WO1997036399A1 - Verfahren zur bestimmung von potentialverschiebungen zwischen elektronikmodulen in einem drahtbusnetz oder der übereinstimmungsgüte ihrer kommunikationsbetriebspegel, und vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

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Jürgen MINUTH
Jürgen Setzer
Max Reeb
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Definitions

  • the invention relates to a method for determining potential shifts between electronic modules in a wire bus network or the correspondence quality of their communication operating levels in the network, and to a device for carrying out the method.
  • Bus networks based on the J1850 or CAN standard, which are based on a two-wire bus medium.
  • Bus networks have also become known which use a single line wire as a bus medium over a busbar or busbar, which generally also serves as a power supply conductor. The communication takes place in any case by means of transmitting / receiving means - so-called Bus transceiver - which as an essential component of each device physically couple the same to the bus medium.
  • transceivers for sending and receiving the data messages convert the latter from the logic level within the relevant bus subscriber to signal level on the bus wire (s) and vice versa.
  • bus transceiver which are relevant in the context of the present invention, reference is expressly made to the German priority application P 196 11 944.8, the contents of which are referred to in full here.
  • the bus participants fulfill their (e.g. control) task consistently by means of a more or less powerful microcontroller.
  • a protocol function is provided for communication via the bus, which can already be monolithically integrated in microcontrollers specialized for such applications.
  • two-wire bus media are preferably used in systems in a fault-critical environment, since single-wire bus media are more sensitive to electromagnetic interference and radiation over a reference conductor surface and can therefore be used with only a low data rate.
  • two-wire bus networks can, if their transceivers are suitable, also be operated in the aforementioned single-wire operating mode - ie a bus wire compared to a reference level available throughout the network - with a lower data rate (emergency) if necessary. In such networks, normal communication takes place predominantly by shifting the two line conductor potentials in opposite phases from a recessive to a dominant signal level.
  • the interference radiation of the bus networks can be kept relatively low even if they are provided unshielded and are operated with very short bus bit times.
  • the use of an unshielded two-wire line as the bus medium is a prerequisite both for cost effectiveness and for sufficient system availability under harsh operating conditions. The latter is readily understandable if one considers that transmission interference can occur in a shielded bus system if the shielding network has an error, ie if there is no error at all in the bus wires actually used for signal transmission and their networking.
  • a two-wire bus system that is not based on a shield necessarily lacks this possibility of error.
  • communication In single-wire networks, too, communication generally takes place by keying the bus wire from a recessive to a dominant signal level with respect to the reference conductor surface.
  • the invention is equally useful with one and two wire bus networks.
  • both the microcontroller and the bus protocol function require an operating voltage to be kept within narrow limits, which is generally derived from a higher-level potential by means of a voltage regulator included in the control unit.
  • This relatively precise operating voltage determines the (one of the two) source level, which is dominant in the transmission case and from which the (respective) bus wire is to a certain extent "sampled" at a recessive level.
  • the currently specified dominant high level of 5 volts is derived from the long-term supply voltage of 5 volts for integrated circuit functions in control devices, which in each device is by electronic control anyway ⁇ is to be kept relatively exactly constant.
  • the transceivers are designed in such a way that they carry out the corresponding level conversions of the data messages without errors even if the reference levels of the transceivers have certain permissible potential differences with respect to one another, but do not exceed a maximum value.
  • a special case of the aforementioned bus level disturbances are local participant-induced potential disturbances. Such occur when a supply potential of all bus users comes from a common, i.e. spatially extended busbar or surface is covered, but within this a faulty voltage drop occurs, so that the supply potential concerned - seen from the bus medium - is no longer the same for all bus users.
  • the first object is achieved by a method according to claim 1.
  • At least one bus participant is a participant who is normally on the bus or a participant that is only temporarily connected to the bus, e.g. a test device can act in the workshop sense, adds an offset voltage to (at least) one (at least) dominant, normal source level on the transmission side, and sends a test message to the bus network in this state by the test participant.
  • the source level is changed in a predetermined manner.
  • the (reference) potential-defective bus subscriber loses or gains its reception capability.
  • the (reference) potential-defective bus subscriber in the first case can no longer (correctly) receive the test message from all bus subscribers and consequently can no longer acknowledge it as error-free, and in the second Fall first of all bus participants (correct) receive and acknowledge.
  • the other bus subscribers are put or held in a non-broadcastable status (RECEIVE ONLY).
  • the procedure in a (stimulating) bus subscriber is e.g. a dominant H potential is reduced from a higher value until one of the bus users can no longer receive the (stimulating) test user.
  • the bus subscriber which loses its reception capability is then the one who currently has the largest reference voltage error in the network.
  • at least one dominant L potential is reduced starting from a value that is too high compared to its normal value until a bus subscriber can receive the (stimulating) bus subscriber. This subscriber attaining reception capability is then already the one who has the largest reference voltage error in the network.
  • This measure according to the method means that not only the bus participant affected by the fault voltage, but also a measure of the magnitude of the reference voltage error present in the case of this bus participant can be found from the offset voltage achieved when the receiving capability disappears or begins.
  • the second object of the invention is achieved by a device (for carrying out the method) according to claim 17 solved.
  • the device is suitable for determining potential shifts between electronic modules in a wire bus network or the conformity of their communication operating levels in the network.
  • the bus medium consists of at least one wire and the electronic modules are galvanically connected to the bus medium and further via a potential rail, this potential rail serving as a reference potential rail for the bus communication in the case of a solid operation of the bus medium, and each electronic module Means for realizing a transmission and reception coupling to the bus medium (transceiver function) for a microprocessor or microcontroller.
  • the device comprises or can be connected to the transceiver function, cooperative potential control means and realizes at least one controllable voltage source with these, at least in relation to parts of the transmission and / or reception means of the transceiver function, which source source is at least one dominant source level and / or at least one discriminant signal level when receiving is allowed to influence.
  • the potential control means can be controlled digitally by a microprocessor or microcontroller.
  • the potential control means are such that at least one source level, which determines the dominant state on the bus wire in question, can be shifted monotonically at least in and / or decrementally during transmission.
  • both are 36399 PC17EP96 / 05088
  • two source levels which are dominant in the case of transmission can be set or shifted such that the distance between the two levels is essentially maintained.
  • the device has a signal-dedicated connection as a reference potential rail for at least the receiving means of the transceiver function.
  • the device comprises a special connection as reference potential rail at least the means for setting or changing when transmitting at least one of the two dominant source levels.
  • the device has a special connection via which the potential control means can be operatively connected to a reference potential in the vicinity of the electronic module carrying the transceiver function.
  • the device in the path of said active connection comprises protective means against overvoltage and / or incorrect polarity and / or high-frequency signal feed.
  • the device realizes an adjustable offset voltage source which is looped into the supply connection of the transmission means close to the reference potential and supplies the transmission means with a constant voltage.
  • the constant-voltage-supplied transmission means, at least parts of the reception means which act in an analog manner, are connected in parallel in terms of the power supply, and said offset voltage source is thus also effective on the reception side.
  • the device is realized a first adjustable offset voltage source looped into the supply connection near the reference potential of the switching output stage driving the bus wire BUS_L and a second adjustable offset voltage source looped into a supply connection of the switching output stage driving the bus wire BUS_H controlling the potential.
  • the device realizes a first adjustable offset voltage source looped into the supply connection near the reference terminal of the switching end stage of the transmission means driving the bus wire BUS_L and a second and third adjustable offset looped into a potential opposite supply connection of the switching end stage of the transmission means driving the bus wire BUS_H - Voltage source, the latter being related to or connected to differently high supply potentials.
  • the second and third offset voltage sources can alternatively be activated.
  • the reference potential-related offset voltage source (QSL) and the effective offset potential source remote from the reference potential can only be activated alternately in chronological order.
  • the device comprises means which allow the second and third offset voltage sources to be activated as a function of the transmission signal.
  • the potential control means comprise means for autonomously changing the setting of at least one offset voltage source over time.
  • this change is dependency on the transmission-side data signal possible.
  • the means for autonomously changing the setting of at least one offset voltage source can be supplied with a clock signal obtainable from the microprocessor or microcontroller.
  • the potential control means comprise regulating means which allow the potential control to be carried out in accordance with a value setting which can be received by the microprocessor or microcontroller as a function of a potential which can be removed from a bus wire.
  • the device comprises - independently of the transmission means - substitute means connected or connectable to at least one bus wire, which allow a connection to the at least one bus wire of a regulated potential to be sensed by the transmission signal.
  • the device comprises measuring means which perform the detection of an error quantity caused by the substitute means for the purpose of their compensation by means of control connection or arithmetical consideration when specifying the setpoint for the regulation by the microprocessor or microcontroller.
  • the device comprises - independent of the transmission means - substitute means connected or connectable to at least one bus wire, comprising r via which a connection to the bus wire of a non-regulated potential as determined by one of the signals is sensed by the transmission signal the microprocessor or microcontroller specifiable digital value is possible.
  • one of the substitutes is supplied to this da ⁇ transmission signal from the relevant wire output stage via a changeover switch for the purpose of master control. bar, which may separate the output stage from the bus wire.
  • control means comprise a sampler operatively connected to a bus wire and a holding member or a holding controller.
  • the sampler is one with two diode paths, the second diode path being provided or effective along the first diode path to compensate for temperature influences and / or an error voltage caused by the scanning current flow.
  • the potential control means are such that they allow the influencing of at least one recessive discriminant signal level by influencing at least one threshold voltage in the receiver.
  • the device for the cooperative receiving means has a reference potential rail-related means for specifying two threshold values, said reference potential rail being operatively connected to a reference potential connection or optionally operatively connectable (S7) to at least two alternative reference potential connections of the electronics module.
  • the receiving-side influencing according to claim 16 is possible by means of an adjustable offset voltage source located in the supply current path close to the reference potential of at least analog parts of the receiving means.
  • the reference potential rail of the threshold value setting means can be connected to the supply base point close to the reference potential, at least of the parts of the receiving means having an analog effect.
  • the receiving means have a level diimetry related to a supply base point. tion means, whereby this supply base is operatively connected to a reference potential connection or can optionally be operatively connected to at least two alternative reference potential connections of the electronics module.
  • the device comprises digital / analog conversion means and / or analog / digital conversion means.
  • the device comprises digital / analog conversion means which are capable of generating at least all reference values, control and switching signals for any potential influences to be carried out in the transmission and / or reception operation of the transceiver function.
  • an offset voltage source relating to a higher supply potential can also be replaced in the device by a supply voltage source which is variable and correspondingly offset-capable and relates to a lower supply potential.
  • the device is part of an electronic module, which is designed for single-wire reception and / or only single-wire transmission (with only one line driver), can be connected or controlled.
  • the electronic module is an integrated semiconductor circuit.
  • the device is part of an integrated semiconductor circuit which, in addition to the device, carries at least said means for realizing the transceiver function for the microprocessor or microcontroller to the bus medium
  • the device Cooperative transceiver function designed for communication according to the CAN standard and for connection to a CAN bus line network (CAN_H / CAN_L).
  • the transceiver function includes receiving means with at least one input for connecting at least one bus wire and an output for connection to the receiving input of the microprocessor or microcontroller, and transmitting means with an input for connection to the transmitting output of the microprocessor or microcontroller and at least one Output for connection to at least one bus wire, the transceiver function being operable at least in the two different operating modes "send and receive / NORMAL" and "no send - only receive / RECEIVE ONLY" and an input port for receiving a selection signal de ⁇ microprocessor or microcontroller for selecting one of these at least two modes having r - according to claim 56 includes the transceiver Funk ⁇ tion receiving means with two inputs for connection to the two bus wires and an output circuit for An ⁇ to the receive input of the microprocessor or Microc ontrollers and transmission means with an input for connection to the transmission output of the microprocessor or microcontroller and two outputs for connection to the two bus wires, further means which, in the event of a
  • the essential parts of the device are arranged in a mobile test device which can be connected on the one hand with at least one bus wire and on the other hand with at least one terminating resistor in the electronic module and the output of at least one transmitting output stage of the transceiver function of the electronic module.
  • the device comprises at least one changeover switch, by means of which the at least one final stage of the transmission means of the electronic module can optionally be connected to the at least one bus wire or to at least one corresponding control input of a replacement means.
  • the integrated semiconductor circuit carrying the device is manufactured using high-voltage technology.
  • the device is designed for use in or with at least one of the following: means of transport, construction machine, hoist, control device for automation technology, control device for electrical installation technology, control device for building technology, control device for heating technology, control device for Air conditioning technology, control device for alarm technology, control device for security technology, control device for access control technology.
  • FIG. 1 is a block schematic illustration of a device according to the invention in the form of a simulation module in connection with a two-wire bus-capable electronic device;
  • FIG. 2 shows a functional block diagram of a simulation module, forming an offset voltage source QSG?
  • FIG. 3 shows a schematic circuit diagram of a corresponding module, which allows a digital setting of an offset voltage VSG; 4 shows a schematic circuit diagram of a device part which permits digital detection of a voltage offset;
  • FIG. 5 shows a first diagram for illustrating level and receive level shifts with regard to the single-wire reception capability
  • FIG. 6 shows a second diagram for illustrating level and transmission level shifts with regard to the single-wire reception capability
  • FIG. 9 shows an exemplary state diagram in the course of the implementation of the method of the bus participant who carries out the steps "acquisition phase” (during state test) and “evaluation phase” (during state evaluation);
  • Fig. 10 is a schematic illustration of the
  • FIG. 12 shows an illustration of the integration of a device according to the invention in a more complex unit together with a bus transceiver;
  • FIG. 13 shows a functional block diagram of a power supply which, in order to support the device according to the invention and thus cooperative elements in a bus transceiver, comprises a supply branch for providing an auxiliary voltage VT or an auxiliary current I ⁇ ;
  • Fig. 14 is a simplified block diagram of
  • Device elements for example according to FIG. 12, relating to the transmission side of the transceiver function
  • 16 shows a further simplified block diagram of device elements relating to the transmission side of the transceiver function
  • 17 shows a further corresponding block diagram of device elements relating to the transmission side of the transceiver function; 18 shows a schematic illustration of mutually corresponding or mutually transferable and in so far equivalent supply sources;
  • 19 shows a schematic time diagram of the source potentials, of which signal currents from the device can be fed to the bus wires in a dominant manner
  • FIG. 20 shows two superimposed time diagrams of exemplary signal profiles, as can be generated at the wire coupling points on the end side of the device according to FIG. 16 or 17;
  • FIG. 21 shows a simplified functional circuit diagram to illustrate various functionalities of an exemplary device in connection with elements of the transmission means of a bus transceiver as shown in FIG. 12;
  • FIG. 22 shows an exemplary logic diagram of the control functionality Ls in FIG. 21;
  • FIG. 24 shows a distribution diagram of device elements in the sense of FIG. 12, these examples being limited to supporting the transmission side of the bus transceiver 100 ′′; 25 shows a functional circuit diagram of a further developed device, which allows the direct control on the bus wire BUS_L of a key potential to be dominantly impressed thereon in a simple manner;
  • FIGS. 25 and 26 show a functional circuit diagram of a sampler which can be used in the devices according to FIGS. 25 and 26 and which does not require error compensation and can be very easily integrated, with a hold controller connected;
  • FIG. 29 shows a modification of the device according to FIG. 28, which makes a microcontroller necessary for compensation by means of a sample and hold device, valid for the bus wire BUS_L;
  • Device for feeding the bus_L bus source potential with variable offset compared to the normal dominant potential 31 shows a functional block representation of a reception block within a bus transceiver, for example in a semiconductor circuit which is equipped with additional device elements;
  • 32 shows a functional block representation of a further reception block within a bus transceiver in a semiconductor circuit, which is equipped with further developed device elements;
  • FIG. 33 shows a graphical diagram of part of the device functionality in a reception block according to FIG. 32;
  • FIGS. 12 and 32 show an active block diagram of device elements according to FIGS. 12 and 32, which are restricted to specific applications, relating to the receiving side of the transceiver function;
  • 35 shows a further block diagram of device elements according to FIG. 12 and FIG. 32, which are restricted to specific applications, relating to the receiving side of the transceiver function?
