用于总线系统的发送/接收装置和其运行方法与流程

本发明涉及一种用于总线系统的发送/接收装置，其中发送/接收装置具有用于与总线系统的第一信号线连接的第一总线端子、用于与总线系统的第二信号线连接的第二总线端子和用于将总线发送信号输出到第一和第二总线端子的发送单元。

本发明还涉及一种用于运行这样的发送/接收装置的方法。

背景技术：

从de102015222334a1已知用于在通过总线系统进行数据接收时选择性渐隐总线振荡的装置和方法。已知的装置设置屏蔽元件来屏蔽总线信号的振荡。屏蔽元件是相对耗费的。

技术实现要素：

因此本发明的任务是，如下改进开头提及类型的发送/接收装置和其运行方法，即减小或避免现有技术的前述缺点。

提出一种用于总线系统的发送/接收装置，其中发送/接收装置具有用于与总线系统的第一信号线连接的第一总线端子、用于与总线系统的第二信号线连接的第二总线端子和用于将总线发送信号输出到第一和第二总线端子的发送单元，其中发送/接收装置具有用于接收可用于控制发送单元的运行状态的发送输入信号的输入端子，其中发送/接收装置具有识别装置，该识别装置被构造用于识别第一可预给定条件的存在并且在存在第一可预给定条件的情况下在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻或利用阻抗将第一和第二总线端子彼此连接，其中第一可预给定条件包括以下要素中的至少一个：a）发送输入信号和/或由其导出的信号的上升沿，b）发送单元的从驱动第一和第二总线端子的运行状态到不驱动第一和第二总线端子的运行状态的状态转换。

这有利地能够实现：在不需要如从现有技术已知的相对复杂的屏蔽单元的情况下减小不期望的总线振荡。借助发送输入信号的上升沿可以有利地识别可能在不期望的总线振荡时出现的运行状态发生。通过在可预给定的第一时长内借助可预给定的电阻将总线端子连接，可以有利地减小可能出现的总线振荡，因为在第一时长内通过接通的电阻得出更大的衰减。

替代于或补充于分析发送输入信号的上升沿，也可以分析发送单元的从驱动第一和第二总线端子的运行状态到不驱动总线端子的运行状态的状态转换，以便识别可能在不期望的总线振荡时出现的运行状态发生。发送单元的驱动运行状态的特征例如在于：发送单元给一个或多个总线端子加载相应的可预给定的参考电位。这例如可以通过将第一和/或第二总线端子接通到具有相应的参考电位的电路节点上来实现。相对地，发送单元的不驱动运行状态的特征例如在于：发送单元不给总线端子加载可预给定的参考电位，而是例如采用相对高欧姆状态。

在优选的实施方式中，在第一可预给定条件的意义上分析发送输入信号，因为发送输入信号的上升沿通常在时间上在从驱动状态到不驱动状态的运行状态变换之前出现，使得根据实施方式可以借助可预给定的电阻相应地及早激活衰减。

在其他实施方式中，识别装置被构造用于识别第二可预给定条件的存在，其中第二可预给定条件描述待借助发送单元发出的数据帧的数据阶段的存在，其中发送/接收装置被构造用于，当存在第一可预给定条件和第二可预给定条件时，在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻将第一和第二总线端子彼此连接。由此能够实现：在数据帧的数据阶段期间实施可预给定电阻的接通和因此不期望的总线振荡的衰减。例如，如果在数据阶段期间总线系统上的传输具有相对高的传输率、例如比特率，则这是特别有利的。

