(57)【要約】  シリアルバスシステム（１）の加入者局（１０；３０）とシリアルバスシステム（１）におけるデータ伝送方法が提供される。加入者局（１０；３０）は、バスシステム（１）の少なくとも１つの他の加入者局（１０、２０、３０）との通信を制御するための通信制御装置（１１；３１）と、通信制御装置（１１；３１）またはバスシステム（１）の少なくとも１つの他の加入者局（２０；３０；１０）によって作成され、バス（４０）上で伝送される、バスシステム（１）のバス（４０）からのメッセージ（４５；４６；４７）を受信するための送受信装置（１２；３２）と、バス（４０）上でのメッセージ（４５；４６；４７）伝送時の干渉（５０）を検知するように構成された干渉検知ユニット（１２２；３２２）と、干渉検知ユニット（１２２；３２２）により検知された干渉（５０）を、干渉（５０）の種類および大きさに関して評価し、干渉（５０）の評価結果に通信制御装置（１１；３１）の通信制御を適合させるように構成された干渉処理ユニット（１１１；３１１）と、を含む。
2021516021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリアルバスシステム（１）の加入者局（１０；３０）であって、
前記バスシステム（１）の少なくとも１つの他の加入者局（１０、２０、３０）との通信を制御するための通信制御装置（１１；３１）と、
前記通信制御装置（１１；３１）または前記バスシステム（１）の前記少なくとも１つの他の加入者局（２０；３０；１０）によって作成され、前記バス（４０）上で伝送される、前記バスシステム（１）のバス（４０）からのメッセージ（４５；４６；４７）を受信するための送受信装置（１２；３２）と、
前記バス（４０）上での前記メッセージ（４５；４６；４７）伝送時の干渉（５０）を検知するように構成された干渉検知ユニット（１２２；３２２）と、
前記干渉検知ユニット（１２２；３２２）により検知された前記干渉（５０）を、前記干渉（５０）の種類および大きさに関して評価し、前記干渉（５０）の評価結果に前記通信制御装置（１１；３１）の通信制御を適合させるように構成された干渉処理ユニット（１１１；３１１）と、を含む加入者局（１０；３０）。
【請求項２】
前記干渉処理ユニット（１１１；３１１）は、前記バス（４０）上の前記メッセージ（４５；４６；４７）伝送の外部干渉および内部干渉（５０）を区別するように構成されている、請求項１に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項３】
前記干渉検知ユニット（１２２；３２２）は、
差動バス信号（ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌ）の個別レベルを監視するための個別レベル監視モジュール（１２２１）、および／または、
差動電圧（ＶＤＩＦＦ）が所定の範囲外であるかどうかを監視するための差動電圧監視モジュール（１２２２）、および／または、
前記差動バス信号（ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌ）からの平均電圧が所定よりも速く逸脱するかどうか、または所定値から所定時間逸脱しているかどうかを監視するためのコモンモード干渉監視モジュール（１２２３）、および／または、
上述の信号の所定の周波数範囲を監視するための帯域干渉監視モジュール（１２２４）、を有する、請求項１または２に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項４】
前記個別レベル監視モジュール（１２２１）は、レベルの１つが特に急速に変化するかどうか、および／または所定時間にわたって所定範囲から逸脱するかどうかを監視するように構成されており、および／または、
前記個別レベル監視モジュール（１２２１）は、レベルの１つが、静電気放電による内部保護ダイオードによる制限またはＥＭＣ結合によって引き起こされる高コモンモードを排除できないほど高いかどうかを監視するように構成されている、請求項３に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項５】
前記差動電圧監視モジュール（１２２２）は、前記差動電圧（ＶＤＩＦＦ）の信号が異常に速く変化するか、または異常に遅く変化するかを監視するように構成されており、および／または、
前記差動電圧監視モジュール（１２２２）は、前記差動電圧（ＶＤＩＦＦ）の信号が長い時間にわたって、前記送受信装置（１２；３２）において設定された決定しきい値（１２０）の異常に近くで移動するかどうかを監視するように構成されており、前記決定しきい値（１２０）を用いて、前記送受信装置（１２；３２）は、前記差動電圧（ＶＤＩＦＦ）の信号がレセッシブバス状態、またはドミナントバス状態に対応するかどうかを決定するように構成されている、請求項３に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項６】
前記帯域干渉監視モジュール（１２２４）は、特定の周波数範囲を選択するためのフィルタ（１２２４Ａ）を有し、
前記フィルタ（１１２４Ａ）は、少なくとも１つのバンドパスおよび／または少なくとも１つの高周波整流回路であり、前記フィルタ（１１２４Ａ）は、その出力側で少なくとも１つのアナログ／デジタル変換器（１２２４Ｂ）に接続されている、請求項３に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項７】
