(57)【要約】  本発明は、シリアルバスシステム（１）の加入局（１０；２０；３０）のフレームシールドユニット（１３０；１３００）、シリアルバスシステム（１）の加入局（１０）、およびシリアルバスシステム（１）における通信方法に関する。フレームシールドユニット（１３０；１３００）は、現在のバスからシリアルに受信されているメッセージ（５）用フレーム（４５）から生成された受信信号（ＲＸＤ１）を、加入局（１０）の通信制御装置（１１）が受信してもよいか否かを選択する選択信号（Ｓ＿ＳＬ）を生成するためのシールドブロック（１３２）と、シールドブロック（１３２）により生成された選択信号（Ｓ＿ＳＬ）に応じて、受信信号（ＲＸＤ１）が加入局（１０）の通信制御装置（１１）に送信されないように受信信号（ＲＸＤ１）を遮蔽するための受信信号選択ブロック（１３３）と、を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリアルバスシステム（１）の加入局（１０；２０）のフレームシールドユニット（１３０；２３０；１３００）であって、
現在のバスからシリアルに受信されているメッセージ（５；４）用フレーム（４５；４５０）から生成された受信信号（ＲＸＤ１）を、加入局（１０；２０）の通信制御装置（１１；２１）が受信してもよいか否かを選択する選択信号（Ｓ＿ＳＬ）を生成するためのシールドブロック（１３２）と、
前記シールドブロック（１３２）により生成された前記選択信号（Ｓ＿ＳＬ）に応じて、前記受信信号（ＲＸＤ１）が前記加入局（１０；２０）の前記通信制御装置（１１；２１）に送信されないように前記受信信号（ＲＸＤ１）を遮蔽するための受信信号選択ブロック（１３３）と
を備えるフレームシールドユニット（１３０；２３０；１３００）。
【請求項２】
前記シールドブロック（１３２）は、前記バスから受信された前記フレーム（４５；４５０）の前記受信信号（ＲＸＤ１）の代わりに、前記加入局（１０；２０）の前記通信制御装置（１１；２１）が、前記通信制御装置（１１；２１）がバスへの送信信号（ＴＸ）の送信を停止するプロトコル例外状態に遷移するように受信信号（ＲＸＤｓ）を生成するように構成されており、
前記受信信号選択ブロック（１３３）は、前記シールドブロック（１３２）によって生成された前記選択信号（Ｓ＿ＳＬ）に応じて、前記シールドブロック（１３２）によって生成された前記受信信号（ＲＸＤｓ）を、前記加入局（１０；２０）の前記通信制御装置（１１；２１）に送信するように構成されている、
請求項１に記載のフレームシールドユニット（１３０；２３０；１３００）。
【請求項３】
前記シールドブロック（１３２）は、前記シールドブロック（１３２）によって生成された前記受信信号（ＲＸＤｓ）において、前記通信制御装置（１１；２１）がバスへの送信信号（ＴＸ）の送信を停止するプロトコル例外状態に前記加入局（１０；２０）の前記通信制御装置（１１；２１）が遷移するように、ＦＤＦビットおよびｒｅｓビットを設定するように構成されている、請求項１または２に記載のフレームシールドユニット（１３０；２３０；１３００）。
【請求項４】
前記バスからシリアルに受信された前記フレーム（４５；４５０）から、前記バスからシリアルに受信された前記フレーム（４５；４５０）から生成された前記受信信号（ＲＸＤ１）を遮蔽するための開始条件（５１）および終了条件（５２）を検出するための検出ブロック（１３１）を少なくとも備え、
前記シールドブロック（１３２）は、前記検出ブロック（１３１）の検出結果への応答として前記選択信号（Ｓ＿ＳＬ）を生成するように構成されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載のフレームシールドユニット（１３０；２３０；１３００）。
【請求項５】
前記検出ブロック（１３１）は、前記受信信号（ＲＸＤ１）を評価するために、前記受信信号（ＲＸＤ１）の逐次復号化を実行するように構成されており、および／または、
前記検出ブロック（１３１）は、前記加入局（１０；２０）の前記通信制御装置（１１；２１）によってデータ伝送規格を理解するフレーム（４５；４５０）のフォーマットに基づいて、前記開始条件（５１）および／または前記終了条件（５２）を見つけるために前記受信信号（ＲＸＤ１）を評価するように構成されている、請求項４に記載のフレームシールドユニット（１３０；２３０；１３００）。
【請求項６】
前記検出ブロック（１３１）は、前記開始条件（５１）および前記終了条件（５２）を検出するために、前記バス上の状態を検出して評価するように構成されており、および／または、
前記検出ブロック（１３１）は、前記開始条件（５１）および前記終了条件（５２）を検出するために、前記バスから受信した前記フレーム（４５；４５０）から生成されたデジタル受信信号（ＲＸＤ１）を評価するように構成されている、請求項４または５に記載のフレームシールドユニット（１３０；２３０；１３００）。
【請求項７】
前記検出ブロック（１３１）は、前記開始条件（５１）が前記終了条件（５２）に対するエッジ変化とは異なるエッジ変化として符号化された検出信号（Ｓ＿Ｄ）を前記シールドブロック（１３２）に出力するように構成されている、請求項４から６のいずれか１項に記載のフレームシールドユニット（１３０；２３０；１３００）。
【請求項８】
前記開始条件（５１）および前記終了条件（５２）の間には、前記加入局（１０；２０）の前記通信制御装置（１１；２１）が理解しないデータ伝送規格を用いて送信される前記フレーム（４５）の部分も含まれている、請求項４から７のいずれか１項に記載のフレームシールドユニット（１３０；２３０；１３００）。
【請求項９】
前記開始条件（５１）は、現在のバスからシリアルに受信されているフレーム（４５；４５０）のアービトレーションフィールド（４５２）から生成された前記受信信号（ＲＸＤ１）の少なくとも１ビットの所定値であり、
前記開始条件（５１）は、前記バス上の信号の少なくとも１つの状態の所定値であり、
前記終了条件（５２）は、前記加入局（１０；２０）の前記通信制御装置（１１；２１）が理解しないデータ伝送規格で前記フレーム（４５；４５０）の有効データが送信される通信フェーズ（４５８）の終了後に定義されている、請求項４から８のいずれか１項に記載のフレームシールドユニット（１３０；２３０；１３００）。
【請求項１０】
前記受信フレーム（４５；４５０）の終了に到達するまで、全てのビットがそのバス状態をバス上で上書きできるように送信される送信信号（ＴＸＤ１）を選択するための送信信号選択ブロック（１３４）をさらに備える、請求項１から９のいずれか１項に記載のフレームシールドユニット（１３００）。
【請求項１１】
前記バスへメッセージ（４；５）を伝送するための第１の通信フェーズにおいて、後続の第２の通信フェーズにて前記加入局（１０；２０；３０）のうちどれが少なくとも一時的に前記バスシステム（１）の前記バスへの排他的で衝突のないアクセスを有するか、前記バスシステム（１）の前記加入局（１０；２０；３０）間で交渉され、
前記第２の通信フェーズ（４５８）は、前記メッセージ（４；５）の有効データがバス上で伝送されるデータフィールド（４５４）を伝送することを含む、請求項１から１０のいずれか１項に記載のフレームシールドユニット（１３０；２３０；１３００）。
【請求項１２】
シリアルバスシステム（１）の加入局（１０）であって、
バスシステム（１）のバスにメッセージ（４）を送信するための、および／または前記バスシステム（１）のバスからメッセージ（４；５）を受信するための通信制御装置（１１）と、
前記バスへ前記メッセージ（４）を送信するための、および／または前記バスからメッセージ（４；５）を受信するための送受信装置（１２）と、
前記通信制御装置（１１）および前記送受信装置（１２）に接続された、請求項１から１１のいずれか１項に記載のフレームシールドユニット（１３０；１３００）と
を備え、