  • FIGS. 12 and 32 show a further block diagram of device elements according to FIGS. 12 and 32, which are restricted to specific applications, relating to the receiving side of the transceiver function;
  • FIG. 37 shows a further active block representation of device elements according to FIG. 12 and FIG. 32, which are restricted to specific applications, relating to the receiving side of the transceiver function
  • FIG. 38 shows a schematic active circuit diagram of a further training detail of the device according to FIG. 5 for detecting and transmitting a reference potential difference to a microcontroller;
  • 39 shows a schematic illustration of a central device element which generates all control signals and value specifications for influencing the transmission and reception means of a bus transceiver for the purpose of determining potential errors;
  • FIG. 40 shows a block diagram for rough illustration of a device or module in which a bus transceiver 100 interacts with a microcontroller 21 (corresponds to FIG. 13 from the priority application);
  • 41 shows a diagram of a bus transceiver 100, broken down into function blocks, as described in the priority application (corresponds to FIG. 2 from the priority application;
  • FIG. 42 shows a diagram of a bus transceiver 100 ′, broken down into functional blocks, as in the one submitted at the same time and in the text i.V. with the parallel application shown in FIG. 12 (there FIG. 4).
  • a simulation module 199A is switched in the normal (dashed) measurement operating current path 218 'to a subscriber ECU, this normal path between a subscriber-internal busbar SYSTem GrouND (SYS GND) - to a connection terminal 13.1 / 36399 PCI7EP96 / 05088
  • the supply circuit of the subscriber ECU closes mass-wise from the subscriber's internal rail SYS GND via the connections 217 and 218 highlighted in bold and the simulation module 199A.
  • the operating voltage UBATT is fed to the bus subscriber ECU from a supply rail (not shown). If necessary. reduced by a slight voltage drop at a polarity reversal protection element 19 to VBATT, it feeds the input 20.1 of a voltage regulator 20, the base of which is connected to the aforementioned measuring rail SYS GND. The latter also connects the supply connection of the bus transceiver 100, 100 'on the ground side, which for the purpose of supplying power from an output 20.2 of the controller 20 has a stabilized supply voltage VCC of e.g. 5 volts can be supplied. All other electrical components in the subscriber ECU are also connected to the subscriber internal ground rail SYS GND.
  • the bus transceiver 100, 100 ' is connected to a two-wire bus BUS_H / BUS_L, via which the bus subscriber ECU can communicate with corresponding other bus subscribers. It can be equipped for two-wire and one-wire reception, wherein in differential two-wire operation a different response level can be effective in relation to the wire than when receiving only the wire under consideration.
  • a connection 266 is provided between the bus subscriber ECU and the simulation module 199A. Nevertheless, it can also exist between the bus transceiver 100, 100 'and the simulation module 199A exist. In the event that the simulation module 199A is part of a mobile test device, for example, a control connection 266 'can also be made, for example, to a computer or the like, not shown here. be provided.
  • the simulation module 199A can, for example, be constructed according to FIG. 2. Accordingly, the switching path of a switching transistor 199.21 of any type and a capacitance 199.22 can be connected between its connections 217 and 218. Furthermore, a voltage-limiting element 199.23 can also be provided in parallel.
  • the switching transistor is controlled by a potential control device 199, for example with a PWM signal, so that an offset voltage VSG over ground GND results as a function of the current flow II as a function of the duty cycle by smoothing by means of the capacitance 199.22.
  • a possibility of feedback of the potential at the connection 218 into the potential control device 199 is also indicated by dashed lines. By evaluating this potential there, the latter can be kept independent of the load current II by appropriate adjustment of the PWM duty cycle.
  • the potential control device 199 can alternatively be controlled via path 266 from a connected ECU or via path 266 ', for example from a computer in a test device or the like.
  • the simulation module 199A realizes a controllable voltage source QSG, which is related to ground GND and whose terminal voltage can ideally be made zero. This can be achieved, for example, by appropriate permanent control of the switching transistor 199.21. Instead of a switching influence on the offset voltage V SG , such a can also take place linearly according to FIG. 3.
  • the transistor 199.21 is controlled by an amplifier 1991, which is connected to the transistor 199.21 as an output stage by switching with resistors R. and RO as a regulator.
  • the non-inverting input of the amplifier 1991 is connected in a manner known per se to the connection 218 and the inverting connection via the resistor RA to the analog output of a D / A converter 199.2.
  • a specification can be supplied to this via a digital path 266, which then determines the offset voltage VSG falling across the transistor 199.21 and which is to be found between the connections 218 and 217.
  • the additional device 199B allows a voltage to be recorded and further processed digitally between its connections 218 and 217, it being possible for this to be an offset voltage VSG, irrespective of how this occurs (actually present with errors or simulated for testing purposes by means of 199A) ).
  • the diagram according to FIG. 5 illustrates the single-wire reception capability when a faulty measurement offset voltage VSG occurs at a receiver, if the level UH impressed by a transmitter or the buser BUS_H dominantly is gradually reduced by an offset voltage VSH.
  • TN means the normal state of a transmitter in the network.
  • TWH for the dominant H level of, for example, 3.6 to 5.0 volt is specified here, where 5.0 volt represents the system-specific fixed upper level.
  • T1 to T4 identify four test states of a transmitter, in which the bus level Um dominantly impressed on the bus core BUS_H is gradually reduced by up to UH4 by an incremental offset voltage Vsm to VSH4 based on the dominant overvoltage of 5.0 volts.
  • the bus level Um dominantly impressed on the bus core BUS_H is gradually reduced by up to UH4 by an incremental offset voltage Vsm to VSH4 based on the dominant overvoltage of 5.0 volts.
  • Vsm to VSH4 incremental offset voltage
  • the reception window RHTW in RN 1.5 ... 2.15 volts
  • the diagram according to FIG. 6 illustrates the single-wire reception capability when a faulty mass offset voltage VSG occurs in a receiver if the level U L dominantly impressed by the transmitter BUS_L is gradually increased by an offset voltage VSL.
  • TN means the normal state of a transmitter in the network.
  • TWL for the dominant L level of 0.0 to 1.4 volts
  • T1 to 4 characterize the test state of a transmitter in which the bus level ULI to UL4 dominantly impressed on the bus core BUS_L is raised to a step-by-step increasing offset voltage VSLI to VSL4 gradually.
  • the mass-defective receiver its normal state is again by RN, followed by five further states with monotonically increasing mass offset voltage VSG by Rl to R5 and finally a steady state with a maximum mass offset voltage of approximately 2.0 volts by RM, for example featured.
  • the reception window RLTW (in RN 2.75 ...
  • FIG. 7 illustrates the communication status CST of the data transmission to a bus subscriber, for example with a fault in the mass.
  • a simulation voltage VSG rising in the form of a ramp between time marks ti and t4 is shown, and in the left part of the diagram, there is a window between time marks t 2 and t- > , within which data transmission to the bus subscriber or receiver with a mass error is possible in the latter is. From this illustration it is evident that an assessment can be simplified if, for example, instead of a ramp-shaped simulation voltage, one with a step-like course over time is used, ie if every step of the network is valid from a fixed number of steps a dominantly applied offset voltage value corresponds.
  • the simulation module 199A must be able to carry the entire operating current II of the participant ECU.
  • Such a solution makes sense if e.g. a completely normal bus participant without own device means to carry out the method, with simple means and without any significant interventions to carry out the method as a test participant and to be made ready. If the bus subscriber ECU in FIG. 1 is regarded as such a device, only the base point 217 of the correspondingly dimensioned simulation module 199A according to FIGS. 1 - 3 to the network-wide potential REF GND and its output 218 to be connected to the internal reference potential rail SYS GND.
  • Test part - the test participant is a completely normal participant: participant who is permanently on the part and for the purpose of carrying out the method steps only in the sense of the figures. 10 - 39 needs to be equipped, or a correspondingly equipped test device which is only temporarily connected to the bus during the duration of a test;
  • the error participant is the participant on the slave: bus, whose communication capability is actually or initially only presumably restricted or lost as a result of a reference potential or communication level error;
  • Every participant on the bus is an observation-observation participant: lying participant who can receive a message at least from the test participant, but also under certain conditions, but also from the error participant, but put it in a RECEIVE ONLY status due to the diagnostic program and thus transmit- is severely prevented from accessing the bus.
  • a module for handling the Bu ⁇ protocol e.g. a CAN, e.g. via a CAN protocol module or a microprocessor or microcontroller 21 with a permanently integrated bus or CAN protocol module 22,
  • the participant acting as the test participant is so designed that he
  • test participants have device elements as in FIGS. 13 - 30 or 34 - 38 must have. Nevertheless, in addition to the test participant, all other participants (ie error participants and observation participants) can also use their equipment in accordance with FIGS. 13 - 38 should be obtained f only if they take effect or become effective Software is controlled via the bus.
  • a mobile "test device" in the workshop sense
  • test participant All participants on the bus are controlled by the bus participant acting as a test participant - which, as said, can also be a temporarily connected test or test device in the workshop sense - is controlled by transmitted data messages.
  • this test participant installs and changes its own reference potential offset - from the perspective of the user, ultimately ultimately its respective source level, to which the test conductor dominates the bus wire - in a predetermined manner and sends out data (" Stimulus phase ") and then determines whether data messages from bus participants are received correctly or incorrectly (" response phase ").
  • Stimulus phase The two aforementioned phases can alternate successively.
  • the results obtained in the acquisition phase can be evaluated. If, for example, there is program-supporting knowledge about the current flow of the connections of the individual bus users with the reference potential used throughout the network (Individual connection, group or series connection), impermissible potential shifts can be assigned to individual participants or groups thereof. All results obtained are included in this evaluation. This assessment can, but does not have to be done in the test participant. Rather, it can be carried out just as well in one or more connected evaluation devices.
  • a bus participant is determined as a test participant who is physically and with regard to possible potential errors with regard to the system, with each of the other bus participants as a potential error participant (ie with any potential error typical of the system as the cause of the potential disturbance of a communication) to communicate under normal conditions);
  • test participant sends out at least one bus message in order to put all the test participants to be tested in an operating module "do not send application messages";
  • test participant sends out at least one bus message in order to convert all bus participants to be tested into an operating module "only receiving, transmission not possible" (RECEIVE ONLY), which makes them observing participants;
  • test participant sends out at least one bus message in order to use the set of observation participants as a (potential) error participant in the operating mode as a (potential) error participant To move "Send &Receive"(NORMAL);
  • test participant sends out cyclically at least one test message
  • test participant evaluates a good acknowledgment as truth status for error-free data transmission and a bad acknowledgment or a missing acknowledgment as truth status for incorrect data transmission;
  • the test participant at least shifts a source level to which the (at least one) bus wire used for the test is dominantly pressed;
  • test participant captures the range of the potential shift of his (at least one) source level, in which the test message according to the steps
  • test participant with respect to at least one bus wire previously used for the test, sets a potential shift in the source level dominantly assigned to this bus wire in the range in which the test data transmission was previously possible without errors;
  • test participant after the end of the test of an error participant, the test participant sends at least one business message in order to put the error participant in the operating mode "only reception - transmission not possible" (RECEIVE ONLY), which means that the observer again attention participant;
  • steps 4 to 11 are repeated for specifically interested or all observers
  • Steps (2) and (3) can be interchanged with one another, as can steps (13) and (14) with one another.
  • steps (5) to (9) can take place or take place simultaneously.
  • the shift of the at least one source level according to step (8) can be ramp-shaped gradually over time, monotonously.
  • step (8) of the (first) source level alternating with the shifting of a further (second) source level can take place according to a predetermined shifting step pattern.
  • the method can also be a step
  • test participant at least sends a bus message in order to put a participant to be called as an error participant into an operating mode "participant load currents switched on".
  • the method can also be a step
  • potential tests can be carried out only in the case of fault participants with moderate total power consumption in the bus network, or in all other participants (fault participants and observation participants) with a correspondingly high total power consumption in the bus network, in particular with respect to power consumption-related reference potential shifts.
  • the method can also be a step
  • step (4) Transmitting at least one Bos message from the test participants shifts at least one source level to which the (least one) wire used for communication is dominantly shifted.
  • the method can further provide that the test participant is a bus participant permanently around the bus and that the method is carried out by this bus participant subordinate to all bus participants at least after each new start-up of the bus network as normal bus operation.
  • the method provides that the evaluation results obtained on the basis of the checking of all bus participants at least after each start-up of the bus network are stored in the test participant or in a bus participant which can be selected by the latter.
  • the process can be carried out with one or two wires.
  • the test participant can control both loaders for the test.
  • the method further provides that step (8) with step (5) is carried out step-by-step, at least intermittently, and that each test message contains an expected number of the error participant to be tested.
  • the concatenation can advantageously be bit block-based.
  • FIG. 8 shows, by way of example, a state diagram of a subscriber as a (potential) error subscriber who should be tested under load current conditions in order to identify and determine a possibly inadmissibly high voltage drop in its ground line as a disruptive cause of a possible communication fault. to be able to.
  • FIG. 9 shows an example of a state diagram of a test participant for the simple case of the ground fault potential test, from which the division into two is a phase of acquisition (during the state test) and an evaluation phase (during the state evaluation). In both cases, the arrows starting from points denote default inputs of the method.
  • the operating mode RECEIVE ONLY and thus the activation of the bus of transmission accesses can be effected, for example, by a microcontroller via a control bit EN, which (first via path 166.5 and then via a path 6) to the transmission means 133 of the bus.
  • Transceivers can be transmitted. Only if the control bit EN has the prescribed logical level is the bus in the transceiver's transmission access, otherwise not. This detail is illustrated in FIG. 11 for the exemplary case of an SPI implementation.
  • a micro- communicates processor or microcontroller with the bus transceiver 100 'via the SPI / SCI bus 166.5.
  • the EN bit is logged and transmitted to the bus transceiver 100 '.
  • an EN bit that enables or blocks the transmission means 130 or the transmission output stage 133 is generated, stored or decoded in a SPI-communication-capable control block 140 'of a corresponding bus transceiver 100' or 100.11 by decoding. overwritten.
  • At least one memory register 142 ' is assigned to block 142 - which sets the operating modes of transceiver 100' according to the instruction from the microcontroller and which is shown there combined with blocks 144 and 145 , which holds the operating status information received in each case for as long as it is overwritten by the reception of a more current one.
  • this memory also includes a cell for the above-mentioned SPI-decoded EN signal for the end stage 133.
  • the path 6 from this memory to the transmission end stage 133 is indicated by dashed lines. 37 shows at least one memory for the EN bit.
  • FIG. 12 illustrates a functional block representation of a more complex circuit or electronic module 200.
  • a circuit is described in more detail by way of example in the application NN filed at the same time; for details, reference is made to that document in its entirety.
  • the potential influencing means 199 treated there for carrying out the method in connection with the bus transceiver 100, 100 'and their digital path via 166.5, 166, 201 or 201.1 relevant to the microprocessor or microcontroller, not shown.
