segundo estado de la señal binaria) al terminal TxD en la fase de conmutación 452 en lugar de un patrón de pulsos. Si, por ejemplo, actualmente se aplica RxD = 0, entonces el dispositivo de emisión/recepción respectivo 12, 32 puede enviar el bit '1' al terminal RxD.

Por lo demás, el sistema de bus 1 de la segunda realización está construido de la misma manera que se ha descrito anteriormente con referencia a la primera realización.

De esta forma, cada uno de los dispositivos emisores/receptores 12, 32 tiene diferentes posibilidades de realizar la retroalimentación R_S con la señal de emisión TxD, TxD_R, TxD_T. Basándose en la manipulación resultante de la señal de emisión TxD, TxD_R, TxD_T, el dispositivo de control de comunicación 11, 31, en particular su módulo 111, detecta una retroalimentación positiva R_S del dispositivo de emisión/recepción asociada 12, 32.

Es ventajoso que, en las fases de conmutación 452, 454, los patrones de pulsos RxD utilizados en las fases de conmutación 452, 454 para señalizar la conmutación y los patrones de pulsos TxD utilizados en las fases de conmutación 452, 454 para proporcionar retroalimentación sobre el modo operativo del dispositivo de emisión/recepción 12, 32 difieran en polaridad y/o número de pulsos. Esto puede aumentar la inmunidad a interferencias contra diversos fallos, por ejemplo, al conmutar hacia arriba(Ramp-Up)y hacia abajo (Ramp-Down) los voltajes de suministro de toda la estación de suscriptor 10, 30.

Todas las realizaciones anteriormente descritas de los bloques 15, 35, de las estaciones de abonado 10, 20, 30, del sistema de bus 1 y del método implementado en los mismos se pueden utilizar individualmente o en todas las combinaciones posibles. En particular, todas las características de las realizaciones anteriormente descritas y/o sus modificaciones se pueden combinar según se desee. Adicionalmente o alternativamente, son posibles las siguientes modificaciones.

Aunque la invención se ha descrito anteriormente utilizando el ejemplo del sistema de bus CAN, la invención se puede utilizar en cualquier red de comunicación y/o método de comunicación en el que se utilicen dos fases de comunicación diferentes en las que los estados de bus generados para las diferentes fases de comunicación difieran. En particular, la invención se puede utilizar en el desarrollo de otras redes de comunicación serie, tales como Ethernet y/o Ethernet 10BaseT1-S, sistemas de bus de campo, etc.

El sistema de bus 1 descrito anteriormente según las realizaciones se describe utilizando un sistema de bus basado en el protocolo CAN. Sin embargo, el sistema de bus 1 según las realizaciones también puede ser otro tipo de red de comunicación en la que se pueden transmitir datos en serie a dos velocidades de bits diferentes. Es ventajoso, pero no un requisito necesario, que en el sistema de bus 1 se garantice al menos durante ciertos periodos de tiempo un acceso exclusivo y sin colisiones de una estación de abonado 10, 20, 30 a un canal común.

El número y la disposición de las estaciones de abonado 10, 20, 30 en el sistema de bus 1 de las realizaciones es arbitrario. En particular, se puede omitir la estación de abonado 20 en el sistema de bus 1. Es posible que en el sistema de bus 1 estén presentes una o varias de las estaciones de abonado 10 o 30. Es concebible que todas las estaciones de abonado en el sistema de bus 1 estén diseñadas de la misma manera, es decir, que solo esté presente la estación de abonado 10 o solo la estación de abonado 30.

El tipo de señalización para conmutar el modo de funcionamiento de los dispositivos de emisión/recepción individuales 12, 32 se puede seleccionar libremente. Adicionalmente o alternativamente, el tipo de retroalimentación R_S se puede seleccionar libremente para cada dispositivo de emisión/recepción 12, 32. Además, la retroalimentación R_S para la conmutación de la fase de arbitraje 451 a la fase de datos 453 puede ser diferente de la retroalimentación R_S para la conmutación de la fase de datos 453 a la fase de arbitraje 451, como se muestra en las figuras 6 y 9. Es posible cualquier combinación de las variantes de retroalimentación R S descritas anteriormente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de emisión/recepción (12; 32) para una estación de abonado (10; 30) de un sistema de bus en serie (1), con

un primer terminal para recibir una señal de emisión (TxD) desde un dispositivo de control de comunicación (11; 31),