在一些实施方式中，也即在数据阶段之外可以放弃将可预给定的电阻连接到总线端子之间，即使存在第一可预给定条件。在这样的实施方式中，这例如是如下情况：在数据阶段之外、特别是在数据阶段之前进行的仲裁阶段设置相对低的传输率，其中该仲裁阶段特别是控制总线访问。在仲裁阶段的相对低的传输率的情况下，本身总是不期望的总线振荡不像在具有相对高的传输率的数据阶段期间的情况那样干扰地对数据传输起作用。换言之，在一些实施方式中，可预给定电阻的接通可以有针对性地在以下这样的运行阶段（例如数据阶段）中进行，在所述运行阶段中该接通特别有利于信号传输。根据其他实施方式，在所述运行阶段之外可以相应地不接通可预给定的电阻，使得在所述运行阶段之外端子关于总线线路的阻抗保持不变。

在其他实施方式中，设置用于从第一和第二总线端子接收总线接收信号并且根据总线接收信号输出接收输出信号的接收单元。通过该方式，通过总线系统接收的信号、总线接收信号可以由发送/接收装置接收。

在其他实施方式中规定，识别装置被构造用于识别第三可预给定条件的存在，其中第三可预给定条件包括以下要素中的至少一个：a）总线接收信号的从驱动到不驱动状态的状态变化，b）借助接收单元从总线接收信号导出的差分信号的下降沿，c）接收输出信号的上升沿，其中发送/接收装置被构造用于，如果至少存在第一可预给定条件和第三可预给定条件，则在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻将第一和第二总线端子彼此连接。由此能够实现在以下这样的阶段中特别可靠地激活可预给定电阻，在所述阶段中可能出现振荡。例如由总线接收信号的从驱动到不驱动状态的状态变化和同时存在第一可预给定条件（例如发送输入信号的上升沿）可以推断出，发送输入信号的沿变换在发送/接收装置方面是期望的并且该沿变换实际上也通过发送单元转换到总线端子上。因此，相对于在真实系统中存在的干扰脉冲和小故障得出高鲁棒性。

在其他实施方式中，相似信息可以由借助接收单元从总线接收信号导出的差分信号的下降沿来确定和/或由接收输出信号的上升沿来确定。

在其他实施方式中也可以设想，发送/接收装置被构造用于，如果存在第一可预给定条件和第二可预给定条件和第三可预给定条件，因此所有三个可预给定条件都存在，则在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻将第一和第二总线端子彼此连接。

在其他实施方式中，可预给定电阻具有在大约40欧姆和大约200欧姆之间、优选在大约80欧姆和大约160欧姆之间、进一步优选在大约100欧姆和大约140欧姆之间、简直特别优选大约120欧姆的值。由此得出通过接通可预给定电阻而特别有效地衰减不期望的振荡，同时相对低地影响必要时连接到发送/接收装置的总线端子上的总线系统或其他总线用户。

在其他实施方式中，识别装置具有至少一个与元件，用于逻辑连接至少分别表征一个可预给定条件的信号。

实施方式的其他方面通过一种用于总线系统的用户站来说明，该用户站具有至少一个根据权利要求1至6中至少一个所述的发送/接收装置。

实施方式的其他方面通过一种具有总线线路和至少两个用户站的总线系统来说明，该总线线路具有至少一个第一信号线和至少一个第二信号线，其中至少两个用户站中的至少一个用户站具有至少一个根据权利要求1至6中至少一个所述的发送/接收装置。

实施方式的其他方面通过一种根据权利要求9所述的用于运行总线系统的发送/接收装置的方法来说明。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。

本发明的其他特征、应用途径和优点从对本发明的实施例的以下描述中得出，这些实施例在附图中示出。在此，所有描述或示出的特征自身或以任意组合构成本发明的主题，与其在保护权利要求中的概括或其回引无关以及与其在说明书或附图中的表达或显示无关。

