1.本发明涉及用于通信控制装置的接口模块、用于串行总线系统的用户站的发送/接收装置以及用于在以高数据速率和大差错鲁棒性工作的串行总线系统中进行通信的方法。
背景技术：
2.经常使用总线系统例如在车辆中用于在传感器和控制设备之间进行通信，在所述总线系统中数据在作为具有can fd的can协议规范的标准iso11898-l:2015中作为消息被传输。消息在总线系统的总线用户、诸如传感器、控制设备、传送器等之间被传输。
3.为了能够以比在can情况下更高的位速率传输数据，在can fd消息格式中存在用于在消息内切换到更高的位速率的选项。在此情况下，通过在数据字段的区域中使用更高的时钟脉冲，使最大可能的数据速率升高到超过1 mbit/s（兆位/秒）的值。这样的消息在下面也被称为can fd帧或can fd消息。在can fd的情况下将有效数据长度从8字节扩展到高达64字节，并且数据传输速率明显比在can情况下更高。
4.为了比在can fd情况下更快速地将数据从发送总线用户传输到接收总线用户，can fd后继总线系统目前处于开发中。在此情况下，除了在数据阶段中比在can fd情况下更高的数据速率之外，还应该增加高达64字节的迄今利用can fd实现的有效数据长度。然而，即使在can fd后继总线系统的情况下也应该维持基于can或can fd的通信网络的鲁棒性的优点。
5.可设想的是，在数据阶段中还通过以下方式提高更高的数据速率，即附加地切换物理层，所述物理层对应于已知osi模型（开放系统互连模型（open systems interconnection modell））的物理层（位传输层）或层1。然而，在这种情况下可以切换发送/接收装置的运行方式，所述发送/接收装置将信号驱动到总线上并且从总线接收信号。为了鲁棒的数据传输，发送/接收装置的运行方式在各个发送和接收运行方式之间的切换必须尽可能无摩擦地运转。只有这样才能避免因由于发送/接收装置的运行方式的有差错的切换而引起的传输差错导致的附加传输。
6.此外，数据在总线上被传输得越快，可以对用户站的协议控制器从总线接收的信号的质量提出越高的要求。如果例如所接收的信号的位的边沿陡度太低，并且协议控制器中的规范不够精确，则不能正确地解码所接收的信号。
7.如果所接收的信号的位的边沿陡度被增加，则得出更高的辐射。协议控制器中的规范越精确，协议控制器的成本就越高，并且所接收信号的解码就变得越复杂。
技术实现要素：
8.因此，本发明的任务是提供解决上述问题的用于通信控制装置的接口模块、用于串行总线系统的用户站的发送/接收装置以及用于在串行总线系统中进行通信的方法。尤
其是，应该提供用于通信控制装置的接口模块、用于串行总线系统的用户站的发送/接收装置以及用于在串行总线系统中进行通信的方法，其中在大差错鲁棒性的情况下可以实现高数据速率和每帧有效数据的量的增加。
9.该任务通过具有权利要求1的特征的用于串行总线系统的用户站的通信控制装置的接口模块解决。接口模块具有至少一个配置寄存器，用于配置帧的第一通信阶段的位时间和/或所述帧的第二通信阶段的位时间，利用所述帧在总线系统的用户站之间交换消息；以及调制器，用于将发送信号调制成经调制的发送信号，所述经调制的发送信号具有第二通信阶段的在至少一个配置寄存器中配置的位时间，所述位时间与所述第一通信阶段的位时间不同，其中所述接口模块被设计用于在所述第一通信阶段中将输入到所述调制器中的信号输出给所述用户站的发送/接收装置，以便将所述发送信号发送到所述总线系统的总线上，并且其中所述接口模块被设计用于在所述第二通信阶段中将由所述调制器产生的经调制的发送信号输出给所述用户站的发送/接收装置，以便将所述经调制的发送信号发送到所述总线系统的总线上。
10.接口模块能够以非常可靠和鲁棒的方式对于不同的通信阶段用信号通知发送/接收装置的运行方式的切换。接口模块被设计为使得两个也可以被称为位持续时间或位长度的位时间可以根据通信阶段彼此无关地被配置。在此，接口模块使得能够在无在通信控制装置和发送/接收装置之间的附加的昂贵端子的情况下为can fd后继总线系统提供所需要的快速数据传输。
11.可选地，接口模块附加地被设计为使得保持接收信号rxd中的位的对称性，发送/接收装置从由总线中接收的信号产生了所述接收信号rxd并且发送给通信控制装置。这不仅在发送can帧时而且在接收can帧时适用。在任何情况下，接收信号rxd中的位的不对称性仅略微被增加。在此情况下，接口模块应用与线路编码方法相比不太复杂的方法来维持信号的对称性，诸如pwm编码、曼彻斯特编码。从而数据传输和接收信号rxd的解码的复杂性降低。
12.此外，即使在发送/接收装置（收发器）和通信控制装置（微控制器）之间的接收信号rxd的差分传输时也可以维持nrz编码（nrz=non-return-to-zero（不归零））。因此，现在可以使用具有慢边沿的端子（引脚）用于在发送接收装置（收发器）和通信控制装置（微控制器）之间进行数据传输。所接收的信号、尤其是接收信号rxd的位的所得到的较小边沿陡峭性显著降低系统的辐射。
13.因此，利用接口模块可以选择所接收的信号、尤其是接收信号rxd的位的这种边沿陡峭性，使得可以毫无问题地满足对辐射的要求。此外，通信控制装置不必使用复杂的线路编码方法、诸如pwm编码或曼彻斯特编码来保持信号的对称性。从而数据传输和接收信号rxd的解码的复杂性降低。
14.此外，利用接口模块可以在通信控制装置和发送/接收装置之间在通信阶段之一中保留由can已知的仲裁并且仍然与can或can fd相比仍然再次可以显著提高传输速率。这可以通过以下方式实现：使用具有不同位速率的两个通信阶段，并且为发送/接收装置可靠地识别第二通信阶段的开始，在所述第二通信阶段中有效数据以比仲裁中更高的位速率被传输。因此，发送/接收装置可以可靠地从第一通信阶段切换到第二通信阶段。