un módulo de emisión (121) para transmitir la señal de emisión (TxD) a un bus (40) del sistema de bus (1), en cuyo sistema de bus (1) se utilizan al menos una primera fase de comunicación (451, 452, 454, 455) y una segunda fase de comunicación (453) para intercambiar mensajes (45; 46) entre estaciones de abonado (10, 20, 30) del sistema de bus (1),

un módulo receptor (122) para recibir la señal (S_SW) del bus (40), en donde el módulo receptor (122) está diseñado para generar una señal recibida digital (RxD; RxD_T; RxD_R) a partir de la señal (S_SW) recibida del bus (40),

caracterizado por

una segunda conexión para transmitir la señal de recepción digital (RxD; RxD_T; RxD_R) al dispositivo de control de comunicación (11; 31) y para recibir una señal de conmutación del modo de funcionamiento (RxD_TC) desde el dispositivo de control de comunicación (11; 31) para conmutar entre los modos de funcionamiento del dispositivo de emisión/recepción (12; 32) en función de la función de la estación de abonado (10; 30) en la fase de comunicación posterior (451, 452, 454, 455; 453), y

un bloque de retroalimentación de conmutación (15; 35) para detectar a partir de las señales de salida del módulo emisor (121) y del módulo receptor (122) a qué modo operativo (Z_SL; Z_F_RX; Z_F_ZX) están conmutados el módulo emisor (121) y el módulo receptor (122), y para emitir una señal de retroalimentación (R_S) sobre una conmutación exitosa del modo operativo (Z_<s>L; Z_F_RX; Z_F_TX) en base a la señal de conmutación del modo operativo (RxD_TC),

en donde el bloque de retroalimentación de conmutación (15; 35) está conectado al primer terminal para emitir la retroalimentación (R_S) a través del primer terminal al dispositivo de control de comunicación (11; 31).

2. Transceptor (12; 32) según la reivindicación 1, en el que el bloque de retroalimentación de conmutación (15; 35) comprende

un módulo de detección del modo de funcionamiento (151) para detectar a partir de las señales de salida del módulo emisor (121) y del módulo receptor (122) a qué modo de funcionamiento (Z_SL; Z_F_RX; Z_F_ZX) están conmutados el módulo emisor (121) y el módulo receptor (122), y

un módulo de retroalimentación del modo operativo (152) para evaluar una señal de estado del modo operativo (S_E) emitida por el módulo de detección del modo operativo (151),

en donde el módulo de retroalimentación del modo operativo (152) está diseñado para decidir con un resultado de la evaluación si el módulo de retroalimentación del modo operativo (152) debe proporcionar una retroalimentación (R_S) al dispositivo de control de comunicación (11) a través de la señal de emisión digital (TxD), y cuándo se debe enviar la retroalimentación (R_S).

3. Dispositivo de emisión/recepción (12; 32) según una de las reivindicaciones anteriores,

en donde el módulo de retroalimentación del modo operativo (152) está configurado para insertar la retroalimentación (R_S) en la señal de emisión digital (TxD) después de la conmutación del modo operativo (Z_SL; Z_F_RX; Z_F_ZX), que se señalizó con la señal de conmutación del modo operativo (RxD_TC), o

en donde el módulo de retroalimentación del modo operativo (152) está configurado para insertar la retroalimentación (R_S) en la señal de emisión digital (TxD) después de la señal de conmutación del modo operativo (RxD_TC), pero antes de la conmutación del modo operativo (Z_SL; Z_F_RX; Z_F_ZX) que fue señalizada con la señal de conmutación del modo operativo (RxD_TC).

4. Transceptor (12; 32) según la reivindicación 3, en el que el módulo de retroalimentación del modo operativo (152) está configurado para impulsar la retroalimentación (R_S) con más fuerza al principio que al final de la retroalimentación (R_S).

5. Transceptor (12; 32) según la reivindicación 3 o 4, en el que el módulo de retroalimentación del modo de funcionamiento (152) está diseñado para insertar la retroalimentación (R_S) en la señal de emisión digital (TxD) como al menos un pulso (AH_1) con un valor inverso a un valor de la señal de emisión digital (TxD).

6. Transceptor (12; 32) según la reivindicación 5, en el que el al menos un pulso (AH_1) dura hasta un cambio de flanco posterior en el bus (40) que sigue en la señal de emisión digital (TxD).