附图说明

在附图中：

图1示意性示出了根据一种实施方式的总线系统的简化框图，

图2示意性示出了根据另一种实施方式的总线系统的简化框图，

图3示意性示出根据一种实施方式的发送/接收装置的框图，

图4示意性示出根据另一种实施方式的发送/接收装置的框图，

图5a示出根据一种实施方式的方法的简化流程图，

图5b，5c分别示出根据另一种实施方式的方法的简化流程图，

图6a至6e分别示意性示出根据一种实施方式的运行参量的时间变化过程，

图7a至7e分别示意性示出根据另一种实施方式的运行参量的时间变化过程，以及

图8示意性示出根据一种实施方式的电阻装置的框图。

具体实施方式

图1示意性示出根据一种实施方式的总线系统1的简化框图，该总线系统可以应用于车辆、尤其机动车、飞机等或应用于工业机器人等。在图1中，总线系统1具有第一用户站110、第二用户站120、第三用户站130、第四用户站140、第五用户站150、总线线路160和终端电阻170，其中用户站110至150以星形拓扑来布置。总线系统1例如可以是can总线系统或can-fd总线系统等。十分普遍地，在本实施例中，总线系统1被设计用于以下通信，在该通信中至少暂时地确保用户站110至150之一对总线线路160独占的无冲突的访问。第一用户站110例如可以是机动车的控制设备。第二、第四和第五用户站120、140、150例如可以分别是机动车的传感器。第三用户站130例如可以是机动车的显示装置。

图2示出根据另一实施例的总线系统2。然而，不同于根据第一实施例的总线系统1，根据第二实施例的总线系统2具有线性总线拓扑，该总线拓扑在总线线路160的相应末端具有两个终端电阻170a、170b。在根据图2的总线系统2中，用户站110至150可以以与图1中相同的方式来构造。

图3示出根据一种实施方式的用于总线系统的发送/接收装置10的示意性框图。例如，下面参考图3描述的发送/接收装置10可以用在前面参考图1、2描述的总线系统1、2的至少一个用户站110、…、150中。

发送/接收装置10具有用于与在图3中示意性标明的总线系统1的第一信号线1a连接的第一总线端子12a和用于与总线系统1的第二信号线1b连接的第二总线端子12b。例如，总线线路160（图1）因此具有两个信号线1a、1b。

发送/接收装置10还具有用于将总线发送信号bs输出到第一和第二总线端子12a、12b的发送单元14，例如用于将信息经由总线线路160发送到其他用户站或其相应的发送/接收装置（未示出）的发送单元14，和用于接收可用于控制发送单元14的运行状态的发送输入信号txd的输入端子13a。优选地，发送单元14通过其端口或端子14a、14b与总线端子12a、12b连接。

发送/接收装置10还具有识别装置16，该识别装置被构造用于识别第一可预给定条件的存在并且在存在第一可预给定条件的情况下在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻将第一和第二总线端子12a、12b彼此连接，由此可以有针对性地衰减不期望的总线振荡。

在优选的实施方式中，第一可预给定条件包括发送输入信号txd的上升沿的存在。为了检查是否存在发送输入信号txd的所述上升沿，在优选实施方式中可以将发送输入信号txd和/或由其导出的信号输送给识别装置16。当前，这在图3中通过指向识别装置16的箭头txd来标明。因此，只要识别装置16根据发送输入信号txd的上升沿识别出存在第一可预给定条件，就可以借助由识别装置16输出的控制信号16a控制图3中所描绘的电阻装置17，使得所述可预给定电阻接通到总线端子12a、12b之间。

在优选实施方式中，为此，电阻装置17可以利用其端口或端子17a、17b例如与总线端子12a、12b固定连接。电阻装置17可以如例如在图8中示意性示出的那样具有电阻r以及与其串行布置的开关17c，该电阻r具有在大约40欧姆和大约200欧姆之间、优选在大约80欧姆和大约160欧姆之间、进一步优选在大约100欧姆和大约140欧姆之间、简直特别优选大约120欧姆的值，该开关17c可以通过控制信号、当前例如借助识别装置16提供的控制信号16a来控制。在其他实施方式中，电阻装置17例如也可以具有半导体器件、特别是场效应晶体管等，其漏源段可以在控制信号16a的作用下在高欧姆状态（“没有衰减电阻接通”）和运行状态之间进行控制，该运行状态具有漏源段的在上述范围内、例如大约120欧姆的电阻。