15.因此，可以实现：明显提高位速率以及从而明显提高从发送方到接收方的传输速
度。然而，在此情况下同时保证大的差错鲁棒性。这一起有助于实现至少10mbps的净数据速率。此外，有效数据的大小可以大于64字节，尤其是每帧高达4096字节，或者根据需求具有任意的长度。
16.如果在总线系统中还存在根据can协议和/或can fd协议发送消息的至少一个can用户站和/或至少一个can fd用户站，则也可以使用由通信控制装置执行的方法。
17.在从属权利要求中说明通信控制装置的有利的其他设计方案。
18.接口模块此外可以具有第一多路复用器，用于从通信控制装置接收控制信号并且用于接收发送信号和经调制的发送信号以及用于将发送信号或经调制的发送信号根据控制信号输出给发送/接收装置。
19.可设想的是，接口模块此外具有时钟分配器块，用于基于时钟信号以及在所述至少一个配置寄存器中配置的参数产生时钟信号，所述通信控制装置以所述时钟信号产生所述发送信号，其中所述调制器被设计用于基于由所述时钟分配器块产生的时钟信号产生经调制的发送信号。
20.所述调制器可能地被设计用于对所述发送信号进行脉宽调制（pwm），其中所述至少一个配置寄存器具有用于确定pwm符号的两个相位的长度的至少两个参数。附加地或可替代地，至少一个配置寄存器可以具有调制偏移作为用于调制器的脉宽调制的参数。
21.根据一个实施例，接口模块此外具有：解码块，用于接收由所述发送/接收装置从由所述总线接收的信号中产生的数字接收信号和与所述数字接收信号反相的接收信号并且用于将所得到的差分信号解码成非差分的接收信号；以及第二多路复用器，用于如果所述发送/接收装置被切换到所述第二通信阶段的运行方式，则将由所述解码块产生的非差分的信号输出给所述通信控制装置。
22.前述接口模块可以是用于串行总线系统的用户站的通信控制装置的一部分，其中所述通信控制装置此外具有通信控制模块，用于产生发送信号来控制所述用户站与所述总线系统的至少一个其他用户站的通信，在所述总线系统中为了在所述总线系统的用户站之间交换消息使用至少一个第一通信阶段和第二通信阶段，其中所述通信控制模块此外被设计用于产生控制信号并且将所述控制信号输出给接口模块，所述控制信号说明：由所述调制器产生的经调制的发送信号何时可以被输出给用户站的发送接收装置。在此情况下，所述运行方式信令信号向所述接口模块可能用信号通知：所述发送/接收装置根据所述总线上的通信可以被切换到哪种运行方式。
23.通信控制装置此外可以具有用于将发送信号发送给发送/接收装置的第一端子、用于从发送/接收装置接收数字接收信号的第二端子以及用于在stb端子处从所述发送/接收装置接收与所述数字接收信号反相的数字接收信号的第三端子，所述stb端子被设置用于向所述发送/接收装置用信号通知等待状态，在所述等待状态下在总线处不发生通信。
24.通信控制模块可选地被设计用于在所述第一通信阶段中以具有第一位时间的位产生所述发送信号，所述位时间是所述通信控制模块在所述第二通信阶段中在所述发送信号中产生的位的第二位时间的至少10倍。
25.前述任务此外通过具有权利要求11的特征的用于串行总线系统的用户站的发送/接收装置解决。所述发送/接收装置具有发送/接收模块，用于将发送信号发送到所述总线系统的总线上，在所述总线系统中为了在所述总线系统的用户站之间交换消息使用至少一
个第一通信阶段和第二通信阶段，并且用于从由所述总线接收的信号中产生数字接收信号；第一端子，用于从通信控制装置接收发送信号；第二端子，用于将所述数字接收信号发送给所述通信控制装置；编码块，用于产生与所述数字接收信号反相的接收信号；以及第三端子，用于将反相接收信号发送给所述通信控制装置。
26.发送/接收装置提供与先前关于接口模块和/或通信控制装置所提到的优点相同的优点。发送/接收装置的有利的其他设计方案在从属权利要求中得以说明。
27.发送/接收模块可选地被设计用于将所述发送信号作为差分信号发送到所述总线上，其中所述第三端子是输入输出可切换的stb端子，所述stb端子被设置用于向所述发送/接收装置用信号通知等待状态，在所述等待状态下在所述总线处不发生通信。
28.根据一个选项，利用与在所示第二通信阶段中从所述总线接收的信号不同的物理层产生在所述第一通信阶段从所述总线接收的信号。
29.可设想的是，在第一通信阶段中协商：所述总线系统的用户站中的哪一个在随后的第二通信阶段中获得对所述总线的至少暂时排他性的、无冲突的访问。
30.前述通信控制装置和前述发送/接收装置可以是总线系统的用户站的一部分，所述总线系统此外包括总线和至少两个用户站，所述用户站经由总线相互连接，使得所述用户站可以串行地相互通信。在此情况下，至少两个用户站中的至少一个具有前述通信控制装置和前述发送/接收装置。
31.前述任务此外通过根据权利要求15所述的用于在串行总线系统中进行通信的方法来解决。该方法利用用于总线系统的用户站被执行，在所述总线系统中为了在所述总线系统的用户站之间交换消息使用至少一个第一通信阶段和第二通信阶段，其中所述用户站使用前述接口模块，并且其中所述方法包括以下步骤：利用调制器将发送信号调制成经调制的发送信号，所述经调制的发送信号具有所述第二通信阶段的在所述至少一个配置寄存器中配置的位时间，所述位时间与所述第一通信阶段的位时间不同，在所述第一通信阶段中利用所述接口模块将输入到所述调制器中的发送信号输出给所述用户站的发送/接收装置，以便将所述发送信号发送到所述总线系统的总线上，以及在所述第二通信阶段中利用所述接口模块将由所述调制器产生的经调制的发送信号输出给所述用户站的发送/接收装置，以便将所述经调制的发送信号发送到所述总线系统的总线上。
