用于改进can总线系统中的消息的接收质量的设备和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于总线系统的用户站和用于改进总线系统的用户站中的消息的接 收质量的方法，其中特别是在CAN总线系统上的信息传输中的接收质量即使在例如由于 分支、故障终端负载、失配、压伤的电缆敷设而在总线系统内所存在的不利的条件下也被改 进。
【背景技术】
[0002] CAN总线系统广泛流行于传感器和控制设备之间的通信。在CAN总线系统中消息 借助CAN协议传输，如在IS011898中的CAN规范中所说明的那样。另外近来为此提出以 下技术，例如CAN-FD，其中消息根据规范"具有灵活的数据率的CAN，规范版本1. 0"（来源 http ://www. semiconductord. de)传输，等等。在这样的技术中，最大可能的数据率通过在 数据区的范围内使用超过IMBit/s的值的较高的时钟来提高。这通常对传输质量产生负 荷，例如以较高的位错率的形式，只要以实际存在的总线拓扑为基础的话。
[0003] 实际存在的总线拓扑通常与理论如下偏离，即在总线线路上在总线线路具有与理 论偏离的波阻抗的位置上产生反射。这样的位置例如是分支、故障终端负载、失配、压伤的 电缆敷设，其在实际的实施中经常可以在例如支线、无源的星形接点等处见到。由此产生的 反射导致总线线路上的状态的时间的串扰，使得发送的符号或者位串扰到时间上后继的符 号上并且所述时间上后继的符号的检测可能失真。
[0004] 根据IS011898中的CAN规范，总线线路应该在两端用线路阻抗终止，使得用于所 规定的最大的电缆长度的振荡过程在发送的符号内衰减并且在符号间隔结束时产生明确 的状态。然而，在现实中经常不可避免在两个或者更多个CAN符号之间的串扰。
[0005] CAN总线系统的接收器由大多在微控制器内集成的通信处理器和发送器/接收器 组成，该发送器/接收器也称为收发器并且大多作为具有到总线线路的直接的连接的单独 的芯片来实施。在这样的收发器中，接收路径大多仅包括具有前置的用于总线电平的偏压 匹配（Bias-Anpassung)的分压器的比较器。该比较器直接从支配的和衰退的位状态分析 总线电平并且在输出端上形成决定。
[0006] 然而，信号决定的直接的形成和输出具有以下缺点：总线线路上的反射的效果 负面影响该决定并且能够在信号传输中导致错误决定。这特别是在数据区的范围内超过 IMBit/s的值的较高的时钟的情况下是这种情况，例如这在CAN-FD中得出。在此，由于位持 续时间缩短，反射已经起负面的作用，所述反射在具有低时钟频率的常规的CAN总线系统 中还对决定做出有利的贡献。
[0007] 通常，电缆过渡处朝向较高阻抗的反射导致具有正号的反射。相反，电缆过渡处朝 向较低阻抗的反射导致具有负号的反射。由于两种反射在不同的距离上因此产生时间的移 动。
[0008] 所观察的反射强烈地限制当前观察的具有较高的数据传输时钟的技术、例如 CAN-FD等的例如涉及可能的拓扑、电缆长度等的使用领域。
[0009] 尽管在通信技术的领域中一般公知用于改进接收器中的检测质量的较正方法，但 是迄今未知针对CAN通信系统的应用。此外，为CAN通信系统使用已知的较正方法需要特 别的措施，因为所述校正方法在系统设计中未考虑。
【发明内容】
[0010] 因此本发明的任务是，提供一种用于总线系统的用户站和一种方法，所述用户站 和方法解决上面提到的问题。特别应该提供一种用于总线系统的用户站和一种方法，所述 用户站和方法在特别是CAN总线系统的总线系统上即使在实际的总线线路的所述不利的 条件下也改进信息传输时的接收质量。
[0011] 该任务通过具有权利要求1的特征的用于总线系统的用户站解决。所述用户站包 括估计装置和修正装置，该估计装置用于当该总线系统的仅另外的用户站向该总线系统上 发送消息时和/或之后估计通道脉冲响应，或者用于直接从由该用户站接收的信号确定滤 波器所需的功能，该修正装置用于根据由估计装置估计的通道脉冲响应修正由该用户站接 收的信号。
[0012] 所述用户站也适合在更高时钟的系统中、例如CAN-FD等中使用。用户站的关于接 收的信号的功能在一种实施方式中也能够特别作为前处理在发送器/接收器或者收发器 或者CAN收发器或者收发器芯片组或者CAN收发器芯片组中实现。特别可以把考虑的功能 或者作为单独的电子构件（芯片）嵌入收发器内，或者嵌入在集成的整体解决方案中，在该 整体解决方案中仅存在电子构件（芯片）。