在其他优选实施方式中，第一可预给定条件包括由发送输入信号txd导出的信号的上升沿的存在。在还进一步优选的实施方式中，第一可预给定条件包括发送单元14的从驱动第一和第二总线端子12a、12b的运行状态到不驱动第一和第二总线端子12a、12b的运行状态的状态转换。这例如可以根据发送单元14的运行参量和/或在总线端子12a、12b之间所施加的信号来确定，例如借助于可选的接收单元18来确定，该接收单元通过端子18a、18b与总线端子12a、12b连接或可连接。

图5a为此示出根据本发明的方法的简化流程图。在步骤200中借助识别装置16（图3）识别第一可预给定条件的存在。在随后步骤210（图5a）中，例如在借助控制信号16a（图3）控制电阻装置17的情况下将可预给定电阻r接通到总线端子12a、12b之间。

在其他实施方式中，识别装置16被构造用于识别第二可预给定条件的存在，其中第二可预给定条件描述待借助发送单元14发送的数据帧的数据阶段存在，其中发送/接收装置10被构造用于，如果第一可预给定条件和第二可预给定条件存在，则在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻r（图8）将第一和第二总线端子12a、12b彼此连接。

由此能够实现：在数据帧的数据阶段期间实施可预给定电阻r的接通和因此不期望的总线振荡的衰减。例如，如果在数据阶段期间总线系统1（图3）上的传输具有相对高的传输率、例如比特率，则这是特别有利的。在一些实施方式中，也即在数据阶段之外可以放弃将可预给定的电阻r连接到总线端子12a、12b之间，即使存在第一可预给定条件。在这样的实施方式中，这例如是如下情况：在数据阶段之外、特别是在数据阶段之前进行的仲裁阶段设置相对低的传输率，其中该仲裁阶段特别是控制总线访问。在仲裁阶段的相对低的传输率的情况下，本身总是不期望的总线振荡不像在具有相对高的传输率的数据阶段期间的情况那样干扰地对数据传输起作用。换言之，在一些实施方式中，可预给定电阻r的接通可以有针对性地在以下这样的运行阶段（例如数据阶段）中进行，在所述运行阶段中该接通特别有利于信号传输。根据其他实施方式，在所述运行阶段之外可以相应地不接通可预给定的电阻r，使得在所述运行阶段之外总线端子12a、12b的阻抗保持不变。

在一些实施方式中，关于存在或不存在数据阶段的信息可以由未描绘的can控制器来提供。

图5b示出另一实施方式的简化流程图。在步骤200中借助识别装置16（图3）识别第一可预给定条件的存在。在随后步骤202中，借助识别装置16（图3）识别第二可预给定条件的存在，并且在步骤210a（图5b）中，例如在借助控制信号16a（图3）控制电阻装置17的情况下将可预给定电阻r接通到总线端子12a、12b之间。

在其他实施方式中，设置有接收单元18（参见图3）来从总线端子12a、12b接收总线接收信号be并且根据总线接收信号be输出接收输出信号rxd（或其前级、例如差分信号）。通过该方式，通过总线系统1接收的信号、总线接收信号be可以由发送/接收装置10接收。

在其他实施方式中规定：识别装置16被构造用于识别第三可预给定条件的存在，其中第三可预给定条件包括以下要素中的至少一个：a）总线接收信号be的从驱动到不驱动状态的状态变化，b）借助接收单元从总线接收信号导出的差分信号的下降沿，c）接收输出信号rxd的上升沿，其中发送/接收装置10被构造用于，如果至少存在第一可预给定条件和第三可预给定条件，则在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻r（图8）将第一和第二总线端子12a、12b彼此连接。由此能够实现在以下这样的阶段中特别可靠地激活可预给定电阻r，在所述阶段中可能出现不期望的总线振荡。例如由总线接收信号be的从驱动到不驱动状态的状态变化和同时存在第一可预给定条件（例如发送输入信号txd的上升沿）可以推断出，发送输入信号的沿变换关于发送/接收装置是期望的并且该沿变换实际上也通过发送单元14转换到总线端子12a、12b上。因此，相对于在真实系统中存在的干扰脉冲和小故障得出高鲁棒性。

