在串行总线系统中接收差分信号的发送/接收装置和方法

技术领域

本发明涉及用于在串行总线系统中接收差分信号的发送/接收装置和方法。在总线系统中，使用发送/接收装置(收发器)，它们被设计用于以不同的速度在总线系统中发送和接收数据。

背景技术

串行总线系统用于技术设施中的消息或数据传输。例如，串行总线系统可以实现车辆或技术生产设施等中的传感器和控制设备之间的通信。针对数据传输存在不同的标准或数据传输协议。已知的特别是：CAN总线系统、LVDS总线系统(LVDS＝Low VoltageDifferential Signaling(低电压差分信令))、MSC总线系统(MSC＝Micro-Second-Channel(微秒信道))、10BASE-T1S-以太网。

在CAN总线系统情况下，就如在作为具有CAN FD的CAN协议规范的标准ISO-11898-1：2015中所描述的那样，借助于CAN和/或CANFD协议而传输消息。在CAN FD的情况下，在总线上进行传输时在第一通信阶段(仲裁阶段)中的缓慢运行模式与第二通信阶段(数据阶段)中的快速运行模式之间来回切换。在CAN FD总线系统的情况下，在第二通信阶段中实现大于每秒1Mbit(1Mbps)的数据传输速率。大多制造商例如以500kbit/s的仲裁比特速率和2Mbit/s的数据比特速率而在车辆中使用CAN FD。

为了在第二通信阶段中实现还要更大的数据速率，存在针对CAN FD的后继总线系统，诸如CAN-SIC和CAN XL。在按照标准CiA601-4的CAN-SIC的情况下，在第二通信阶段中可达到大约5至8Mbit/s的数据速率。在CAN XL的情况下，要求在第二通信阶段中的数据速率＞10Mbit/s。针对于此，在CAN in Automation(CiA)组织中设定标准(CiA610-3)。该标准目前被纳入ISO11898-2。CAN XL除了通过CAN总线的纯数据传输以外还应该支持其他功能，例如功能安全性(Safety(安全))、数据安全性(Security(保障性))和服务质量(QoS＝Quality of Service)。这是自动行驶车辆中所需的基本特性。

在所有上述的基于CAN的总线系统的情况下，针对发送信号TxD而分开地将总线信号CAN H和理想情况下同时将总线信号CAN L驱动到总线上。在这种情况下，至少在第一通信阶段，在总线信号CAN H、CAN L中主动驱动一个总线状态。另一个总线状态未被驱动并且由于针对总线的总线线路或总线芯线的终端电阻而出现。在CAN XL、CAN FD和CAN SIC的情况下，数据在第二个通信阶段中以比第一通信阶段中更高的数据速率发送到总线。

为了发送和接收总线信号，通常在CAN总线系统中针对各个通信参与者而使用发送/接收装置，也称为CAN收发器或CAN FD收发器等。在CAN XL的情况下，发送/接收装置必须能够在第二个通信阶段利用与第一通信阶段不同的物理层将总线信号CAN H、CAN L发送到总线，并以与第一通信阶段不同的接收阈值接收它们。第二通信阶段中的通信类型称为FAST MODE。物理层对应于已知的OSI模型(Open Systems Interconnection Modell(开放系统互连模型))的比特传输层或第1层。

因此，在CAN XL的情况下，可以在第二通信阶段中以比CAN FD或CAN SIC的情况下明显更高的数据速率将数据发送到总线(FAST MODE(快速模式))。此外，针对第一通信阶段的总线信号CAN H、CAN L的总线电平可以不同于第二通信阶段的总线电平。在此，对于低错误率而言重要的是，新接通到总线上的通信的用户站识别出总线上当前正在哪个通信阶段中进行通信。

如果在总线系统上不仅使用针对CAN XL所设计的发送/接收装置(Transceiver(收发器))而且还使用针对CAN FD或CAN SIC所设计的发送/接收装置(Transceiver(收发器))，则针对在总线上的通信的所有运行阶段而确保：总线系统的接收用户站能够正确识别和评估总线信号CAN H、CAN L的电平。只有这样才能够防止总线上的通信干扰，否则可能会因不同的通信标准而发生所述通信干扰。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于在串行总线系统中接收差分信号的发送/接收装置和方法，所述装置和方法解决了上述问题。特别地，用于在串行总线系统中接收差分信号的发送/接收装置和方法应该能够实现可靠且不耗费地识别和处理总线信号，即便是在物理层在总线上的通信期间在两个通信阶段之间切换的情况下。

该目的通过具有权利要求1的特征的用于在串行总线系统中发送和/或接收差分信号的发送/接收装置来实现。发送/接收装置具有：发送模块，用于将通信控制装置的数字发送信号作为根据第一运行模式的模拟差分信号发送到总线系统的总线上，以便向总线系统的至少一个其他用户站发送消息；接收模块，用于从总线接收信号，并用于使用预定的第一接收阈值由根据第一运行模式的模拟差分信号生成数字接收信号；以及接收模式设置模块(Empfangsmodus-Einstellmodul)，用于设置接收模块的运行模式，使得接收模块由根据第一运行模式的模拟差分信号和/或根据第二运行模式所生成的模拟差分信号生成数字接收信号，其中总线系统的至少一个其他用户站以所述第二运行模式而将信号发送到总线上，其中所述接收模式设置模块连接(schalten)在接收模块与用于将数字接收信号输出到所述通信控制装置的连接端之间。