前記干渉処理ユニット（１１１；３１１）は、以下の措置、
前記バスシステム（１）内の前記他の加入者局（２０、３０）のうちの少なくとも１つにメッセージ（４５；４６；４７）で干渉（５０）を通知すること、および／または
優先度の低いメッセージ（４６）の送信を省略すること、および／または
他の通信チャネルを介して、または時間的に遅れて、安全性関連メッセージ（４７）を冗長に送信すること、および／または
前記検知された干渉（５０）に応じて、前記メッセージ（４５；４６；４７）のための少なくとも１つのビットタイミングパラメータを適合させること、および／または
エラーカウンタ（１２１；３２１）が通常このために必要とされるしきい値（１２１１〜１２１Ｎ）にまだ到達していないが、ＣＡＮ−ＦＤメッセージ（４５；４６；４７）のアービトレーションフェーズ（４５１、４５３）後にデータレートを増加させないこと、および／または
エラーカウンタ（１２１；３２１）がこのために必要とされる所定のしきい値にまだ到達していないが、ＬＶＣＡＮメッセージのための前記差動電圧（ＶＤＩＦＦ）の最大振幅を減少させないこと、ひいてはデータレートを増価させないこと、の少なくとも１つによって、前記通信制御装置（１１；３１）の通信制御を適合させるように構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項８】
前記干渉処理ユニット（１１１；３１１）は、前記加入者局（１０；３０）に接続されている少なくとも１つのセンサ（６１、６２）にメッセージ（５５）で前記干渉（５０）を通知するように構成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項９】
前記バスシステム（１）の各加入者局（１０、２０、３０）に対して、前記送受信装置（１２；３２）による前記メッセージ（４５；４６；４７）の送信によって発生する前記少なくとも１つの干渉（５０）を個別に加算するように構成されたエラーカウンタ（１２１；３２１）をさらに有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項１０】
前記干渉の種類、および／または前記メッセージ（４５；４６；４７）が前記バス（４０）を介して送信される際の発生時間に応じてインクリメントまたはデクリメントされる受信エラーカウンタ（１２１Ａ）および送信エラーカウンタ（１２１Ｂ）をさらに有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の加入者局（１０；３０）。
【請求項１１】
バス（４０）と、
前記バス（４０）を介して互いに通信可能なように互いに接続されている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の少なくとも２つの加入者局（１０、３０）と、
を備えるバスシステム（１）。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの加入者局（１０、３０）は、前記干渉（５０）に対応するＥＭＣ負荷を地理的に表すマップ（８０）で使用するために、前記干渉（５０）に関するデータ（５７）を中央装置（８）に送信するように構成されている、請求項１１に記載のバスシステム（１）。
【請求項１３】
少なくとも２つの加入者局（１０；３０）が互いに通信可能なようにバス（４０）を介して互いに接続されている、シリアルバスシステム（１）におけるデータ伝送方法であって、前記方法は、
前記加入者局（１０；３０）の通信制御装置（１１；３１）、または前記バスシステム（１）の前記少なくとも１つの他の加入者局（２０；３０；１０）によって作成され、前記バス（４０）上で伝送される前記バス（４０）からのメッセージ（４５；４６；４７）を、前記加入者局（１０；３０）の１つの送受信装置（１２；３２）でシリアルに受信するステップと、
干渉検知ユニット（１２２；３２２）によって、前記バス（４０）上での前記メッセージ（４５；４６；４７）伝送時の干渉（５０）を検知するステップと、
干渉処理ユニット（１１１；３１１）によって、前記干渉検知ユニット（１２２；３２２）によって検知された前記干渉（５０）を、前記干渉（５０）の種類および大きさに関して評価するステップと、
前記干渉（５０）の評価結果に前記通信制御装置（１１；３１）の通信制御を適合させるステップと、を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＥＭＣ（電磁両立性）などに関するバスシステムにおける干渉診断が実行可能であり、システムレベルでの戦略を決定して適用するシリアルバスシステムの加入者局およびシリアルバスシステムにおけるデータ伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＡＮバスシステムは、例えば制御装置間の通信のために、車両や産業設備に設けられている。ＣＡＮバスシステムでは、メッセージは、ＣＡＮＦＤを備えたＣＡＮプロトコル仕様として現行のＩＳＯ１１８９８−１：２０１５に記載されているように、ＣＡＮおよび／またはＣＡＮＦＤプロトコルを用いて伝送される。さらに、ＣＡＮまたはＣＡＮＦＤの他の変形例としてＬＶＣＡＮが公知であり、ＬＶＣＡＮでは、通常の５Ｖのレベルに比べて電力供給が低減されていることにより、特に３．５Ｖに低減されていることにより、メッセージが少なくとも部分的に送信レベルで送信される。