  • FIG. 42 Taken from the aforementioned parallel application NN, which was filed simultaneously. 40 & 41 referenced from the priority application. Explanations for Fig. 42 can be found at the end of the description. In order to facilitate reference if necessary, the identifiers used in the parallel application are also consistently listed here.
  • the potential control device 199 enables a circuit or electronics module 200 constructed in this or a similar manner, which in any case has at least one bus transceiver 100, 100 'and the same or similarly acting or usable means for communicating with a microcontrol ⁇ ler 21 includes to be able to perform a network-wide location, detection and handling of operating level and reference potential errors in or at bus users.
  • a circuit or electronics module 200 constructed in this or a similar manner, which in any case has at least one bus transceiver 100, 100 'and the same or similarly acting or usable means for communicating with a microcontrol ⁇ ler 21 includes to be able to perform a network-wide location, detection and handling of operating level and reference potential errors in or at bus users.
  • motor vehicles as the carrier of two-wire bus systems with reference potential errors with respect to the two loaders, it is made clear below:
  • All control devices of a motor vehicle are mechanically connected to the vehicle body series as a mounting surface and galvanically as a reference potential surface - called vehicle mass.
  • vehicle mass serves on the one hand as a distribution conductor for closing the operating circuits of consumers and control devices, and on the other hand also as a reference potential area for wire bus signals as in the present case.
  • the threshold value VREF of the reception discriminators 121.2 and 121.3 in FIG. 31 goes beyond a bus-specific permissible tolerance range, and in particular compared to the corresponding threshold values of other bus users. For this receiver, the recessive level window can be shifted so far that reception is no longer possible.
  • the device according to the invention aims to give a corresponding bus system (line network and subscriber) both the ability to locate or verify such faulty subscribers and the ability to latently check and monitor the operating level windows of all subscribers, ie the ability to obtain and continuously update a measure which describes the currently present distance to the level error-related failure of one or more bus subscribers (in addition to other aspects, this measure is the most important in terms of defining the quality of the bus).
  • a service station can immediately obtain an impression of the overall state of the physical-communicative fit of the transceivers in the bus network with respect to each other and, if necessary, carry out very specific preventive or maintenance work with minimal effort.
  • unnecessary service expenditure is avoided by means of intervention that is supported before the actually occurring fault, and the availability of the motor vehicle is increased.
  • a (semiconductor) circuit is addressed in the further text under the identifier 200. Nevertheless, it can also be a conventionally manufactured electronics module with comparable or similar functionalities, without thereby leaving the scope of the invention. Such a circuit or such a module can in particular also be part of a special to be the main bus test equipment.
  • SPI Serial Parallel Interface
  • FIGS. 46-52 further device elements are also provided in the receiving part 120, which is not shown in the figures here (FIGS. 46-52). These elements and how they can be implemented by way of example without restricting generality in order to interact with the potential control device 199 are described below.
  • the following device elements therefore aim to influence the potential shift where it can be reproduced optimally with minimal power loss, namely in or with the bus transceiver 100, 100 '.
  • the potential control device 199 (OFFSET & BUS TEST MANAGER) can be connected here, for example, via a special connection 13.1 to a reference measuring point SYSTEM GND in the device carrying the circuit 200. Furthermore, the potential control device 199 - preferably via an upstream device element 198 (SENSE / EMI-PROTECTION) - can also use another, special connection 13.2 of which an external reference potential REMote GND for the application environment of the relevant device. feasible. In any case, line 196 symbolizes a connection which - in the above example of a vehicle - can be led out of the device in question to an essentially current-free measurement point on the vehicle body.
  • the potential control device 199 is more or less complexly connected to the transceiver 100/100 ', which the multiple path 195 is intended to symbolize.
  • the potential control device 199 in a semiconductor circuit for example, comprises control structures of the transceiver 100, 100 '- receiver and / or transmitter - and / or the - to a greater or lesser extent an SPI interface 166 establishing a connection, for example, can be connected to a microcontroller 21 or even embedded in such structures.
  • the latter can be supplied with current by the output 20.2.2 of the block 20A with the potential VCCA, which here is, for example, a voltage regulator. It is expressly pointed out that the invention is not tied to the presence of power supply parts together with the bus transceiver 100, 100 'in one and the same circuit or electronics module 100; the summary here has only a non-restrictive character.
  • the voltage control 20 can optionally comprise at least a third controller 20T for a further supply potential VT or a fixed supply current I ⁇ , as illustrated in FIG. 13, from which the potential control device 199 - and, if necessary, also the bus transceiver 100, 100 '- can be supplied via a feed path 197, ie with high decoupling compared to the output 20.2.2 of the controller 20A with the potential VCCA.
  • the voltage VT will be higher than the voltage VCC A , depending on the implementation of the potential control device 199 and the degree of formation of various features (for example single-wire or two-wire test capability, short- or large-stroke level test capability, etc.) and manufacturing technology of the elements 100, 100 'and 199.
  • the connection 20.2.3 shown in FIG. 12 can be provided (only) to that extent for connecting a screen capacitance 161.3, ie not for supplying other circuits or device components, or for external monitoring purposes, in particular if this is, for example, a current source output. As can be seen from FIG.
  • the block 20T can also be designed so that its output variable can be switched between a voltage V T and an impressed current I ⁇ , here, for example, under control access via the SPI path 166.5.
  • V T a voltage
  • I ⁇ impressed current
  • Such training in cooperation with circuit structures In the potential control device 199 and in the bus transceiver 100, 100 ', among other things, the automatic switching or switching on and off of functions of such structures can effect.
  • the potential control device 199 only includes means that allow it to be pulled. to influence dominant level windows of at least the output stage 133 of the transceiver 100/100 'with respect to a reference potential, in particular to raise them.
  • FIG. 14 This is illustrated in FIG. 14.
  • a D / A converter included in 199 and controlled via digital path 166.5 is provided for specifying a voltage value, which on. a controllable offset voltage source QSG acts. Effectively, this appears to be looped into the current path of the "normal" ground connection of the end stage 133 with the potential GND, which is also possible in the case of integration by means of suitable monolithic insulation of various components of the end stage 133.
  • a voltage clamp or a voltage regulator CD is connected in parallel.
  • the output stage can preferably be powered by a power source CS from a supply machine with a correspondingly high potential VBATT or VT and in the second case by the controller CD, the controller CD then being able to be fed from said supply rail via the supply path SUPPLY indicated by the broken line is.
  • the current source CS can also be dispensed with entirely if the end stage 133 can be supplied by an impressed current I from the regulator 20T according to FIG. 13.
  • the controlled voltage source QSG can be implemented, for example, by an impedance converter which essentially converts the output voltage swing of the D / A converter 199.2 1: 1 to a source impedance appropriate to the supply current of the final stage 133.
  • this variable voltage swing can be, for example, 0 to 5 volts, so that there is an infeed H source level of up to 10 volts with respect to the bus network.
  • a logical control of the output stages with the transmit signal TxD by means of an impressed current path is provided here as an example.
  • a potential control device 199 constructed in this way in connection with a correspondingly equipped transmitting end stage 133 thus allows, by means of digital setting data obtained via path 166.5, to simulate an error voltage on the transmitting side, which in the case of a bus transceiver; normal communication, in particular normal reception, is no longer permitted in a bus subscriber with a fault in the earth.
  • the error voltage can be used across the entire bus termination (meaning: final burden of all other participants as well as an additional error burden) at least partially or completely compensated receivers.
  • the terminal voltage of the source Q SG can expediently be set in a defined manner, in particular can be changed at least in steps, with a corresponding step, for example, more or less in the form of steps or ramps over time in accordance with the respective specifications via digital path 166.5.
  • the device can nevertheless comprise two separate, controllable offset voltage sources QSL and QSH with respect to the transmission side, the source QSL corresponding to the one described above and the source QSH switched to increase the negative supply potential of the wire output stage 133L is that it allows a correspondingly digitally controllable change in the positive supply potential VCC or VBATT or VT of the wire output stage 133H.
  • the L source level feeding the bus can be changed here independently of the H source level feeding the bus and vice versa.
  • controllable offset source QSL can sweep a voltage swing of 0 to 3 volts and the controllable offset source QSH a sweep of 8 or 3 to 0 volts.
  • the dominant L source level of 0 to 3 volts and the dominant H source level of 3 or 8 to 0 volts can be adjustable in this device.
  • an offset voltage source is referred to, for example, by an offset voltage source QSH adjustable between 0 and 3 volts below a supply rail VCC with 5 volts with an adjustable offset voltage source Qvcc via GND with a Setting range of 5 to 2 volts is equivalent.
  • the invention covers the device according to FIG. 15, on the one hand, in that the two offset sources QSL and QSH can be used alternatively, such as in somewhat more detail, for example in FIGS. 21, 22 and 24, without restricting the generality illustrated.
  • the two offset sources QSL and QSH can be used alternatively, such as in somewhat more detail, for example in FIGS. 21, 22 and 24, without restricting the generality illustrated.
  • only one voltage specification and in this respect only one D / A converter is then required, which has to be loaded / reloaded when selecting from two alternatives according to the currently required specification.
  • the invention also covers the device according to FIG. 15 in such a way that the two offset sources QSL and QSH can be used simultaneously and independently of one another, as illustrated in somewhat more detail, for example in FIG. 23, without restricting the generality.
  • the three figures mentioned are referred to below.
  • the arrangement according to FIG. 16 also allows the creation of at least two offset sources QSL and QSH which can be used at the same time, by providing a D / A converter 199.2 with two corresponding outputs for specifying two offset values.
  • one output of the source QSL is permanently assigned and the other output is exclusively for optionally controlling a first one Source QSH (on the supply rail VT or VCC) and a second source QSHH (on the potentially higher supply rail VBATT or VT) are provided.
  • logical control of both output stages by at least one impressed current path is also provided here.
  • the digital path 166.5 driving the D / A converter 199.2 also controls a logic 199.5 which, on the other hand, is connected to the D / A converter 199.2 and also controls a flip-flop 199.6.
  • the two inverted outputs of the flip-flop 199.6 control the offset sources QSH and QSHH in the sense of a selection.
  • an active ENAable signal is present at one or the other offset source, i.e. , either the offset source QSH on the supply rail VT or VCC or the offset source QSHH on the (even more positive) supply rail VBATT or VT is active, i.e. never both at the same time.
  • each of the offset sources QSH and QSHH can be thought of as a short circuit (or in practice as a source with insignificant residual voltage drop).
  • the logic 199.5 can be designed such that when the flip-flop 199.6 is activated, it can also control the D / A converter 199.2 for the purpose of reloading at least one setpoint specification, in particular in terms of a selection for the source Q S H or QSHH.
  • the voltage ranges entered in FIG. 16 are self-explanatory from the above explanations. This device thus allows a dominant H source potential, which is either below or above the normal, specific H source potential, or which can nevertheless be keyed between the two if necessary.
  • logic 199.5 to enable such a switchover also concatenated with the data signal TxD, which is symbolized by the dashed signal path to logic 199.5.
  • a D / A converter 199.2 which allows the output of, for example, three analog control or setpoint values to corresponding offset sources QSL, QSH and Q SHH . Without restriction of generality, all or only two of these values can be available simultaneously.
  • the D / A converter 199.2 can also be controlled here via a digital path 166.5, for example of the SPI type.
  • a logic 199.7, which interacts with the D / A converter 199.2 via a bidirectional connection 199.8, can also be controlled by the digital path 166.5.
  • the logic 199.7 can be driven by the SP1 clock signal; nevertheless, the supply of an external time base signal can also be provided.
  • a corresponding time base signal from a timer within the circuit 200 - here, for example, from an ⁇ og. Wake-up expander 165 '- derived ⁇ ein or - in the event of the latter ⁇ ein ⁇ eit ⁇ according to FIG. 12 about a 164a is supplied by a watchdog function 164 with a time or frequency signal - either with a period of an internal reference signal of the watchdog function 164 may be linked in time or related to a branch of connection 164a in FIG. 12.
  • the transmission signal TxD can also be fed to the logic 199.7.
  • the output stages 133L and 133H are here, for example, controlled by logic 199.7 via respective individual logical paths with current injection.
  • a measuring amplifier 199.8 is also indicated, which is used to generate a quantity corresponding to the difference between the chip or device-internal mass potential and an external reference dimension REM GND. This size is exemplary of the D / A Converter 199.2 can be fed.
  • logic 199.7 Driven by a clock signal, which can either be the clock signal of path 166.5 or a reference obtained in accordance with the above description, logic 199.7 generates, in accordance with data received via path 166.5 and others.
  • Control signals for the D / A converter 199.2. These signals enable the D / A converter to generate and provide ramp-shaped, changing setpoint values of the A / D converter and / or for a freely defined change of the dominant window width (squeezing of the bus bit Eye distance), as well as for the selection or switching (ENAbling) of the corresponding target offset source (s) QSL, QSH and / or QSHH
  • the first function can be provided for both single- and two-wire tests and the second function (“squeezing") preferably for two-wire tests, depending on the configuration of one of the above Diagnostic software using properties.
  • the provision of analog voltage stages, which approximate a voltage ramp or represent a squeeze increment or decrement can optionally be provided in a time-slot-concatenated manner with the not necessarily synchronous data signal TxD.
  • a number M that can be loaded via path 166.5, 201.1 by the microcontroller 21 can be used to increment or decrement the ramp at the earliest or exactly after a number of transmission bits determined by this number. ten. If this number M can be received by all receivable bus subscribers, a suitably trained test software with this predeterminable number M can convey an elementary verification pre-knowledge about an upcoming test cycle bus-wide.
  • the device can also include means (not shown in the figure) which are capable of performing a current reference switching of the final stage 133H between the offset sources QSH and QSHH within a period of time that is shorter than the bus bit time.
  • FIG. 19 shows, in simplified form in the form of a Hull scheme, an example of how the dominant source levels that feed the bus can be changed by way of example with the device according to FIG. 17.
  • 20 illustrates an enlargement at the bit level if the aforementioned feature of a switchability of the current reference of the output stage 133H between the offset sources QSH and QSHH within a time shorter than the bus bit time is possible. From this it can be seen that under certain conditions it is not possible to feed current into a bus wire, which can be used for discrimination purposes.
  • the degree of formation of the above-mentioned device features can be very different.
  • features of an example can be combined with features of another example without any restriction, without thereby leaving the scope of the invention.
  • the figs. 21 - 23 convey a few practical examples based on simplified operating diagrams in order to make the various functionalities plausible; in so far they do not represent any limitation of the invention. Rather, e.g. depending on the implementation technology, in a circuit or module - also widely differing operational schemes can be implemented in order to achieve the clear functionality in practice.
  • FIG. 21 shows an operating diagram in which elements which can be assigned both to the potential control device 199 and to the bus transceiver 100, 100 '- in particular its output stage 133 - are assigned elements.
  • this exemplary embodiment of a potential control device and cooperating device elements in the bus transceiver roughly conveys the functionality of the block diagram shown in FIG. 16.
  • the transistor 1303 is the (normally) L-switch of the L-output stage 133L and 1304 the (normal- H) of the H-end stage 133H which switches against VCCA.
  • the complementary transistors which are exemplary here as bipolar, are supplied with the respective data signal Tx_L or Tx_H on the base side by impressed current paths 1307A or 1306A.
  • the collectors of the transistors 1303 and 1304 feed the bus wires BUS_L and BUS_H in a manner known per se via protective diodes DL and DH and possibly small protective resistors RL and RH.