所描述的发送/接收装置设计成使得在总线系统运行中可靠且不耗费地进行总线信号识别。这也特别适用于这样的通信，在所述通信的情况下，尽管用户站的发送模块未被设计为生成这样的总线信号，物理层也针对总线上的通信而在两个通信阶段之间被切换。然而，用户站的接收模块还是可以可靠地区分各个通信阶段的相应总线状态并因此区分在总线上的通信中的各个通信阶段。

所描述的发送/接收装置在此能够实现：特别是根据CAN XL中的CiA610-3标准而实现在总线系统的其他用户站之间的通信，即使所述发送/接收装置并非设计用于发送CANXL消息。

所描述的发送/接收装置在此被设计成使得总线信号的信号电平可以被转换成数字接收信号，即使发送模块本身并非设计用于将这样的信号电平发送到总线。在用户站之间交换的消息的各个通信阶段(仲裁阶段、数据阶段)中使用的这两个接收阈值可以在接收模块中根据通信阶段而定是不同的。

因此，发送/接收装置还可以有助于：使得被接通并试图加入到总线上的通信的用户站不会干扰总线上的通信。也即，用户站可以借助于发送/接收装置可靠地识别总线是否没有数据通信量(Datenverkehr)。由于发送/接收装置可靠地分配当前总线状态，其新添加的用户站只有在总线空闲时才自己向总线发送数据。因此，接通例如初始启动的或在总线通信中的错误之后试图再次加入到总线上的通信中的用户站不会导致总线上的通信干扰。

因此，发送/接收装置使得这些功能能够针对仲裁和数据阶段而使用不同的接收阈值。结果，不仅以更高的比特速率实现其他用户站之间的总线系统中的通信，而且还使得所传输的比特速率也不会由于通信中的错误而降低。

在从属权利要求中描述了发送/接收装置的有利的其他设计方案。

发送模块优选地并非被设计用于将根据第二运行模式的数字发送信号发送到总线上。

发送模块可能被设计为，针对消息的所有通信阶段以相同物理层生成根据第一运行模式的模拟差分信号，其中针对消息的两个通信阶段根据第二运行模式的模拟差分信号以不同物理层所生成。

根据一个具体设计方案，接收模块具有接收器，用于使用第一接收阈值或不同于第一接收阈值的第二接收阈值来评估从总线接收的差分信号，

其中，接收模式设置模块被设计为，在从总线接收到的差分信号根据第一运行模式所生成的情况下，将接收器设置成使用第一接收阈值进行评估，并且其中接收模式设置模块被设计为，在从总线接收的差分信号是根据第二运行模式所生成的情况下，将所述接收器设置成使用第二接收阈值进行评估。

根据另一具体设计方案，接收模块具有：第一接收器，用于通过使用第一接收阈值评估从总线接收的差分信号来生成数字接收信号；以及第二接收器，用于通过使用与第一接收阈值不同的第二接收阈值评估从总线接收的差分信号来生成数字接收信号。

根据一个实施例，接收模式设置模块被设计为，在从总线接收的差分信号是根据第一运行模式所生成的情况下，激活第一接收器并且去激活第二接收器，其中所述接收模式设置模块被设计为，在从总线接收的差分信号是根据第二运行模式所生成的情况下，激活第二接收器并且去激活第一接收器。

根据另一实施例，第一接收器和第二接收器被设计和/或布置成，同步评估从总线接收的差分信号。在这种情况下，接收模式设置模块可以具有至少一个用于对从第一接收器输出的信号和从第二接收器输出的信号进行逻辑与运算的模块，所述至少一个模块的输出端被连接到用于将数字接收信号输出到通信控制装置的连接端。

根据又一个另外的实施例，接收模式设置模块具有：协议控制器，协议控制器被设计成，对数字接收信号进行评估：从总线接收的差分信号是否是根据第二运行模式所生成的；以及状态机，所述状态机用于评估：接收模块是否设置为根据协议控制器的评估结果来评估从总线接收的差分信号，其中，所述接收模式设置模块被设计成，如果接收模块未设置为根据协议控制器的评估结果来评估从总线接收的差分信号，则将接收模块设置为根据协议控制器的评估结果来评估从总线接收的差分信号。

根据又一个另外的实施例，接收模式设置模块还具有接口模块，所述接口模块连接在发送模块和用于将通信控制装置的数字发送信号输出到发送模块的连接端之间，并且

其中，接口模块被设计成：用于评估从总线接收到的差分信号是否根据第二运行模式所生成，并且在评估得出从总线接收到的差分信号是根据第二种运行模式所生成的情况下用于这样切换所述发送模块，使得所述发送模块不能向总线上进行发送。在这种情况下，接口模块可以被设计为，由从总线接收的根据第二运行模式所生成的差分信号而生成数字接收信号。