前記送受信装置（１２）は、送信時に、前記メッセージ（４）のフレーム（４５０）のビットレートとは独立して、前記メッセージ（４）の第１のデジタルデータ状態のための第１のバス状態（４０１）を生成し、かつ、第２のバス状態（４０２）が前記第１のバス状態（４０１）を上書きできるように、前記メッセージ（４）の第２のデジタルデータ状態のための第２のバス状態（４０２）を生成するように構成されている、加入局（１０）。
【請求項１３】
バス（４０）と、
請求項１２に記載の加入局として構成された少なくとも１つの第１の加入局（１０）と、
前記少なくとも１つの第１の加入局（１０）および少なくとも１つの第２の加入局（２０；３０；２００）がシリアルに互いに通信できるように、前記バス用のバスライン（３）を介して前記第１の加入局（１０）に接続されている少なくとも１つの第２の加入局（２０；３０；２００）と
を備え、
前記少なくとも１つの第１の加入局（１０）の前記メッセージ（４）用のフレーム（４５）のデータ伝送規格は、前記少なくとも１つの第２の加入局（２０；３０；２００）のデータ伝送規格と少なくとも部分的に異なっている、バスシステム（１）。
【請求項１４】
シリアルバスシステム（１）における通信方法であって、
送受信装置（１２；２２；３２）で、前記バスシステム（１）のバスにメッセージ（４；５）を送信するステップと、および／または、
前記送受信装置（１２；２２；３２）で、前記バスシステム（１）の前記バス（４０）からのメッセージ（４；５）を受信するステップと、
フレームシールドユニット（１３０；１３００）のシールドブロック（１３２）で、前記バスシステム（１）の加入局（１０）の通信制御装置（１１）が、バスから現在シリアルに受信されているメッセージ（５）用のフレーム（４５）から生成された受信信号（ＲＸＤ１）を受信してもよいか否かを選択する選択信号（Ｓ＿ＳＬ）を生成するステップと、
受信信号選択ブロック（１３３）で、前記シールドブロック（１３２）で生成された前記選択信号（Ｓ＿ＳＬ）に応じて、前記受信信号（ＲＸＤ１）が前記加入局（１０）の前記通信制御装置（１１）に送信されないように前記受信信号（ＲＸＤ１）を遮蔽するステップと
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレームシールドユニット、シリアルバスシステムの加入局、および高いデータレートと高いエラーロバスト性とで動作するシリアルバスシステムにおける通信方法に関する。ここで、バスシステムにおける通信は、第１の通信プロトコルまたは第２の通信プロトコルに従って選択的に可能である。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両などにおける、センサおよび制御装置間の通信には、ＩＳＯ規格１１８９８−１：２０１５において、ＣＡＮプロトコル仕様としてＣＡＮＦＤを用いてデータをメッセージとして伝送するバスシステムが頻繁に使用される。メッセージは、センサ、制御装置、発信器などのバスシステムのバスノード間で伝送される。
【０００３】
技術設備や車両の機能の数が増えると、バスシステムのデータトラフィックも増加する。それに加えて、送信機から受信機へデータを従来よりも高速に伝送することが頻繁に求められる。その結果、バスシステムに必要な帯域幅がさらに増加する。
【０００４】
ＣＡＮよりも高いビットレートでデータを伝送できるようにするために、ＣＡＮＦＤのメッセージフォーマットには、メッセージ内でより高いビットレートに切り替えるオプションが設けられた。このような技術では、データフィールド領域でより高いクロックレートを使用することにより、最大可能データレートが１ＭＢｉｔ／ｓの値を超えて増加する。このようなメッセージは、以下では、ＣＡＮＦＤフレームまたはＣＡＮＦＤメッセージと呼ばれる。ＣＡＮＦＤでは、有効データ長が８バイトから６４バイトまで拡張され、データ転送レートがＣＡＮよりも著しく向上している。
【０００５】
ＣＡＮまたはＣＡＮＦＤベースの通信ネットワークは、例えばロバスト性の点で多くの利点を提供しているが、例えば１００Ｂａｓｅ−Ｔ１イーサネットにおけるデータ伝送と比較して、速度が著しく低い。また、これまでＣＡＮＦＤで達成された６４バイトまでの有効データ長は、いくつかの使用に対して小さすぎる。
【０００６】
ＣＡＮまたはＣＡＮＦＤベースの通信ネットワークのさらなる発展のために要求されているのは、既存のバスシステムの容易な移行が可能であり、その結果、まだ既存のＣＡＮプロトコル仕様に従って動作している加入局が、既に後継のＣＡＮプロトコル仕様に従って通信している加入局ともバスシステム内で共存できるということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、上述した問題点を解決するフレームシールドユニット、シリアルバスシステムの加入局、およびシリアルバスシステムにおける通信方法を提供することである。特に、高いデータレートおよびフレームあたりの有用データ量の増加を、高いエラーロバスト性で実現できるフレームシールドユニット、シリアルバスシステムの加入局、およびシリアルバスシステムにおける通信方法が提供されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴を有するシリアルバスシステムの加入局のフレームシールドユニットによって解決される。フレームシールドユニットは、現在のバスからシリアルに受信されているメッセージ用フレームから生成された受信信号を、加入局の通信制御装置が受信してもよいか否かを選択する選択信号を生成するためのシールドブロックと、シールドブロックにより生成された選択信号に応じて、受信信号が加入局の通信制御装置に送信されないように受信信号を遮蔽（シールド）するための受信信号選択ブロックと、を含む。
【０００９】
フレームシールドユニットは、第１の通信フェーズにおいて、第２の加入局と同じ、データ伝送規格とも呼ばれる通信フォーマットを使用するバスシステムの第１の加入局が、第２の通信フェーズにおいて、第２の加入局の通信を妨害しない第２の加入局とは異なる通信フォーマットを使用することを可能にする。このために、フレームシールドユニットは、第２の加入局のフレームを所定の期間、すなわちシールドフェーズにおいて、ひいては（少なくとも）第２の通信フェーズの間（も）、自加入局から遮蔽させることができる。また、フレームシールドユニットは、第２の加入局のうちの１つからのフレームがバスへ送信されている間、所定の期間、すなわちシールドフェーズにおいて、自加入局自体がバスへフレームを送信することを防止することができる。
【００１０】
その結果、フレームシールドユニットによって、新しい通信フォーマットでの通信は、バス上の古いまたは他の通信フォーマットのフレームに妨害されない。したがって、第１の通信フェーズでは、ＣＡＮで知られているアービトレーションが実行でき、それにもかかわらず、第２の通信フェーズでは、ＣＡＮＦＤと比べて、伝送速度を大幅に増加させることができる。ここで、第２の通信フェーズは、特にシールドフェーズに含まれる。
【００１１】
ＣＡＮＦＤ通信プロトコルに従って動作する加入局と、以下ＣＡＮＦＥと呼ばれるＣＡＮＦＤ後継通信プロトコルに従って動作する加入局の共存性および相互運用性により、ＣＡＮＦＤからＣＡＮＦＥへのシームレスな移行パスが可能である。特に、ＣＡＮＦＤのみをさらに使用するバスシステムの個々の加入局には、上述のフレームシールドユニットを増備することができる。必要に応じて、ＣＡＮＦＤフレームを送受信できないＣＡＮＦＥ加入局は、最初から適切に変更されたフレームシールドユニットを装備することができる。したがって、ＣＡＮＦＤおよびＣＡＮＦＥバスシステム間のゲートウェイは必要ない。
【００１２】
フレームシールドユニットの有利なさらなる実施形態は、従属請求項に記載されている。
【００１３】