32.该方法提供与先前关于接口模块和/或通信控制装置和/或发送/接收装置提到的优点相同的优点。
33.本发明的其他可能的实现还包括先前或在下面关于实施例描述的特征或实施方式的未明确提到的组合。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善或补充。
附图说明
34.下面参考所述附图并且根据实施例更详细地描述本发明。其中：图1示出根据第一实施例的总线系统的简化框图；图2示出用于阐明可以由根据第一实施例的总线系统的用户站发送的消息的结构的图解；图3示出根据第一实施例的具有接口模块的总线系统的用户站的简化示意框图；
图4示出当在根据第一实施例的总线系统中发送消息时的通信阶段的序列以及用于切换图3的用户站的发送/接收装置的运行方式的所属控制信号的时间表示；图5至7示出在图3的用户站的发送/接收装置的运行方式变换时信号的时间表示；图8至12分别示出图3的用户站处的信号或状态的时间表示，用于阐明在经由总线系统的总线发送的消息的数据阶段中用户站的发送信号的pwm编码；图13和14示出借助于脉宽调制pwm对状态数据0和数据1进行编码的时间表示；和图15示出根据第二实施例的具有接口模块的总线系统的用户站的简化示意框图。
35.在图中，只要无另外说明，相同或功能相同的元件配备有相同的附图标记。
具体实施方式
36.图1作为示例示出总线系统1，所述总线系统1尤其是基本上针对can总线系统、can fd总线系统、can fd后继总线系统和/或其变型被设计，如下所述。can fd后继总线系统在下面中被称为can xl。可以在交通工具、尤其是机动车辆、飞机等中或者在医院等中使用总线系统1。
37.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具有第一总线芯线41和第二总线芯线42的总线40上。总线芯线41、42也可以被称为can_h和can_l，并且用于在发送状态下为信号耦合输入显性电平或产生隐性电平之后进行电信号传输。可以在各个用户站10、20、30之间串行地经由总线40以信号的形式传输消息45、46。用户站10、20、30例如是机动车辆的控制设备、传感器、显示设备等。
38.如图1中所示，用户站10具有通信控制装置11、发送/接收装置12和接口模块15。与此不同，用户站20具有通信控制装置21和发送/接收装置22。用户站30具有通信控制装置31、发送/接收装置32和接口模块35。用户站10、20、30的发送/接收装置12、22、32分别直接连接到总线40上，即使这在图1中未阐明。
39.在每个用户站10、20、30中，消息45、46被编码并且能以帧的形式经由txd线路和rxd线路逐位地在相应的通信控制装置11、21、31和所属的发送/接收装置12、22、32之间被交换。这在下面更详细地得以描述。
40.通信控制装置11、21、31分别用于控制相应的用户站10、20、30经由总线40与连接到该总线40上的用户站10、20、30中的至少一个其他用户站的通信。
41.通信控制装置11、31创建并且读取第一消息45，所述第一消息例如是经修改的can消息45，所述经修改的can消息以下也被称为can xl消息45。在此情况下，经修改的can消息45或can xl消息45基于can fd后继格式构建，所述can fd后继格式参考图2更详细地予以描述。通信控制装置11、31此外可以被实施用于根据需求为发送/接收装置12、32提供can xl消息45或can fd消息46或从所述发送/接收装置12、32接收can xl消息45或can fd消息46。通信控制装置11、31因此创建并且读取第一消息45或第二消息46，其中第一消息和第二消息45、46通过其数据传输标准来区分，即在这种情况下通过can xl或can fd来区分。
42.通信控制装置21可以如根据iso 11898-1:2015的传统can控制器那样来实施，尤其是如can fd容忍型经典can控制器或can fd控制器那样来实施。通信控制装置21创建并且读取第二消息46、例如经典can消息或can fd消息46。在can fd消息46的情况下可以包括数量为0直至64个数据字节，所述数据字节为此还以比在经典can消息的情况下明显更快的
数据速率被传输。在后者的情况下，通信控制装置21如传统的can fd控制器那样来实施。
43.除了下面更加详细描述的差异之外，发送/接收装置12、32可以实施为can xl收发器。发送/接收装置12、32可以附加地或可替代地如传统的can fd收发器那样来实施。发送/接收装置22可以如传统的can收发器或can fd收发器那样来实施。
44.利用两个用户站10、30，可以实现具有can xl格式的消息45的形成和然后传输以及这样的消息45的接收。
45.图2对于消息45示出如由发送/接收装置12或发送/接收装置32发送的can xl帧450。can xl帧450为了在总线40上的can通信而被划分为不同的通信阶段451至455，即仲裁阶段451、第一切换阶段452、数据阶段453、第二切换阶段454和帧结束阶段455。
46.在仲裁阶段451中，例如在起初发送位，所述位也被称为sof位并且表明帧的开始或帧开始。在仲裁阶段451中，此外发送用于标识消息45的发送方的例如11位的标识符。在仲裁时，借助于标识符逐位地在用户站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，并且因此对于用于在切换阶段452和随后的数据阶段453中进行发送的下一时间获得对总线系统1的总线40的排他性访问。