上述发送/接收装置可以是串行总线系统的用户站的一部分。用户站还可以具有通信控制装置，用于控制总线系统中的通信并且用于为发送模块生成数字发送信号。

可选地，用户站被设计用于总线系统中的通信，在该总线系统中至少暂时保证用户站对总线系统的总线的独占的、无冲突的访问。

上述目的还通过具有权利要求14的特征的用于在串行总线系统中接收差分信号的方法来实现。该方法通过如下发送/接收装置执行，该发送/接收装置具有发送模块、接收模块和接收模式设置模块，用于在串行总线系统中发送和/或接收信号，其中所述发送模块被设计成，将通信控制装置的数字发送信号作为根据第一运行模式的模拟差分信号发送到总线系统的总线上，以便向总线系统的至少一个其他用户站发送消息，并且其中该方法具有以下步骤：利用接收模块从总线接收信号；利用接收模块使用预定的第一接收阈值由根据第一运行模式的模拟差分信号生成数字接收信号；利用接收模式设置模块而设置接收模块的运行模式，使得接收模块能够由根据第一运行模式的模拟差分信号和/或根据第二运行模式所生成的模拟差分信号而生成数字接收信号，其中总线系统的至少一个其他用户站以所述第二运行模式而将信号发送到总线上；并且利用所述接收模式设置模块将所述数字接收信号转发到所述通信控制装置，其中所述接收模式设置模块连接在接收模块与用于将数字接收信号输出到所述通信控制装置的连接端之间。

该方法提供的优点与先前关于接收模块所提到的相同。

本发明的进一步可能的实现方案还包括上文或下文关于实施例所描述的特征或实施方式的未明确提及的组合。在此，本领域技术人员还将添加单个方面作为对本发明的相应基本形式的改进或补充。

附图说明

下面参考附图并使用实施例更详细地描述本发明。其中：

图1示出了根据第一实施例的总线系统的简化框图；

图2示出了用于图解根据第一实施例的总线系统的用户站可发送的消息的结构的示意图。

图3示出了在消息的不同通信阶段之间切换第一用户站的发送/接收装置的运行模式或运行状态时第一用户站的发送信号TxD的时间变化过程的示例；

图4示出总线信号CAN H、CAN L的理想的时间变化过程的示例，其中这些总线信号CAN H、CAN L从针对图2的消息的总线系统的第一用户站被发送到总线系统的总线；

图5示出了差分电压VDIFF的时间变化过程，其中所述差分电压由于来自图4的总线信号而在总线系统的总线上形成；

图6示出根据第一实施例的用于总线系统的第二用户站的具有接收模块的发送/接收装置的框图；

图7示出了数字发送信号的时间变化过程的示例，该数字发送信号在图2的消息的仲裁阶段(SIC运行模式)中应被第二用户站转换成用于图1的总线系统的总线的总线信号CAN H、CAN L；

图8示出了总线信号CAN H、CAN L在从隐性总线状态变换到显性总线状态并回到隐性总线状态之间的时间变化过程，其中所述总线信号由第二用户站在仲裁阶段(SIC运行模式)中基于图7中的发送信号而发送到总线；

图9示出了数字发送信号的时间变化过程的示例，该数字发送信号在图2的消息的数据阶段中应被第二用户站转换成用于图1的总线系统的总线的总线信号CAN H、CAN L；

图10示出了总线信号CAN H、CAN L的时间变化过程，其中所述总线信号由第二用户站在数据阶段中基于图9中的发送信号而发送到总线；

图11示出了根据第二示例性实施例的用于总线系统的第二用户站的具有接收模块的收发器的框图；和

图12示出根据第三实施例的用于总线系统的第二用户站的具有接收模块的发送/接收装置的框图。

在附图中，除非另有说明，相同或具有相同功能的元件配有相同的参考符号。

具体实施方式

图1示出了总线系统1，该总线系统1例如至少逐段地可以是CAN总线系统、CAN FD总线系统等。总线系统1可以用在车辆(特别是机动车辆)、飞机等中，或者用在医院等中。

在图1中，总线系统1具有大量用户站10、20、30，这些用户站分别连接到具有第一总线芯线41和第二总线芯线42的总线40或总线线路。总线芯线41、42也可以针对在总线40上的信号而称为CAN H和CAN L。信号形式的消息45、46、47可以经由总线40在各个用户站10、20、30之间传输。用户站10、20、30例如可以是机动车辆的控制设备或显示设备。

如图1中所示，用户站10、30分别具有通信控制装置11和发送/接收装置12。所述发送/接收装置12具有发送模块121和接收模块122。

用户站20具有通信控制装置21和发送/接收装置22。所述发送/接收装置22具有发送模块221、接收模式设置模块25和接收模块222。

用户站10、30的发送/接收装置12和用户站20的发送/接收装置22分别直接连接到总线40，即使这在图1中未示出。

通信控制装置11分别用于控制相应用户站10、20、30经由总线40与连接到总线40的用户站10、20、30中的至少一个其他用户站的通信。

通信控制装置11创建并读取第一消息45、47，这些第一消息例如是经修改的CAN消息45、47。在此情况下，所述经修改的CAN消息45、47例如是基于CAN XL格式构建的。发送/接收装置12用于从总线40发送和接收消息45、47。该发送模块121接收由通信控制装置11针对这些消息45、47之一所创建的数字发送信号TxD并将其转换成总线40上的信号。数字发送信号TxD可以是脉宽调制信号。该接收模块121接收与消息45至47相对应的在总线40上所发送的信号并且由此产生数字接收信号RxD。该接收模块122发送接收信号RxD到通信控制装置11。接收模块122可接收数字接收信号RxD。附加地，通信控制装置11可设计为创建并读取第二消息46，这些第二消息例如是CAN SIC消息46。发送/接收装置12可以相应地设计。