  • the transistor 1301 is first kept saturated by the current source 1994 supplying the potential VT, as a result of which the emitter of the transistor 1303 is close to ground potential GND.
  • the transistor 1301 "deactivates" the corresponding offset source QSL.
  • This measure secondly connects the resistor R ⁇ de ⁇ voltage divider from Ri and R2 to GND, so that it has the partial ratio R 2 / (R ⁇ + R2).
  • the base of the transistor 1302 is located at the output of the controller 1991 via the analogue UM switch S2 in position 2.
  • the transistor 1302 thus functions in conjunction with the controller 1991 as the output stage of an offset source QSH.
  • the controller 1991 can be constructed in a known manner. Under certain conditions, it can also be parator 1992 based, as assumed in the example.
  • the capacitance C-, IV with Rs and R ⁇ indicated by way of example are then to be adapted, if necessary, in terms of control engineering in accordance with a non-ideal phase rotation behavior of the transistors 1301 and 1302.
  • other compensation means can also be expedient.
  • Capacities 1308 and 1309, which are useful for EMC protection purposes, can in turn be advantageous in the case of a differently configured controller.
  • the selection logic L3 controls a further analog UM switch S3 with a signal S3.
  • the diode 1998 is expedient depending on the technology. A Zener breakthrough of transistor 1302 in the case of a transistor 1996 close to saturation should be ruled out in the case of implementation in high-voltage technology with relevant differences between VT and VCC A.
  • the D / A converter 199.2 is in turn controlled by a logic 199.1, which in turn is controlled via the digital path 166.5.
  • the logic 199.1 has the function of an interface to the digital path 166.5 and can in this respect comprise at least one register in which at least part of a serially received data telegram is temporarily stable.
  • the flip-flop shown in FIG. 16 is contained therein as a memory cell, e.g. A bit line HB (for high bit) leading to the D / A converter and two further bit lines N (for normal or override) and SS (for shift select) are routed to the selection logic I ⁇ .
  • An exemplary implementation thereof is shown in FIG. 22; it is designed depending on the truth evaluation of its input signals.
  • a control path leads from the logic 199.1 to a further analog UM switch St, via which the measurement connection of the D / A converter 199.2 and the controller 1991, depending on a control signal S., (ReFerence) from the logic 199.1 optionally switchable to, for example, the potential chip GND or the connector 13.2 for the external reference potential REM GND.
  • a functionality according to this exemplary embodiment already covers many single-phase potential tests which at one point in time only require an influence on the offset of only one dominant source level that is being fed.
  • the device according to FIG. 23 represents an extension for applications in which a simultaneous offset influencing of both feeding dominant source levels is required.
  • This exemplary device also does not represent any restriction of the invention and is only used to illustrate functionality.
  • Two separate controllers 1991H and 1991L are provided here by way of example and an undivided detection of the actual offsets at the collectors of transistors 1301 and 1302 made possible by auxiliary current sources 1312 and 1313.
  • the corresponding logic 199.1 has an additional output WM (Wire mode).
  • the corresponding logic L4 can be designed similarly to the logic L3.
  • the D / A converter 199.2 is followed by a two-channel hold device 2001 with signal supports 2002 and 2003, which is controlled by the interface logic 199.1 via two additional connections (channel and strobe) and with its two outputs 2004 and 2005 the setpoint inputs of the Regulator 199L and 1991H.
  • a separate emitter pitch 2000L of the transistor 1301 and a scanning line 2000H are provided on the diode 1998.
  • variables which can be tapped thereon can be included in an overload shutdown, for example of the voltage regulators 20U and 20A according to FIG. 13.
  • a clear assignment capability of certain device elements to the transceiver 100, 100 'or to the potential control device 199 is not always given in practice and in the case of e.g. Integrated semiconductor circuit 200 only given a relatively low degree of feature formation "offset influence".
  • it can e.g. it may make sense to integrate certain elements which are to be strictly attributed to the potential control device 199 embedded in the bus transceiver, such as e.g. in the case illustrated in Fig. 24 (for broadcasting only).
  • This example illustrates in schematic simplification the distribution of exemplary elements of a solution according to FIG. 15 for the case of two offset sources QSL and QSH that can be used simultaneously and for the special case that the feeding dominant H potential is not greater than VCCA Needs to be.
  • the aforementioned devices have the common property that they are the ones shown in FIGS. Realize 14-18 symbolized offset sources.
  • test speed is appropriate for that in the circuit or electronics module 200 installed functionalities a high utilization of the same in favor of the lowest possible signal throughput over the bus network and in favor of minimal possible delay times in the SPI path 201.1 between microcontrollers 21 and switching Allow circuit or module 200 in bus participants.
  • the following devices are aimed at applications in which, on the other hand, the most direct and, in this respect, more precise definition of a wire tension - i. a voltage impression - is desirable for test purposes.
  • FIG. 25 relates to a corresponding potential specification on the BUS_L wire
  • the example according to FIG. 26 relates to the BUS_H wire, wherein only essential elements are shown in an exemplary possible embodiment. In particular, elements are omitted which prevent regulation, e.g. if Potential conditions exist which do not allow current to be supplied to a bus wire under offset. Insofar as corresponding parts of the functionality of the potential control device 199 should be added, they are also differentiated from one another specifically here by the letters L or H.
  • a pulse triggering circuit 2011L or 2011H which is edge-triggered by the data signal TxD, is provided, which generates a very short sampling pulse SP following the swept clock edge within the data bit time, which in the first case is after GND and in the second case, for example VT or VBATT is directed; directs the appropriate polarity According to the technology of the sampler used.
  • the sample & hold circuit 2010L or 2010H also comprises a holding element and, if necessary, also an impedance conversion means according to the prior art on the output side.
  • the transistor 1303 or 1304 is already conductively controlled by the respective active edge of the data signal TxD when the scanning pulse is triggered (positive masking).
  • the control circuit from the output of the controllable offset source QSL or QSH via the output stage transistor 1301 or 1302 as well as the diode DL or DH and the protective resistor DL is a short time later at the moment of scanning via the conductive transistor 1303 or 1304 of the control loop or DH closed up to the input of the sample & hold circuit.
  • the sample size output by the sample & hold circuit 2010L or 2010H and the setpoint specification by the D / A converter 199.2L or 199.2H are fed via connections to the offset source QSL or QSH for the purpose of setting them.
  • the offset source QSL or QSH By means of an ENA or NENA signal at the activation input of the pulse activation circuit 2011L or 2011H and a deactivation input of the offset source QSL or QSH, the latter can be driven for short circuit against ground GND or against the rail VT or and the scanning pulse generation in 2011L or 2011H be blocked. In this state, the affected offset source QSL or QSH is then ineffective.
  • the device according to FIG. 26, as already shown above can also be expanded to two corresponding sources QSH and QSHH be provided, or a substitute supply source Qvcc that substitutes for this. Both examples can also be designed for alternate or simultaneous operability.
  • FIG. 27 illustrates a sampler 2015 suitable for this purpose - here, for example, connected for the busers BUS_H - which e.g. monolithic is particularly simple and precisely realizable.
  • a complementarily balanced current source structure 2014 with a 20/9 pitch design sample-pulsed at the input 2016, as well as a 2018 scanning diode DS1 connected to the bus wire BUS_H and one connected to the input of a hold controller 199H Compensation diode DS2 with an impressed, inevitable flux current ratio of 0.55 to 0.45. Since the required current Is is very low, is only sampled at all in test operation and corresponding controlled current source structures can be designed monolithically in 2015 with low self-consumption, special controls or current release means for saving current are superfluous.
  • the sensing diode DS1 fulfills an important protective function for the downstream controller in the event of a short circuit against the potential UBATT or even higher interference voltage application to the bus wire BUS_H.
  • the diodes DS1 and DS2 corresponding to the buader protection diode DH, when the output stage transistor 1304 conducts, the sampling voltage at the output 2017 is close to the actual line voltage UBUS_H, so that the residual error is smaller than the practical one Resolution gradation of relevant D / A converters 199.2 fails.
  • the current source structure 2014 including the two diode sections DS1 and DS2, can be integrated small, low-capacitance and balanced to form a sampling core 2015 which, in addition to connections VBATT or VT and GND for its power supply and the Buader node 2018, only two further connections 2016 and 2017 having.
  • a sampling core 2015 which, in addition to connections VBATT or VT and GND for its power supply and the Buader node 2018, only two further connections 2016 and 2017 having.
  • mutual compensation of directional voltages in the cell 2015 can be realized and thus - despite the quick reaction of these samplers (and thus also a possible regulation) to DC voltage changes on Bu ⁇ koppelknoten 2018 - a relatively high signal to noise ratio compared to high-frequency interference on the Bu ⁇ ader can be achieved (EMC).
  • This device element is therefore advantageous insofar as an unavoidable error voltage also arises here, but still at the same location and with the same monolithic structure in which it is inevitably caused, using exactly the same physical active principle that it was created is the basis, is compensated.
  • the device according to FIG. 28 does justice to a completely different application, in which a high-performance microcontroller cooperates with the circuit 200, the use of its computing power and a corresponding use of the digital path 166.5, 201.1 do not take place, or else a use-up a sampler protecting and physically compensating for error voltage in the above sense according to FIG. 27 or the like not possible.
  • the actual wire end stage 133L is not used for the purpose of feeding in the desired wire potential, but rather only as a driver stage for controlling a replacement switch 2019 which provides a replacement supply and which in turn is connected to the bus line by a separate protective diode DL ' BUS_L is connected.
  • the current flowing from the dominant feed potential into the bus takes a completely different path here, namely from the control point RP at the output of the wire potential controller 1991L via the switching path of the transistor 2019 and the protective diode DL '.
  • a low-resistance switch SWL is provided, which is to be activated in the switching state shown for the duration of corresponding potential tests.
  • the 1991L controller is equipped with a 199.2L D / A converter a setpoint for the voltage to be set at the control point RP.
  • the error voltage U ERR which drops along the elements 2019 and DL 'due to the current flow, is detected with a further amplifier 2023, which is connected to a measuring amplifier 1991EL, and the corresponding analog output voltage Uiff an A / D input of a figure not shown here Microcontrollers 21 supplied.
  • the microcontroller 21 can thus calculate the value of the bus wire voltage from the digitally converted error voltage Uiff and the current digital setpoint value for the D / A converter 199.2, with a resolution predetermined by the level of the D / A converter 199.2L .
  • the .199IL controller preferably realizes a current-limited voltage source with a maximum current of 200 mA, when reached the incoming source voltage breaks down.
  • connection 2022 for the analog output of the amplifier 2023 if the switch SWL is implemented outside the circuit or module 200, further connections 2020 and 2021 to the circuit 200 are required.
  • the device can be accommodated in the extent 500, separated from the bus transceiver 100, 100 ', in an example mobile test device which is connected to the bus only for test purposes. The switch SWL can then e.g. are in said test device.
  • the parts are within the frame PG in a mobile test device, which can be switched between a usable electronics module 200, here, for example, in a control unit ECU, and a bus wire BUS_L or CAN_L can be switched.
  • a bridge B can be removed, for example, in the connection area of the ECU, so that the terminating resistor 17 - which is normally connected to the bus line BUS_L via this bridge - can be connected via a contact TL to the bus wire in the test device.
  • the output of the output stage 133L can be connected to the control input of the replacement switch 2019 in the test device PG via a further contact EL.
  • the bus wire is connected to the test device via a further contact BL.
  • the compensation path then preferably runs via the microcontroller of the test device.
  • a device for a corresponding loading of the bus wire BUS_H would largely correspond to the above.
  • the device according to FIG. 29 avoids the connection 2022 and the compensation path via the microcontroller, in that it does not sample and hold the wire voltage UBUS_L, but rather the aforementioned output voltage of the measurement amplifier 1991EL by means of a sample and hold circuit 2010L '. This is acted upon by a pulse trigger circuit 2011L 'with a sampling pulse SP, which - linked to the data signal TxD - is generated after its active edge. Without restricting the generality of the invention, this can be an edge-controlled monostable multivibrator STMF.
  • the fault size corresponding to the fault voltage UERR, held by 2010L ', is applied to the wire potential controller 1991L as a disturbance variable and is calculated analogously ⁇ o in the course of the resolution of the D / A converter 1992L to obtain a wire voltage UBUS_L corresponding to the size specified on the digital path 166.5 as the sum of the controller output voltage U a and the respective error voltage U E RR.
  • FIG. 31 illustrates, for example, a reception block 120 'as part of the transceiver 100/100' not only for reception purposes, but also for verifying communication errors, for example also as a result of reference potential errors of the electronic device which contains this reception block, in conjunction with above-described functionalities of the potential control device 199 and cooperative level shift features of the final stage 133 in the transceiver 100/100 '.
  • the reception block 120 comprises an analog front end 121, a digital evaluation logic 128 and a reading and control logic 129.
  • the front end (LEVEL DISCRIMINATING SECTION) comprises three level discriminators 121.1 to 121.3 with an analog effect. These are preferably designed as comparators and generate the bus line level by analog comparison in relation to one another and to a reference potential VREF digitally processable signal levels and edges.
  • the evaluation logic contains a circuit function 122 'which, on the one hand, recovers the serial bus information RxD as a digitally standardized bit current from the defined signal levels and edges, and on the other hand can detect bus errors depending on the line wire.
  • the circuit function 122 ' is also designed for single-wire reception (via GND).
  • the evaluation logic 128 can include digital circuit functions 123H and 123.L as device components, which allow an error signal indicative of the assigned buser BUS_H / CAN_H or BUS_L / CAN_L when a preset number of immediate values is reached or exceeded to deliver bar or consecutive bit errors (bit error depth discriminator or bit error accumulation discriminator).
  • the circuit functions 123H and 123L are connected to the circuit function 122 'in a multiple manner.
  • the read-out and control logic comprises a functionality combined to form a control interface 124, which can at least partially also be part of the digital SPI interface 166 or can be combined with it, as well as preferably at least two memory cells 127H and 127L with set inputs 127H1 or 127L1, reset inputs 127H2 or 127L2 and status outputs 127H3 or 127L3.
  • these elements which do not serve normal reception, are also the direction and can also be part of a larger error memory or register within the circuit or module 200, for example in connection with an EEPROM.
  • the reset inputs 127H2 and 127L2 and the status outputs 127H3 and 127L3 of the discrete memory cells 127H and 127L are connected to the control interface 124/166.
  • the set input 127H1 can be supplied with an error signal from the circuit function 123H.
  • the setting input 127L1 can be supplied with an error signal by the circuit function 123L.
  • Connections 126H and 126L enable the transmission of setting information relating to the bit error depth to be discriminated or the bit error number to be accumulated and the selection of these two discrimination methods from the control interface 124/166 to the circuit functions 123H and 123L.
  • Connections 125 enable the transmission of setting information from the control interface 124/166 to the circuit function 122 ', which among other things. can also contain at least one memory or shift and / or count register.
  • control interface can also be in operative connection with means 170.2 for influencing the slew rate in the front 121 and in the evaluation logic 128 and is then preferably also able to communicate with the environment of the reception block 120 'via the SPI bus 166.5.
  • these further means 170.2 can also be attributed to the device according to the invention.
  • the slew rate influence can analyze vein-specific bit errors both in cooperation with the Support the above-described functionalities of the potential control device 199 and the cooperative level shift characteristics of the output stage 133 in the transceiver 100/100 ', also in the case of capacitive faults in the bus network and in the case of communication faults as a result of electromagnetic interference on the bus network or a bus subscriber.