47.在本实施例的情况下，在第一切换阶段452中，准备从仲裁阶段451切换到数据阶段453中。切换阶段452可以具有以下位，所述位具有仲裁阶段451的位的位持续时间t_b1并且利用仲裁阶段451的物理层被发送。
48.在数据阶段453中，帧450的位利用数据阶段453的物理层并且以位持续时间t_b2被发送，所述位持续时间比仲裁阶段451的位的位持续时间t_b1更短。在数据阶段453中，发送can xl帧450或消息45的有效数据。有效数据也可以被称为消息45的数据字段。为此，可以在数据阶段453中在标识数据字段中的内容的类型的数据字段标识符之后发送例如11位长的数据长度代码（data-length-code）。例如，代码可以采用1直至2048的值或具有步距为1的其他值。可替代地，数据长度代码可以包括更少或更多位，使得值范围和步距可以采用其他值。随后是其他字段，诸如头部校验和字段。然后发送can xl帧450或消息45的有效数据。在数据阶段453结束时，例如在校验和字段中可以包含关于数据阶段453的数据以及仲裁阶段451的数据的校验和。消息45的发送方可以在分别预定数量的相同位、尤其是10个相同位之后将填充位作为反相位插入到数据流中。尤其是，校验和是帧校验和f_crc，利用所述帧校验和保护帧450直至校验和字段的所有位。
49.在本实施例的情况下，在第二切换阶段454中，准备从数据阶段453切换到帧结束阶段455中。这意味着根据仲裁阶段451切换回传输运行方式。切换阶段454可以具有以下位，所述位具有仲裁阶段451的位的位持续时间t_b1并且利用仲裁阶段451的物理层被发送。然而，在此情况下不必要区分can xl帧或can帧或can fd帧。
50.在帧结束阶段455中，在结束字段中的两个位al2、ah2之后可以包含至少一个确认位ack。然后可以是7个相同位的序列，所述相同位表明can xl帧450的结束。利用至少一个确认位ack可以通知：接收方是否已经在所接收的can xl帧450或消息45中发现差错。
51.至少在仲裁阶段451和帧结束阶段455中，如在can和can-fd情况下那样使用物理层。附加地，可以在切换阶段452、454中至少部分地、也即在第一切换阶段452情况下在起始和在第二切换阶段454的情况下在结束时如在can和can-fd情况下那样使用物理层。物理层对应于已知的osi模型（开放系统互连模型）的物理层或层1。
52.在这些阶段451、452、454、455期间的重要一点是使用已知的csma/cr方法，所述csma/cr方法允许用户站10、20、30同时访问总线40，而不破坏有更高优先级的消息45、46。由此可以相对简单地将其他总线用户站10、20、30添加到总线系统1上，这是非常有利的。
53.csma/cr方法导致在总线40上必须存在所谓的隐性状态，所述隐性状态可以由其他用户站10、20、30利用总线40上的显性状态改写。
54.仅当位持续时间或位时间明显大于在总线系统1的任意两个用户站10、20、30之间的信号运行时间的两倍时，在帧450或消息45、46的起始时的仲裁以及在帧450或消息45、46的帧结束阶段455中的确认才是可能的。因此，在仲裁阶段451、帧结束阶段454以及至少部分地在切换阶段452、454中的位速率被选择得比在帧450的数据阶段453中更慢。尤其是，阶段451、452、454、455中的位速率被选择为500 kbit/s（千位/秒），从中得出约2μs的位持续时间或位时间，然而数据阶段453中的位速率被选择为5至10 mbit/s或更大，从中得出约0.1μs和更短的位时间。因此，其他通信阶段451、452、454、455中的信号的位时间是数据阶段453中的信号的位时间的至少10倍。
55.只有当用户站10作为发送方已经赢得仲裁并且用户站10作为发送方从而为了发送可以对总线系统1的总线40进行排他性访问时，消息45的发送方、例如用户站10才开始将切换阶段452和随后的数据阶段453的位发送到总线40上。发送方可以要么在切换阶段452的一部分之后变换到更快速的位速率和/或其他物理层上，要么仅以随后的数据字段453的第一位、也即仅在开始变换更快速的位速率和/或其他物理层上。
56.一般来说，与can或can fd相比，在具有can xl的总线系统中尤其是可以实现以下不同的特性：a）接管并且必要时适配经证明的特性，所述特性负责can和can的鲁棒性和用户友好性fd，尤其是具有根据csma/cr方法的仲裁和标识符的帧结构，b）将净数据速率升高到大约10兆位每秒，c）将每帧有效数据的大小提高到大约2kbyte（千字节）或任意值。
57.图3示出具有通信控制装置11、发送/接收装置12和接口模块15的用户站10的基本结构。除了接口模块35不集成到通信控制装置31中，而是与通信控制装置31和发送/接收装置32分离地设置之外，用户站30以类似的方式构建，如在图3中所示。因此，用户站30和模块35将不单独地被描述。接口模块15的下面描述的功能在接口模块35的情况下相同地存在。
58.可替代地或附加地可能的是，接口模块15不集成到装置11中，而是与通信控制装置11和发送/接收装置12分离地设置，如在用户站30的情况下那样。