特定の実施形態変形例によれば、シールドブロックは、バスから受信したフレームの受信信号の代わりに、加入局の通信制御装置が、通信制御装置がバスへの送信信号の送信を停止するプロトコル例外状態に遷移するように受信信号を生成するように構成されており、受信信号選択ブロックは、シールドブロックによって生成された選択信号に応じて、シールドブロックによって生成された受信信号を、加入局（１０）の通信制御装置に送信するように構成されている。
【００１４】
考えられるのは、シールドブロックが、シールドブロックによって生成された受信信号において、通信制御装置がバスへの送信信号の送信を停止するプロトコル例外状態に加入局の通信制御装置が遷移するように、ＦＤＦビットおよびビットを設定するように構成されていることである。
【００１５】
様々な実施形態によれば、検出ブロックは、バスからシリアルに受信されたフレームから、バスからシリアルに受信されたフレームから生成された受信信号を遮蔽（シールド）するための開始条件および終了条件を検出するために設けられてもよく、シールドブロックは、検出ブロックの検出結果への応答として選択信号を生成するように構成されている。
【００１６】
任意選択によれば、検出ブロックは、受信信号を評価するために、受信信号の逐次復号化を実行するように構成されている。追加的に、または代替的に、検出ブロックは、加入局の通信制御装置によってデータ伝送規格が理解されるフレームのフォーマットに基づいて、開始条件および／または終了条件を見つけるために受信信号を評価するように任意選択的に構成されている。
【００１７】
場合によって、検出ブロックは、開始条件および終了条件を検出するために、バス上の状態を検出して評価するように構成されている。追加的にまたは代替的に、検出ブロックは、開始条件および終了条件を検出するために、バスから受信したフレームから生成されたデジタル受信信号を評価するように構成されている場合がある。
【００１８】
検出ブロックは、開始条件が終了条件に対するエッジ変化とは異なるエッジ変化として符号化された検出信号をシールドブロックに出力するように構成されていてもよい。
【００１９】
開始条件と終了条件の間には、加入局の通信制御装置が理解しないデータ伝送規格を用いて送信されるフレームの部分も含まれていると考えられる。
【００２０】
追加的または代替的に考えられるのは、開始条件が、現在のバスからシリアルに受信されているフレームのアービトレーションフィールドから生成された受信信号の少なくとも１ビットの所定値であることである。追加的にまたは代替的に、開始条件は、バス上の信号の少なくとも１つの状態の所定値であり、終了条件は、加入局の通信制御装置が理解しないデータ伝送規格でフレームのデータが送信される通信フェーズの終了後に定義されていることが考えられる。
【００２１】
一実施形態によれば、フレームシールドユニットは、受信フレームの終了条件に到達するまで、全てのビットがそのバス状態をバス上で上書きできるように送信される送信信号を生成するための送信信号生成ブロックをさらに有する。
【００２２】
場合によって、バスへメッセージを伝送するための第１の通信フェーズにおいて、後続の第２の通信フェーズにおいて、加入局のうちどれが少なくとも一時的にバスシステムのバスへの排他的で衝突のないアクセスを有するか、バスシステムの加入局間で交渉され、第２の通信フェーズは、メッセージの有効データがバス上で伝送されるデータフィールドを伝送することを含む。
【００２３】
上述のフレームシールドユニットは、シリアルバスシステムの加入局の一部であってもよく、加入局は、バスシステムのバスにメッセージを送信するための、および／またはバスシステムのバスからメッセージを受信するための通信制御装置と、バスへメッセージを送信するための、および／またはバスからメッセージを受信するための送受信装置とをさらに有し、フレームシールドユニットは、通信制御装置および送受信装置に接続されており、送受信装置は、送信時に、メッセージのフレームのビットレートとは独立して、メッセージの第１のデジタルデータ状態のための第１のバス状態を生成し、かつ、第２のバス状態が第１のバス状態を上書きできるように、メッセージの第２のデジタルデータ状態のための第２のバス状態を生成するように構成されている。
【００２４】
上述の加入局は、バスと、少なくとも第２の加入局とを有するバスシステムの第１の加入局であってよく、第２の加入局は、少なくとも１つの第１の加入局および少なくとも１つの第２の加入局がシリアルに互いに通信できるように、バス用のバスラインを介して少なくとも１つの第１の加入局に接続されており、少なくとも１つの第１の加入局のメッセージ用のフレームのデータ伝送規格は、少なくとも１つの第２の加入局のデータ伝送規格と少なくとも部分的に異なっている。
【００２５】
上記課題は、さらに、請求項１４に記載のシリアルバスシステムにおける通信方法によって解決される。方法は、送受信装置で、バスシステムのバスにメッセージを送信するステップと、および／または、送受信装置で、バスシステムのバスからのメッセージを受信するステップと、フレームシールドユニットのシールドブロックで、バスシステムの加入局の通信制御装置が、バスから現在シリアルに受信されているメッセージ用のフレームから生成された受信信号を受信してもよいか否かを選択する選択信号を生成するステップと、受信信号選択ブロックで、シールドブロックで生成された選択信号に応じて、受信信号が加入局の通信制御装置に送信されないように受信信号を遮蔽するステップと、を有する。
【００２６】
この方法は、フレームシールドユニットまたは加入局に関して前述したのと同様の利点を提供する。
【００２７】
本発明のさらなる可能な実装は、実施形態に関して前または以下に説明されていない特徴または実施形態の明示的に言及されていない組み合わせを含む。ここで、当業者は、改良または補足として、本発明のそれぞれの基本形態に個々の態様も追加することになる。
【００２８】
以下に、添付図面を参照し、実施形態に基づいて本発明を詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施形態に係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の実施形態に係るバスシステムの加入局から送信できるメッセージの構造を説明するための図である。
【図３】上記のＩＳＯ規格１１８９８−１：２０１５に準拠するＣＡＮＦＤフレームのフォーマットの図である。
【図４】第１の実施形態に係るバスシステムの加入局に設置されているフレームシールドユニットの構造を説明するための図である。
【図５】第１の実施形態に係るバスシステムの作動中に送信される各種信号タイミング図である。
【図６】第２の実施形態に係るバスシステムの簡略化されたブロック図である。
【図７】第２の実施形態に係るバスシステムの加入局に設置されているフレームシールドユニットの構造を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図において、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、同一の参照符号を付している。
【００３１】
図１は、例として、以下に説明するように、特に基本的にＣＡＮバスシステム、ＣＡＮＦＤバスシステム、ＣＡＮＦＥバスシステム、および／またはそれらの変形例のために構成されたバスシステム１を示す。バスシステム１は、車両、特に、自動車、航空機等、または病院等に使用することができる。
【００３２】
図１において、バスシステム１は、複数の加入局１０、２０、３０が接続されているバスライン３、特に並列なバスライン３を有する。信号の形態のメッセージ４、５を、バスライン３を介して個々の加入局１０、２０、３０間でシリアルに伝送することができる。このために、ドミナントなレベルもしくは状態４０１、またはレセッシブなレベルもしくは状態４０２が信号において使用され、これらは加入局１０、２０にのみ非常に模式的に示されている。状態４０１、４０２は、送信加入局１０、２０、３０のＴＸ信号の状態に対応している。バスライン３上で差動バス信号としての信号ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌの伝送後、信号は、ＲＸ信号として加入局１０、２０、３０で受信される。加入局１０、２０、３０は、例えば、自動車の制御装置、センサ、表示装置等である。