  • a reception block 120 'of a bus transceiver 100' expanded by the above-mentioned device elements can, in addition to its normal bus reception function, support bus line-related error analysis under SPI control using suitable network management software.
  • this reception block 120 can expand the overall functionality of the circuit 200, namely with regard to monitoring and diagnostic functions with regard to the determination of bus participants Communication errors based on reference potential errors, even under two-wire test conditions, in conjunction with associated transmitters as "passive repeaters".
  • reception block 120 can also be structured differently in its sections 128 and 129 or can comprise function blocks which differ from the present exemplary embodiment in order to implement the described discrimination features overall.
  • a reception block 120 ′′ is expanded by further device elements. Like the one described above, it performs a normal two-wire and one-wire reception function. Under the control of a suitable diagnostic software, it supports, in conjunction with functionalities of a more complex potential control device 199 'assigned to this block 120' 'and the level shift characteristics of the final stage 133 described above, reference potential error, level and bus window analyzes in conjunction with associated ones Transmitting means as "active re ⁇ ponder".
  • Receivers expanded in accordance with the device can advantageously be actively used for (latent) network quality monitoring under a network diagnostic program as potential and signal agile observers with a measuring head function. It is preferably carried out using integrated technology,
  • the reception block 120 ′′ also includes an analog-acting level detection section 121A, a threshold value setting or shift section 121B, a logic current coupling section 121C, a digital evaluation logic 128A and said potential control device 199 ′, which here has a more extensive functionality than in the case of an offset only on the sending side.
  • the level detection section (LEVEL DISCRIMINATING SECTION) comprises three level discriminators 121.1 to 121.3 with an analog effect. These are preferably designed as comparators.
  • Comparator 121.1 generates a first digital output signal by comparing the two bus line levels with respect to one another.
  • the comparator 121.2 generates a second digital output signal by comparing the level of the bus lines BUS__H / CAN_H with a first threshold voltage VTH of a first threshold value source 121.4.
  • the comparator 121.3 generates a third digital output signal by comparing the level of the bus wire BUS_L / CAN_L with a second threshold voltage VTL of a second threshold value source 121.5. All three comparators generate digitally processable signal levels and edges.
  • the discriminators 121.1 to 121.3 are designed in such a way that, together with their respective supply connections of lower and higher potential, they can be “raised” electrically, ie “floated”, with respect to the chip substrate. This is r ensured by a special monolithic construction and insulation in the construction of the semiconductor chips, and in that their respectivewithstand ⁇ an ⁇ chlüssen lower potential - in the figure indicated by triangles with tip down - and higher potential - in the figure indicated by squares - galvanically under ⁇ each other are connected. This unit is shaded in the figure and marked with 121.20.
  • connections marked by squares are thus with a (Supply connection 121.14, which is assumed to be more positive here, and the connections marked with a triangle with a tip pointing downward, are connected, for example, to three supply connections 121.15 (here assumed to be more negative and interconnected).
  • this includes Structure 121.20 here, for example, a voltage clamp or a regulator 121.16, which is connected between the supply connections 121.14 and 121.15 and can be supplied, for example, via a current source 121.10 from one of the potentials VBATT or VT.
  • the threshold value setting or shift section comprises, for example, a first adjustable threshold voltage source 121.4 for a threshold potential VTH and a second adjustable threshold voltage source 121.5 for a threshold potential VTL, which are via corresponding control paths CVTH and CVTL are adjustable and which, in the most general case, like the comparators mentioned above, can be related to their own negative reference potential rail 121.13 - symbolized by triangles with a point upwards - which, if necessary, can also be raised.
  • the threshold voltage sources 121.4 and 121.5 are supplied from current sources 121.11 and 121.12. To supply them, section 121B can be supplied from one of the potentials VBATT or V T.
  • this section is assigned an offset source 121.7 which can be set accordingly by control and which preferably feeds the negative supply connection 121.15 in section 121A with its output and thus - with the supply element held constant by element 121.16.
  • Supply voltage of the comparators 121.1 to 121.3 - their negative supply potential allows to raise a defined offset.
  • this source can be designed as a control amplifier, the input of which is controlled by a special block 121.8 to which the output of the control amplifier is also fed back.
  • the function block 121.8 can be supplied from the circuit connection 13.1 and / or 13.2 ground potential from the device in which the circuit is used and / or from a reference potential in the application environment.
  • Function block 121.8 is connected to potential control device 199 'via control path 195.1.
  • the offset source 121.7 can be switched on and off from the block 121.8, can also be short-circuited if necessary via the path 195.5 and can be controlled with a setpoint specification obtained from the function block 199 'via the control path 195.1.
  • block 121.8 Another function of block 121.8 is the selection of ground or reference potentials. Without restricting the generality of the invention, an exemplary functionality of the block is illustrated in FIG. 33; depending on the degree of feature formation in a practical circuit, not all selection options need to be formed at the same time. It is also possible for only a few of them to be available, for example selected by one-time programming within a more complex circuit.
  • block 121.8 thus comprises means which, depending on their control via path 195.1, can in effect enable the potential references for reception block 120 ′′ shown in the figure.
  • block 121.8 can control controllable analog switching or selector paths Include S 5 to S ⁇ .
  • means can be present which allow these routes to be switched on and off or on or switchable from block 199 'by software from a microcontroller for calibration purposes if required.
  • the outputs of the comparators 121.1 to 121.3 are preferably connected to an evaluation logic 128 via logic current paths 121.17, 121.18 and 121.19.
  • the current paths can be switched via status lines 121.17 (BD), 121.18 (BH) and 121.19 (BL) in the sense of signal interruption in order to enable selective signal interruptions.
  • the evaluation logic (LOGIC DATA CONDITIONING & ERROR DISCRIMINATING SECTION) contains a circuit function 122 'which essentially corresponds to the circuit function 122 in FIG. 31 and can perform the functions already described there and for two-wire and single-wire reception (via GND).
  • the elements 123L and 123H can be designed especially for fault analysis in two-wire mode.
  • the functions of the corresponding block 199 according to FIG. 12 already described are, for example, integrated together with circuit functions 124 and 170.2 from FIG. 31.
  • the memory cells 127H and 127L can be created here as part of a larger register, which the block 199 'contains for the intermediate storage of SPI data. Nevertheless, they can also be part of at least a part of an error memory in connection with an EEPROM, which is also the Potential control device 199 'can be assigned.
  • the control path 195.1 is a multiple and, as such, in a practical circuit can also include more or less distributed analog and digital functional elements which adapt the block 199 'to different control requirements.
  • the fixed voltage logic of section 128 supplied from the potential VCCA can be controlled differently via control path 195.3 than the logical current paths 121.17 to 121.19 via control paths 195.4, the threshold value offset sources 121.4 and 121.5 or - for slew rate influencing via the path 195.2 - the "floating" level discrimination section 121.20.
  • the central element comprises the block 199 'conversion means 199.2X, which is capable of communication via the digital path 166.5, for converting digital signals into analog signals.
  • the device there also includes the reverse direction of conversion as device elements. In the latter case, depending on the design of the control path 195.1, parts of such a conversion path can also be advanced to block 121.8, cf. Fig. 38.
  • the extended Potential control device 199 combine functionalities which have to do both with the detection of error signals (as a result of error tests under error-related or test conditions generated offset conditions) and also with the influencing of the receiving and / or transmitting means, thereby either in to search and find and set an observation participant - in which a circuit 200 or module 200 is located - in order to restore a communication capability with another bus participant that was previously lost as a result of potential errors, in accordance with "abnormal" transmission and reception conditions, or to operate the receiving and / or transmitting means using diagnostic software in the manner of a "test receiver” or "test transmitter".
  • the entire receiving block 120 ′, 120 ′′ which is constantly supplied with a voltage VCC by a voltage clamp or a controller CD, can be raised by an offset source QSG, for example, by 0 to 5 volts.
  • the threshold voltages VTH and VTL within the reception block can be fixed, can be switched over to fixed "deviation values" specified for the network or can be variable, which corresponds, for example, to the case (4) in FIG. 33 with the switch So closed; the corresponding setting signals CVTH and CVTL can then also be implemented, for example, by current signals.
  • This example represents a modification of the example according to FIG. 32, as the starting point here is a digital evaluation that floats along with the input comparators, which is then connected to the circuit environment in terms of signal flow via logic current paths on the output side.
  • the negative supply connection DG is connected to ground GND, so e.g. the potential of the chip GND.
  • the threshold voltage sources for the comparators 121.2 and 121.3 are set according to the test requirements or underlaid with an offset.
  • the digital path 121.17 between the comparator 121.1 and the evaluation logic 128 can be interrupted if necessary, corresponding to 121.17 and BD 195.4 in FIG. 32.
  • the device example according to FIG. 36 corresponds to the general example according to FIG. 32 for the special case according to FIGS. 33 (1) & (5) (a), the threshold voltages VT H and VTL being unchangeably predetermined quantities and by increasing the total of the discrimination acting in an analogous manner - Part 121.20 by means of a base point offsetting source QSG are thus jointly displaceable relative to mass potential.
  • the transceiver can be seen, in which the supply connections, both of the analog-acting discrimination part 121.20 and of the transmission output stage 133, are supplied from one and the same voltage clamp or voltage regulator and, in so far, can be raised together by means of a base point offset source Q SG via a potential GND.
  • Current paths providing a correspondingly flexible potential connection of the digital signals TxD and DH, DD and DL are also indicated on the transmitting and receiving side, as is the memory 142 'already mentioned to enable the blocking of the end stage 133 (no bus access), cf. 10, 11.
  • the device detail according to FIG. 38 illustrates the circuit diagram of an optional equipment of the function block 199 'as already in connection with FIGS. 17 & 32 mentioned. It is a measuring amplifier 199.8 connected for a defined amplification with resistors 2030 and 2031, the output of which feeds additionally provided means 199.3 for analog / digital conversion. These means are connected to the logic 199.1 acting as the interface to the SPI path 166.5 and thus allow the analogue detected difference, for example between system GND and REM GND, to be transmitted digitally to a microcontroller. As already mentioned, these elements can nevertheless be assigned to device block 121.8 in FIG. 32.
  • a corresponding function block 199.2X in particular substitutes all D / A converters in the embodiments described so far, in order to use all the requirements of ramping and using specific software for the automatic diagnosis of a bus system with a large number of participants To fulfill squeezing of communication level windows in terms of transmission and reception.
  • This function block can therefore be designed such that it
  • a device developed in this way allows an unlimited possibility of influencing the bus levels which can be discriminated by the bus receiver, either one of the two alternatively or both at the same time. Furthermore, this functionality covers all influences on the transmission side, reception side or combined transmission and reception side influences as described.
  • the digital / analog and / or analog / digital conversion means can be implemented via the interface logic 199.1 - with the function of an interface - more or less closely with, for example, the interface 166 which establishes a connection to a microcontroller.
  • a network management or diagnostic software can use these device details to, on the one hand, bring about a targeted miscommunication (ie within an actually faulty level window) an observation participant equipped with the device with another participant - namely a mass-defective participant and cause it to be identified in this way and, on the other hand, to exclude successive participants from normal communication for the purpose of verification.
  • a targeted miscommunication ie within an actually faulty level window
  • another participant - namely a mass-defective participant
  • interruption of the transmission access in RECEIVE ONLY mode can be used advantageously in all bus subscribers which are not faulty, in order to influence bus level influences caused by potential inflows on the bus from other bus subscribers (in the case of a CAN, for example by sending out acknowledgment bits) or Error-Frame ⁇ ) to hide.
  • the device can also be assigned a memory area in which the configurations of the reception block 120 ′′, for example according to FIG. 33, or very specific selections of active device elements, for example according to FIGS. 14-18 and Figen. 34 - 37 in the form of corresponding data.
  • the device can also include circuit means which permit such a determination only once.
  • the functionality of the potential control device 199, 199 'can nevertheless both be more or less connected to a control interface 124 to be assigned to the bus transceiver or can be completely resolved in it and vice versa.
  • the scope of functionality of the potential control device 199, 199 'can also be more or less part or even identical to a control interface 166 establishing the connection to an external microcontroller due to the analog / digital and / or digital / analog conversion means in 199, 199' his.
  • bus transceiver 100 which is additionally equipped with additional features and which, for example, be implemented as an integrated semiconductor circuit.
  • connection paths 159 and 160 for the signals TxD and RxD and - under certain conditions - also the path 154 through a block 170 with the function of a slew rate controller.
  • a protective filter 80 is connected upstream of the alarm detection means 111 with respect to the local connection 7.
  • Corresponding filter elements 81 and 82 are connected upstream of the two CAN_H / CAN_L inputs of the wake-up detection block 111 and the bus error detection block 132 or the two inputs of the receiver front end 121 in the reception block 120, followed by the most recent error handling and logic means 122 are.
  • the aforementioned filter elements differ from the protective filter 80 in that they can be controlled by block-assigned slew rate setting means 170.2 or 170.3.
  • the slew rate setting means 170.3 can also act directly on the final stage 133 via an optional path 180. In this way, an active influence on the slew rate of the transmitter in 130 is possible.
  • a slew rate controller 170 can be controlled by the control block 140 via the optional path 158.
  • the function block 142 which sets the operating modes of the semiconductor circuit 100 'in accordance with the specification from the microcontroller, can be expanded by a further input 172 for a test signal (TEST) or slew rate setting signal (SRC).
  • TEST test signal
  • SRC slew rate setting signal
  • the slew rate control block 170 acts, for example, as a function of an SR signal present at its input 171 or - as explained further below - depending on or in a dependency network with the signal TEST / SRC - optionally also in conjunction with signals EN and STB - via connections not shown in the figures on the block-assigned slew rate setting means 170.1, 170.2 and 170.3 and the latter here, for example, on the Transmitter power stage 133.
  • the slew rate of the end stage is changed, adjusted or switched accordingly, and on the other hand, the slew follow behavior of blocks 110, 120 and 130 is changed, adjusted or switched.
  • corresponding frequency band clipping of the input signals from the bus CAN_H / CAN_L at the bus inputs of the blocks 110, 120 and 130 is effectively switched.
  • Such a bus transceiver 100 can be used in different systems with widely differing bus limit frequencies.
  • such a circuit can use both FAST-CANs e.g. in connection with the engine management of internal combustion engines in means of transport operate exactly like SLOW-CAN, for example in the interior of such means of transport.
  • the high-frequency interference signal suppression can be influenced directly, both in terms of transmission and reception.
  • the slew rate for wake-up signals and the slew rate for communication signals can be dimensioned differently.
  • the slew rate can also be set to a value that is lower than in all other modes.
  • the connection 158 is intended to mean that the control block 140 can optionally also influence the slew rate control. This measure achieves a corresponding insensitivity of a corresponding bus network, the participants of which are each equipped with such a "SLEEP-SLEW" semiconductor circuit 100 ', to undesired wake-up disturbances in the SLEEP operating mode.
  • the filter elements 81 and 82 can be designed so that when the internal power supply to the transmitting and / or receiving means 130 or 120 automatically cause the lowest slew rate, which in this sense is then always effective in the SLEEP mode (controlling the slew rate or automatically reverting to the SLEEP slew rate with a particularly high signal-to-noise ratio).
  • the controllable slew rate influence also makes the transceiver core of the circuit 100 'suitable as a test transmitter and test receiver for software-based tests of a bus network, including tests with baud rates and test baud rates. Bit times. Even in this context, the connection 158 is intended to mean that the control block 140 can optionally also influence the slew rate influence.