【０００３】
バスシステムにおける通信は通常、リアルタイムで行われる。これにより、制御装置によって制御されている制御装置またはアクチュエータの迅速な反応を必要とする場合がある、安全性関連のデータを、バスシステムを介して送信することも可能である。
【０００４】
しかし、車両や産業設備の運転中には、特定の事象によってバスシステムの通信に干渉が発生し得る。このための解決策として、加入者局によって送受信時のエラーがカウントされる。ここで、ＣＡＮバスシステムでは、送信エラーは受信エラーよりも高く評価される。
【０００５】
少なくとも１つのエラーカウンタが１２７の値を超えると、加入者局はエラー受動状態に移行する。エラー受動状態では、エラーはレセッシブレベルでのみ知らされる。さらに、エラー受動加入者局は、メッセージの送信時に、８ビットの追加の待ち時間を維持しなければならない。送信エラーカウンタが２５５を超えると、次のリセットまで加入者局がバスイベントにもはや参加しなくなるバスオフ状態が開始される。
【０００６】
自動車ではその間、全ての機器をインターネット（ＩｏＴ）に接続することが要求される。これにより、このデータを後の時点で評価できるようにするために、優先度の低いデータをＣＡＮバスシステムのバスを介して送信することが増える。
【０００７】
しかし問題なのは、優先度の低いデータも同様に、エラーカウンタがカウントアップし、これにより加入者局がより速くバスオフ状態に移行することをもたらし得るという点である。これに加え、帯域幅を制限しなければならない条件下では、優先度の低いデータは、ＣＡＮバスシステムのリアルタイム機能を危険にさらす可能性がある。
【発明の概要】
【０００８】
そこで、本発明の課題は、上述した問題点を解決するバスシステムの加入者局およびバスシステムにおけるデータ伝送方法を提供することである。特に、ＣＡＮバスシステムのリアルタイム機能を危険にさらす条件をより早期に検知し、それらに適切に反応することができる、バスシステムの加入者局およびバスシステムにおけるデータ伝送方法が提供される。
【０００９】
課題は、請求項１の特徴を有するシリアルバスシステムの加入者局によって解決される。加入者局は、バスシステムの少なくとも１つの他の加入者局との通信を制御するための通信制御装置と、通信制御装置またはバスシステムの少なくとも１つの他の加入者局によって作成され、バス上で伝送されるバスシステムのバスからのメッセージを受信するための送受信装置と、バス上でのメッセージ伝送時の干渉を検知するように構成された干渉検知ユニットと、干渉検知ユニットにより検知された干渉を、干渉の種類および大きさに関して評価し、干渉の評価結果に通信制御装置の通信制御を適合させるように構成された干渉処理ユニットと、を含む。
【００１０】
バス上の干渉または加入者局による電磁両立性（ＥＭＣ）の維持を測定することで、最初の干渉が発生する前に、ＥＭＣに関連した放射線などによって引き起こされる危機的なバス状態を検知し、それらに反応することができる。例えば、測定結果は、例えば自動車や産業設備などの安全性が要求されるシステムの早期警報システムに使用可能である。電磁両立性（ＥＭＣ）は、バスシステムの他の加入者局を、望ましくない電気的または電磁的影響によって干渉しない、または他の加入者局によって干渉されない、加入者局の能力を規定する。
【００１１】
したがって、加入者局は、より早期に干渉を検知することができる。結果として、バスシステムは、変化する環境条件に通信がより良好に適合できるため、短期的なＥＭＣ干渉に対してより強固なものとなる。このために、加入者局は、測定結果に基づいて、バスシステムの他の加入者局、特に制御装置への通信戦略を変更することができる。複数の制御装置がこの技術を使用する場合、または加入者局の１つが個別の加入者局に対する干渉を個別に検知できる場合、ネットワーク内の干渉の場所を特定することができる。これにより、最適な作動と、バスシステムのより容易で安価な修理とが可能になる。
【００１２】
加入者局の有利な他の構成は、従属請求項に記載されている。
可能性があるのは、干渉処理ユニットは、バス上のメッセージ伝送の外部干渉および内部干渉を区別するように構成されている点である。
【００１３】
一実施形態では、干渉検知ユニットは、差動バス信号の個別レベルを監視するための個別レベル監視モジュールを有してもよい。追加的に、または代替的に、干渉検知ユニットは、差動電圧が所定の範囲外であるかどうかを監視するための差動電圧監視モジュールを有してもよい。追加的に、または代替的に、干渉検知ユニットは、平均電圧が差動バス信号から所定よりも速く逸脱するかどうか、または所定値から所定時間逸脱しているかどうかを監視するためのコモンモード干渉監視モジュールを有してもよい。追加的に、または代替的に、干渉検知ユニットは、上述の信号の所定の周波数範囲を監視するための帯域干渉監視モジュールを有してもよい。
【００１４】
ここで、個別レベル監視モジュールが、レベルの１つが特に急速に変化するかどうか、および／またはより長い時間にわたって所定の範囲から逸脱するかどうかを監視するように構成されていること、および／または個別レベル監視モジュールが、レベルの１つが、静電気放電による内部保護ダイオードによる制限またはＥＭＣ結合による高コモンモードを排除できないほど高いかどうかを監視するように構成されていることが可能である。
【００１５】
