本發(fā)明涉及一種用于串行總線系統(tǒng)的用戶站的發(fā)送-接收裝置的發(fā)送信號評估模塊，以及一種在串行總線系統(tǒng)中以差分信號發(fā)送消息的方法，所述串行總線系統(tǒng)尤其是canxl總線系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、為了在技術(shù)設(shè)施中傳輸消息或數(shù)據(jù)例如使用串行總線系統(tǒng)。串行總線系統(tǒng)，其尤其是can總線系統(tǒng)，可以實現(xiàn)車輛或工業(yè)生產(chǎn)設(shè)施中傳感器與控制設(shè)備之間的通信。

2、在can總線系統(tǒng)中，消息借助can協(xié)議和/或can?fd協(xié)議進行傳輸，該協(xié)議在iso-11898-1:2015標(biāo)準(zhǔn)中描述為帶can?fd的can協(xié)議規(guī)范。在can?fd中，在總線上進行傳輸時在第一通信階段（仲裁階段）中的慢速工作模式和第二通信階段（數(shù)據(jù)階段）中的快速工作模式之間來回切換。can?fd由大多數(shù)制造商例如以500kbit/s的仲裁比特率和2mbit/s的數(shù)據(jù)比特率用于車輛中。

3、用于can?fd的后續(xù)總線系統(tǒng)，例如can-sic和can?xl，與can?fd兼容，并針對在第二通信階段中更高的數(shù)據(jù)速率而設(shè)計。在根據(jù)can?in?automation（cia）組織的cia?601-4標(biāo)準(zhǔn)的can-sic中，在第二通信階段中數(shù)據(jù)速率達到約5至8?mbit/s。在根據(jù)cia?601-3標(biāo)準(zhǔn)的can?xl中，在第二通信階段中要求數(shù)據(jù)速率大于10?mbit/s。

4、因此，在can?xl、can?fd和can?sic總線系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)在第二通信階段以比第一通信階段更高的數(shù)據(jù)速率發(fā)送到總線上。為此在can?xl中，發(fā)送信號在第二通信階段中的一個比特不僅比第一通信階段具有更短的比特持續(xù)時間或比特時間或時間長度，而且大多也利用不同于第一通信階段的物理層發(fā)送到總線上，并以不同于第一通信階段的接收閾值加以接收。因此，在can?xl中，第一通信階段的總線信號can_h、can_l的總線電平可能與第二通信階段的總線電平不同。在can?xl中，第二通信階段中通信的方式也稱為?fast?mode。物理層對應(yīng)于已知的osi模型（開放系統(tǒng)互連模型）的比特傳輸層或第一層。

5、因此，只有當(dāng)總線系統(tǒng)的can?xl用戶站使用在待發(fā)送到總線上或待從總線接收的消息中盡可能無誤地識別并執(zhí)行這兩種通信階段之間的切換并正確地為總線實施發(fā)送信號的電平的發(fā)送/接收裝置時，才能在總線上進行盡可能無干擾的通信。這種發(fā)送/接收裝置也可以稱為can收發(fā)器或can?fd收發(fā)器等。

6、為此，在can?xl用戶站中，can控制器向發(fā)送/接收裝置發(fā)送關(guān)于通信階段的變換的信息，從而發(fā)送關(guān)于要為發(fā)送/接收裝置啟動的工作模式的信息。根據(jù)can?xl標(biāo)準(zhǔn)，該信息包含在can控制器在發(fā)送給發(fā)送/接收裝置的信號中所使用的數(shù)據(jù)編碼方式中。在此情況下規(guī)定，can控制器在第一通信階段（fast?mode）使用?nrz編碼（nrz?=?non-return?tozero，不歸零編碼)，而在第二通信階段（fast?mode）使用借助脈沖寬度調(diào)制的編碼（pwm編碼）。can控制器通過在205ns的時段內(nèi)的兩個連續(xù)的相同極性的邊沿來表明從nrz編碼到pwm編碼的變換。

7、如果發(fā)送/接收裝置識別到該信息，則發(fā)送/接收裝置從到目前為止的慢速工作模式（slow?mode）切換到用于?fast?mode（快速模式）?的工作模式。如果這兩個連續(xù)的相同極性的邊沿是兩個上升沿，則發(fā)送/接收裝置應(yīng)切換到?fast-tx-mode的工作模式，在該工作模式中，發(fā)送/接收裝置可以在fast?mode中將信號發(fā)送到總線上。然而，如果這兩個連續(xù)的相同極性的邊沿是兩個下降沿，則發(fā)送/接收裝置應(yīng)切換到?fast-rx-mode的工作模式中，在該工作模式中，發(fā)送/接收裝置在fast?mode中只能從總線接收信號，而不能發(fā)送。一旦根據(jù)cia?610-3的pwm編碼轉(zhuǎn)變?yōu)閚rz編碼，即在預(yù)設(shè)的時間窗口中不再接收到兩個連續(xù)的相同方向的邊沿，就再次切換到慢速工作模式（slow?mode），使得can控制器的發(fā)送信號txd再次被翻譯為隱性或顯性的總線電壓。