7. Dispositivo de emisión/recepción (12; 32) según una de las reivindicaciones anteriores,

que comprende además un bloque de conmutación de modo operativo (126) conectado al segundo terminal para conmutar el modo operativo del dispositivo de control de comunicación (11; 31)

para evaluar la señal de conmutación del modo operativo recibida (RxD_TC) para cambiar el modo operativo (Z_SL; Z_F_RX; Z_F_TX),

en donde el bloque de conmutación del modo de funcionamiento (126) está diseñado para transmitir el módulo emisor (121) y/o

para conmutar el módulo receptor (122) a uno de al menos tres modos de funcionamiento diferentes (Z_SL; Z_F_RX; Z_F_TX) en función del resultado de la evaluación.

8. Dispositivo de emisión/recepción (12; 32) según una de las reivindicaciones anteriores,

en donde la señal de conmutación del modo de funcionamiento (RxD_TC) recibida en el segundo terminal desde el dispositivo de control de comunicación (11; 31) es al menos un pulso (AH_1) que tiene un valor inverso a un valor de la señal digital recibida (RxD; RxD_T; RxD_R),

en donde el bloque de conmutación del modo de funcionamiento (126) está diseñado para conmutar el módulo receptor (122) del primer modo de funcionamiento (Z_SL) al segundo modo de funcionamiento (Z_F_RX) cuando la señal de conmutación (RxD_TC) tiene un pulso (AH_1), en donde el bloque de conmutación del modo de funcionamiento (126) está diseñado para conmutar el módulo emisor (121) y el módulo receptor (122) del primer modo de funcionamiento (Z_SL) al tercer modo de funcionamiento (Z_F_TX) cuando la señal de conmutación (RxD_TC) tiene dos pulsos (AH_1),

en donde el dispositivo emisor/receptor (12; 32) en el segundo modo operativo (Z_F_RX) no es el emisor del mensaje (45) en la segunda fase de comunicación (453), y

en donde el dispositivo emisor/receptor (12; 32) en el tercer modo operativo (Z_F_TX) es el emisor del mensaje (45) en la segunda fase de comunicación (453).

9. Dispositivo de emisión/recepción (12; 32) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de emisión/recepción (12; 32) está diseñado para enviar al menos un pulso como retroalimentación (R_S) a través del primer terminal, pulso que difiere del al menos un pulso de la señal de conmutación del modo de funcionamiento (RxD_TC) en el segundo terminal en polaridad y/o número de pulsos.

10. Dispositivo de emisión/recepción (12; 32) según una de las reivindicaciones anteriores,

en donde el módulo de emisión (121) está configurado para impulsar bits de las señales hacia el bus (40) en la primera fase de comunicación (451) con un primer tiempo de bit (T_B1) que es al menos un factor de 10 mayor que un segundo tiempo de bit (T_B2) de bits que el módulo de emisión (121) impulsa hacia el bus (40) en la segunda fase de comunicación (453), y

donde la señal de conmutación del modo de funcionamiento

(RxD_TC) a través de la segunda conexión para la señalización de que se debe conmutar el modo de funcionamiento, tiene al menos un pulso con una duración (T_B3) menor que el primer tiempo de bit (T_B1) y mayor que el segundo tiempo de bit (T_B2), o tiene al menos un pulso con una duración de pulso (T_B3) que es aproximadamente igual al segundo tiempo de bit (T_B2) o menor que el segundo tiempo de bit (T_B2), y

en donde la retroalimentación (R_S) a través del primer terminal para señalizar que se ha conmutado el modo de funcionamiento tiene al menos un pulso con una duración de tiempo (T_B3) que es menor que el primer tiempo de bit (T_B1) y mayor que el segundo tiempo de bit (T_B2), o tiene al menos un pulso con una duración de tiempo de pulso (T_<b>3) que es aproximadamente igual al segundo tiempo de bit (T_B2) o menor que el segundo tiempo de bit (T_B2).

11. Dispositivo de emisión/recepción (12; 32) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la señal (S_SW) recibida desde el bus (40) en la primera fase de comunicación (451, 452, 454, 455) se genera con unPhysical Layerdiferente a la señal (S_SW) recibida desde el bus (40) en la segunda fase de comunicación (453).

12. Transceptor (12; 32) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que en la primera fase de comunicación (451, 452, 454, 455) se negocia cuál de las estaciones de abonado (10, 20, 30) del sistema de bus (1) recibe, al menos temporalmente, acceso exclusivo y sin colisiones al bus (40) en la segunda fase de comunicación (453) posterior.