考えられるのは、差動電圧監視モジュールが、差動電圧信号が異常に速く変化するか、または異常に遅く変化するかを監視するように構成されており、および／または、差動電圧監視モジュールが、差動電圧信号が所定時間にわたって、送受信装置において設定された決定しきい値の異常に近くで移動するかどうかを監視するように構成されており、決定しきい値を用いて、送受信装置は、差動電圧信号がレセッシブバス状態、またはドミナントバス状態に対応するかどうかを決定するように構成されている点である。
【００１６】
可能性があるのは、帯域干渉監視モジュールは、特定の周波数範囲を選択するためのフィルタを有し、フィルタは、少なくとも１つのバンドパスおよび／または少なくとも１つの高周波整流回路であり、フィルタは、その出力側で少なくとも１つのアナログ／デジタル変換器に接続されている点である。
【００１７】
一態様によれば、干渉処理ユニットは、以下の方法のうちの少なくとも１つによって、すなわち、バスシステム内の他の加入者局のうちの少なくとも１つにメッセージで干渉を通知すること、および／または、優先度の低いメッセージの送信を省略すること、および／または、他の通信チャネルを介して、または時間的に遅れて、安全性関連メッセージを冗長に送信すること、および／または、検知された干渉に応じて、メッセージのための少なくとも１つのビットタイミングパラメータを適合させること、および／または、エラーカウンタが通常このために必要とされるしきい値にまだ到達していないが、ＣＡＮ−ＦＤメッセージのアービトレーションフェーズ後にデータレートを増加させないこと、および／または、エラーカウンタがこのために必要とされるしきい値にまだ到達していないが、ＬＶＣＡＮメッセージのための差動電圧の最大振幅を減少させないこと、ひいてはデータレートを増価させないこと、の少なくとも１つによって、通信制御装置の通信制御を適合させるように構成することができる。
【００１８】
一実施例によれば、干渉処理ユニットは、加入者局に接続されている少なくとも１つのセンサにメッセージで干渉を通知するように構成されている。
一実施例によれば、加入者局はまた、バスシステムの各加入者局に対して、送受信装置によるメッセージ送信によって発生する少なくとも１つの干渉を個別に加算するように構成されたエラーカウンタを有する。
【００１９】
前述の加入者局は、少なくとも２つの加入者局が互いに通信可能なように互いに接続されているバスをさらに含むバスシステムの一部であってよい。ここで、少なくとも２つの加入者局は、干渉に対応するＥＭＣ負荷を地理的に表すマップで使用するために、干渉に関するデータを中央装置に送信するように構成されていてもよい。
【００２０】
また、前述の課題は、請求項１３にかかるシリアルバスシステムにおけるデータ伝送方法によって解決される。この方法では、バスシステム内で少なくとも２つの加入者局が互いに通信可能なようにバスを介して互いに接続されている。この方法は、加入者局の通信制御装置、またはバスシステムの少なくとも１つの他の加入者局によって作成され、バス上で伝送されるバスからのメッセージを、加入者局の１つの送受信装置でシリアルに受信するステップと、干渉検知ユニットによって、バス上でのメッセージ伝送時の干渉を検知するステップと、干渉処理ユニットによって、干渉検知ユニットによって検知された干渉を、干渉の種類および大きさに関して評価するステップと、干渉の評価結果に通信制御装置の通信制御を適合させるステップと、を有する。
【００２１】
この方法は、加入者局に関連して上述したものと同様の利点を提供する。
本発明の他の可能な実施形態はまた、実施例に関して上記または以下に説明された特徴または実施形態の明示的に挙げられていない組み合わせを含む。ここで当業者は、本発明のそれぞれの基本形態の改良または補足として、個別の態様を追加することになる。
【００２２】
以下に、添付の図を参照して、実施例を用いて本発明を詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施例にかかるバスシステムの簡略化されたブロック図である。
【図２】第１の実施例にかかるバスシステムの加入者局から送信できるメッセージの構成を説明する図である。
【図３】第１の実施例にかかるバスシステムのバス上で送信されるメッセージの差動バス信号の経時的な電圧特性の一例を表す図である。
【図４】図２の差動バス信号の経時的な電圧特性から生じる差動電圧の電圧特性を表す図である。
【図５】第１の実施例にかかるバスシステムの加入者局の干渉監視ユニットを有する簡略化されたブロック図である。
【図６】第２の実施例にかかるバスシステムの加入者局のエラーカウンタの簡略化されたブロック図である。
【図７】第３の実施例にかかるシステムを有するバスシステムの簡略化されたブロック図である。
【図８】第４の実施例にかかるシステムを有するバスシステムの簡略化されたブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図中、同一または機能的に同一の要素には、別段の記載がない限り、同一の参照符号が付されている。
図１は、シリアルデータ伝送用のバスシステム１を示す。バスシステム１は、例えば、ＣＡＮバスシステムおよび／またはＣＡＮＦＤバスシステムおよび／またはＬＶＣＡＮバスシステム等である。バスシステム１は、車両、特に自動車、飛行機等、または病院等で使用することができる。ただし、バスシステム１は、上述したＣＡＮの様態に基づくバスシステムに限定されない。