8、問題在于，在從慢速工作模式（slow?mode）轉(zhuǎn)換到快速工作模式（fast?mode）時，在總線上形成從顯性到隱性再到顯性的（不完整的）轉(zhuǎn)換?u1，如在圖23中所示。此外，為了識別兩個連續(xù)的相同極性的邊沿，需要一定數(shù)量的時鐘周期，直至慢速工作模式（slowmode）可以切換到快速工作模式（fast?mode）。由此在總線上可以形成第二個從顯性到隱性再到顯性的（不完整的）轉(zhuǎn)換?u2，如在圖23中所示。

9、從顯性到隱性再到顯性的這些（不完整的）轉(zhuǎn)換u1、u2在總線上產(chǎn)生不希望的信號，因為這些信號可能會被總線系統(tǒng)的其他用戶站解釋為錯誤。這可能導(dǎo)致在總線上當(dāng)前正在傳輸?shù)膸兄?，由此降低總線上的凈數(shù)據(jù)速率。

10、因此，需要一種能夠確保在總線上的通信的所有工作階段都盡可能無差錯的通信的用于can?xl的發(fā)送/接收裝置（收發(fā)器）。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供解決上述問題的一種用于串行總線系統(tǒng)的用戶站的發(fā)送信號評估模塊和一種在串行總線系統(tǒng)中以差分信號發(fā)送消息的方法。尤其是，用于串行總線系統(tǒng)的用戶站的發(fā)送信號評估模塊和在串行總線系統(tǒng)中以差分信號發(fā)送消息的方法應(yīng)當(dāng)能夠盡可能低耗費地實現(xiàn)總線信號的可靠且盡可能無錯誤的創(chuàng)建/產(chǎn)生，即使在總線上的通信中在兩個通信階段之間切換物理層時也是如此。

2、該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的用于串行總線系統(tǒng)的用戶站的發(fā)送/接收裝置的發(fā)送信號評估模塊來解決。在該總線系統(tǒng)中，發(fā)送模塊設(shè)計為用于將數(shù)字發(fā)送信號作為模擬差分信號發(fā)送到總線系統(tǒng)的總線上，以便向總線系統(tǒng)的至少一個其他用戶站發(fā)送消息，其中數(shù)字發(fā)送信號的比特在第一通信階段中具有比在該發(fā)送信號的第二通信階段中更長的比特持續(xù)時間。該發(fā)送信號評估模塊具有：mici塊，用于解碼由該用戶站的通信控制裝置產(chǎn)生的第一發(fā)送信號，并從該第一發(fā)送信號中產(chǎn)生解碼后的發(fā)送信號和工作模式切換信號，利用該工作模式切換信號向發(fā)送模塊通知切換到針對通信階段預(yù)定的工作模式，以產(chǎn)生用于總線的模擬差分信號；延遲塊，用于從第一發(fā)送信號中產(chǎn)生延遲后的發(fā)送信號；以及同步塊，用于從解碼后的發(fā)送信號和延遲后的發(fā)送信號中產(chǎn)生用于發(fā)送模塊的數(shù)字發(fā)送信號。

3、所描述的發(fā)送信號評估模塊設(shè)計為，在總線系統(tǒng)運行中可靠且不耗費地創(chuàng)建總線信號。這一切尤其也適用于這種要在用于總線上的通信的兩個通信階段之間切換用戶站的發(fā)送/接收裝置的物理層的通信。

4、此外，所描述的發(fā)送信號評估模塊可以非常可靠地從發(fā)送信號中提取以下信息并轉(zhuǎn)發(fā)給發(fā)送/接收裝置的發(fā)送模塊和/或接收模塊：如何為發(fā)送模塊和/或接收模塊預(yù)選或設(shè)定工作模式。由此，可以在消息內(nèi)正確地在用于總線上的通信的兩個通信階段之間進行切換。

5、在此，所描述的發(fā)送信號評估模塊確保總線系統(tǒng)的用戶站之間極低錯誤的并因此基本無干擾的通信，尤其是根據(jù)can?xl的cia?610-3標(biāo)準(zhǔn)。附加優(yōu)點在此情況下將在附圖說明中更詳細(xì)地闡述。

6、此外，所描述的發(fā)送信號評估模塊還設(shè)計為，所描述的發(fā)送信號評估模塊為此也實現(xiàn)對于仲裁和數(shù)據(jù)階段使用不同接收閾值的功能。由此不僅實現(xiàn)了在總線系統(tǒng)中在其他用戶站之間具有更高比特率的通信，而且可傳輸?shù)谋忍芈室膊粫蛲ㄐ胖械腻e誤而降低。