59.发送/接收装置12连接到总线40上，更准确地说，连接到用于can_h的其第一总线芯线41和用于can_l的其第二总线芯线42。在总线系统1的运行中，发送/接收装置12将通信控制装置11的发送信号txd转变为用于总线芯线41、42的相应的信号can_h和can_l，并且将这些信号can_h和can_l发送到总线40上。即使在这里针对发送/接收装置12提到信号can_h和can_l，这些信号也关于消息45可以被理解为信号can-xl_h和can-xl_l，所述信号can-xl_h和can-xl_l在至少一个特征方面、尤其是关于针对信号txd的不同数据状态构成总线状态和/或关于电压或物理层和/或位速率在数据阶段453中与传统的信号can_h和can_l不同。
60.在总线40上形成差动信号vdiff=can_h-can_l。除了空转或准备状态（空闲或待
机）之外，发送/接收装置12在正常运行中总是监听总线40上的数据或消息45、46的传输，而且与用户站10是否是消息45的发送方无关。发送/接收装置12由从总线40接收的信号can_h和can_l构造接收信号rxd，并且将所述接收信号转交给通信控制装置11，如下面更详细地描述的。
61.接口模块15或通信控制装置11或用户站10的下面描述的结构提供针对发送/接收装置12的运行方式的切换从通信控制装置11向发送/接收装置12用信号发送的稳健且简单的可能性。
62.根据图3，除了接口模块15之外，通信控制装置11还具有用于数字发送信号txd的第一端子111、用于数字接收信号rxd的第二端子112和通信控制模块114。端子111是输出端子。端子112是输入端子。发送/接收装置12具有用于数字发送信号txd的第一端子121、用于数字接收信号rxd的第二端子122和发送/接收模块123。端子121是输入端子。端子122是输出端子。
63.通信控制装置11被设计为微控制器或具有微控制器。通信控制装置11处理任意应用、例如用于发动机的控制设备、用于机器或车辆的安全系统或其他应用的信号。然而，未示出系统asic（asic＝专用集成电路），所述系统asic可替代地可以是系统基础芯片（sbc），在所述系统基础芯片上联合多个对于用户站10的电子组件需要的功能。在所述系统asic中尤其是可以装入发送/接收装置12和未示出的能量供应装置，所述能量供应装置给发送/接收装置12供应电能。能量供应装置通常提供5 v的电压can_supply（can_供电）。然而，根据需求，能量供应装置可以提供具有其他值的其他电压和/或被设计为电源。
64.发送/接收装置12此外具有发送/接收模块123，用于将发送信号txd发送到总线40上和/或用于从总线40接收信号can_h、can_l。发送/接收模块123实施到物理介质、即具有总线芯线41、42的总线上的连接。发送/接收模块123驱动并且解码针对总线芯线41、42或总线40的信号can_h和can_l。
65.通信控制模块113具有位速率分配器块1131或brp块1131、时间量子发生器1132和协议控制器1133。在brp块1131中，可以配置从1至64的位速率分配器（brp）。时间量子发生器1132接收所配置的位速率分配器（brp）和时钟信号can_clk，并且由此产生时间量子时钟信号tq_clk。时间量子发生器1132将时间量子时钟信号tq_clk输出给协议控制器1133。协议控制器1133实现can协议，尤其是用于can xl或can fd的协议。通信控制模块113、更准确地说协议控制器1133被设计用于输出以下输出信号或接收以下输入信号。
66.信号txd_prt是对应于发送信号txd的输出信号。通信控制模块113、更准确地说协议控制器1133将信号txd_prt输出给接口模块15。
67.信号rxd_prt是对应于接收信号rxd的输入信号。通信控制模块113、更准确地说协议控制器1133从接口模块15接收信号rxd_prt。可替代地，通信控制模块113、更准确地说协议控制器1133直接从第二端子112接收信号rxd_prt。
68.除了这些信号之外，通信控制模块113被设计用于产生并且输出控制信号tc_md。控制信号tc_md说明：发送/接收装置12是否应该在数据阶段运行方式453_b下被运行。
69.在数据阶段453中，发送/接收装置12可以在运行方式453_tx或tx-dataphasemode（数据阶段模式）下工作。453_tx运行方式也被称为fast_tx模式或第一运行方式。在运行方式453_tx或tx-dataphasemode下，用户站10在仲裁阶段451中赢得了仲裁，并且在接着的数
据阶段453中是帧450的发送方。在这种情况下，用户站10也可以被称为发送节点。可替代地，发送/接收装置12在数据阶段453中可以在运行方式453_rx或rx-dataphasemode下工作。该运行方式也被称为fast_rx模式或第二运行方式。在运行方式453_rx或rx-dataphasemode下，用户站10在仲裁阶段451中失去了仲裁，并且在接着的数据阶段453中仅是帧450的接收方，即不是发送方。在这种情况下，用户站10也可以被称为接收节点。
70.利用接口模块15执行用于向发送/接收装置12用信号通知将要接通的运行方式的电路，如下面阐述的那样。
71.接口模块15具有至少一个配置寄存器151、152、153、154，用于在需要时存储用于配置和输出的参数。至少一个配置寄存器151、152、153、154例如是pwm位速率分配器寄存器151或pwm-brp寄存器151、pwm偏移配置寄存器152、pwm-phase1（相位1）配置寄存器153、pwm-phase2（相位2）配置寄存器154。当然可能的是，配置寄存器151、152、153、154中的至少一个或至少一个附加的其他配置寄存器用于其他配置参数。接口模块15此外具有时钟分配器块155或预定标器块、调制器156和多路复用器157。
72.接口模块15接收通信控制模块113输出的前述信号。此外，接口模块15、更准确地说其时钟分配器块155接收时钟信号can_clk。