【００２５】
図１において、バスシステム１は、多数の加入者局１０、２０、３０を有し、加入者局１０、２０、３０は、それぞれ第１のバス線４１と第２のバス線４２とでバス４０に接続されている。バス線４１、４２は、ＣＡＮ＿ＨおよびＣＡＮ＿Ｌとも呼ぶことができ、送信状態におけるドミナントレベルの結合に使用される。バス４０を介して、メッセージ４５、４６、４７は、個別の加入者局１０、２０、３０間で信号の形態で伝送可能である。これにより、加入者局１０、２０、３０のうちの１つから加入者局１０、２０、３０のうちの少なくとも１つの他の加入者局に伝送できるデータを、バス４０上で信号に変換可能である。メッセージ４５は、例えば、優先度が通常のメッセージである。メッセージ４６は、例えば、低優先度メッセージとも呼ばれる優先度の低いメッセージである。メッセージ４７は、例えば、高優先度メッセージとも呼ばれる安全性に関連する、または優先度の高いメッセージである。加入者局１０、２０、３０のうちの１つがバス４０上の通信におけるエラーを検知すると、この加入者局１０、２０、３０は、他の加入者局１０、２０、３０によって受信されるエラーメッセージ４８をバス４０に送信する。エラーは、例えば、バス４０上のメッセージ４５、４６、４７のうちの１つのメッセージ伝送の干渉５０によって発生し得る。
【００２６】
加入者局１０、２０、３０は、例えば、車両や産業設備等の制御装置や表示装置、またはセンサやアクチュエータである。
図１に示すように、加入者局１０は、干渉処理ユニット１１１を有する通信制御装置１１と、エラーカウンタ１２１および干渉検知ユニット１２２を有する送受信装置１２と、を有する。加入者局２０は、通信制御装置２１と、エラーカウンタ２２１を備える送受信装置２２と、を有する。加入者局３０は、干渉処理ユニット３１１を有する通信制御装置３１と、エラーカウンタ３２１および干渉検知ユニット３２２を備える送受信装置３２と、を有する。
【００２７】
なお、加入者局１０、２０、３０の送受信装置１２、２２、３２は、図１に示されていなくても、それぞれバス４０に直接接続されている。
通信制御装置１１、２１、３１は、それぞれ、バス４０を介して、バス４０に接続された加入者局１０、２０、３０の他の加入者局との通信を制御するために使用される。通信制御装置１１、３１は、干渉処理ユニット１１１、３１１を除いて、従来のＣＡＮコントローラおよび／またはＣＡＮＦＤコントローラおよび／またはＬＶＣＡＮコントローラのように実施可能である。通信制御装置２１は、従来のＣＡＮコントローラおよび／またはＣＡＮＦＤコントローラおよび／またはＬＶＣＡＮコントローラのように実施可能である。
【００２８】
送受信装置１２、３２は、それぞれのメッセージ４５、４６、４７を送信するために使用される。送受信装置２２は同様に、メッセージ４５、４６、４７の１つを送信するために使用される。エラーカウンタ１２１、２２１、３２１は、バス４０上での通信時に帰属の送受信装置１２、２２、３２が検知したエラーをカウントするために使用される。送受信装置１２、２２、３２は、以下に別個に説明する送受信装置１２、２２、３２の機能を除いて、従来のＣＡＮトランシーバおよび／またはＣＡＮＦＤトランシーバおよび／またはＬＶＣＡＮトランシーバのように実施可能である。
【００２９】
図２上部のＣＡＮフレームと、図２下部のＣＡＮＦＤフレームに対するメッセージ４５を用いて図２にそれぞれ時間ｔにわたる電圧Ｕとして示されるように、バス４０上のＣＡＮ通信は、基本的に２つの異なる時間区分に分割することができる。メッセージ４６、４７も同様に構成することができる。
【００３０】
メッセージ４５の２つの異なる時間区分は、模式的にのみ示されるアービトレーションフェーズ４５１、４５３と、ＣＡＮ−ＦＤではデータフェーズとも呼ばれ、メッセージ４５の有効データが送信されるデータ領域４５２と、を含む。ＣＡＮ−ＦＤでは、次のデータフェーズに対するデータレートは、古典的なＣＡＮと比較して、アービトレーションフェーズの終了時に例えば２、４、８Ｍｂｐｓに増加する。したがって、ＣＡＮ−ＦＤでは、アービトレーションフェーズ４５１、４５３のデータレートは、データ領域４５２のデータレートよりも低いか、または速い。ＣＡＮ−ＦＤでは、データ範囲４５２は、ＣＡＮフレームのデータ範囲４５２よりも著しく短い。
【００３１】
アービトレーションフェーズ４５１、４５３において、識別番号４５１ｘ、４５３ｘを用いて、隣接するデータ領域４５２内のバスシステム１の現在送信している加入者局１０、２０、３０のうちのどれが、バスシステム１のバス４０への排他的で衝突のないアクセスを少なくとも一時的に得ているか決定される。データ領域４５２では、メッセージ４５の有効データの伝送は、アービトレーションに勝った加入者局によって行われる。
【００３２】
図３は一例として、バス信号ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌの時間ｔにわたる電圧特性を示す。電圧特性は、通常の動作、すなわちバス４０上の干渉５０がない状態で、メッセージ４５、４６、４７の信号に発生することができる。例として、レセッシブバスレベル４９、ドミナントバスレベル４８、レセッシブバスレベル４９のシーケンスが示されている。バス信号ＣＡＮ＿ＨおよびＣＡＮ＿Ｌの電圧特性は、ドミナントバスレベル４８からレセッシブバスレベル４９への移行時の状態変化が、レセッシブバスレベル４９からドミナントバスレベル４８への移行時よりも著しく遅いことを示す。ＣＡＮ＿ＦＤでは、図２およびその説明からも分かるように、ドミナントバスレベル４８およびレセッシブバスレベル４９の時間長は、アービトレーションフェーズよりもデータフェーズの方が短い。