该通信控制装置21可以如按照ISO 11898-1：2015的传统CAN控制器那样来实施，也就是说如容忍CAN FD的经典CAN控制器或者CAN FD控制器或CAN SIC控制器那样来实施。通信控制装置21创建并读取第二消息46、例如CAN SIC消息。该发送/接收装置22用于从总线40发送和接收消息46。该发送模块221接收由通信控制装置21所创建的数字发送信号TxD并且将其转换成用于总线40上的消息46的信号。该接收模块221接收与消息45至47相对应的在总线40上所发送的信号并且由此产生数字接收信号RxD。下面更详细地描述接收模式设置模块25。否则，该发送/接收装置22可以如传统的CAN-SIC收发器那样来实施。

为了以CAN SIC或CAN XL发送消息45、46、47而采用经过验证的

利用这两个用户站10、30而能够实现：形成并且然后传输具有不同CAN格式、尤其是CAN FD格式或CAN SIC格式或CAN XL格式的消息45、47，以及接收这样的消息45。这在下面针对消息45更详细地描述。

图2针对消息45而示出如由通信控制装置11针对发送/接收装置12提供以用于发送到总线40上的那样的帧450，所述帧尤其是CAN XL帧。在此情况下，该通信控制装置11在当前实施例中创建帧450，作为与CAN FD兼容的帧。替代地，该帧450与CAN XL兼容。

根据图2，帧450针对在总线40上的CAN通信而被划分为不同的通信阶段451、452，即仲裁阶段451(第一通信阶段)和数据阶段452(第二通信阶段)。所述帧450在起始比特SOF之后具有仲裁字段453、控制字段454、数据字段455、校验和字段456和帧结束字段457。校验和字段456和帧终止字段457形成帧450的帧终止阶段456、457。

在仲裁阶段451中，借助标识符(ID)例如以仲裁字段453中的比特ID28至ID18而逐比特地在用户站10、20、30之间协商：哪个用户站10、20、30想要发送具有最高优先级的消息45、46，并且因而在接下来的数据阶段452中针对用于发送的下个时间得到对总线系统1的总线40的独占访问。在仲裁阶段451中，如在CAN和CAN-FD中那样使用物理层(PhysicalLayer)。物理层对应于已知的OSI模型(Open Systems Interconnection Modell(开放系统互连模型))的比特传输层或者第1层。

在阶段451期间的重要的点是，使用已知的CSMA/CR方法，该CSMA/CR方法允许用户站10、20、30同时访问总线40，而不破坏优先级排序较高的消息45、46。借此，可以相对简单地将其他总线用户站10、20、30添加给总线系统1，这是非常有利的。

CSMA/CR方法造成的后果是，在总线40上必须存在所谓的隐性状态，所述隐性状态可以由另外的用户站10、20、30利用显性电平或显性状态在总线40上被改写。在隐性状态下，高电阻状况在各个用户站10、20、30上占主导，这与总线布线的寄生物相组合造成的后果是更长的时间常数。这导致在真实的车辆使用中将如今的CAN FD物理层的最大比特速率限制到现在大约每秒2兆比特。

在数据阶段452中，除了控制字段454的一部分之外，还发送来自数据字段455的CAN-XL帧450的或消息45的有用数据，以及发送校验和字段456。在校验和字段456中可以包含数据阶段452中数据的校验和，包括填充比特(Stuffbit)，这些填充比特由消息45的发送方分别在预先确定的数目的相同比特、尤其是10个相同比特之后作为相反比特插入。在数据阶段452结束时，再次切换回仲裁阶段451。

在帧结束字段457中的终止字段中可以包含至少一个确认比特。还可以存在11个相同比特的序列，这些比特表明CAN XL帧450终止。利用所述至少一个确认比特可以告知接收方是否已在接收到的CAN XL帧450或消息45中发现了错误。

当作为发送方的用户站10赢得了仲裁并且作为发送方的用户站10由此为了发送而获得了对总线系统1的总线40的独占访问时，消息45的发送方才开始发送数据阶段452的比特到总线40上。

因此，用户站10、30在作为第一通信阶段的仲裁阶段451中部分地、尤其是直到FDF比特(包括其在内)地使用由CAN/CAN-FD已知的按照ISO11898-1：2015的格式。然而与CAN或CAN FD相比，在作为第二通信阶段的数据阶段452中，实现了净数据传输速率的上升，尤其是上升到高于每秒10兆比特。此外，还可能提升每帧的有用数据的大小，尤其是提升到大约两千字节或任意其他值。

如图3所示，发送/接收装置12不仅在仲裁阶段451中而且在帧终止阶段456、457中都使用物理层451_P。这同样适用于发送/接收装置22。与此不同的是，发送/接收装置12可以在数据阶段452中使用不同于物理层451_P的物理层452_P，正如上所述。

在图3的发送信号TxD中，FDF比特和XLF比特的电平或值HI(高＝High)或1用信号通知：切换到帧450的数据阶段452。resXL比特在帧450中总是与电平或值LW(低＝Low)或0一起发送。所述resXL比特可以在帧450的后续格式(Nachfolgeformat)中以另外的方式使用。数字发送信号TxD可以是脉宽调制信号或者可以随后被脉宽调制。在仲裁阶段451结束时从ADH比特开始，序列ADS被发送，该序列此外还包括比特DH1、DH2和DL1。序列ADS指示：发送/接收装置22要切换到数据阶段452运行模式。在具有FCP3到FCP0比特的FCP字段之后，从数据阶段452终止时的DAH比特开始，发送DAS序列，该序列还包括比特AH1和未示出的附加比特。序列DAS指示：发送/接收装置22要从数据阶段452的运行模式切换到仲裁阶段451的运行模式。