13. Dispositivo de control de comunicación (11; 31) para una estación de abonado (10; 30) de un sistema de bus serie (1), con

un módulo de control de comunicación (111) para generar una señal de emisión (TxD) para controlar la comunicación de la estación de suscriptor (10; 30) con al menos otra estación de suscriptor (10; 20; 30) del sistema de bus

(1), en cuyo sistema de bus (1) para el intercambio de mensajes (45; 46) entre estaciones de abonado (10, 20, 30) del sistema de bus (1) se utilizan al menos una primera fase de comunicación (451,452, 454) y una segunda fase de comunicación (453),

una primera conexión para transmitir la señal de emisión (TxD) a un dispositivo de emisión/recepción (12; 32) que está diseñado para transmitir la señal de emisión (TxD) a un bus (40) del sistema de bus (1) y cuyo modo de funcionamiento se puede conmutar en función de la función de la estación de abonado (10; 30) en la fase de comunicación posterior (451,452, 454, 455; 453), una segunda conexión para recibir una señal de recepción digital (RxD; RxD_T; RxD_R) desde el dispositivo de emisión/recepción (12; 32),

en donde el dispositivo de control de comunicación (11; 31) está diseñado para generar una señal adicional (RxD_TC) que indica al dispositivo de emisión/recepción (12; 32) que debe cambiar de su modo operativo actual a otro modo operativo de al menos tres modos operativos diferentes, y

que realiza la comunicación interna entre el módulo de control de comunicación (111) y el dispositivo de emisión/recepción (12; 32),

caracterizado porque

el módulo de control de comunicación (111) está diseñado para enviar la señal adicional (RxD_TC) a través de la segunda conexión en la señal de recepción digital (RxD; RxD_T; RxD_R) al dispositivo de emisión/recepción (12; 32), y

que el módulo de control de comunicación (111) está diseñado para recibir, a través de la primera conexión en la señal de emisión (TxD), una señal de retroalimentación (R_S) del dispositivo de emisión/recepción (12; 32) acerca de una conmutación del modo de funcionamiento (Z_SL; Z_F_RX; Z_F_TX) que ha tenido lugar sobre la base de la señal de conmutación del modo de funcionamiento (RxD_TC) y para evaluar la señal de retroalimentación (R_S).

14. Sistema de bus (1), con

un autobús (40), y

al menos dos estaciones de abonado (10; 20; 30) conectadas entre sí a través del bus (40) de forma que puedan comunicarse entre sí en serie y de las cuales al menos una estación de abonado (10; 30) tiene un dispositivo de emisión/recepción (12; 32) según una de las reivindicaciones 1 a 12 y un dispositivo de control de comunicación (11; 31) según la reivindicación 13.

15. Un método para la comunicación en un sistema de bus serie (1), donde el método se lleva a cabo con un dispositivo de emisión/recepción para una estación de suscriptor (10; 30) de un sistema de bus (1), en el que al menos una primera fase de comunicación (451, 452, 454, 455) y una segunda fase de comunicación (453) se utilizan para intercambiar mensajes (45; 46) entre estaciones de suscriptor (10, 20, 30) del sistema de bus (1), donde la estación de suscriptor (10; 30) tiene un módulo de emisión (121), un módulo de recepción (122), un bloque de conmutación de modo de operación (126), un bloque de retroalimentación de conmutación (15; 35), una primera conexión y una segunda conexión, y donde el método comprende los pasos de

Recibir, con el módulo receptor (122), una señal (S_SW) procedente del bus (40) del sistema de bus (1),

Generar, con el módulo receptor (122), a partir de la señal (S_SW) recibida desde el bus (40) una señal de recepción digital (RxD; RxD_T; RxD_R) y emitir la señal de recepción digital (RxD; RxD_T; RxD_R) en el segundo terminal,

caracterizado por los pasos

Recibir, con el bloque de conmutación del modo de funcionamiento (126) conectado al segundo terminal, la señal de conmutación del modo de funcionamiento (RxD_TC) en el segundo terminal desde el dispositivo de control de comunicación (11; 31) para evaluar la señal de conmutación del modo de funcionamiento recibida (RxD_TC) para conmutar el modo de funcionamiento (Z_SL; Z_F_RX; Z_F_TX), Detectar, con el bloque de retroalimentación de conmutación (15; 35), a partir de las señales de salida del módulo emisor (121) y del módulo receptor (122), a qué modo de funcionamiento (Z_SL; Z_F_RX; Z_F_ZX) están conmutados el módulo emisor (121) y el módulo receptor (122), y

Enviar, con el bloque de retroalimentación de conmutación (15; 35) conectado al primer terminal, una señal de retroalimentación (R_S) acerca de una conmutación exitosa del modo operativo (Z_SL; Z_F_RX; Z_F_TX) debido a la señal de conmutación del modo operativo (RxD_TC) a través del primer terminal al dispositivo de control de comunicación (11; 31).