【００３３】
図３によれば、バス信号ＣＡＮ＿Ｈは、通常、すなわちバス４０上の干渉５０がなく、Ｖｃｃ＝５ＶのＣＡＮ電源では、Ｖｃｃ／２とＶｃｃ／２＋Ｘとの間のレベルに相当する２．５Ｖから３．５Ｖのレベルを有する。これに対しＣＡＮ＿Ｌバス信号は、通常、すなわちバス４０上の干渉５０がなく、５ＶのＣＡＮ電源では、Ｖｃｃ／２−ＸとＶｃｃ／２との間のレベルに相当する１．５Ｖから２．５Ｖのレベルを有する。ＬＶＣＡＮでは、例えば３．５ＶのＣＡＮ電源では、ＣＡＮ＿ＨとＣＡＮ＿Ｌのレベルは適宜低減されている。
【００３４】
したがって図４に示すように、バス信号ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌから生じる差動電圧ＶＤＩＦＦ＝ＣＡＮ＿Ｈ−ＣＡＮ＿Ｌは、５ＶのＣＡＮ電源においてバス４０上に干渉５０が発生しない場合、通常０Ｖから２Ｖの間のレベルを有する。これは、０Ｖと２ＸＶとの間の電圧ＶＤＩＦＦのレベルに対応している。差動電圧ＶＤＩＦＦが決定しきい値１ＶまたはＸＶを下回ると、送受信装置１２はレセッシブバス信号レベルを検知する。差動電圧ＶＤＩＦＦが１ＶまたはＸＶの決定しきい値１２０を上回ると、送受信装置１２はドミナントバス信号レベルを検知する。例えばＬＶＣＡＮに対する３．５ＶのＣＡＮ電源では、決定しきい値１２０は適宜、特に０．５Ｖ、０．４Ｖ、０．２Ｖ等に低減される。
【００３５】
干渉５０がバス４０上で発生すると、バス信号ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌ、ひいては差動電圧ＶＤＩＦＦも、図３および図４に示された通常のまたは所期の、およびそれによって所定の信号特性と比較して、時間ｔにわたって変化する。これらの変化は、後述するように、干渉検知ユニット１２２によって検知される。
【００３６】
図５は、干渉検知ユニット３２２と同様に構成された干渉検知ユニット１２２をより詳細に示す。干渉検知ユニット１２２は、バスシステム１の作動中に発生し得る様々な干渉５０を監視し検知するための以下のモジュール１２２１〜１２２４のうちの少なくとも１つ、すなわち、個別レベル監視モジュール１２２１、および／または差動電圧監視モジュール１２２２、および／またはコモンモード干渉監視モジュール１２２３、および／または帯域干渉監視モジュール１２２４を有する。干渉検知ユニット１２２は、インターフェース１３および／または少なくとも１つの端子１２５を介して干渉処理ユニット１１１に接続されている。
【００３７】
個別レベル監視モジュール１２２１は、バス信号ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌの個別レベルを監視する。この時、図３に示すように、レベルのいずれかが特に急速に変化するかどうか、特に、状態４９、４８間の移行時のエッジの急峻さが通常よりも大きいかどうかを監視する。追加的に、または代替的に、レベルのいずれかが長期にわたって通常または所定の範囲、すなわちＣＡＮ＿Ｈに対する２．５Ｖから３．５Ｖの所定範囲、およびＣＡＮ＿Ｌに対する１．５Ｖから２．５Ｖの所定範囲から異常に大きく逸脱しているかどうかを監視することができる。追加的に、または代替的に、レベルのいずれかが、静電気放電による例えば−＋５８Ｖまでの内部保護ダイオードによる制限、またはＥＭＣ結合によって引き起こされる高コモンモードを排除できないほど高いかどうかを監視する。
【００３８】
差動電圧監視モジュール１２２２は、差動干渉５０の有無を監視する。ここで、図４に示すように、差動電圧ＶＤＩＦＦ信号が０Ｖ〜２Ｖの所期または所定の範囲外であるかどうかを監視する。追加的に、または代替的に、差動電圧ＶＤＩＦＦ信号が異常に速く変化するか、または異常に遅く変化するかを監視する。異常に速いとは、特に、個別のバス状態４８、４９、または４９、４８間の移行が、図４に示すように、通常の長さの、ひいては所定のビット持続時間よりも速く行われることを意味する。異常に遅いとは、特に、個別のバス状態４８、４９、または４９、４８の間の移行が、図４に示すように、通常の長さの、ひいては所定のビット持続時間よりも遅く行われることを意味する。
【００３９】
追加的に、または代替的に、図４に示すように、差動電圧ＶＤＩＦＦ信号が、長い期間にわたって１Ｖの決定しきい値１２０に異常に近いかどうかを監視する。すなわち、特に差動電圧ＶＤＩＦＦ信号が所定時間より長く、１Ｖの決定しきい値１２０とほぼ等しいかどうかを監視する。
【００４０】
コモンモード干渉監視モジュール１２２３は、両方の信号ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌからの平均電圧が、コモンモード信号に対して２．５ボルトの所期値から特に急速に、または長い期間にわたって特に大きく逸脱しているかどうかを監視する。特に、急速または長い期間にわたるということは、信号ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌのエッジの急峻性が、バス状態４９、４８間の移行時に、図３で通常の推移に示される所定値よりも急峻であること、またはバス状態４８、４９間の移行時に、図３で通常の推移に示される所定値よりも平坦であることを意味している。