在接收到根据图4和5由来自图3的发送信号TxD形成并被发送到总线40上的相应信号之后，每个发送/接收装置12生成图3的相关联的接收信号RxD。如图3所示，图3的接收信号RxD在理想情况下与发送信号TxD没有时间偏移。

发送/接收装置12基于在图3的接收信号RxD的示例中的FDF比特和XLF比特的HI电平而识别出：要进行到数据阶段452的切换。特别地，发送信号TxD的比特在数据阶段452中的比特持续时间t bt2小于发送信号TxD的比特在仲裁阶段451中的比特持续时间t bt1。因此，总线40上的信号在数据阶段452中的比特速率比仲裁阶段451中更高。为此，可以切换发送/接收装置12的运行模式，特别是通过：将发送/接收装置12从以物理层451P发送和/或接收信号切换到物理层452P。对于物理层452P有两种运行模式，如关于图4和5更详细地描述的那样。

在接收到图3的接收信号RxD的比特DH2、DL2、AH之后，发送/接收装置12识别出：要进行从数据阶段452切换回仲裁阶段451中。与此相应地，将发送/接收装置12从以物理层452P发送和/或接收信号切换到物理层451P。

图4的左侧示出了：用户站10、20、30在仲裁阶段451中将信号CAN H、CAN L发送到总线40上，这些信号交替地具有至少一个显性状态401或至少一个隐性状态402。在仲裁阶段451中的仲裁之后，用户站10、20、30之一确定为赢者。

假定：用户站10赢得了仲裁。于是，用户站10的发送/接收装置12在仲裁阶段451结束时将其物理层451P从第一运行模式(SLOW)(也可以实施为SIC运行模式)切换到第二运行模式(FAST TX)，因为用户站10是数据阶段452中的消息45的发送方。如图4所示，发送模块121然后在数据阶段452中或第二运行模式(FAST TX)中根据发送信号TxD而相继地并且因此串行地以物理层452P生成用于总线40上的信号CAN H，CAN L的状态L0或L1。信号CAN H，CAN L的频率可以在数据阶段452中被提高，正如在图4中右侧所示。因此，与仲裁阶段451相比，在数据阶段452中净数据传输速率被提高。相反，所述用户站30的发送/接收装置12在仲裁阶段451结束时将其物理层451P从第一运行模式(SLOW或SIC)切换到第三运行模式(FASTRX)，这是因为所述用户站30在数据阶段452中仅仅是帧450的接收方，也即并非发送方。在仲裁阶段451结束之后，用户站10、30的所有发送/接收装置12将自身的运行模式切换到第一运行模式(SLOW或SIC)。因此，所有发送/接收装置12也如前所述地对其物理层进行切换。

根据图5，在理想情况下，在仲裁阶段451中，在总线40上形成差分信号VDIFF＝CANH-CAN L，其对于显性状态401的值为VDIFF＝2V，而对于隐性状态402的值为VDIFF＝0V。这在图5的左侧示出。相反，在数据阶段452中，在总线40上对应于图4的状态L0、L1而形成差分信号VDIFF＝CAN H-CAN L，如图5的右侧所示。状态L0的值为VDIFF＝1V。状态L1的值为VDIFF＝-1V。

接收模块122可以分别利用这些接收阈值T1、T2、T3其中的两个而对状态401、402进行区分，其中这些接收阈值在范围TH T1，TH T2，TH T3内。为此，该接收模块122在时间点t A采样图4或图5的信号，正如图5中所示的那样。接收模块122在仲裁阶段451中为了评估采样结果而使用例如为0.7V的接收阈值T1和例如为-0.35V的接收阈值T2。相反，该接收模块122在数据阶段452中仅使用以接收阈值T3所评估的信号。当在上面参考图4描述的第一至第三运行模式(SLOW或SIC、FAST TX、FAST RX)之间切换时，接收模块122分别切换接收阈值T2、T3。这在下面更详细地描述。

当用户站12应新接入到总线40上的通信中并且尝试加入(integrieren)到总线40上的通信中时，则接收阈值T2用于识别出：该总线40是否是空闲的。该接收阈值T2在针对CAN的标准中被简称为OOB(＝Out-of-Boundary＝极限值外)。针对其上根据CAN-XL标准来通信的无通信量的(verkehrsfrei)总线的条件是：并不出现如下显性状态401，所述显性状态典型地具有差分电压VDIFF＝2V。因此，不允许超出例如为0.7V的接收阈值T1。此外，并不允许出现按照状态L1的电平，其中该状态L1典型地具有差分电压VDIFF＝-1V。因此，不允许低于例如为-0.35V的接收阈值T2。

在用户站12应新接入到总线40上的通信的情况下，每个用户站10、30都将发送/接收装置12的运行模式切换到仲裁阶段451的运行模式。

一方面，在用户站10最初被启动并且应加入到总线40上的通信的情况下，可能需要用户站10的接入。另一方面，在用户站10尝试在总线通信中的错误之后再次加入总线40上的通信的情况下，可能需要用户站10的接入。只有在识别出总线空闲的情况下，才允许用户站10在所述情况下自己将数据、尤其是消息45、47发送到总线40上。