在其他实施方式中，相似信息可以由借助接收单元18从总线接收信号be导出的差分信号（例如表征总线端子12a、12b之间的电位差）的下降沿来确定和/或由接收输出信号的上升沿来确定。

在其他实施方式中也可以设想，发送/接收装置10被构造用于，如果存在第一可预给定条件和第二可预给定条件和第三可预给定条件，因此所有三个可预给定条件都存在，则在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻r将第一和第二总线端子12a、12b彼此连接。

图5c示出另一实施方式的简化流程图。在步骤200中借助识别装置16（图3）识别第一可预给定条件的存在。在随后可选的步骤202中，借助识别装置16（图3）识别第二可预给定条件的存在，在随后步骤204中，借助识别装置16（图3）识别第三可预给定条件的存在，并且在步骤210b（图5c）中，例如在借助控制信号16a（图3）控制电阻装置17的情况下将可预给定电阻r接通到总线端子12a、12b之间。

在其他优选实施方式中，识别装置16具有至少一个与元件16b，用于逻辑连接多个至少分别表征一个可预给定条件的信号，例如用于逻辑连接发送输入信号txd和出于清楚性未在图3中描绘的控制信号，该控制信号（例如在第二可预给定条件的意义上）用信号通知数据阶段的存在。

图4示意性示出根据另一实施方式的发送/接收装置10a的框图，该发送/接收装置当前例如被构造用于在总线系统1上运行，该总线系统1构造为can-fd总线系统。下面尤其只描述与根据图3的配置10的区别。发送/接收装置10a通过端子11a与第一参考电位can_gnd连接，第一参考电位can_gnd例如是接地电位。发送/接收装置10a通过端子11b与第二参考电位can_supply连接，第二参考电位can_supply例如是相应于运行电压的例如+5伏特的参考电位。

发送单元14具有发送信号驱动器141，该发送信号驱动器根据输送给其的发送输入信号txd来产生用于控制两个半导体开关142a、142b的输出信号。如从图4中可见，在通过发送输入信号txd相应控制第一半导体开关142a的情况下可以将发送单元14的第一端子14a置于取决于第二参考电位can_supply的电位上，其中发送单元14通过第一端子14a与第一总线端子12a连接。类似于此，在通过发送输入信号txd相应控制第二半导体开关142b的情况下可以将发送单元14的第二端子14b置于取决于第一参考电位can_gnd的电位上，其中发送单元14通过第二端子14b与第二总线端子12b连接。因此，发送单元14的该运行状态也称为发送单元14的驱动运行状态。相应地，如果相关端子14a、14b或12a、12b没有通过半导体开关142a、142b置于前述电位上，则得出发送单元14的不驱动运行状态。该状态也可以称为发送单元14的高欧姆状态。

即使在图4中示例性描述的配置的情况下也可以实施例如根据图5a（或5b或5c）的方法。因此，在该实施方式中，识别装置16例如识别发送输入信号txd或由其导出的信号txd'的上升沿作为存在第一可预给定条件，该信号txd'例如在发送信号驱动器141的输出端根据发送输入信号txd而获得。然后，发送/接收装置10a或识别装置16可以又在可预给定的第一时长内在将电阻r（图8）接通到总线端子12a、12b之间的意义上控制电阻装置17。