  • the transceiver 100 'can preferably be designed with respect to the transmitting and receiving means 130, 133 or 120 such that these means are tolerant of all possible fault conditions in and on the bus line network, provided that all bus subscribers behave in a compatible manner with respect to the bus line network. For example, what can be achieved if all use the same transceiver 100 '.
  • the third SRC signal can be used to set or clear, for example, test flags in 142 by means of the bits EN and STB, which can address within 100 'test slew rates.
  • the slew rate control 170 also include intermediate storage and / or digital delay means for at least one of the send and receive paths at 2 and 3.
  • additional digital means can also interact with a repetitive signal SR at the input 171 in order to automatically test the bus with the participation of all participants for the presence or compliance with defined transmission with bus management based on uniform distribution of the bus intelligence - and to allow signal-to-noise ratios, as above in connection with figs. 12 & 46.
  • An essential aspect of the invention is to also carry out such bus-related test means in semiconductor technology that offer a high resistance to damage by gross interference, especially if a bus error or bus quality error as a result of any interference actually occurred is to keep the faulty bus fully automatic.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Potentialverschiebungen zwischen Elektronikmodulen in einem Drahtbusnetz oder der Übereinstimmungsgüte ihrer Kommunikationsbetriebspegel im Netzverbund, wobei das Busmedium aus wenigstens einem Draht besteht, der mit den Elektronikmodulen galvanisch verbunden ist. Erfindungsgemäß wird in wenigstens einem Busteilnehmer (Prüfteilnehmer) sendeseits eine Offsetspannung zu (wenigstens) einem (der beiden) dominanten, normalen Quellenpegel addiert und vom Prüfteilnehmer in diesem Zustand eine Prüf-Botschaft ins Busnetz gesendet. Dabei wird der Quellenpegel in vorbestimmter Weise verändert. Je nachdem, ob der (wenigstens) eine (der beiden) dominante(n) Quellenpegel durch die jeweils einstellbare Offsetspannung abgesenkt oder angehoben wird, verliert oder gewinnt der (bezugs-)potentialfehlerhafte Busteilnehmer seine Empfangsfähigkeit. Dies wird ausgewertet. Die Vorrichtung umfaßt erfindungsgemäß mit der Transceiver-Funktion eines Busteilnehmers verbundene bzw. verbindbare, kooperative Potentialsteuermittel und realisiert mit diesen zusammen wenigstens in Bezug auf Teile der Sende- und/oder Emfangsmittel der Transceiver-Funktion wenigstens eine steuerbare Spannungsquelle, die wenigstens einen im Sendefall dominanten Quellenpegel und/oder wenigstens einen im Empfangsfall diskriminanten Signalpegel beeinflusst.

Description

Verfahren zur Bestimmung von Potentialverschiebungen zwischen Elektronikmodulen in einem Drahtbusnetz oder der Übereinstimmungsgüte ihrer Koromunikations- betriebspeαel. und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestim¬ mung von Potentialverschiebungen zwischen Elektronikmodu- len in einem Drahtbusnetz oder der Übereinstimmungsgüte ihrer Kommunikationsbetriebspegel im Netzverbund, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es gewinnen zunehmend Steuerungstechniken an Bedeutung, die sich auf einen einfachen Draht-Bus alε Kommunika¬ tionsmedium stützen. Bekannt gewordene Beispiele hier¬ für sind Busnetze nach J1850- oder-CAN-Standard, die sich auf ein zweidrähtiges Busmedium stützen. Dabei kommuni¬ ziert eine Vielzahl von elektronischen Steuergeräten über zwei normalerweise gegenphasig dominant getasteten Lei¬ teradern miteinander. Bekannt wurden auch Busnetze, die eine einzige Leitungsader über einer in der Regel auch als Stromversorgungsleiter dienenden Sammelschiene oder Sammelflache als Busmedium nutzen. Die Kommunikation ge¬ schieht in jedem Falle durch Sende-/Empfangsmittel - sog, Bus-Transceiver - die als wesentlicher Bestandteil eines jeden Gerätes dasselbe jeweils physikalisch an das Bus¬ medium ankoppeln. Diese Transceiver zum Senden und Em¬ pfangen der Datenbotschaften wandeln letztere vom Logik¬ pegel innerhalb des betreffenden Busteilnehmers in Sig¬ nalpegel auf der bzw. den Busader/n um und umgekehrt. Bezüglich verschiedener, im Rahmen der vorliegenden Er¬ findung relevanter Merkmale eines geeigneten Bus-Trans- ceivers wird ausdrücklich auf die Deutsche Prioritäts¬ anmeldung P 196 11 944.8 verwiesen, auf deren Inhalt hier vollumfänglich Bezug genommen wird.
Die Busteilnehmer erfüllen ihre (z.B. Steuerungs-)Auf¬ gabe durchweg mittels eines mehr oder weniger leistungs¬ fähigen Microcontrollers. Für die Kommunikation über den Bus ist eine Protokoll-Funktionen vorgesehen, die bei für derlei Anwendungen spezialisierten Microcon¬ trollern schon monolithisch mitintegriert sein kann.
Im Interesse eines hohen Störabstandes werden bei Syste¬ men in störungskritischer Umgebung bevorzugt zweidräh- tige Busmedien verwendet, da eindrähtige über einer Be¬ zugsleiterfläche empfindlicher gegen elektromagnetische Störein- und abstrahlung sind und schon deshalb bei nur geringer Datenrate verwendbar sind. Andererseits können Zweidrahtbusnetze bei geeigneter Beschaffenheit ihrer Transceiver auch im vorgenannten Eindraht-Betriebsmode - d.h. eine Busader gegenüber einem netzweit verfügba¬ ren Bezugspegel - ggfs. mit geringerer Datenrate (not-) betrieben werden. In solchen Netzwerken geschieht die normale Kommunikation überwiegend durch gegenphaεige Umtastung der beiden Leitungsaderpotentiale von einem rezessiven auf einen dominanten Signalpegel. Durch diese Maßnahme und durch insgesamt relativ niedrige Signal- pegel absolut gesehen kann die Storstrahlung entsprechen¬ der Busnetze relativ niedrig gehalten werden auch dann, wenn sie unabgeschirmt vorgesehen und mit sehr kurzen Busbitzeiten betrieben werden. Die Verwendbarkeit einer ungeschirmten zweiadrigen Leitung als Busmedium ist bei vielen Anwendungen die Voraussetzung sowohl für Kosten¬ günstigkeit als auch ausreichende Systemverfügbarkeit unter rauhen Betriebsbedingungen. Letzteres ist ohne weiteres verständlich wenn man bedenkt, daß in einem abgeschirmten Bussystem schon Übertragungsstörungen auftreten können, wenn das Abschirmnetz einen Fehler aufweist, d.h wenn an den zur Signalübertragung eigentlich dienenden Busadern und deren Vernetzung noch gar kein Fehler vorliegt. Einem nicht auf eine Abschirmung gestützten Zweidraht- Bussystem fehlt zwangsläufig diese Fehlermöglichkeit. Auch in Eindrahtnetzen geschieht die Kommunikation in der Regel durch Umtastung der Busader von einem rezes¬ siven auf einen dominanten Signalpegel gegenüber der Bezugsleiterfläche. Die Erfindung ist bezüglich ein- und zweidrähtigen Busnetzen gleichermaßen nützlich.
Durch besondere Schaltungsmaßnahmen müssen sowohl bei eindrähtigen als auch zweidrähtigen Bussystemen die oben genannten Signalpegel innerhalb gewisser Tole¬ ranzfenster gehalten werden, damit eine störungsfreie Signalübertragung zwischen den Bus-Transceivern mög¬ lich ist.
Diesbezüglich wird in der Regel ausgenutzt, daß so¬ wohl der Microcontroller als auch die Busprotokoll¬ funktion eine innerhalb enger Grenzen zu haltende Be¬ triebsspannung erfordern, die in der Regel mittels eines vom Steuergerät mitumfaßten Spannungsreglers aus einem übergeordneten Potential abgeleitet wird. Von dieser relativ genauen Betriebsspannung ist dann der (eine der beiden) im Sendefalle dominante(n) Quel¬ lenpegel, von dem aus der (jeweiligen) Busader auf rezessivem Pegel Daten gewissermaßen "aufgetastet" werden, bestimmt.
Beispielsweise ist in einem Zweidraht-Busnetz nach CAN-Standard der derzeit spezifizierte dominante High- Pegel von 5 Volt abgeleitet aus der über lange Zeit gängigen Versorgungsspannung von 5 Volt für integrier¬ te Schaltkreisfunktionen in Steuergeräten, die in je¬ dem Gerät ohnehin mittels elektronischer Regelungs¬ mittel relativ genau konstant zu halten ist.
Die Transceiver sind so ausgeführt, daß sie die ent¬ sprechenden Pegelwandlungen der Datenbotschaften auch dann fehlerfrei durchführen, wenn die Bezugspegel der Transceiver gegeneinander gewisse zulässige, aber einen maximalen Wert jeweils nicht übersteigende Potential¬ differenzen gegeneinander haben.
ϋbertragungsprobleme treten in einem vorgenannten Ein- oder Zweidraht-Busnetz zwangsläufig auf, wenn die Über¬ einstimmung (innerhalb spezifizierter Toleranzbänder) des/der sendemäßig auf der Busader/den Busadern domi¬ nant sich einstellenden Buspegel/s und/oder des/der empfangsmäßig darauf abgestimmt wirksamen Diskrimina- tionspegel/s zur Wahrheitsbewertung von Signalflanken und -zuständen im Busmedium leidet bzw. sich so weit verschlechtert, daß die o.e. maximalen Werte überschrit¬ ten werden. Eine ausreichende Übereinstimmung der ge¬ nannten Pegel erscheint insoweit zugleich als wesent¬ liches Maß einer definierbaren Busgüte, in die freilich auch noch andere Aspekte wie z.B. die Flankenanstiegs- Übereinstimmung zwischen Sender und Empfänger (Slew- rate Compliance) , das Überschwingungsdämpfungsmaß etc. einfließen.
Ein Spezialfall von vorgenannten BuspegelStörungen sind lokal teilnehmerinduzierte Potentialstörungen. Solche treten auf, wenn ein Versorgungspotential aller Busteilnehmer von einer gemeinsamen, d.h. räumlich aus¬ gedehnten Stromschiene oder -fläche bezogen wird, inner¬ halb dieser jedoch ein fehlerhafter Spannungsabfall auf¬ tritt, so daß das betroffene Versorgungspotential - vom Busmedium aus gesehen - gar nicht mehr für alle Busteil¬ nehmer gleich ist.
Im beispielhaften Falle eines Steuergerätes in einem Verkehrsmittel, bei dem die gesamte Karosse bekanntlich als Verteilungsleiterfläche ("Masse") dient, kann derlei durch einen fehlerhaften Längsspannungsabfall in dieser Fläche oder eine fehlerhafte Masseverbindung eines Steuer¬ gerätes als Busteilnehmer sein, welche unter Beaufschla¬ gung mit dem normalen Massestrom des betreffenden Gerätes einen zu großen Spannungsabfall und insoweit eine Anhe¬ bung des Massebezugspotentials des betroffenen Gerätes gegenüber den Massepotentialen übriger Geräte im Busnetz bewirkt. Infolgedessen kann ein solches Steuergerät dann über den Bus gar nicht mehr ansprechbar sein, weil durch die Massefußpunkt-Fehlerspannung das Diskriminationspe- gelfenster seines an sich fehlerfreien Bus-Empfängers ge¬ genüber anderen zu weit angehoben sein kann. Für die War- tungs- und Instandsetzungspraxis entsprechender Busnetze ist insoweit sehr wichtig, das Vorliegen entsprechender Potentialverschiebungen erkennen und diese bestimmen zu können. Es ist daher Ausgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung von Potentialverschiebungen zwischen Elek¬ tronikmodulen in einem Drahtbusnetz oder der Überein¬ stimmungsgüte ihrer Kommunikationsbetriebspegel im Netzverbund anzugeben. Weiter ist se Aufgabe der Er¬ findung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver¬ fahrens vorzuschlagen.
Die erste Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Verfahrensgemäß wird in wenigstens einem Busteilnehmer (Prüfteilnehmer) , bei dem es sich um einen normalerweise am Bus liegenden oder aber um einen nur temporär an den Bus angeschlossenen Teilnehmer wie z.B. ein Prüfgerät im Werkstattsinne handeln kann, sendeseits eine Offset- spannung zu (wenigstens) einem (der beiden) dominanten, normalen Quellenpegel addiert und vom Prüfteilnehmer in diesem Zustand eine Prüf-Botschaft ins Busnetz gesen¬ det. Dabei wird der Quellenpegel in vorbestimmter Weise verändert.
Je nachdem, ob der (wenigstens) eine (der beiden) do¬ minante(n) Quellenpegel durch die jeweils einstellbare Offsetspannung abgesenkt oder angehoben wird, verliert oder gewinnt der (bezugs-)potentialfehlerhafte Busteil¬ nehmer seine Empfangsfähigkeit.
Bei schrittweise monotoner Veränderung besagter Offset¬ spannung kann der (bezugs-)potentialfehlerhafte Busteil¬ nehmer im ersten Falle als erster von allen Busteilneh¬ mern die Prüf-Botschaft nicht mehr (richtig) empfangen und folglich auch nicht mehr als fehlerfrei quittieren, und im zweiten Falle als erster von allen Busteilnehmern (richtig) empfangen und quittieren. Die übrigen Busteil¬ nehmer werden dabei in einen/m nicht sendefähigen Status (RECEIVE ONLY) versetzt bzw. gehalten.
Um denjenigen Busteilnehmer, bei dem busnetzweit die größte bezugspotentialverfälschende Fehlerspannung aus¬ wirksam ist, zu lokalisieren, wird also verfahrensgemäß in einem (stimulierenden) Busteilnehmer z.B. ein domi¬ nantes H-Potential ausgehend von einem höheren Wert verringert, bis einer der Busteilnehmer den (stimu¬ lierenden) Prüfteilnehmer nicht mehr empfangen kann. Bei dem die Empfangsfähigkeit verlierenden Busteilneh¬ mer handelt es sich dann um denjenigen, der aktuell den größten Bezugsspannungsfehler im Netz aufweist. Oder es wird z.B. wenigstens ein dominantes L-Potential ausgehend von einem gegenüber seinem normalen Wert über¬ höhten Wert verringert, bis ein Busteilnehmer den (sti¬ mulierenden) Busteilnehmer empfangen kann. Bei diesem Empfangsfähigkeit erlangenden Teilnehmer handelt es sich dann bereits um denjenigen, der den größten Bezugsspannungsfehler im Netz aufweist.
Durch diese verfahrensgemäße Maßnahme kannn also nicht nur der fehlerspannungsbeeinträchtigte Busteilnehmer, sondern aus der bei dessen verschwindender bzw. einset¬ zender Empfangsfähigkeit erreichte Offsetspannung ein Maß für die Größe des bei diesem Busteilnehmer vorlie¬ genden Bezugsspannungsfehlers gefunden werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind gemäß Lehre der ab¬ hängigen Ansprüche 2 bis 16 möglich.
Die zweite Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrich¬ tung (zur Durchführung des Verfahrens) gemäß Anspruch 17 gelöst .