73.接口模块15因此以与通信控制模块113、更准确地说协议控制器1133相同的时钟can_clk工作。利用可配置的配置寄存器151至154中的参数，可以配置由调制器155执行的调制。配置寄存器153至155的配置参数允许帧450的仲裁阶段451和数据阶段453中的位长度（位时间或位持续时间）可以彼此无关。调制器155因此可以至少暂时地调制信号txd_prt，尤其是利用脉宽调制进行调制。调制器155将根据配置寄存器151至154的配置参数产生的发送信号txd_pwm输出给多路复用器157。
74.多路复用器157由通信控制模块113、更准确地说协议控制器1133控制。根据通过通信控制模块113、更准确地说协议控制器1133的控制，多路复用器157经由输出端子111将经调制的信号txd-pwm或非调制的信号txd-prt输出给发送/接收装置12。
75.在此情况下适用的是，通信控制模块113、更准确地说协议控制器1133在数据阶段453之外、尤其是在仲裁阶段451中控制多路复用器157，使得信号txd_prt直接被转交给发送/接收装置12。在数据阶段453中，通信控制模块113、更准确地说协议控制器1133控制多路复用器157，使得接口模块15将经调制的信号txd_pwm转交给发送/接收装置12。
76.图4示出控制信号tc_md，所述控制信号说明：发送/接收装置12是否应该在数据阶段运行方式453_b下被运行。为此，控制信号tc_md在仲裁阶段451的最后的位451_lb中变换其电平。在图4的示例的情况下，控制信号tc_md在仲裁阶段451的最后的位451_lb中从其电平0切换到电平1。然后控制信号tc_md仅在下一仲裁阶段451的第一位451_fb中再次变换其电平。在图4的示例的情况下，控制信号tc_md在下一仲裁阶段451的第一位451_fb中从电平1切换到电平0。
77.因此，根据图4中的示例，控制信号tc_md用值'1'表示：发送/接收装置12应该在数据阶段453的运行方式453_b下被运行。根据图4中示例，控制信号tc_md用值'0'表示：发送/接收装置12应该在仲裁阶段451的运行方式453_1下被运行。
78.换句话说，发送/接收装置12的数据阶段453的运行方式453_b已经在仲裁阶段451的最后的位451_lb中开始，持续帧450的数据阶段453的持续时间，并且仅在后续的仲裁阶
段451的第一位451_fb中结束，如图4中所示。因此，协议控制器1133的位速率和发送/接收装置12的运行方式或物理层不同时被切换。
79.图5示出在从仲裁阶段451切换到数据阶段453中时的控制信号tc_md。根据图6的示例，因此在发送信号txd_prt中首先还发送具有仲裁阶段451的位持续时间或位时间t_b1的位，在该位内对发送/接收装置12的运行方式、尤其是其发送/接收模块123的运行方式进行切换。随后在数据阶段453中是具有位持续时间或位时间t_b2的位。在图6的示例的情况下，具有位持续时间t_b1的位长于具有位持续时间或位时间t_b2的位。因此，位或数据在数据阶段453中比在仲裁阶段451中更快速地被发送并且经由总线40被传输。然而，可以根据愿望在配置寄存器151至154中设定其他值用于推导出位持续时间或位时间t_b1、t_b2，如先前和下面描述的。
80.如图6中所示，协议控制器1133的输出端处的信号txd_prt是nrz编码的（nrz=non-return-to-zero（不归零））。由此，信号txd_prt是一位时间长度稳定的。只有当信号变换其电平（状态）、即从0向1变换或从1向0变换时，边沿才出现。
81.如果装置11应该向发送/接收装置12用信号通知：发送/接收装置12必须针对尤其是帧450的数据阶段453切换到运行方式453_b，则使用调制器156。调制器156被设计用于实施协议控制器1133的发送信号txd_prt的脉宽调制（pwm）。如先前已经提及的，调制器156输出信号txd_pwm，如例如图7中所示。信号txd_pwm具有稍后更加详细地描述的时间偏移（offset）pwm_os和调制延迟pwm_dly。在仲裁阶段451的最后的位451_lb中以符号pwm_syb包含用于发送/接收装置12的信息：发送/接收装置12、尤其是其发送/接收模块123应该切换到哪个运行方式453_b。
82.在图7的示例的情况下，符号pwm_syb具有约为数据阶段453的位持续时间或位时间t_b2的持续时间。此外，三个符号pwm_syb包含在仲裁阶段451的最后的位451_lb中。符号pwm_syb用信号通知不同的值。因此，除了针对数据阶段453的不同的运行方式453_b之外，还可以将其他信息用信号通知给发送/接收装置12。
83.发送/接收装置12、尤其是其发送/接收模块123被设计用于对经调制的信号txd_pwm进行解调并且识别在所得到的经调制的信号txd_pwm中的调制。
84.根据经调制的信号txd_pwm中的信息，发送/接收装置12、尤其是其发送/接收模块123将切换其运行方式。此外，发送/接收装置12、尤其是其发送/接收模块123被设计用于当发送/接收装置12、尤其是其发送/接收模块123可以被切换到运行方式453_tx中时（发送节点），将经解调的信号txd_tc发送到总线40上。如果用户站10在数据阶段453中仅是接收方（接收节点），如上所述，则发送/接收装置12、尤其是其发送/接收模块123将仅将其输入比较器转换到运行方式453_rx。在此情况下，输入比较器的（一个或多个）接收阈值被转换到其他接收电平。然而，对发送/接收装置12用于发送的设定不必被改变。