【００４１】
帯域干渉監視モジュール１２２４は、上述した信号、すなわち単一信号（ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌ）、差動信号（ＶＤＩＦＦ）およびコモンモード信号のうちの少なくとも１つの所定の周波数範囲を監視する。このために、少なくとも１つの所定の周波数範囲がフィルタ１２２４Ａによって選択され、少なくとも１つの所定の周波数範囲に対応するフィルタ１２２４Ａの出力信号が、少なくとも１つのアナログ−デジタル変換器１２２４Ｂに供給される。フィルタ１２２４Ａは、少なくとも１つのバンドパスおよび／または少なくとも１つのＨＦ整流回路として実施可能である。
【００４２】
送受信装置１２の干渉検知ユニット１２２２、より正確にはそのモジュール１２２１〜１２２４は、バス４９上にそれぞれ存在する干渉５０を測定し、干渉５０の種類と大きさを通信制御装置１１に通知する。より具体的には、干渉検知ユニット１２２から干渉処理ユニット１１１に対して通知が行われる。干渉処理ユニット１１１の構成は、干渉処理ユニット３１１の構成と同じである。
【００４３】
送受信装置１２から通信制御装置１１への通知、またはユニット１２２からユニット１１１への通知は、例えばＳＰＩ、Ｉ２Ｃ等の、場合によって既に存在するデータインターフェース１３を介して、および／または、例えばデジタル信号、ＰＷＭ、ＳＥＮＴ、アナログ等の送受信装置１２上の追加の特別な端子１２５によって、特別な例として図５に示すように行うことができる。
【００４４】
通信制御装置１１、特にその干渉処理装置１１１は、どの干渉５０が現在バス４０上にどの高さで存在しているかという送受信装置１２からの通知に応答して、その通信に適切に影響を与えることができる。このために、通信制御装置１１は、その通信を制御するために以下の措置の少なくとも１つを講じることができる。すなわち、
−  少なくとも１つの検知された干渉５０をバスシステム１の他の加入者局２０、３０に通知すること、および／または
−  優先度の低いメッセージの送信を省略すること、および／または
−  他の通信チャネルを介して、または時間的に遅れて、安全性関連メッセージを冗長に送信すること、および／または、
−  少なくとも１つの検知された干渉５０に応じて、例えばビットレートプリスケーラ（ｂｉｔ  ｒａｔｅ  ｐｒｅｓｃａｌｅｒ）、走査ポイント（ｓａｍｐｌｅ  ｐｏｉｎｔ）、同期ジャンプ幅（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｊｕｍｐ  ｗｉｄｔｈ）などのビットタイミングパラメータを適合させること、および／または
−  ＣＡＮ−ＦＤの場合、エラーカウンタ１２１が通常このために必要とされるしきい値にまだ到達していないが、アービトレーション後にデータレートを増加させないこと、および／または、
−  ＬＶＣＡＮの場合、エラーカウンタ１２１が通常このために必要とされるしきい値にまだ到達していないが、電力供給のレベル、ひいては差動電圧ＶＤＩＦＦの最大振幅を低減させず、データレートを増加させないこと。
【００４５】
通信制御装置１１、より正確にはその干渉処理ユニット１１１は、外部干渉５０は信号の送受信時に発生するが、内部干渉５０は主に信号の送信時に発生するため、送受信装置１２からの通知によって、外部干渉５０と内部干渉５０とを区別することができる。サービス担当者にとって、外部干渉５０と内部干渉５０との区別は重要であり、バスシステム１の干渉５０を除去する試みの際に、この区別によって干渉５０の原因をより迅速に突き止め、干渉５０の原因となるエラーをより迅速に除去することができる。
【００４６】
したがって、加入者局１０、３０では干渉５０をより早期に検知することができる。その結果、上述したように、変化した環境条件に通信がより良好に適合できるため、バスシステム１は短期的な干渉５０、特にＥＭＣ干渉に対してより強固なものとなる。これにより、最適な作動が可能となり、干渉５０が加入者局１０、３０間で通知される際には、バスシステム１のより容易で安価な修理が可能になる。
【００４７】
先に説明した実施例の変形例によれば、加入者局１０、２０、３０の少なくとも１つの加入者局が、どの加入者局１０、２０、３０によってどのメッセージ４５、４６、４７が送信されるかを知っていることが可能である。この場合、メッセージ４５、４６、４７の受信中に、この少なくとも１つの加入者局１０、２０、３０は、送信によって生じた干渉５０を、例えばエラーカウンタ１２１の多数のカウンタを用いて、個々の加入者局１０、２０、３０ごとに別個に合計し、サービス担当者による後の読み出しのために保存することができる。これにより、トラブルシューティングがさらに容易になる。保存は、例えば干渉処理装置１１１のメモリ機能を用いて行うことができる。
【００４８】
図６は、第２の実施例の説明のために、エラーカウンタ１２１をさらに詳細に示す。第２の実施例では、エラーカウンタ１２１の受信エラーカウンタ１２１Ａおよび送信エラーカウンタ１２１Ｂのカウント方法は、以下のように適合される。
【００４９】
受信エラーの原因となる干渉５０を検知して処理するために、受信エラーカウンタ１２１Ａは受信エラーを検知するごとに１増加し続ける。しかしながら、全ての加入者局１０、２０、３０のうち受信エラーまたは干渉５０が加入者局１０によって最初に検知された場合は、受信中の検知エラー５０が小さかった場合、受信エラーカウンタ１２１Ａは加入者局１０においてのみ、さらに８増加する。受信中の干渉５０が大きいほど、受信エラーカウンタ１２１Ａの追加増加量は小さくなる。