【００３３】
図１に示すように、加入局１０は、通信制御装置１１と、送受信ユニット１２０およびフレームシールドユニット１３０を有する送受信装置１２と、を有する。これに対し、加入局２０は、通信制御装置２１と、送受信ユニット２２０およびフレームシールドユニット２３０を有する送受信装置２２と、を有する。加入局３０は、通信制御装置３１と、送受信装置３２と、を有する。加入局１０、２０、３０の送受信装置１２、２２、３２は、図１では図示していないが、それぞれ直接バスライン３に接続されている。
【００３４】
通信制御装置１１、２１、３１は、バスライン３に接続された加入局１０、２０、３０の他の加入局との、それぞれの加入局１０、２０、３０のバスライン３を介した通信をそれぞれ制御するためのものである。
【００３５】
通信制御装置１１は、従来のＣＡＮコントローラのように実施してもよい。通信制御装置１１は、第１のメッセージ４、例えばクラシックＣＡＮメッセージ４を作成して読み出す。クラシックＣＡＮメッセージ４は、クラシック基本フォーマットに従って構成されており、このクラシック基本フォーマットでは、メッセージ４に８個までのデータバイト数が含まれていてもよい。代替的に、クラシックＣＡＮメッセージ４は、クラシックＣＡＮメッセージ４よりも著しく高速のデータレートで伝送される６４個までのデータバイト数を含むことができるＣＡＮＦＤメッセージとして構成されている。
【００３６】
後者の場合、通信制御装置１１は、従来のＣＡＮＦＤコントローラのように実施されている。
【００３７】
通信制御装置２１は、第２のメッセージ５、例えば修正されたＣＡＮメッセージ５を作成して読み出す。ここで、修正されたＣＡＮメッセージ５は、図２を参照して詳述するＣＡＮＦＥフォーマットに基づいて構成されている。
【００３８】
通信制御装置３１は、必要に応じて、送受信装置３２に対してクラシックＣＡＮメッセージ４またはＣＡＮＦＥメッセージ５を提供またはこの送受信装置３から受信するために実施されていてもよい。すなわち、通信制御装置３１は、第１のメッセージ４または第２のメッセージ５を作成して読み出し、第１および第２のメッセージ４、５は、それらのデータ伝送規格、すなわちこの場合には、ＣＡＮまたはＣＡＮＦＥによって区別される。代替的に、クラシックＣＡＮメッセージ４は、ＣＡＮＦＤメッセージとして構成されている。後者の場合、通信制御装置１１は、従来のＣＡＮＦＤコントローラのように実施されている。
【００３９】
送受信装置１２は、従来のＣＡＮトランシーバまたはＣＡＮＦＤトランシーバのように実施されていてもよい。送受信装置２２は、以下に詳述する相違点を除いて、ＣＡＮＦＥトランシーバとして実施されていてもよい。送受信装置３２は、必要に応じて、現在のＣＡＮ基本フォーマットに従ったメッセージ４、またはＣＡＮＦＥフォーマットに従ったメッセージ５を通信制御装置３１に提供するために、または通信制御装置３１から受信するために実施されていてもよい。送受信装置２２、３２は、追加的または代替的に、従来のＣＡＮＦＤトランシーバのように実施可能である。
【００４０】
２つの加入局２０、３０で、ＣＡＮＦＥフォーマットによるメッセージ５の形成、およびその後の伝送、ならびにそのようなメッセージ５の受信を実現することができる。
【００４１】
図２は、送受信装置２２または送受信装置３２から送信されるメッセージ５のＣＡＮＦＥフレーム４５を示す図である。
【００４２】
ＣＡＮＦＥフレーム４５は、バスライン３上のＣＡＮ通信のために異なるフィールド、すなわち、開始フィールド４５１、アービトレーション（調停）フィールド４５２、制御フィールド４５３、データフィールド４５４、チェックサムフィールド４５５、および終了フィールド４５６に分割されている。
【００４３】
開始フィールド４５１は、例えばＳＯＦビットとも呼ばれ、フレームの開始またはフレームの開始を示すビットを有する。アービトレーションフィールド４５２には、メッセージの送信側を識別するための、例えば３２ビットの識別子が含まれる。アービトレーションフィールド４５２は、さらに、ＣＡＮＦＥフレームをＣＡＮフレームまたはＣＡＮＦＤフレームに対して区別するのに適した１つまたは複数のビットからなるプロトコルフォーマット情報を含んでもよい。
【００４４】
制御フィールド４５３には、例えば１３ビット長のデータ長コード（Ｄａｔａ−Ｌｅｎｇｔｈ−Ｃｏｄｅ）が含まれ、このコードは、その後、例えば１のステップサイズで１から４０９６までの値を取ってもよいし、０から４０９５までの値を取ってもよい。また、データ長コードは、より少ないビットまたはより多くのビットを含んでもよく、値範囲およびステップサイズは、他の値を取ってもよい。制御フィールド４５３は、ＣＡＮＦＥフレームをＣＡＮフレームまたはＣＡＮＦＤフレームに対して区別するのに適した１つまたは複数のビットからなるプロトコルフォーマット情報をさらに含んでもよい。
【００４５】
データフィールド４５４には、ＣＡＮＦＥフレームまたはメッセージ５の有効データが含まれる。有効データは、データ長コードの値範囲に応じて、例えば４０９６までのバイト数を有していてもよい。チェックサムフィールド４５５には、それぞれ１０個の同一ビットの後にメッセージ５の送信側によって逆ビットとして挿入されるスタッフビットを含むデータフィールド４５４内のデータについてのチェックサムが含まれる。終了フィールド４５６には、少なくとも１つの確認応答ビットが含まれ、さらに、ＣＡＮＦＥフレーム４５の終了を示す１１個の同一ビットのシーケンスが含まれる。少なくとも１つの確認応答ビットによって、受信機が受信したＣＡＮＦＥフレーム４５またはメッセージ５のエラーを検出したか否かを通知できる。
【００４６】
アービトレーションフィールド４５２と終了フィールド４５６を送信するためのフェーズでは、ＣＡＮやＣＡＮ−ＦＤと同様に物理層が使用される。物理層は、公知のＯＳＩモデル（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌ）のビット伝送層またはレイヤ１に相当する。このフェーズの間の重要な点は、より優先度の高いメッセージ４、５を破壊することなく、加入局１０、２０、３０のバスライン３への同時アクセスを許可する公知のＣＳＭＡ／ＣＲ方式が使用されることである。
【００４７】
これにより、さらなるバス加入局１０、２０、３０をバスシステム１に比較的容易に追加することができ、これは非常に有利である。
【００４８】
ＣＳＭＡ／ＣＲ方式では、バスライン３上でドミナント状態を有する他の加入局１０、２０、３０によって上書きされる可能性があり、いわゆるレセッシブ状態がバスライン３上に存在しなければならないという結果になる。
【００４９】
レセッシブ状態では、個々の加入局１０、２０、３０で高抵抗状態であり、バス回路の寄生要素との組み合わせにより、時定数が長くなる結果になる。これにより、現在のＣＡＮ−ＦＤ物理層の最大ビットレートは、実際の車両使用では、現在、毎秒約２メガビットに制限されている。
【００５０】
制御フィールド４５３およびデータフィールド４５４は、送信側としての加入局２０がアービトレーションに勝ち、それにより、送信側としての加入局２０がフィールド４５３〜４５６を送信するためにバスシステム１のバスライン３への排他的なアクセス権を有すると、最初にメッセージ５の送信側からバスライン３へ送信がなされる。アービトレーション時には、アービトレーションフィールド４５２内の識別子によって、どの加入局１０、２０、３０が最も優先度の高いメッセージ４、５を送信したいか、したがって、次期、フィールド４５３〜４５５を送信するためのバスシステム１のバスライン３への排他的なアクセス権を獲得するか、加入局１０、２０、３０間でビット毎に交渉される。