[0013]用户站能够用于改进CAN通信系统中的接收并且因此提供更高的可靠性。在此， 总线信号不像迄今为止那样直接通过比较器或者类似器件来决定，而是例如（事先）通过 对先前决定的接收值的附加的滤波和反馈来修正。还可以通过假设表示决定并且还继续处 理决定的接收值。
[0014] 用户站的另外的有利的设计方案在从属权利要求中说明。
[0015] 估计装置可以被构造，使得其根据LMS算法或者RLS算法执行通道脉冲响应的估 计，或者使得其直接确定通道脉冲响应。
[0016] 估计装置可以被构造，使得其在估计通道脉冲响应时使用先前接收的消息的参数 和/或系数，所述参数和/或系数通过消息标识符被分配给相应的发送站。
[0017] 估计装置还可以被构造，使得其事先通过假设表示其估计的结果。修正装置可以 被构造用于继续处理根据例如DDFSE算法决定的接收值。
[0018] 另外，可以构造修正装置用于根据DFE算法或者BCJR算法或者DDFSE算法修正由 用户站接收的信号。
[0019] 修正装置也可以包括用于修正由用户站接收的信号的滤波器，其中在滤波器的输 入端上例如信号对干扰功率比在相应的决定时间点被最大化或者如下进行优化。在此，可 以使用另一个滤波器，用于对先前根据DDFSE算法决定的接收值进行滤波，并且修正装置 可以被构造用于反馈滤波器的输出。
[0020] 优选地，用户站另外包括发送/接收装置，以用于直接连接到总线系统的总线线 路上；和通信控制装置，以用于处理由发送/接收装置接收的信号和用于以信号的形式提 供要由发送/接收装置发送的消息，其中估计装置和/或修正装置是发送/接收装置或者 通信控制装置的部分。
[0021] 上面说明的用户站可以是总线系统的部分，该总线系统另外包括总线线路和至少 两个用户站，所述用户站通过总线线路互相连接，使得所述用户站能够互相通信。在此，至 少两个用户站中的至少一个是上面说明的用户站。
[0022] 此外，上面所述的任务通过用于改进在根据权利要求9所述的总线系统的用户站 中的消息的接收质量的方法解决。该方法包括以下步骤，用于影响总线系统的用户站中的 消息的接收质量的方法，具有以下步骤：当所述总线系统的仅还有另外的用户站向该总线 系统发送消息时和/或之后使用估计装置估计通道脉冲响应，或者使用估计装置直接从由 用户站接收的信号确定滤波器所需的功能，和使用修正装置根据由估计装置估计的通道脉 冲响应修正由用户站接收的信号。
[0023] 本方法也特别适合在更高时钟的系统、例如CAN-FD等中使用并且能够在一种实 施方式中特别作为前处理在用户站内实现。此外，本方法也能够在具有相似结构的其他的 系统中、例如FlexRay等中应用。
[0024] 本方法提供和在前面关于用户站所述的同样的优点。
[0025] 本发明的另外的可能的实施方案还包括先前或者后面关于实施例说明的特征或 者实施方式的未明确所述的组合。在此，专业人员还添加单个方面作为对本发明的相应基 本形式的改进或者补充。
【附图说明】
[0026] 下面参照附图并且根据实施例详细说明本发明。其中：
[0027] 图1示出根据第一实施例的总线系统的简化的方框电路图；
[0028] 图2示出根据第一实施例的总线系统的发送/接收装置的电路图；
[0029] 图3示出一个发送信号的信号变化，该发送信号通过根据第一实施例的总线系统 传输；
[0030] 图4示出对图3中示出的信号变化的通道脉冲响应的第一实例；
[0031] 图5示出一个接收信号的信号变化，该接收信号由图2的发送/接收装置在根据 图4的通道脉冲响应的情况下接收；
[0032] 图6示出对图3中示出的信号变化的通道脉冲响应的第二实例；
[0033] 图7示出一个接收信号的信号变化，该接收信号由图2的发送/接收装置在根据 图6的通道脉冲响应的情况下接收；
[0034] 图8示出根据第一实施例的方法的流程图；
[0035] 图9示出根据第二实施例的总线系统的简化的方框电路图；
[0036] 图10示出用于说明根据第二实施例的总线系统的估计装置和修正装置的功能的 方框电路图。
[0037] 只要未另外说明，在附图中相同的或者功能相同的元件设置有相同的附图标记。
【具体实施方式】
[0038] 图1示出一个总线系统1，其例如可以是CAN总线系统、CAN-FD总线系统等。该总 线系统1可以在车辆、特别是在机动车、飞机等内或者医院等内使用。
[0039] 在图1中，总线系统1具有多个用户站10、20、30，所述用户站分别连接到总线线路