【００５０】
また、送信エラーカウンタ１２１Ｂは、送信エラーが検知されるごとに少なくとも１増加する。さらに、送信エラーカウンタ１２１Ｂは、メッセージ（エンドオブフレームまたはインターフレームスペース、エラーデリミタ）送信前または送信後の干渉５０が小さいほどさらなるポイント分増加し、送信中の干渉５０が大きいほどさらなるポイント分増加する。
【００５１】
ごく一般的に、受信エラーカウンタ１２１Ａおよび送信エラーカウンタ１２１Ｂは、干渉の種類、および／またはメッセージ４５、４６、４７のうちの１つがバス４０を介して送信される際の発生時間に応じてインクリメントまたはデクリメントされる。
【００５２】
一般的に、加入者局３０のエラーカウンタ１２１Ａ、１２１Ｂまたは対応するエラーカウンタを用いて、良好なＥＭＣ条件の下で加入者局１０、３０が良好に受信できるか否かを検知する必要がある。一方で、ＥＭＣ条件が悪い場合、加入者局１０、３０は、これが必ずしも送受信装置１２、３２の欠陥を示すものでなくても、多くのメッセージ４５、４６、４７を誤って受信することが予想される。このため、加入者局３０のエラーカウンタ１２１および／またはエラーカウンタ１２１Ａ、１２１Ｂまたは対応するエラーカウンタは、ＥＭＣ条件が悪い間は、良いＥＭＣ条件の時のようには迅速に増加しない。
【００５３】
追加的に、または代替的に、しきい値１２１１〜１２１Ｎは、エラー状態に対して適合させることができる。その結果、しきい値１２１１〜１２１Ｎは、メッセージ４５（エンドオブフレームまたはインターフレームスペース、エラーデリミタ）の送信間に、より長い期間にわたって干渉５０が検知された場合に、エラー受動状態および／またはバスオフ状態への移行のために上昇させることができる。
【００５４】
図７は、第３の実施例にかかるシステム５を示す。システム５では、干渉除去モジュール１１１、３１１で、他のセンサ６１、６２に対する事前警告としてメッセージ５５が作成され送信される。ここでは、電磁両立性（ＥＭＣ）に関する条件は、通常、バスシステム１だけでなく、センサにも影響を与えることが考慮される。追加的に、またはメッセージ５５による事前警告の代替として、バス４０上の干渉５０の環境中に存在し、したがってバス干渉５０によって侵害され、特に改ざんされ、または破壊され得る、特定のセンサデータにおける信頼度指数の減少が起こり得る。
【００５５】
図８は、第４の実施例にかかる中央装置８を備えたシステム７を示す。ここで、少なくとも１つのシステム７は、特にＧＰＳ受信機能を有する車両、工具等であってもよく、高圧パイロン、ネオンランプの点火装置等の放射源９からのＥＭＣ照射を、特にクラウド、交通管制センター等の中央装置８に送信する。その後、ＥＭＣ負荷を含む地理的マップ８０を中央装置８で作成することができる。
【００５６】
これにより、バスシステム１によるさらに早期の介入が可能となる。そのため、放射源９のようなＥＭＣ放射が増加する場所の前で、システム７よりも自律走行車の乗員が自ら車両制御を行うことを、適時に要求することが考えられる。
【００５７】
バスシステム１、加入者局１０、２０、３０のシステム５、７、および上述した方法の全ての構成は、個別にまたは全ての可能な組み合わせで使用することができる。特に、先に説明した実施例の全ての特徴および／またはそれらの変形例は、任意選択的に組み合わせたり、省略したりできる。加えて、特に以下のような変形例が考えられる。
【００５８】
実施例にかかる上述したバスシステム１は、ＣＡＮプロトコルまたはＣＡＮＦＤプロトコルに基づくバスシステムを用いて説明した。しかし、異なる実施例にかかるバスシステム１は、他の種類の通信ネットワークであってもよい。バスシステム１では、加入者局１０、２０、３０によるバス４０への排他的で衝突のないアクセスが、少なくとも一定期間の間保証されていることは有利であるが、不可避の前提条件ではない。
【００５９】
実施例にかかるバスシステム１は、特に、ＣＡＮネットワークまたはＣＡＮＦＤネットワークまたはＦｌｅｘＲａｙネットワークまたはＳＰＩネットワークである。
２つのバス線４１、４２の一方は接地接続されており、ひいてはグランド線であり、２つのバス線４１、４２の他方は、メッセージ４５、４６、４７のためのバス信号が伝送される信号線であることが考えられる。
【００６０】
実施例にかかるバスシステム１の加入者局１０、２０、３０の数や配置構成は任意である。特に、加入者局１０または加入者局３０のみが、実施例のバスシステム１に存在してもよい。
【００６１】
上述した実施例の機能は、上述したようにのみ実現されるわけではない。追加的に、または代替的に、機能は、通信制御装置１１、３１の１つまたは送受信装置１２、３２の１つなどの既存の製品に統合され得る。特に、考慮される機能は、別個の電子モジュール（チップ）として実現されるか、または、通信制御装置１１、送受信装置１２、およびユニット１１１、１２２、および／またはカウンタ１２１の機能のための１つの電子モジュール（チップ）のみが存在する、統合された全体的なソリューションに組み込まれることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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