【００５１】
フレーム４５またはメッセージ４、５の開始時のアービトレーションと、フレーム４５またはメッセージ４、５の終了時の終了フィールド４５６での確認応答は、ビット時間がバスシステム１の任意の２つの加入局１０、２０、３０間の信号伝搬時間の２倍よりも明確に長い場合にのみ可能である。したがって、フィールド４５１、４５２、４５６の伝送時のアービトレーションフェーズでのビットレートは、フレーム４５の残りのフィールドよりも遅くなるように選択されている。
【００５２】
新開発の「ＣＡＮＦＥ」は、ＣＡＮやＣＡＮＦＤと比べて以下のような異なる特性を有する。
ａ）ＣＡＮおよびＣＡＮＦＤのロバスト性および使用性を決定づける実証済みの特性、特に、ＣＳＭＡ／ＣＲ方式に従う識別子付きフレーム構造およびアービトレーションを採用し、必要に応じて適合させる。
ｂ）正味のデータ伝送速度を毎秒約１０メガビットに増加させる。
ｃ）フレーム４５０あたりの有効データのサイズを約４ｋバイトに増大させる。
ｄ）任意選択的に、エラーが検知された場合にエラーフレーム（Ｅｒｒｏｒ  Ｆｒａｍｅｓ）の送信を完全または部分的に放棄する。
【００５３】
クラシックＣＡＮやＣＡＮＦＤと比べて、ＣＳＭＡ／ＣＲ方式に従ってアービトレーションが行われることに変わりはない。すなわち、アービトレーション中はバスの状態が引き続き「ｐｏｓ．ドミナント」と「レセッシブ」の２つのみである。これにより、本発明に係るバスシステムへの導入および変換に要する労力を軽減することができる。
【００５４】
適切な手段によって、ＣＡＮＦＥフレームがＣＡＮおよび／またはＣＡＮＦＤフレームと共存することが可能になり、またはＣＡＮおよびＣＡＮＦＤ加入局がＣＡＮＦＥフレームに対して寛容であることが可能になる。
【００５５】
図３は、ＣＡＮＦＤフォーマットの６４データバイトまでのメッセージ４用の、加入局１０、３０の１つによって送信されるフレーム４５０を示す。フレーム４５０は、ビットＭＳＢで開始し、ビットＬＳＢで終了する。フレーム４５０は、ＭＳＢビットに対応するＳＯＦビット４５１と、ＣＡＮＦＥフレーム４５と同様の上記のフレームフィールド、すなわちアービトレーションフィールド４５２（Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ  ｆｉｅｌｄ）、制御フィールド４５３（Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｉｅｌｄ）、データフィールド４５４（Ｄａｔａ  ｆｉｅｌｄ）、およびチェックサムフィールド４５５（ＣＲＣ  ｆｉｅｌｄ）を有する。
【００５６】
アービトレーションフィールド４５２は、ベースＩＤフィールドおよびＩＤｅｘｔフィールドに、図３および図４を参照して以下に詳述する開始条件５１も定義できるフレーム４５の識別子（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を含む。ベースＩＤフィールドおよびＩＤ−ｅｘｔフィールドの間には、ＳＲＲビットおよびＩＤＥビットが設けられている。アービトレーションフィールド４５２の最後には、ＲＲＳビットが配置されている。
【００５７】
制御フィールド４５３は、ＦＤＦビットで開始し、ｒｅｓビットが続く。これにＢＲＳビットおよびＥＳＩビットが続く。制御フィールド４５３は、ＤＬＣフィールドで終了する。制御フィールド４５３のＤＬＣフィールドの値が０の場合、データフィールド４５４は存在しない。
【００５８】
チェックサムフィールド４５５は、フィールドＳ＿Ｃｎｔに、ビットスタッフィング規則に従ってフレーム４５０に挿入されるスタッフビットモジュール８の数、すなわち、５個の同一ビットの後に、それと逆のビットが挿入されることを含む。さらに、チェックサムフィールド４５５は、ＣＲＣ−ｓｅｑフィールド内にＣＲＣチェックサムを含み、それに続くＣＲＣデリミタＣＲＣ−デルで終了する。ここで、図３および図４を参照して以下に詳述される終了条件５２も定義することができる。
【００５９】
上記のフィールドやビットは、ＩＳＯ１１８９８−１：２０１５から公知であり、したがって、ここでは詳述されていない。
【００６０】
図３には、本実施形態における第１の通信フェーズ４５７の長さが示されている。第１の通信フェーズ４５７は、アービトレーションフェーズとそれに続くフォーマット切替フェーズとの両方を含み、フォーマット切替フェーズは、ＦＤＦビットとＢＲＳビットとの間のフェーズを含み、フォーマット切替フェーズにおいてアービトレーションは既に完了している。ＦＤＦビットは、ＣＡＮＦＤフレーム４５０が関与しているか否かを特定する。ＢＲＳビットにおいて、フォーマットは、ＦＤＦビットに基づいて、アービトレーションフェーズにおける遅いビットレートから、第２の通信フェーズ４５８の速いビットレートに切り替わる。
【００６１】
フレーム４５０のＢＲＳビットがレセッシブである場合、第１の通信フェーズ４５７に第２の通信フェーズ４５８が続く。さらに、図４を参照して以下に詳述するように、開始条件５１とＩＭＦフィールドの終端（フレームの終端に続いており、図３には示されていない）との間に配置され、（シールドフェーズ４６０の間は）フレーム４５０の一部が遮蔽されている、シールドフェーズ４６０が示されている。
【００６２】
図３において、ドミナントビットは、フレーム４５の下端に幅広の線で示されている。リセッシブビットは、図３において、フレーム４５の上端に幅広の線で示されている。
【００６３】
図３に示すように、送信機内の通信制御装置１１、３１は、ＳＯＦビット、ＲＲＳビットおよびｒｅｓビットがドミナントであるのに対し、ＳＲＲ、ＩＤＥビット、ＦＤＦビットおよびＣＲＣデリミタＣＲＣデルがレセッシブであるようにフレーム４５０を作成する。
【００６４】
本発明の本質は、ＣＡＮＦＥプロトコルがＣＡＮＦＤプロトコルに対して互換性がない場合でも、ＣＡＮＦＥノードとＣＡＮＦＤノード、すなわち例えば加入局１０、２０、３０が同じバス上で作動できることにある。バスは、バスライン３によって形成されている。
【００６５】
利点：
−  移行経路が良好であり、個々の電子制御ユニット（ＥＣＵ＝ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔｓ）が、バス全体がＣＡＮＦＥに対応することなく、ＣＡＮＦＥにアップグレードされ得る。
【００６６】
−  ＣＡＮＦＥとＣＡＮＦＤの共存が可能であれば、それらをより多く受け入れられる。
【００６７】
−  バスライン３を共用できるため、バスライン３が節約される。すなわち、ＣＡＮＦＥ用の個別のバスは不要である。
【００６８】
導入：
ＣＡＮＦＥ（または他のＣＡＮの種類のプロトコル）とＣＡＮＦＤとが互換性がなく、両方が同じバス上で作動している場合、すなわち同じバスライン３に接続される場合、１つの解決策は、ＣＡＮＦＤ局から、すなわち図１の例では加入局１０から、ＣＡＮＦＥフレームまたはＣＡＮＦＥフレーム４５を「隠す」ことである。これは、前にフレームシールドユニット１３０と呼ばれている、いわゆるＣＡＮＦＥシールドモジュールを用いて行うことができる。フレームシールドユニット１３０は、理想的には、図１に示すように、適切に設定されたＣＡＮＦＤトランシーバに組み入れられる。加入局２０がＣＡＮＦＤフレーム４５０を理解できない場合、フレームシールドユニット２３０は、フレームシールドユニット１３０の後続の機能に適切に適合させることができる。
【００６９】
図１の例では、
−  ＣＡＮＦＥプロトコル（すなわち、Ｆｒａｍｅ  Ｆｏｒｍａｔまたはフレームフォーマット）が、ＣＡＮＦＤまたはＣＡＮプロトコルに対して互換性がないこと、
−  ＣＡＮＦＥとＣＡＮＦＤがアービトレーションフェーズで互換性のある物理層を使用すること、