下面的表格1示出了如下值，针对总线40上的各个接收阈值而言能够设置这些值。在此，VIDFF min说明了针对各个范围TH T1，TH T2，TH T3的下限，针对以V为单位的相对应的接收阈值T1，T2，T3而言允许最小设置所述下限。VDIFF_typ说明了如下值，针对以V为单位的相对应的接收阈值T1、T2、T3而言典型地或者常见地设置所述值。VIDFF max说明了针对各个范围TH T1，TH T2，TH T3的上限，针对以V为单位的相对应的接收阈值T1，T2，T3而言允许最大设置所述上限。

表格1：接收阈值T1、T2、T3的容差范围

图6示出了第二用户站20的发送/接收装置22的基本结构。与用户站10、30不同，该用户站被设计用于发送CAN FD或CAN SIC消息46，而不是用于发送CAN XL消息45、47。然而，第二用户站20的发送/接收装置22也设计用于接收CAN XL消息45、47。

在图6中，发送模块221仅以简化形式示出。发送模块221通过连接端CANH、CANL直接连接到总线40，以便能够将通信控制装置21的发送信号TxD发送到总线40。通信控制装置21通过连接端TXD将发送信号TxD发送到发送模块221。

根据图6，接收模块222也通过连接端CANH、CANL直接连接到总线40。接收模块222具有第一接收器2221，其仅被设计用于接收和评估CAN SIC消息46以便生成数字接收信号RxD。另外，接收模块222具有第二接收器2222。第二接收器2222可以设计为比较器，特别是低压比较器。接收模块222通过连接端RXD发送或输出接收信号RxD至通信控制装置21。

第一接收器2221和第二接收器2222被设计和/或布置为，同步评估从总线40接收的差分信号CAN H、CAN L。

接收模式设置模块25具有协议控制器251和状态机252。接收模式设置模块25被设计用于，利用切换信号S1激活或去激活接收器2221或利用切换信号S_2激活或去激活接收比较器2222。这将在后面更详细地描述。

图7示出了针对送模块221在仲裁阶段451中从装置21所接收的发送信号TxD的示例。针对发送模块221在数据阶段452从装置21所接收的发送信号TxD的示例在图9中示出。作为来自图7或图9的信号的结果，发送模块221根据图8和图10在总线40上生成信号。如前所述，用户站10、30还设计用于发送和/或接收特别是CAN SIC消息46。因此，从图7到图10的信号的描述也适用于用户站10、30。

图7示出了针对如下数字发送信号TxD的一部分的示例，其中发送模块221在仲裁阶段451中从通信控制装置s21接收所述数字发送信号TxD并由此生成用于总线40的信号CAN_H、CAN_L。在图9中，发送信号TxD从状态LW(低＝Low)变换到电平或值HI(高＝High)并再次回到电平或值LW(低＝Low)。

接收信号RxD在理想情况下与发送信号TxD相同。在这种理想情况下，没有发送延迟/运行时间，特别是经总线40而产生的发送延迟/运行时间，并且没有可能的接收错误。

如图8中更详细地示出的，发送模块221可以在CAN SIC或CAN XL运行模式中为来自图7的发送信号TxD生成针对总线芯线41、42的图8的信号CAN_H、CAN_L。与图4不同，在图8的信号的情况下附加地存在状态403(sic)。状态403(sic)可以具有不同的长度，如通过从状态402(rec)转换到状态401(dom)时的状态403_0(sic)所示以及通过从状态401(dom)转换到状态402(rec)时的状态403_1(sic)所示。状态403_0(sic)在时间上比状态403_1(sic)更短。为了生成根据图8的信号，发送模块221被切换到SIC运行模式(SIC模式)。

对于用户站10、30，根据针对CAN XL的标准CiA610-3，不需要经过短的sic状态403_0，并且状态取决于实现方案的类型。从图7的发送信号TxD的上升沿开始，“长”状态403_1(sic)的持续时间不仅针对CAN-SIC而且也针对CAN-XL情况下的SIC运行模式被规定为t_sic＜530ns。

发送模块221或发送模块121应在“长”状态403_1(sic)情况下将总线芯线41(CANH)和42(CANL)之间的阻抗尽量好地适配于所使用的总线线路的特征波阻Zw。在这种情况下适用Zw＝100欧姆或120欧姆。所述适配防止反射，并因此允许在更高的比特速率情况下运行。为了简化起见，以下始终提到的是状态403(sic)或sic状态403。

图9示出了针对如下数字发送信号TxD的另一部分的示例，发送模块221在数据阶段452中从通信控制装置21接收该数字发送信号TxD，并由此生成用于总线40的信号CAN H、CAN L。在图9中，发送信号TxD多次从电平或值HI(高＝High)变换为电平或值LW(低＝Low)，并且再次变换为电平或值HI(高＝High)并以此类推。

如图10中更详细地所示，发送模块221为来自图9的发送信号TxD如此生成针对总线芯线41、42的信号CAN H、CAN L，使得在总线40上形成针对来自图9的发送信号TxD的状态LW(低＝Low)的状态L0(图10)。此外，在总线40上形成针对来自图9的发送信号TxD的电平或值HI(高＝High)的状态L1。