在优选实施方式中，可预给定第一时长在大约40ns（纳秒）和大约150ns之间。

接收单元18具有第一端子18a和第二端子18b。接收单元18通过这些端子18a、18b与总线端子12a、12b连接。接收比较器181将在端子18a、18b上存在的差别总线信号以本身已知的方式转换为差分电压或差分信号vdiff。在一些实施方式中，差分信号vdiff可输送给识别装置16，以便该识别装置可以如前面已经描述的那样尤其根据该差分信号vdiff检查相应的可预给定条件的存在。差分信号vdiff也可以视为can总线线路can_h和can_l之间的差分电压。在这种情况下适用：vdiff=can_h-can_l。差分信号vdiff对于隐性位例如为0v并且对于显性位典型地为2v。

下面参考图6a至6e描述根据实施方式的发送/接收装置10、10a的不同运行参量。在图6a至6e中描绘的运行情况下，为了直观目的，没有将可预给定电阻r（图8）接通到总线端子12a、12b之间，因此根据实施方式的本身不期望的总线振荡没有衰减。

在图6a中描绘的第一信号s1表示发送输入信号txd（图3、4）的时间变化过程，该发送输入信号可以为了控制发送单元14的运行状态而被输送给发送单元14。在第一时间范围b1（图6a）和第三时间范围b3内，通常是逻辑信号的发送输入信号s1具有高（high）状态。相对地，发送输入信号s1在第一时间范围b1和第三时间范围b3之间的第二时间范围b2内具有低（low）状态。在第二时间范围b2内，发送单元14因此处于驱动状态，并且在时间范围b1、b3内，发送单元14分别处于不驱动状态。范围b1、b3也表示所谓的隐性总线状态，并且范围b2表示所谓的显性总线状态。

图6b示出在总线端子12a、12b上存在的总线信号s2。明显可见的是，在从显性总线状态（范围b2）到隐性总线状态（范围b3）的转换中出现不期望的总线振荡，其加难了对总线信号的分析。

图6c示出第三信号s3和例如大约0.7v的接收阈thr1，第三信号s3表征在接收比较器181的输出端上的差分信号vdiff的时间变化过程。可见，在图6b中描绘的在第三范围b3内的总线振荡导致图6c中的差分信号vdiff或s3的相似振荡。

图6d示出根据差分信号vdiff和接收阈thr1确定的数字信号s4，该数字信号在第三时间范围b3内具有在高状态和低状态之间的相应信号波动。

图6e示出信号s5，其可以可选地由根据图6d的数字信号s4来确定，例如在使用未示出的接收信号驱动器（例如在图4中布置在接收比较器181的输出端的右侧）的情况下来确定，该接收信号驱动器也可以可选地进行电平适配。在一些实施方式中，信号s5也可以作为can-“rxd”信号或接收输出信号在端子13b（图4）上被提供用于后置于发送/接收装置10a的单元（例如can控制器，未示出）。can控制器例如也可以在端子13a上提供发生输入信号txd。图6e中的箭头a1标明标明采样时间点。可见，不期望的总线振荡在采样时间点a1干扰信号分析。

下面参考图7a至7e描述在范围b1、b2、b3中的发送接收信号s1的相似状态变换，其中然而不同于图6a至6e，当前有利地使用根据实施方式的原理。如从图7b可见，总线信号s2因此在范围b3中只还具有相对短的“振荡周期”，在该“振荡周期”中加难了明确分析。相同情况适用于图7c、7d、7e的信号s3、s4、s5。从图7e可见，没有不期望的总线振荡在采样时间点a1干扰信号分析。

在图7a中，发送输入信号txd或s1的上升沿利用附图标记sf1表示，该上升沿可以用作激活衰减电阻r（图8）的实施方式的意义上的可预给定第一条件。在图7c中示出差分信号s3的下降沿ff1，其可以用作激活衰减电阻r（图8）的实施方式的意义上的可预给定第三条件。在图7e中示出接收输出信号rxd或s5的上升沿sf2，其可以用作激活衰减电阻r（图8）的实施方式的意义上的可预给定第三条件。

根据实施方式的原理不限于应用在can或can-fd总线系统中，而是例如也可以应用于lvds总线系统或普遍应用于具有显性和隐性总线状态的所有总线系统。