7、該發(fā)送信號評估模塊的有利的其他設(shè)計方案在從屬權(quán)利要求中進行了描述。

8、延遲塊可以具有由延遲單元構(gòu)成的延遲鏈，這些延遲單元形成振蕩器模塊的延遲單元的副本，該振蕩器模塊與mici塊連接，用于時鐘控制mici塊的解碼。在此情況下，與第一發(fā)送信號相比，延遲后的發(fā)送信號可以被延遲了振蕩器模塊的時鐘的預(yù)定數(shù)量的時鐘。

9、同步塊可能具有用于檢測第一發(fā)送信號的下降沿的第一邊沿檢測器，用于檢測延遲后的發(fā)送信號的下降沿的第二邊沿檢測器，用于檢測延遲后的發(fā)送信號的上升沿的第三邊沿檢測器，以及邏輯電路，用于基于由邊沿檢測器輸出的信號為發(fā)送模塊產(chǎn)生數(shù)字發(fā)送信號。在此情況下，同步塊可能還具有d觸發(fā)器（d-flip-flop），用于基于由邊沿檢測器輸出的信號為發(fā)送模塊產(chǎn)生數(shù)字發(fā)送信號。

10、可以設(shè)想，mici塊被設(shè)計用于解碼時而為nrz編碼的第一發(fā)送信號，以及解碼時而為脈寬調(diào)制的第一發(fā)送信號的脈寬調(diào)制符號。

11、根據(jù)一種特殊設(shè)計方案，mici塊被布置用于在第一通信階段中解碼消息和用于在第二通信階段中解碼消息。

12、根據(jù)一種特殊設(shè)計方案，mici塊被設(shè)計用于在第一發(fā)送信號中解碼發(fā)送模塊的三種不同工作模式的信令，其中mici塊被設(shè)計為基于解碼產(chǎn)生工作模式切換信號，使得向發(fā)送模塊發(fā)信號通知：對第一通信階段使用第一工作模式（slow；sic）；當(dāng)用戶站在第二通信階段應(yīng)作為發(fā)送方行動時，使用第二工作模式；以及當(dāng)用戶站在第二通信階段應(yīng)作為接收方行動時，使用第三工作模式。

13、上述的發(fā)送信號評估模塊可以是發(fā)送/接收裝置的一部分，該發(fā)送/接收裝置還具有發(fā)送模塊，用于將數(shù)字發(fā)送信號作為模擬差分信號發(fā)送到總線系統(tǒng)的總線上，以便向總線系統(tǒng)的至少一個其他用戶站發(fā)送消息；并且還具有接收模塊，用于從總線接收信號并根據(jù)模擬差分信號產(chǎn)生數(shù)字接收信號。

14、根據(jù)一個實施例，mici塊被布置用于在第一通信階段解碼第一發(fā)送信號和在第二通信階段解碼第一發(fā)送信號。

15、發(fā)送模塊可以設(shè)計為，在消息的第一通信階段利用與第二通信階段不同的物理層來產(chǎn)生模擬差分信號。

16、上述的發(fā)送/接收裝置可以是用于串行總線系統(tǒng)的用戶站的一部分。該用戶站還可以包括通信控制裝置，用于控制總線系統(tǒng)中的通信并產(chǎn)生第一發(fā)送信號。

17、可選地，該用戶站設(shè)計為用于在總線系統(tǒng)中進行通信，在該總線系統(tǒng)中，至少暫時保證用戶站對總線系統(tǒng)的總線的獨占、無沖突訪問。

18、此外，上述任務(wù)還通過具有權(quán)利要求14的特征的一種在串行總線系統(tǒng)中以差分信號發(fā)送消息的方法得以解決。該方法利用發(fā)送/接收裝置來執(zhí)行，該發(fā)送/接收裝置包括發(fā)送模塊和發(fā)送信號評估模塊，所述發(fā)送信號評估模塊具有mici塊、延遲塊和同步塊，其中該方法包括以下步驟：利用mici塊解碼由用戶站的通信控制裝置為消息產(chǎn)生的第一發(fā)送信號，在該第一發(fā)送信號中，在消息的第一通信階段中的比特具有比在消息的第二通信階段中更長的比特持續(xù)時間；利用mici塊從第一發(fā)送信號中產(chǎn)生解碼后的發(fā)送信號和工作模式切換信號，利用該工作模式切換信號向發(fā)送模塊通知切換到針對兩個不同通信階段預(yù)定的工作模式，以產(chǎn)生用于總線的模擬差分信號；利用延遲塊從第一發(fā)送信號中產(chǎn)生延遲后的發(fā)送信號；利用同步塊從解碼后的發(fā)送信號和延遲后的發(fā)送信號為發(fā)送模塊產(chǎn)生數(shù)字發(fā)送信號；利用切換到利用工作模式切換信號通知的預(yù)定的工作模式的發(fā)送模塊，將該數(shù)字發(fā)送信號作為模擬差分信號發(fā)送到總線系統(tǒng)的總線上，以便將該消息發(fā)送給總線系統(tǒng)的至少一個其他用戶站。

19、該方法提供了與前面關(guān)于發(fā)送信號評估模塊所述的相同優(yōu)點。