对于根据图8的所述两个总线状态401、402，发送模块221分别如前所述地使用显性总线状态和隐性总线状态。此外，发送模块221如前所述地生成总线状态403(sic)。与此不同，根据图10的总线状态L0、L1是第一总线状态L0和第二总线状态L1，这两者都如针对CAN XL所规定的那样被驱动。

接收模块222在所述两个不同的通信阶段，即SIC运行模式或仲裁阶段451和数据阶段452中不仅可以接收根据图4或图5的信号而且也可以接收根据图8和10的信号。为此，接收模块122针对相应的运行模式切换接收阈值T2、T3，如先前参考图4和图5所描述的那样。

在总线系统1的运行中，接收模式设置模块25在由第一接收器2221生成的RxD信号中检查：resXL比特是具有值H、特别是1，还是具有值L、特别是0。如果resXL比特具有值H、特别是1，则当前正在通过总线40发送CAN XL消息45、47。如果resXL比特具有值L、特别是0，则当前正在通过总线40发送CAN XL消息46。此外，接收模式设置模块25、特别是其协议控制器251在由第一接收器2221生成的RxD信号中检查：ADS序列是否指示出经由总线40以第二物理层452P发送CAN XL消息45、47。

如果接收模式设置模块25、特别是其协议控制器251识别到当前正在通过总线40发送CAN XL消息45、47和/或在消息45、47中由总线40使用第二物理层452P，则接收模式设置模块25通过相应的信号S1去激活第一接收器2221。因此，检测到最小为+1.5V和最大为+3.00V的差分电压VDIFF的模拟组件被去激活。此外，接收模式设置模块25通过相对应的信号S_2而激活第二接收器2222。因此，检测到最小为-0.1V和最大为+0.1V的差分电压VDIFF的模拟组件被激活。

接收模式设置模块25可以依次发送信号S_1、S_2。替代地，接收模式设置模块25可至少部分地同时发送信号S_1、S_2。

如果第二接收器2222被激活，则第二接收器2222以运行模式FAST_RX而使用至少一个接收阈值，以便检测出具有电压V

接收模式设置模块25、特别是其协议控制器251还可以被设计为在由第一接收器2221生成的RxD信号中检查：在数据阶段452结束时的DAS序列是否指示出CAN XL消息45、47的数据阶段452已终止并且第二物理层452_P应再次切换到第一物理层451_P。

如果接收模式设置模块25、特别是其状态机252识别出：对于仲裁阶段451已经发生了如上所述的从运行模式FAST_RX到运行模式SIC的切换，则接收模式设置模块25通过相对应的信号S_2而去激活第二接收器2222。如果对于仲裁阶段451已经发生了从运行模式FAST_RX到运行模式SIC的切换，则状态机252在数据阶段452中不再检测出CN XL消息45、47的电平L1、L0。此外，接收模式设置模块15通过相对应的信号S_1而激活第一接收器2222。因此，检测到最小为+1.5V和最大为+3.00V的差分电压VDIFF的模拟组件被激活。特别地，来自图5的接收阈值T1被用作接收阈值以检测出最小为+0.5V和最大为+0.9V的差分电压VDIFF。

接收模式设置模块25可以依次发送信号S_2、S_1。替代地，接收模式设置模块25可至少部分地同时发送信号S_2、S_1。

此后，用户站20可以再次参与针对通过总线40发送下一个消息45、46、47的仲裁。如果用户站20这次赢得仲裁，则用户站20可以发送消息46。否则，用户站10、30之一再次发送消息45、46、47，用户站20再次如前所述地进行。

根据第一实施例的修改方案，仅使用例如接收器2221，其接收阈值T1可以切换到接收阈值T3，并且在所述接收器2221的情况下，接收阈值T3可以切换到接收阈值T1。

接收模式设置模块25按照当前实施例及其修改方案因此根据发送/接收装置22的当前所需的运行模式(SIC，FAST RX)而设置接收阈值T1、T3。然而，发送/接收装置22比发送/接收装置12成本更低，因为所述发送/接收装置220不具有CAN-SIC XL发送/接收装置12的全部功能性。

图11示出根据第二实施例的发送/接收装置220。发送/接收装置220可以代替发送/接收装置22而在图1的总线系统1中得以使用。

与先前实施例的发送/接收装置22不同，本实施例的发送/接收装置220具有接收模块2220及接收模式设置模块250。接收模式设置模块250具有至少一个逻辑模块253。所述至少一个逻辑模块253特别是逻辑与运算模块。

本实施例的接收模块2220具有第三接收器2223而不是第二接收器2222。第一接收器2221和第三接收器2222被设计和/或布置为，同步评估从总线40接收的差分信号CAN H、CAN Lo

下面仅描述与先前实施例的不同之处。

与先前实施例不同，在发送/接收装置220的运行中，接收器2221、2223都是激活的。因此，接收器2221、2223在仲裁阶段451和数据阶段452中都是激活的。

对于SIC用户站而言常见地并且如前所述地，第一接收器2221使用接收阈值T1。由此，例如，第一接收器2221针对低于例如0.7V的差分电压VDIFF的所有电压值而在其数字接收信号中输出值HI(高＝High)。