Demnach ist die Vorrichtung ist zur Bestimmung von Potentialverschiebungen zwischen Elektronikmodulen in einem Drahtbusnetz oder der ubereinstimmungsgüte ihrer Kommunikationsbetriebspegel im Netzverbund geeignet. Dabei besteht das Busmedium aus wenigstens einem Draht und die Elektronikmodule sind galvanisch mit dem Bus¬ medium und ferner über eine Potentialschiene unterein¬ ander verbunden, wobei diese Potentialschiene im Falle eindrähtiger Betriebsweise des Busmediums als Bezugs¬ potentialschiene für die Buskommunikation dient, und wobei jedes Elektronikmodul Mittel zur Verwirklichung einer Sende- und Empfangskopplung an das Busmedium (Transceiver-Funktion) für einen Mikroprozessor oder Microcontroller umfaßt. Erfindungsgemäß umfaßt die Vorrichtung mit der Transceiver-Funktion verbundene bzw. verbindbare, kooperative Potentialsteuermittel und realisiert mit diesen wenigstens in Bezug auf Teile der Sende- und/oder Empfangsmittel der Trans¬ ceiver-Funktion wenigstens eine steuerbare Spannungs¬ quelle, die wenigstens einen im Sendefall dominanten Quellenpegel und/oder wenigstens einen im Empfangsfall diskriminanten Signalpegel zu beeinflussen erlaubt.
Gemäß Anspruch 18 sind die Potentialsteuermittel von einem Mikroprozessor oder Microcontroller digital ansteuerbar.
Gemäß Anspruch 19 sind die Potentialsteuermittel so beschaffen, daß beim Senden wenigstens ein Quellen¬ pegel, der den dominanten Zustand auf dem betreffenden Busdraht bestimmt, monoton wenigstens in- und/oder dekrementeil verschoben werden kann.
Gemäß Anspruch 20 sind bei Beeinflußbarkeit von zwei im Sendefalle dominanten Quellenpegeln beide 36399 PC17EP96/05088
voneinander unabhängig einstellbar bzw. veränderbar.
Gemäß Anspruch 21 sind zwei im Sendefalle domi¬ nante Quellenpegel so einstellbar bzw. verschiebbar, daß dabei der Abstand beider Pegel im wesentlichen beibehalten bleibt.
Gemäß Anspruch 22 weist die Vorrichtung einen signaldedizierten Anschluß als Bezugspotentialschiene wenigstens der Empfangsmittel der Transceiver-Funk¬ tion auf.
Gemäß Anspruch 23 umfaßt die Vorrichtung einen besonderen Anschluß als Bezugspotentialschiene wenig¬ stens der Mittel zur Einstellung bzw. Veränderung beim Senden wenigstens einer der beiden dominanten Quel¬ lenpegel.
Gemäß Anspruch 24 weist die Vorrichtung einen besonderen Anschluß auf, über welchen die Potential¬ steuermittel mit einem Bezugspotential im Umfeld des die Transceiver-Funktion tragenden Elektronikmoduls wirkverbindbar sind.
Gemäß Anspruch 25 umfaßt die Vorrichtung in dem Pfad besagter Wirkverbindung Schutzmittel gegen Über¬ spannung und/oder Falschpolung und/oder hochfrequente Signaleinspeisung.
Gemäß Anspruch 26 realisiert die Vorrichtung eine in den bezugspotentialnahen Versorgungsanschluß der Sendemittel eingeschleifte, einstellbare Offset-Span- nungsquelle und stromversorgt die Sendemittel mit einer konstanten Spannung.
Gemäß Anspruch 27 sind den konstantspannungsver- sorgten Sendemitteln wenigstens analog wirkende Teile der Empfangsmittel stromversorgungsmäßig parallel ge¬ schaltet und besagte Offset-Spannungsquelle ist somit auch empfangsseitig wirksam.
Gemäß Anspruch 28 realisiert die Vorrichtung eine in den bezugspotentialnahen Versorgungsanschluß der den Busdraht BUS_L ansteuernden Schaltendstufe der Sendemittel eingeschleifte erste einstellbare Offset-Spannungsquelle und eine in einen potential- maßig entgegengesetzten Versorgungsanschluß der den Busdraht BUS_H ansteuernden Schaltendstufe der Sen¬ demittel eingeschleifte zweite einstellbare Offset- Spannungsquelle.
Gemäß Anspruch 29 realisiert die Vorrichtung eine in den bezugspotentialnahen Versorgungsanschluß der den Busdraht BUS_L ansteuernden Schaltendstufe der Sendemittel eingeschleifte erste einstellbare Off¬ set-Spannungsquelle und eine in einen potentialmaßig entgegengesetzten Versorgungsanschluß der den Busdraht BUS_H ansteuernden Schaltendstufe der Sendemittel ein¬ geschleifte zweite und dritte einstellbare Offset- Spannungsquelle, wobei letztere auf/an unterschied¬ lich hohe Versorgungspotentiale bezogen bzw. ange¬ schlossen sind.
Gemäß Anspruch 30 sind die zweite und dritte Offset-Spannungsquelle alternativ aktivierbar.
Gemäß Anspruch 31 sind die bezugspotentialbezo- gene Offset-Spannungsquelle (QSL) und die wirksame, bezugspotentialferne Offset-Spannungsquelle nur in zeitlicher Aufeinanderfolge abwechselnd aktivierbar.
Gemäß Anspruch 32 umfaßt die Vorrichtung Mittel , welche eine Wirksamschaltung der zweiten und dritten Offset-Spannungsquelle in Abhängigkeit vom Sende¬ signal erlauben.
Gemäß Anspruch 33 umfassen die Potentialsteuer¬ mittel Mittel zur autonomen Veränderung der Einstel¬ lung wenigstens einer Offset-Spannungsquelle über der Zeit.
Gemäß Anspruch 34 ist diese Veränderung in Ab- hängigkeit vom sendeseitigen Datensignal möglich.
Gemäß Anspruch 35 ist den Mitteln zur autonomen Veränderung der Einstellung wenigstens einer Offset- Spannungsquelle ein von dem Mikroprozessor oder Mic¬ rocontroller beziehbares Taktsignal zuführbar.
Gemäß Anspruch 36 umfassen die Potentialsteuer¬ mittel Regelungsmittel, welche es erlauben, die Poten¬ tialsteuerung nach Maßgabe durch eine von dem Mikro¬ prozessor oder Microcontroller empfangbare Wertvor¬ gabe in Abhängigkeit von einem an einem Busdraht abnehmbaren Potential vorzunehmen.
Gemäß Anspruch 37 umfaßt die Vorrichtung - unab¬ hängig von den Sendemitteln - mit wenigstens einem Bus¬ draht verbundene bzw. verbindbare Ersatzmittel, welche eine durch das Sendesignal getastete Aufschaltung auf den wenigstens einen Busdraht eines geregelten Poten¬ tials erlauben.
Gemäß Anspruch 38 umfaßt die Vorrichtung Meßmittel, welche die Erfassung einer durch die Ersatzmittel ver¬ ursachten Fehlergröße zum Zwecke ihrer Kompensation durch Regelaufschaltung oder rechnerische Berücksich¬ tigung bei der Sollwertvorgabe für die Regelung durch den Mikroprozessor oder Microcontroller leisten.
Gemäß Anspruch 39 umfaßt die Vorrichtung - unab¬ hängig von den Sendemitteln - mit wenigstens einem Bus¬ draht verbundene bzw. verbindbare Ersatzmittel, umfaßt r über welche eine durch das Sendesignal getastete Auf¬ schaltung auf den Busdraht eines nicht geregelten Potentials nach Maßgabe durch einen von dem Mikropro¬ zessor oder Microcontroller vorgebbaren Digitalwert möglich ist.
Gemäß Anspruch 40 ist zwecks Leitendsteuerung eines der Ersatzmittel diesem daε Sendesignal von der betreffenden Aderendstufe über einen Umschalter zuführ- bar, der ggfs. die Endstufe von dem Busdraht trennt.
Gemäß Anspruch 41 umfassen die Regelungsmittel einen mit einem Busdraht wirkverbundenen Sampler und ein Halteglied bzw. einen haltenden Regler.
Gemäß Anspruch 42 handelt es sich bei dem Sampler um einen solchen mit zwei Diodenstrecken, wobei die zweite Diodenstrecke zur Kompensation von Temperatur¬ einflüssen und/oder einer abtaststromflußbedingten Fehlerspannung längs der ersten Diodenstrecke vor¬ gesehen bzw. wirksam ist.
Gemäß Anspruch 43 sind die Potentialsteuermittel so beschaffen, daß sie die Beeinflussung wenigstens eines rezessiv diskriminanten Signalpegels durch Be¬ einflussung wenigstens einer Schwellenspannung im Empfänger erlauben.
Gemäß Anspruch 44 weist die Vorrichtung für die kooperativen Empfangsmittel auf eine Bezugspotential¬ schiene bezogene Mittel zur Vorgabe zweier Schwellwerte auf, wobei diese Bezugspotentialschiene mit einem Bezugspotentialanschluß wirkverbunden oder wahlweise wirkverbindbar (S7) ist mit wenigstens zwei alter¬ nativen Bezugspotentialanschlüssen des Elektronik¬ moduls.
Gemäß Anspruch 45 ist die empfangsseitige Beein¬ flussung gemäß Anspruch 16 durch eine in dem bezugs¬ potentialnahen Versorgungsstrompfad wenigstens analog wirkender Teile der Empfangsmittel liegende, einstell¬ bare Offset-Spannungsquelle möglich.
Gemäß Anspruch 46 ist die Bezugspotentialschiene der Schwellwertvorgabemittel mit dem bezugspotential¬ nahen Versorgungsfußpunkt wenigstens der analog wir¬ kenden Teile der Empfangsmittel verbindbar.
Gemäß Anspruch 47 weisen die Empfangsmittel auf einen Versorgungsfußpunkt bezogene Pegeldiεkrimina- tionεmittel auf, wobei dieser Versorgungsfußpunkt wirk¬ verbunden ist mit einem Bezugspotentialanschluß oder wahlweise wirkverbindbar ist mit wenigstenε zwei alter¬ nativen Bezugspotentialanschlüssen des Elektronik¬ moduls.
Gemäß Anspruch 48 umfaßt die Vorrichtung Digital/ Analog-Wandlungsmittel und/oder Analog/Digital-Wand-, lungsmittel.
Gemäß Anspruch 49 umfaßt die Vorrichtung Digital/ Analog-Wandlungsmittel, die wenigstens sämtliche Be¬ zugswerte, Steuer- und Schaltsignale für allfällig im Sende- und/oder Empfangsbetrieb der Transceiver-Funk¬ tion vorzunehmenden Potentialbeeinflussungen zu erzeu¬ gen vermögen.
Gemäß Anspruch 50 kann in der Vorrichtung eine auf ein höheres Versorgungspotential bezogene Offset- Spannungsquelle auch durch eine auf ein niedrigeres Versorgungspotential bezogene, entsprechend offset¬ fähig variable Versorgungsεpannungsquelle ersetzt sein.
Gemäß Anspruch 51 ist die Vorrichtung Bestandteil eines Elektronikmodulε, welches für nur eindrähtigen Empfang und/oder nur eindrähtige Sendeweise (mit nur einem Leitungstreiber) ausgebildet, beschaltbar oder ansteuerbar ist.
Gemäß Anspruch 52 handelt es sich bei dem Elek¬ tronikmodul um einen integrierter Halbleiterschalt¬ kreis.
Gemäß Anspruch 53 ist die Vorrichtung Bestandteil eineε integrierten Halbleiterεchaltkreises, welcher außer der Vorrichtung wenigstens besagte Mittel zur Verwirklichung der Transceiver-Funktion für den Mik¬ roprozessor oder Microcontroller an das Busmedium tragt
Gemäß Anspruch 54 ist die mit der Vorrichtung kooperative Transceiver-Funktion für eine Kommunikation nach CAN-Standard und zum Anschluß an ein CAN-Buslei- tungsnetz (CAN_H/CAN_L) ausgebildet.
Gemäß Anspruch 55 umfaßt die Transceiver-Funktion Empfangsmittel mit wenigstens einem Eingang zum Anschluß wenigstens eines Busdrahtes und einen Ausgang zum An¬ schluß an den Empfangseingang des Mikroprozessors oder Microcontrollers, und Sendemittel mit einem Eingang zum Anεchluß an den Sendeausgang des Mikroprozessors oder Microcontrollers und wenigstenε einem Auεgang zum An¬ εchluß an wenigεtens einen Busdraht, wobei die Trans¬ ceiver-Funktion wenigstens in den zwei verschiedenen Betriebsarten "Senden und Empfang / NORMAL" und "kein Senden - nur Empfang / RECEIVE ONLY" betreibbar ist und einen Eingangsport zum Empfang eines Selektionsεignaleε deε Mikroprozessors oder Microcontrollers zur Auswahl einer dieser wenigstens zwei Betriebsarten aufweistr - Gemäß Anspruch 56 umfaßt die Transceiver-Funk¬ tion Empfangsmittel mit zwei Eingängen zum Anschluß an die beiden Busdrähte und einem Ausgang zum An¬ schluß an den Empfangseingang des Mikroprozessors oder Microcontrollers und Sendemittel mit einem Eingang zum Anschluß an den Sendeausgang des Mikroprozessors oder Microcontrollers und zwei Ausgängen zum Anschluß an die beiden Busdrähte, des weiteren Mittel, die beim Auftreten eines die normale Kommunikationsweise über beide Busdrähte beeinträchtigenden Busfehlers sowohl die Empfangsmittel als auch die Sendemittel für die beste noch bestehende Möglichkeit einer Notkommuni¬ kation über den Bus einzustellen und/oder umzukon- figurieren und/oder zu adaptieren vermögen, deε wei¬ teren Buεfehler-Erkennungεmittel und Buεfehler-Auεwer- tungsmittel zur Aufbereitung wenigstenε eines an den Microcontroller abgebbaren Fehler- bzw. Unterbre- chungssignals, εowie mit den Buεfehler-Erkennungε- mitteln kooperative Bus-Abschluß-Umεchaltmittel, die jedes von zwei an zwei Eingängen der Transceiver- Funktion anschließbaren Abschlußelementen an einen ihm zugeordneten Busdraht anzuschalten vermögen.
Gemäß Anspruch 57 sind die wesentlichen Teile der Vorrichtung in einem mobilen Prüfgerät angeordnet, das einerseitε mit wenigstens einem Busdraht und anderer- εeitε mit wenigεtenε einem Abεchlußwiderεtand im Elek¬ tronikmodul und dem Ausgang wenigstens einer Sende¬ endstufe der Transceiver-Funktion des Elektronikmoduls verbindbar ist.
Gemäß Anspruch 58 umfaßt die Vorrichtung wenigεtenε einen Umεchalter, mittels dessen die wenigstens eine End¬ stufe der Sendemittel des Elektronikmoduls wahlweise mit dem wenigstens einen Busdraht oder mit wenigstenε einem entsprechenden Ansteuereingang eines Erεatzmittels ver¬ bindbar ist.
Gemäß Anspruch 59 iεt der die Vorrichtung tragen¬ de integrierte Halbleiterεchaltkreiε in einer Hochvolt- Technologie hergeεtellt.
Gemäß Anεpruch 60 iεt die Vorrichtung zur Ver¬ wendung ausgebildet in bzw. bei wenigstens einem/r der folgenden: Verkehrsmittel, Baumaschine, Hebezeug, Steuergerät der Automatiεierungεtechnik, Steuergerät der Elektroinstallationstechnik, Steuergerät der Ge¬ bäudetechnik, Steuergerät der Heizungεtechnik, Steu¬ ergerät der Klimatechnik, Steuergerät der Alarmtech¬ nik, Steuergerät der Sicherheitεtechnik, Steuergerät der Zugangεkontrolltechnik.