−  現在ＣＡＮＦＤプロトコルコントローラがクラシカルＣＡＮおよびＣＡＮＦＤの両方をサポートするように、ノードまたは加入局３０が、ＣＡＮＦＥプロトコルおよびＣＡＮＦＤプロトコルの両方をサポートすること、
−  ノードまたは加入局１０がＣＡＮＦＤプロトコルのみをサポートしていること、および
−  ノードまたは加入局２０がＣＡＮＦＥプロトコルのみをサポートしていること、
を想定している。
【００７０】
一実施形態によれば、加入局１０または加入局３０は、ＣＡＮＦＤフレーム、すなわちメッセージ４用のフレーム４５０を送信し、続いて、加入局２０は、ＣＡＮＦＥフレーム、すなわちメッセージ５用のフレーム４５を送信する。ＣＡＮＦＥノードまたは加入局３０は、両方のフレーム４５、４５０を受信することができる。ＣＡＮＦＤノードまたは加入局１０は、ＣＡＮＦＤフレーム４５０のみを受信または理解することができる。加入局２０は、ＣＡＮＦＥフレーム、すなわちメッセージ５用のフレーム４５のみを受信することができる。
【００７１】
図４は、シールドフェーズ４６０の間、図２に係るＣＡＮＦＥフレーム４５を遮蔽（シールド）し、シールドブロックとも呼ばれるフレームシールドユニット１３０を示している。同時に、フレームシールドユニット１３０は、ＣＡＮＦＤノードまたは加入局１０が、バス上のＣＡＮＦＥフレーム４５の伝送中に、ＣＡＮＦＤフレーム４５０を送信しないようにする。
【００７２】
フレームシールドユニット１３０は、理想的には、図１に示すように、送受信装置１２（トランシーバ）と同じパッケージ内に、場合によっては同じシリコンチップ上に収容される。これにより、別個の部品やチップが節約される。
【００７３】
図４は、送受信装置１２を「ＣＡＮＦＥシールド付きトランシーバ」として示し、図５は、ここで発生する信号の経過を示す。このように、図４に係る送受信装置１２は、送受信ユニット１２０およびフレームシールドユニット１３０を有する。使用される送受信装置１２またはその送受信ユニット１２０（トランシーバ）は、ＣＡＮＦＤ物理層とＣＡＮＦＥ物理層との両方をサポートする必要がある。しかし、通信制御装置１１は、ＣＡＮＦＤフレーム４５０にのみ対応し、理解している。
【００７４】
送受信装置１２は、送受信装置１２がフレーム４５０の差動信号ＣＡＮ＿Ｈ、ＣＡＮ＿Ｌをバスライン３に送信し、バスライン３からフレーム４５、４５０を受信することができるようにバスライン３に接続されている。これにより、加入局１０、２０、３０間で通信を行うことができる。
【００７５】
フレームシールドユニット１３０（ＣＡＮＦＥシールドブロック）は、以下の機能ブロック、すなわち、Ｄｅｔｅｃｔ  Ｂｌｏｃｋとも呼ばれる検出ブロック１３１と、Ｓｈｉｅｌｄ  Ｂｌｏｃｋとも呼ばれるシールドブロック１３２と、受信信号選択ブロック１３３と、から構成されている。
【００７６】
検出ブロック１３１（Ｄｅｔｅｃｔ  Ｂｌｏｃｋ）は、ＣＡＮＦＤプロトコルを部分的に解釈してもよく、すなわち、高度に簡略化されたＣＡＮＦＤプロトコルコントローラ、すなわち通信制御装置１３１１を含む。さらに、検出ブロック１３１は、ＣＡＮＦＥプロトコルを部分的に解釈してもよく、すなわち、高度に簡略化されたＣＡＮＦＥプロトコルコントローラ、すなわち通信制御装置１３１２を含む。
【００７７】
検出ブロック１３１は２つのタスク、すなわち、非シールドフェーズ４６１が終了し、シールドブロック１３２の遮蔽動作、ひいては図２または図３または図５に係るシールドフェーズ４６０が開始されるべき開始条件５１（上記または図２または図３または図５参照）を検出すること、および、遮蔽動作の終了が開始され、つまり、遮蔽動作ひいては図２または図３または図５に係るシールドフェーズ４６０が終了する終了条件５２（上記または図２または図３または図５参照）を検出すること、を有する。ここで、開始条件５１（本発明の重要な特徴）は、フレーム（Ｆｒａｍｅ）４５、４５０のどの箇所から、ＣＡＮＦＥフレーム４５がＣＡＮＦＤノードへ、すなわち本実施形態では加入局１０へもはや通過できなくなったかを示す。
【００７８】
非シールドフェーズ４６１（図２、図３、図５）の間、ＣＡＮＦＥプロトコルおよびＣＡＮＦＤプロトコルは互換性がある。したがって、ここでは遮蔽（シールド）が行われる必要はない。
【００７９】
変形例１によれば、開始条件５１は、ＣＡＮＦＤ「アービトレーションフィールド」（ＩＳＯ１１８９８−１：２０１５）のＮ番目のビット、すなわちアービトレーションフィールド４５２である。したがって、受信フレーム４５、４５０における開始条件５１の検出のために、検出ブロック１３１は、図３に示し、前述したように、ＣＡＮＦＤプロトコルに係るフレーム４５のビット構造を参照として使用する。
【００８０】
開始条件５１「ＣＡＮＦＤアービトレーションフィールド（ＩＳＯ１１８９８−１：２０１５）のＮ番目のビット」、すなわちアービトレーションフィールド４５２が前に示した変形例１に従って機能するように、バス上で以下の取り決めが適用される。
−  ＣＡＮＦＤフレーム、すなわちフレーム４５０は、常にフレーム４５０のＮ番目のビットを「１」として送信し、フレーム４５０のＮ番目のビットは、ＭＳＢビットから開始してカウントされる。
−  ＣＡＮＦＥフレーム、すなわちフレーム４５は、常にフレーム４５のＮ番目のビットを「０」として送信し、フレーム４５のＮ番目のビットはＭＳＢビットから開始してカウントされる。
−  この逆も可能である。このような代替案では、通信制御装置１１、３１は、フレーム４５０のＮ番目のビットを常に「０」として送信し、通信制御装置２１、３１は、フレーム４５のＮ番目のビットを常に「１」として送信する。
−  ＣＡＮＦＤが、Ｎ番目のビットの前に、固定値（１または０）を持たなければならないフレーム４５０の１つまたは複数のビットを有する場合、ＣＡＮＦＥは、そのフレーム４５においてこれらのビットを選択しなければならない。これは、識別子（ＩＤ）ビットを選択することで、ほぼ必ず可能になるはずである。この逆もまた同様である。
【００８１】
一例によれば、Ｎ＝１１であり、ＣＡＮＦＤの場合、これはビットＭＳＢから見て図３のフレーム４５０の１１番目のＩＤビットである。このように、シールドフェーズ４６０は、アービトレーションフィールド４５２の送信時に第１の通信フェーズ４５７で開始される。ＣＡＮＦＤフレーム４５０では、このビットを常に「１」（レセッシブ）とする。すると、
−  ＣＡＮＦＤＩＤスペース：ｘｘｘｘｘ  １（ｘ＝０または１）
−  ＣＡＮＦＥＩＤスペース：ｘｘｘｘｘ  ｘｘｘｘｘ  ０ｘｘ．．．（ｘ＝０または１）
が成立する。
【００８２】
１つのビットに代えて、代替的にビットの組み合わせを開始条件５１として選択することができ、例えば、ＩＤビット８〜１１は、値「００１１」を有する必要がある。この場合、検出ブロック１３１は、１ビット以上を有するビットフィールドに基づいて、ＣＡＮＦＥフレーム４５を遮蔽するための開始条件５１が存在するか否かを検出する。
【００８３】
開始条件５１のためのビットは、ＣＡＮＦＤおよびＣＡＮＦＥのフレームフォーマットの間で競合が生じないように、フレーム４５、４５０の最初で選択される必要があり、ここで、ＣＡＮＦＥは将来のＣＡＮの種類のプロトコルフレームフォーマットの一例である。
【００８４】
検出ブロック１３１によって検出される開始条件５１の変形例２によれば、ドミナントなバス状態の他の符号化を開始条件５１として代替的にまたは追加的に使用することができる。例えば、ＣＡＮＦＥフレーム４５０が、フレーム４５０の第１のビットにおいて、ＣＡＮＦＤよりも大幅に多いＶＤＩＦＦ＝５Ｖでドミナントに送信すると、検出ブロック１３１が、現在ＣＡＮＦＥフレーム４５がバス上にあることを検知する。ここでＶＤＩＦＦは、信号ＣＡＮ＿Ｈ−ＣＡＮ＿Ｌの差動電圧を表す。
【００８５】