85.图8至图10阐明调制器156用于产生图7的经调制的信号txd_pwm的作用原理。
86.根据图8，时钟信号can_clk具有时钟周期tcanclk。由于在图9的示例的情况下在寄存器151中选择brp=1，所以时钟周期tcanclk等于时间量子时钟信号tq_clk的时钟周期。时间量子时钟信号tq_clk为仲裁阶段451中的位时间t_b1例如预先给定16个时间量子tq，如结合图10对于信号txd_prt可以看出的。因此，信号txd_prt的每一位被划分成16个时间量子tq。
87.根据图11的示例，具有设定参数=4的时钟分配器块155产生具有时钟周期tpwmclk的pwm时钟信号pwm_clk。因此，在图8至图11的示例的情况下，tpwmclk=4*tcanclk。
88.在使用该pwm时钟信号pwm_clk的情况下，调制器156例如产生图12的经调制的发送信号txd_pwm。在这里，数字信号txd_pwm的状态d_0根据图13的原理来产生。数字信号txd_pwm的状态d_1根据图14的原理来产生。
89.在图12的示例的情况下，存在固定长度的两个pwm符号，所述pwm符号分别被划分成phase1（高相位）和phase2（低相位），如图13和图14中阐明的。数字“0”在图13中例如被表示为短高相位和长低相位（d_0）。在数字“1”的情况下，相反。因此，图14中的数字“1”被表示为短低相位和长高相位（d_1）。
90.如果整个符号pwm_syb例如是四个时钟长，则图13和图14的phase1、phase2要么是1个要么是3个时钟或时钟周期tpwmclk长。phase1的长度可以在pwmphase1配置寄存器153中被设定。phase1的长度可以在pwmphase2配置寄存器154中被设定。
91.以这种方式，can位时间t_b1或t_b2可以作为单独的符号pwm_syb或作为多个符号pwm_syb被传输。位时间t_b1或t_b2必须总是符号pwm_syb的符号长度的整数倍。因此，通过在寄存器153、154中配置phase1、phase2的长度，最终也设定位时间t_b1、t_b2的长度。接口模块15利用与协议控制器1133相同的时钟工作。
92.存在可以如何配置符号pwm_syb的各种选项。根据第一选项，分开地配置符号pwm_syb的phase1、phase2。
93.根据第二选项，配置符号长度和符号pwm_syb的两个相位phase1、phase2之一的长度。然后将另一相位计算为两个所配置的长度的差。
94.当然，其他配置或寄存器151-154也有可能实施调制器156的上述调制。
95.附加配置参数根据图7是偏移pwm os。该配置参数是时钟信号pwm_clk tpwmclk的时钟周期中的偏移（offset）。pwm os偏移用于以时间延迟的方式开始信号txd_prt的调制，使得使数据阶段453中的信号txd_prt的位与经调制的发送信号txd_pwm上的符号pwm_syb之间的相移最小化，如图7中所示。
96.可配置的偏移pwm os的最大优点是偏移pwm os的配置还可以均衡在仲裁阶段451的位时间t_b1不是数据阶段453中的位时间t_b2的整数倍时将会出现的相突变。因此，可以为模块15和通信控制装置11或用户站10的用户任意地设定两个位时间t_b1、t_b2。从而，用户站10的模块提供完全的灵活性。
97.配置寄存器151到154允许在用户站10的运行中优化调制参数。
98.根据模块15、16的上述设计方案的第一修改可能的是，模块15、16中的至少一个仅能够实现到运行方式453_tx或tx-dataphasemode的切换。这样的变型方案例如可以在总线系统1的用户站10、20的情况下是有利的，所述用户站本身仅须发送信号，但不必从总线40接收信号来执行其功能。这种用户站的设计方案的示例是纯控制元件，所述控制元件的控制虽然经由总线40被传输，但是与总线处的通信无关地接收或产生用于控制的事件。
99.根据模块15、16的上述设计方案的第二修改可能的是，模块15、16中的至少一个仅能够实现到运行方式453_rx或rx-dataphasemode中的切换。这样的变型方案可以例如在总线系统1的用户站10、20的情况下是有利的，所述用户站本身不必发送信号，而是仅须从总线40接收信号来执行其功能。这种用户站的设计方案的示例是传送器、尤其是自动同步发
送机、执行器等。
100.当然，装置11、12的前述功能也可以用于修改can fd和/或can，至少用于发送有效数据。图15示出具有其通信控制装置110和其发送/接收装置120以及接口模块150的用户站100的基本结构。
101.用户站100的下面描述的结构提供用于在通信控制装置110和发送/接收装置120之间对称地传输信号的位的鲁棒且简单的可能性。这在帧450的数据阶段453期间尤其是在传输数据期间是特别有利的。
102.与用户站10相比，通信控制装置110附加地具有第三端子114。端子114是输入端子。可选地，端子114是要么可切换为输入端要么可切换为输出端的端子。
103.除了先前实施例的发送/接收装置12之外，发送/接收装置120具有连接在端子121、122、124和发送/接收模块123之间的编码块16。因此，发送/接收装置120附加地具有第三端子124。端子124是输出端子。可选地，端子124是要么可切换为输入端要么可切换为输出端的端子。编码块16可以被设计用于根据发送/接收装置在第二通信阶段中被切换到的运行方式来选择第三端子的传输方向。
104.除了前述实施例的接口模块15之外，接口模块150还具有解码块158和多路复用器159。