然而，第三接收器2223被设计为，使用接收阈值T2。所述接收阈值T2用于识别：当前是否正在总线40上传输消息45、47。由此，第三接收器2223可以如前所述地检查：差分电压VDIFF是否具有低于-0.43V或低于-0.23V的电压值。如果差分电压VDIFF高于接收阈值T2，则第三接收器2223仅在其数字接收信号中输出值HI(高＝High)。因此，对于来自图5的差分电压VDIFF的电平L1，第三接收器2223在其数字接收信号中输出值LW(低＝Low)。

基于由所述至少一个逻辑模块253对接收器2221、2223的信号进行的逻辑与运算，图5的差分电压VDIFF的电平L1的所有总线状态被隐没(ausblenden)或作为值LW(低＝Low)而显示。接收模式设置模块250输出数字接收信号RxD，只要所接收的差分电压VDIFF的电压值位于接收阈值T1、T2的电压值之间，所述数字接收信号就具有值HI(高＝High)。例如，只要总线40上的差分电压VDIFF的电压值在+0.7V和-0.35V之间，接收信号RxD就具有值HI(高＝high)。否则，接收信号RxD具有值LW(低＝Low)。

通过这种方式，具有第三接收器2223的接收模块2220可以防止发送/接收装置220以错误消息干扰总线40上的通信或进入协议异常状态。

接收模块2220因此被设计为，使用接收阈值T1、T2来在总线40上识别运行模式(SIC)或来自图4和图5的对应信号，以及容忍总线40上的运行模式(FAST RX)。然而，发送/接收装置2220比发送/接收装置12成本更低，因为发送/接收装置220不具有CAN XL发送/接收装置12的全部功能性。

图12示出了根据第三实施例的发送/接收装置2200。发送/接收装置2200可以代替发送/接收装置22或发送/接收装置220而在图1的总线系统1中得以使用。

与先前实施例的发送/接收装置220不同，发送/接收装置2200具有接收模式设置模块2500，所述接收模式设置模块2500除了先前实施例的逻辑模块253之外还附加地具有接口模块254。接口模块254使得本实施例的发送/接收装置2200不仅能够接收消息46，而且能够正确地接收消息45、47。

接口模块253设计用于，从总线40接收消息45、47，针对通信控制装置21适当地处理所述消息并且将所述消息45、47作为RxD信号转发给通信控制装置21。接口模块254因此具有发送/接收装置12的接收模块122的功能性。然而，接口模块254不具有发送/接收装置12的发送模块121的功能性。

当发送/接收装置2200运行时，接口模块254检查：是否接收到消息45、47。如果是这种情况，则接口模块254将信号S 3输出到发送模块221以便将发送模块221去激活。由此，发送模块221无法向总线40上进行发送。更具体而言，发送模块221由此无法将发送信号TxD发送到总线40上。在消息45、47结束后，接口模块254输出信号S 3到发送模块221，以便将发送模块221重置为正常状态。由此使得发送模块221能够向总线40上进行发送。

因此，由接收模式设置模块2500对发送/接收装置2200的运行模式进行设置、特别是切换，使得没有运行模式FAST TX是可能的，而是只有运行模式FAST RX是可能的。如果进行到运行模式FAST TX的切换，则接收模式设置模块2500、更准确地说是其接口模块254如前所述地设置，发送模块221被去激活。

在应执行固件更新(Firmware-Update)的情况下，本实施例的发送/接收装置2200的设计方案是特别有利的。因此可以以高达例如20Mbit/sec的速度接收用于固件更新(Firmware-Update)的数据。由此，固件更新(Firmware-Update)可以比仅接收消息46的情况下明显更快地进行。

接收模式设置模块2500因此被设计为，设置接收阈值T1、T2以便识别总线40上的运行模式(SIC、FAST RX)或来自图4和5的对应信号。接收模式设置模块2500、更准确地说是其接口模块254，还使发送/接收装置2200不仅能够接收CAN SIC消息46，而且能够接收FASTRX模式下的消息45、47。

然而，发送/接收装置2200比发送/接收装置12成本更低，因为发送/接收装置2200不具有CAN XL发送/接收装置12的全部功能性。

总线系统1的用户站10、20、30、接收模块222、2220、发送/接收装置22、220、2200的所有先前描述的设计方案以及在其中根据第一和第二实施例及其修改方案而执行的方法可以单独使用，也可以以所有可能的组合使用。附加地，特别是可以设想以下修改方案。

使用基于CAN协议的总线系统描述根据第一和第二实施例的前述总线系统1。然而，根据第一和/或第二实施例的总线系统1替代性地可以是另一种类型的通信网络，其中信号作为差分信号被传输。有利的但不是必要的前提条件是，在总线系统1中至少在特定时间段内保证用户站10、20、30对总线40的独占、无冲突的访问。

根据第一和/或第二实施例及其修改方案的总线系统1特别是这样的总线系统，在所述总线系统中在其中至少两个用户站10、20、30之间可以根据两个不同的CAN标准、例如CAN-HS或CAN FD或CAN SIC或CAN XL而进行通信。然而，总线系统1可以是另一种通信网络，在所述通信网络中信号作为差分信号并经由总线40串行传输。因此，上述实施例的功能性例如可以用在要在这样的总线系统中运行的发送/接收装置12、22中。

根据第一和第二实施例及其修改方案的总线系统1中的用户站10、20、30的数量和布置可以任意选择。