この変形例２のように、開始条件５１が物理層を介して符号化されている場合、信号ＣＡＮ＿ＨおよびＣＡＮ＿Ｌは、図３の検出ブロック１３１に示されるように必要とされるのみである。
【００８６】
開始条件５１を固定符号化するか、または代替的に、開始条件５１を実行時、特にバスシステム１の作動開始時またはバスシステム１のメンテナンス時に構成することが可能である。
【００８７】
検出ブロック１３１は、開始条件５１の発生を、例えば０から１へのエッジ変化による、以下で信号Ｓ＿Ｄと呼ばれる「検出」信号で、シールドブロック１３２に通知する。このようにして、検出部１３１は、検出結果として信号Ｓ＿Ｄを生成する。
【００８８】
任意選択的に、検出ブロック１３１は、受信されたＣＡＮＦＥフレーム４５を解釈するようにさらに構成されている。このように、検出ブロック１３１は、受信されたＣＡＮＦＥフレーム４５の長さも知っているため、受信されたＣＡＮＦＥフレーム４５がいつ終了するかを予測することもできる。当然ながら、受信されたＣＡＮＦＤフレーム４５０についても同様である。それぞれ受信されたフレーム４５、４５０の解釈は、通信制御装置１３１１、１３１２によって行われる。
【００８９】
受信されたＣＡＮＦＥフレーム４５を遮蔽するための終了条件５２に関して、理想的には、終了条件５２は固定プログラミングされているが、代替的に、終了条件５２が構成可能である。終了条件５２以降、前述した遮蔽動作の終了が開始される。検出ブロック１３１は、ＣＡＮＦＥプロトコルを少なくとも部分的に、すなわち通信制御ユニット１３１２で解釈することができるため、終了条件５２は、フレーム４５内の任意の位置の検知、例えば、ＣＡＮＦＥフレーム４５の終了時のアクノリッジビット、または終了フィールド４５６内のビットシーケンスである。終了フィールド４５６のビットは、制御フィールド４５３、データフィールド４５４、チェックサムフィールド４５５のビットに比べて非常に長いため、終了フィールド４５６のビットは、認識し易いビットシーケンスとして使用することができる。制御フィールド４５３、データフィールド４５４、チェックサムフィールド４５５において、信号ＲＸＤ１の「０」または「１」の時間的に長い位相が発生し得ないことがその理由である。
【００９０】
終了条件５２は、ＣＡＮＦＤノード、すなわちここでは加入局１０、およびＣＡＮＦＥノード、すなわちここでは加入局２０が、同時に次のフレーム４５、４５０を送信する準備ができているように選択されている。検出ブロック１３１は、終了条件５２の発生を信号Ｓ＿Ｄでシールドブロック１３２に、例えば１から０へのエッジ変化で通知する。ここで、終了条件５２は、終了条件５２を容易に検出することができ、遮蔽された加入局が他の加入局と同期して次のフレーム４５、４５０の送信を開始できるように選択される。
【００９１】
ＣＡＮＦＥフレーム４５の条件の各種類には、例えば、
第１の終了条件５２：ＣＡＮＦＥフレーム４５が正常終了する、
第２の終了条件５２：ＣＡＮＦＥフレーム４５がエラーのため中断する、
などの終了条件５２がある必要がある。
【００９２】
シールドブロック１３２（シールドブロック）は、受信信号選択ブロック１３３を用いて、ＣＡＮＦＤノード、すなわち本実施形態の加入局１０が、ＣＡＮＦＥフレーム４５を受信する際に、シールドブロック１３２（シールドブロック）から生成された信号ＲＸＤを信号ＲＸとして取得し、トランシーバによって元々受信された信号ＲＸＤ１は取得しないようにする。また、このために、シールドブロック１３２は、以下、選択信号Ｓ＿ＳＬと呼ばれる信号「ｓｅｌｅｃｔ」を生成する。受信信号選択ブロック１３３は、マルチプレクサとして実施可能である。
【００９３】
シールドブロック１３２は、任意選択に、信号Ｓ＿Ｄを用いて、そのビット境界を受信したＣＡＮＦＥフレーム４５０のビット境界に同期させる。さらに、シールドブロック１３２は、終了条件５２の検知後に、バス上の位相位置に複数回同期させることが必要であり得る。これは、信号ＲＸＤ１によって、あるいは任意選択的に、以下に同期信号Ｓ＿ＳＹと呼ばれ、検出ブロック１３１からシールドブロック１３２に伝達される、他の信号「ｓｙｎｃ」によって行われてもよい。
【００９４】
シールドブロック１３２は、ＣＡＮＦＤノード、すなわち加入局１０の通信制御装置１１が、これがまだ送信モードにあれば、アービトレーションに負けるような信号ＲＸを生成する。このために、シールドブロック１３２は、そこから生成された受信信号ＲＸＤによって、これまでに受信したＣＡＮフレーム４５を継続する。ここで、シールドブロック１３２は、ＣＡＮＦＤノード、すなわち加入局１０がアービトレーションに負けるように、受信信号ＲＸＤの全てのＩＤビットをドミナントとして加入局１０の通信制御装置１１に送信する。
【００９５】
図４に示すように、シールドブロック１３２は、信号ＲＸＤと選択信号Ｓ＿ＳＬの両方を受信信号選択ブロック１３３に出力する。
【００９６】
任意選択的に、シールドブロック１３２は、通信制御装置１１の信号ＴＸを使用して、ＣＡＮＦＤノード、すなわち加入局１０が確実にアービトレーションに負けるようにしてもよい。これは、ＣＡＮのＦＤノード、すなわち加入局１０がレセッシブにのみ（「１」）送信するということによって、シールドブロック１３２が検知する。このために、シールドブロック１３２は、信号ＴＸ、ＲＸＤ１を互いに比較する通信制御装置１３２１を有してもよい。
【００９７】
さらに（重要！）、シールドブロック１３２は、信号ＲＸＤにおいて、ＦＤＦビット＝１およびｒｅｓビット＝１を送信する。これらの２つのビットは、条件５３（図５）を形成し、ＣＡＮＦＤノード、すなわち加入局１０、より正確にはその通信制御装置１１を、図５に示されたプロトコル例外状態４５９（ＩＳＯ１１８９８−１：２０１５のＰｒｏｔｏｃｏｌ  Ｅｘｃｅｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｔｅ）に切り替える。この時点から、加入局１０（ＣＡＮＦＤノード）は、プロトコル例外状態４５９から抜けるために、十分に長いレセッシブ（１）ビットシーケンス５４（図５）を待つ。続いて、加入局１０（ＣＡＮＦＤノード）、より正確にはその通信制御装置１１が確実にプロトコル例外状態のままであるようにするために、シールドブロック１３２は、少なくとも各１１番目のビットを（アービトレーションフェーズまたは第１の通信フェーズ４５７の遅いビットレートを使用して）、ドミナントとして送信する。これは、１１のレセッシブビットが、フレーム４５が終了し、加入局１０（ＣＡＮＦＤノード）が再び送信を許可されたとして加入局１０（ＣＡＮＦＤノード）によって解釈されるためである。
【００９８】
シールドブロック１３２は履歴、すなわち開始条件が検知される前のビットを知っているため、シールドブロック１３２は信号ＲＸＤ１を用いてアービトレーションフィールド４５２を継続する際に、ビットスタッフィングルールを遵守することができる。図３を参照して前述したように、ビットスタッフィングルールによれば、メッセージ４において、５つの同一のビットの後にそれと逆のビットが挿入される。図２を参照して前述したように、例えば、１０の同一のビットの後に、あるいは他の任意の数のビットの後に、それと逆のビットが挿入されるように、メッセージ５に対するビットスタッフィングルールが相違してもよい。
【００９９】
図４のシールドブロック１３２が終了条件５２を受信するとすぐに（信号Ｓ＿Ｄとも呼ばれることがある信号「ｄｅｔｅｃｔｅｄ」によって検出ブロック１３１から通知される）、ブロック１３２は、信号ＲＸＤ内の加入局１０（ＣＡＮＦＤノード）に、端部１１に排他的に連続するレセッシブ（論理「１」）ビットを有するビットシーケンスを送信する。ビットシーケンスの長さは、加入局１０（ＣＡＮＦＤノード）およびバスの他のノードまたは加入局２０、３０が、このビットシーケンス後のビットにおいて、同期的に新しいフレーム４５、４５０を送信しようとするように選択される。このビットシーケンスに続いて（すなわち、レセッシブビット１１の後に）、遮蔽動作（シールド動作）は終了し、受信信号選択ブロック１３３は、ＲＸＤ１ビットが送受信ユニット１２０（トランシーバ）から加入局１０（ＣＡＮＦＤノード）の通信制御装置１１へ通過するように、再び切り替えられる。このようにして、加入局１０の通信制御装置１１は、再び信号ＲＸＤ１を信号ＲＸとして受信する。