105.发送/接收装置120的接收信号rxd_tc作为差动信号经由端子122、124被输出给装置11，所述端子122、124也可以被称为rxd和rx_inv。rx_inv总是具有信号rxd_tc的反相值。然后在接口模块150中从两个信号rxd、rx_inv中再次对单独的数字信号rxd1解码。
106.通过用户站10的设计方案，发送/接收模块123可以将从总线40接收的帧450作为差分信号rxd、rx_inv经由端子122、124、112、114发送给通信控制模块113。因此，通信控制模块113可以经由端子111、112作为差分信号接收经由总线40发送的帧450，如下面更详细描述的。
107.编码块16从信号rxd_tc、即接收信号rxd中产生信号rx_inv。信号rx_inv是rxd_tc信号的反相信号。编码块16将信号rx_inv输出给端子124。由此，发送/接收装置12可以经由端子122、124将信号rxd、rx_inv作为差分输出信号输出给通信控制装置11。在最简单的情况下，编码块16是反相器，所述反相器使rxd_tc信号反相。
108.接口模块150的解码块158在其输入端处与端子112、114连接。解码块158从端子112、114接收由信号rxd和信号rx_inv组成的差分输入信号。解码块158将信号rxd、rx_inv解码成非差分信号rxd1。解码块158将信号rxd1输出给多路复用器159。
109.协议控制器1133利用控制信号tc_md操控多路复用器159。根据控制信号tc_md的信号值选择：由解码块158解码的信号rxd1或者来自端子122信号rxd作为信号rxd_prt是否被提供给协议控制器1133。
110.可选地，发送/接收模块123仅在数据阶段453的运行方式453_b下经由端子122、124将差分信号rxd、rx_inv发送给通信控制装置11。
111.作为差分信号的这种传输的目的是将在从发送/接收模块123经由装置11、12之间的连接线路以及通过集成电路（ic）的焊盘单元（pad-zellen）的路径上从0到1和从1到0的两个信号边沿的信号运行时间尽可能保持对称。边沿的高度对称应该防止：两个总线电平之一由于非对称的运行时间而被强烈缩减，以至于所述总线电平不再能够可靠地被采样。
112.根据应用，两个多路复用器157、159可以由同一信号、尤其是由控制信号tc_md或由两个不同的信号操控。
113.在其他方面，可以在用户站10、30中和在总线系统1中进行通信，如关于第一实施例描述的那样。
114.根据第三实施例，对于端子114、124分别使用stb端子，所述stb端子设置在装置110、120处用于向发送/接收装置120发送运行方式信令信号。
115.在这种情况下，如果不发生can xl通信，则装置110可以驱动stb端子，以便向发送/接收装置120用信号通知：发送/接收装置可以被切换到等待状态（待机）或再次被切换回激活状态。在等待状态下，在总线40处不发生通信。在激活状态下，装置110作为输入端运行端子stb，然后发送/接收装置使用该端子用于以差分方式传输rxd_tc信号。装置110因此可以向发送/接收装置用信号通知：发送/接收装置发送根据总线上的通信可以被切换到哪个运行方式或状态。
116.由于用户站100的设计方案，不需要分别通过附加的端子到通信控制装置110上和与此相连接的发送/接收装置120的电流连接，以便通信控制装置110可以向发送/接收装置120用信号通知：可以进行到发送/接收装置120的另一运行方式的切换。此外，也不需要到通信控制装置110和与其连接的发送/接收装置120上的附加连接，以便可以保证在装置110、120之间数据传输的对称性。也就是说，有利的是，不需要在装置110，120的标准外壳处不可用的附加端子。因此，不需要变换到另一更大的和更昂贵的外壳来提供附加的端子。
117.通过（一个或多个）装置110、120、0的所描述的设计方案可以在数据阶段453中实现比利用can或can-fd高得多的数据速率。此外，如前所述，可以任意地选择数据阶段453的数据字段中的数据长度。由此可以保留can在仲裁方面的优点，并且仍然可以在比迄今更短的时间内非常安全地并且从而有效地传输更大数量的数据，也就是说将不会需要因差错而重复数据。
118.在其他方面，可以在用户站10、30中和在总线系统1中进行通信，如关于第一或第二实施例所描述的。
119.装置11、12、31、32、模块15、16、35、用户站10、20、30、总线系统1和其中执行的方法的所有前述设计方案可以单独地或以所有可能的组合方式被使用。尤其是，前述实施例的所有特征和/或其修改可以任意地被组合。附加地或替代地，尤其是以下修改是可设想的。
120.即使先前以can总线系统为例描述了本发明，也在每种通信网络和/或通信方法的情况下使用本发明，其中使用两个不同的通信阶段，其中为不同的通信阶段产生的总线状态不同。尤其是，可以在对于不同的通信阶段需要协议控制器或模块113的切换信号和/或在此需要在装置11、12之间的数据交换的接口情况下使用本发明的前述原理。
121.根据基于can协议的总线系统来描述根据实施例的前述总线系统1。然而，根据实施例的总线系统1也可以是其他类型的通信网络，其中数据可以以两种不同的位速率串行地被传输。有利的，但不是强制性前提的是，在总线系统1的情况下，直至在特定的时间间隔内保证用户站10、20、30对公共信道的排他性、无冲突访问。
122.用户站10、20、30在根据实施例的总线系统1中的数量和布置是任意的。尤其是，可以取消总线系统1中的用户站20。可能的是，用户站10或30中的一个或多个存在于总线系统1中。可设想的是，总线系统1中的所有用户站都相同地被设计，即仅存在用户站10或仅存在
用户站30。