【０１００】
図５は、時間ｔにわたる上記の信号の進行に基づいて、「ＣＡＮＦＥシールドブロック」の機能方法の例を示す図である。ここで、
−  開始条件５１：ＩＤの１１番目のビット＝「０」であること、
−  監視している加入局１０（ＣＡＮＦＤノード）は、現在、フレーム４５０を送信していないこと、
が想定される。
【０１０１】
このように、図５は、「ＣＡＮＦＥシールド付きＣＡＮＦＤトランシーバ」の機能の例示的な信号時間図を示す。
【０１０２】
上述した実施形態の変形例によれば、フレームシールドユニット１３０の原理は、これが使用において所望されるべき場合、加入局２０用のＣＡＮＦＤフレーム４５０を遮蔽するために適用される。このために、上記の開始条件５１および終了条件５２は、ＣＡＮＦＥフレーム４５の代わりに加入局２０のＣＡＮＦＤフレーム４５０を遮蔽するように適宜構成される。
【０１０３】
図６は、バスシステム１の第２の実施形態を示す。図６において、図１と比較して多少変更された図では、ＣＡＮＦＤノード１０と２つのＣＡＮＦＥノード３０、２００とを有するバスが、ＣＡＮＦＥおよびＣＡＮＦＤ加入局１０、３０、２００の他の例として示されている。ノードまたは加入局１０、３０、２００は、図６でもバスライン３に接続されている。バスライン３によって形成されるバスは、図１のバスライン３と同様に、参照符号３５によって識別されるバス終端を有する。特に、上記のＣＡＮプロトコル仕様によれば、終端３５は、１２０オームの値を有する抵抗器である。
【０１０４】
第２の実施形態では、上記の図に係る第１の実施形態とは異なり、ノードまたは加入局３０、２００は、ＣＡＮＦＥプロトコルおよびＣＡＮＦＤプロトコルの両方をサポートする。このように、図１の加入局２０とは異なり、加入局２００はフレームシールドユニット２３０を必要としない。ノードまたは加入局１０、３０、２００がバスアクセスのためにアービトレーションする。最も優先度の高いフレーム４５、４５０がバス上で優先して通過し伝送される。
【０１０５】
その他の点では、加入局１０、３０、２００は、上記の実施形態に関して上述したものと同様の機能を有する。
【０１０６】
図７は、上述したバスシステム１の第３の実施形態に係るフレームシールドユニット１３００を示す。図７は、ＣＡＮＦＥプロトコルの構成に応じて使用できる他のオプションを示す。フレームシールドユニット１３００は、図４のフレームシールドユニット１３０のブロックに加えて、送信信号選択ブロック１３４を有する。シールドブロック１３２は、送信信号選択ブロック１３４に入力される選択信号Ｓ＿ＳＬ２を生成する。選択信号Ｓ＿ＳＬ２は、「ｓｅｌｅｃｔ２」信号と呼ばれてもよい。送信信号選択ブロック１３４は、マルチプレクサとして実施可能である。
【０１０７】
フレームシールドユニット１３００では、ＣＡＮＦＥとＣＡＮＦＤが異なるため、ＣＡＮＦＤノード（例えば加入局１０）が、連続する２つのフレーム４５、４５０間の空間（Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）を含めて、ＣＡＮＦＥフレーム４５の終了と同期してバス上で再び送信する準備が常にはできていないことが考慮されている。この場合、場合によって、ＣＡＮＦＤプロトコルコントローラ（例えば、通信制御装置１１）がＴＸＤ端子（ピン）を介してバス上で何かを送信することを回避する必要がある。
【０１０８】
このため、図７に示すように、通信制御装置１１（ＣＡＮＦＤプロトコルコントローラ）の信号ＴＸに代えて、送受信ユニット１２０（ＣＡＮＦＤトランシーバ）に論理的な「１」（レセッシブ、バス電圧非駆動）が供給されるように、シールドブロック１３２は選択信号Ｓ＿ＳＬ２を用いて送信信号選択ブロック１３４を切り替える。この状態は、ＣＡＮＦＤノード（例えば加入局１０）が、ＣＡＮＦＥフレーム４５（連続する２つのフレーム４５、４５０の間の空間（Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）を含む）の終了に同期してバス上で再び送信することを許可されるまで維持される。
【０１０９】
これにより、通信制御装置１１からの信号ＴＸは、ＣＡＮＦＥフレーム４５の伝送を妨害しない。
【０１１０】
フレームシールドユニット１３０、２３０、１３００、バスシステム１の加入局１０、２０、３０、２００、およびそこで実施された方法の上述の実施形態の全ては、個別にまたは全ての可能な組み合わせで使用できる。特に、上述の実施形態の全ての特徴および／またはその変更は、任意に組み合わせることができる。追加的に、または代替的に、以下の変更が特に考えられる。
【０１１１】
実施形態に係る上述のバスシステム１は、ＣＡＮプロトコルベースのバスシステムに基づいて説明されている。しかし、実施形態に係るバスシステム１は、２つの異なるビットレートでデータをシリアルに伝送することができる他のタイプの通信ネットワークであってもよい。バスシステム１において、加入局１０、２０、３０の共通チャネル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保証されていることは有利であるが、必須の前提ではない。
【０１１２】
実施形態のバスシステム１の加入局１０、２０、３０、２００の個数および配置は任意である。バスシステム１には、１つまたは複数の加入局１０が存在してもよい。バスシステム１には、１つまたは複数の加入局２０が存在していてもよい。バスシステム１には、１つまたは複数の加入局３０が存在していてもよい。バスシステム１には、１つまたは複数の加入局２００が存在してもよい。
【０１１３】
シリアルバスシステム（１）の少なくとも１つのさらなる加入局（２０；３０；１０）にシリアルに送信されるメッセージ（４；５；５０；５００）を作成するための、またはシリアルバスシステム（１）の加入局（１０；２０；３０）、または、シリアルバスシステム（１）の少なくとも１つのさらなる加入局（２０；３０；１０）からシリアルに受信されるメッセージ（４；５；５０；５００）を読み取るための通信制御装置（１１；２１；３１）と、バスシステム（１）の少なくとも１つのさらなる加入局（２０；３０；１０）にバスライン（３）で作成されたメッセージ（４；５；５０；５００）を送信するための、またはバスライン（３）からメッセージ（４；５；５０；５００）を受信するための送受信装置（１２；２２；３２）と、を備えた、シリアルバスシステム（１）の加入局（１０；２０；３０）があり得る。通信制御装置（１１；２１；３１）および／または送受信装置（１２；２２；３２）は、送信されるメッセージ（４；５；５０；５００）に、少なくとも１つのさらなる加入局（２０；３０；１０）が送信されたメッセージ（４；５；５０；５００）においてエラーを検知したかどうかをシグナリングするために、ＡＣＫ信号（４６１）のためのＡＣＫ時間窓（４６）および／またはＮＡＣＫ信号（４７１）のためのＮＡＣＫ時間窓（４７）が設けられるように構成されており、送受信装置（１２；２２；３２）は、少なくとも１つのさらなる加入局（２０；３０；１０）への送信時に、設けられた少なくとも１つの時間窓（４６、４７）内で、バスライン（３）上のレベルを促進しないように構成されている。
【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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【国際調査報告】
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