Mehrere Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dar¬ gestellt und werden nachfolgend erläutert. Das erfin¬ dungsgemäße Verfahren und die erfindungεgemäß vorge- schlagenen Vorrichtungen bzw. deren Elemente sind so¬ wohl in eindrähtig als auch zweidrährig betriebenen Busnetzen anwendbar. Wenn in der Zeichnung und darauf bezogenen Beschreibung nachfolgend ein zweidrähtiges Buεnetz - in Anlehnung an den z.B. CAN-Standard - zur Verständlichmachung und Funktionalität herangezogen wird, so stellt dieε keineεfallε eine Einεchränkung der Erfindung auf zweidrähtige Buεεyεteme dar, sondern dient allein der Text- und Wiederholungεvermeidung und εomit der Übersichtlichkeit.
Um das Verfahren verständlich zu machen werden zu¬ nächst einige einfachere Vorrichtungen erläutert, die zweckmäßig für "once-at-a-time" eindrahtige Tests sind. In anschließenden Figuren wird auf das Verfah¬ ren Bezug genommen. In abschließenden Figuren sind weiterreichende Vorrichtungen dargestellt, die auch für "once-at-a-time" zweidrähtige Tests geeignet sind, eine höhere Prüfmächtigkeit erlauben und bei¬ spielweise mit Mitteln der Halbleiterintegration gut herstellbar sind. Es zeigen
Fig. 1 eine blockschematische Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Simulationsmoduls in Verbindung mit einem zweidrahtbusfähigen elektronischen Gerät;
Fig. 2 ein Funktionsblockschaltbild eines Simulations¬ moduls, eine Offset-Spannungεquelle QSG bildend?
Fig. 3 ein schematischeε Wirkschaltbild eines entspre¬ chenden Moduls, das eine digitale Einstellung einer Offsetεpannung VSG erlaubt; Fig. 4 ein schematisches Wirkschaltbild eines Vorrich- tungεteilε, der eine digitale Erfaεsung eines Spannungsoffεetε erlaubt;
Fig. 5 ein ersteε Diagramm zur Veranεchaulichung von εende- und empfangεmäßigen Pegelverschiebungen im Hinblick auf die Eindraht-Empfangsfähigkeit;
Fig. 6 ein zweites Diagramm zur Veranεchaulichung von sende- und empfangsmäßigen Pegelverschiebungen im Hinblick auf die Eindraht-Empfangsfähigkeit;
Fig. 7 eine graphische Veranschaulichung der Empfangs¬ fähigkeit eines Buεteilnehmerε über einer ram- penförmigen Potentialverschiebung im Zuge der Durchführung des Verfahrens;
Fig. 8 ein exemplarischeε Zuεtandεdiagramm eineε
Buεteilnehmerε im Zuge einer Durchführung des Verfahrens;
Fig. 9 ein exemplarisches Zustandsdiagramm im Zuge der Durchführung des Verfahrens desjenigen Bus¬ teilnehmers, der die Schritte "Erfasεungεphase" (während Zuεtand Teεt) und "Bewertungsphase" (während Zustand Bewertung) durchführt;
Fig. 10 eine schematische Veranschaulichung der
Unterbrechung des Sendepfadeε zweckε Frei¬ haltung des Busεeε von Reεponεezugriffen;
Fig. 11 einen Auεzug auε einer Blockdarεtellung eines Schaltkreiseε oder Moduls zur Veranschauli- chung einer softwarebaεierten Realiεierung einer solchen Unterbrechung;
Fig. 12 eine Veranschaulichung der Integration einer Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer kom¬ plexeren Einheit zusammen mit einem Bus-Trans- ceiver;
Fig. 13 eine Funktionεblockdarεtellung einer Strom- verεorgung, die zur Unterstützung der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung und damit kooperati¬ ver Elemente in einem Bus-Tranεceiver einen Versorgungszweig zur Bereitstellung einer Hilfsεpannung VT oder eineε Hilfstromes Iτ umfaßt;
Fig. 14 eine vereinfachte Wirkblockdarstellung von
Vorrichtungselementen beispielhaft gemäß Fig. 12, die Sendeseite der Transceiver-Funktion betreffend;
Fig. 15 eine weitere entsprechende Wirkblockdarεtel- lung von Vorrichtungεelementen, die Sendeεeite der Tranεceiver-Funktion betreffend;
Fig. 16 eine weitere vereinfachte Wirkblockdarεtel- lung von Vorrichtungselementen, die Sendesei¬ te der Transceiver-Funktion betreffend;
Fig. 17 eine weitere entsprechende Wirkblockdarstel¬ lung von Vorrichtungselementen, die Sendeseite der Tranεceiver-Funktion betreffend; Fig. 18 eine schematiεche Illuεtration von einander entεprechenden oder ineinander überführbaren und inεoweit äquivalenten Versorgungsquellen;
Fig. 19 ein schematiεcheε Zeitdiagramm der Quellen¬ potentiale, von denen Signalströme aus der Vorrichtung auf die Busadern dominant ein- εpeiεbar εind;
Fig. 20 zwei einander überlagerte Zeitdiagramme bei¬ spielhafter Signalverläufe, wie sie mittelε der Vorrichtung gemäß Fig. 16 oder 17 an Ader¬ koppelpunkten εendeεeitig erzeugbar εind;
Fig. 21 ein vereinfachtes Funktionεschaltbild zur Veranschaulichung verschiedener Funktiona¬ litäten einer beispielhaften Vorrichtung in Verbindung mit Elementen der Sendemit¬ tel eines Buε-Tranεceiverε wie in Fig. 12 dargeεtellt;
Fig. 22 ein beiεpielhafteε Logikεchema der Anεteuer- funktionalität Ls in Fig. 21;
Fig. 23 ein vereinfachtes Funktionsεchaltbild zur
Veranεchaulichung weiterer Funktionalitäten über jene der Vorrichtung gemäß Fig. 21 hi™ nauε;
Fig. 24 ein Verteilungεεchema von Vorrichtungεele¬ menten im Sinne von Fig. 12, wobei dieεe hier beiεpielhaft auf eine Unterεtützung der Sendeseite des Bus-Tranεceivers 100'' beschränkt sind; Fig. 25 ein Funktionεεchaltbild einer fortgebildeten Vorrichtung, welche in einfacher Weise die unmittelbare Regelung an der Busader BUS_L eines darauf dominant einzuprägenden Taεt- potentialε erlaubt;
Fig. 26 ein entsprechendes Funktionsεchaltbild für die Buεader BUS_H;
Fig. 27 ein Funktionεεchaltbild eines in den Vorrich¬ tungen gemäß Fig. 25 und Fig. 26 einsetzbaren Samplers, welcher keiner Fehlerkompenεation bedarf und sehr leicht integrierbar ist, mit angeschloεεenem Hold-Regler;
Fig. 28 ein Funktionεεchaltbild einer alternativen
Vorrichtung, welche die unmittelbare Regelung an der Buεader BUS_L eines darauf dominant einzuprägenden Tastpotentials erlaubt und εich dabei eineε externen Microcontrollerε zur Fehlerkompenεation bedient, in Anwendung gezeigt bei z.B. einem mobilen Prüfgerät;
Fig. 29 eine Abwandlung der Vorrichtung gemäß Fig. 28, die vermittelε einer Sample-&-Hold-Einrichtung einen Microcontroller zweckε Kompenεation ver¬ zichtbar macht, gültig für die Buε-Ader BUS_L;
Fig. 30 ein Funktionεεchaltbild einer alternativen
Vorrichtung zweckε Einεpeiεung auf die Buεader BUS_L eineε gegenüber dem normalen dominanten Potential mit varaiablem Offεet behafteten Quellpotentialε; Fig. 31 eine Funktionsblockdarεtellung eineε Empfangs- blockeε innerhalb eineε Buε-Tranεceiverε z.B. in einem Halbleiterschaltkreis, der mit zusätz¬ lichen Vorrichtungselementen ausgeεtattet ist;
Fig. 32 eine Funktionsblockdarεtellung eines fortge¬ bildeten Empfangsblockeε innerhalb eines Bus- Transceivers in einem Halbleiterschaltkreiε, der mit weiter fortgebildeten Vorrichtungs¬ elementen ausgeεtattet ist;
Fig. 33 ein graphisches Schema eines Teils der Vorrich¬ tungsfunktionalität in einem Empfangεblock ge¬ mäß Fig. 32;
Fig. 34 eine Wirkblockdarεtellung von auf spezifische Anwendungen beschränkten Vorrichtungselementen gemäß Fig. 12 und Fig. 32, die Empfangsεeite der Transceiver-Funktion betreffend;
Fig. 35 eine weitere Wirkblockdarstellung von auf spe- zifiεche Anwendungen beεchränkten Vorrichtungε¬ elementen gemäß Fig. 12 und Fig. 32, die Em¬ pfangεseite der Transceiver-Funktion betreffend?
Fig. 36 eine weitere Wirkblockdarstellung von auf εpe- zifiεche Anwendungen beεchränkten Vorrichtungε¬ elementen gemäß Fig. 12 und Fig. 32, die Em¬ pfangεseite der Transceiver-Funktion betreffend;
Fig. 37 eine weitere Wirkblockdarεtellung von auf εpe- zifiεche Anwendungen beεchränkten Vorrichtungε¬ elementen gemäß Fig. 12 und Fig. 32, die Em¬ pfangεεeite der Tranεceiver-Funktion betreffende Fig. 38 ein schematiεcheε Wirkεchaltbild eines Fort- bildungεdetailε der Vorrichtung gemäß Fig. 5 zur Erfaεεung und Übertragung einer Bezugspo¬ tentialdifferenz an einen Microcontroller;
Fig. 39 eine schematische Veranschaulichung eineε zentralen Vorrichtungselements, das sämtliche Steuersignale und Wertvorgaben zur Beeinflus¬ sung der Sende- und Empfangεmittel eines Bus- Tranεceiverε zweckε Potentialfehlerbestimmung erzeugt;
Fig. 40 ein Blockschaltbild zur groben Veranschauli¬ chung eines Gerätes oder Moduls, in dem ein Bus-Transce-iver 100 mit einem Microcontroller 21 zusammenwirkt (entspricht der Fig. 13 aus der Prioritätsanmeldung) ;
Fig. 41 ein in Funktionsblöcke aufgelöstes Schema eines Buε-Transceivers 100 wie in der Prio¬ ritätsanmeldung beschrieben (entspricht der Fig. 2 aus der Prioritätsanmeldung;
Fig. 42 ein in Funktionsblöcke aufgelöstes Schema eines Bus-Transceiverε 100' wie in der zeit¬ gleich eingereichten und im Text i.V. mit Fig. 12 angezogenen Parallelanmeldung be- εchrieben (dort Fig. 4).
In Fig. 1 iεt ein Simulationεmodul 199A in den norma¬ len (geεtrichelten) Maεεebetriebεstrompfad 218' eineε Buεteilnehmerε ECU geεchaltet, wobei dieser normale Pfad zwischen einer teilnehmerinternen Masεeεchiene SYStem GrouND (SYS GND) - an eine Anschlußklemme 13.1 /36399 PCI7EP96/05088
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des Teilnehmers ECU geführt - und einem Speisemasse¬ punkt REMote bzw. REFerence GrouND (REF bzw. REM GND) im Applikationsumfeld verläuft. Der Versorgungsεtrom- kreis des Teilnehmers ECU schließt sich massewärtε von der teilnehmerinternen Maεseschiene SYS GND über die fett hervorgehobenen Verbindungen 217 und 218 und das Simulationsmodul 199A.
Dem Busteilnehmer ECU wird von einer nicht dargestell¬ ten Versorgungsschiene die Betriebsspannung UBATT zu¬ geführt. Ggfs. um einen geringen Spannungsabfall an einem Verpolschutzelement 19 auf VBATT reduziert speist sie den Eingang 20.1 eines Spannungsreglers 20, desεen Fußpunkt mit der vorgenannten Maεεeschiene SYS GND ver¬ bunden ist. Mit letzterer ist auch der masεeεeitige Versorgungsanεchluß deε Buε-Transceivers 100, 100' ver¬ bunden, welchem zwecks Stromversorgung von einem Ausgang 20.2 des Reglers 20 eine stabilsierte Verεorgungεεpan- nung VCC von z.B. 5 Volt zuführbar ist. Mit der teil¬ nehmerinternen Masseschiene SYS GND sind auch alle übrigen elektrischen Komponenten im Teilnehmer ECU verbunden.
Der Bus-Transceiver 100, 100' ist mit einem Zweidraht- Bus BUS_H/BUS_L verbunden, über den der Busteilnehmer ECU mit entεprechenden anderen Buεteilnehmern kommuni¬ zieren kann. Er kann für Zwei- und Eindraht-Empfang ausgestattet sein, wobei im differentiellen Zweidraht¬ betrieb drahtbezogen ein anderer Ansprechpegel als bei Empfang nur vom jeweils betrachteten Draht wirk¬ sam εein kann. Zwischen dem Busteilnehmer ECU und dem Simulationsmodul 199A ist eine Verbindung 266 vorgesehen. Sie kann gleichwohl auch zwischen dem Bus-Transceiver 100, 100' und dem Simulationsmodul 199A bestehen. Für den Fall, daß daε Simulationεmodul 199A Beεtandteil z.B. eineε mobilen Testgerätes ist, kann auch eine Steuerverbindung 266' z.B. mit einem hier nicht gezeigten Computer o.dgl. vorgesehen sein.
Das Simulationsmodul 199A kann beispielsweiεe gemäß Fig. 2 aufgebaut εein. Demgemäß kann zwiεchen sei¬ nen Anεchlüεεen 217 und 218 die Schaltstrecke eines Schalttransiεtorε 199.21 von beliebiger Art und eine Kapazität 199.22 geεchaltet sein. Des weiteren kann auch noch ein spannungεbegrenzendes Element 199.23 parallel dazu vorgesehen sein. Der Schalttransistor wird von einer Potentialsteuervorrichtung 199 bei¬ spielsweise mit einem PWM-Signal angesteuert, so daß sich entsprechend dem Stromfluß II in Abhängigkeit vom Tastverhältnis durch Glättung vermittels der Kapazität 199.22 eine Offset-Spannung VSG über Maεse GND ergibt. Gestrichelt ist noch eine Rückführungεmöglichkeit deε Potentials am Anschluß 218 in die Potentialεteuervor- richtung 199 angedeutet. Durch Auεwertung dieses Potentials dort kann letzereε durch entsprechende Nachführung des PWM-Tastverhältnisεes unabhängig vom Laststrom II gehalten werden.
Die PotentialSteuervorrichtung 199 kann alternativ über den Pfad 266 von einem angeschlossenen ECU oder über den Pfad 266' z.B. von einem Computer in einem Testgerät oder dgl. angesteuert werden. Insoweit rea¬ lisiert das Simulationsmodul 199A eine auf Masεe GND bezogene steuerbare Spannungsquelle QSG, deren Klemmen¬ spannung im Idealfall zu Null gemacht werden kann. Dies kann z.B. durch entsprechende Daueransteuerung des Schalttransistorε 199.21 verwirklicht werden. Statt einer schaltenden Beeinflusεung der Offεet-Span- nung VSG kann gemäß Fig. 3 eine εolche auch linear er¬ folgen. Dazu wird der Transiεtor 199.21 von einem Ver- εtärker 1991 angeεteuert, der durch Beεchaltung mit Widerständen R., und RO als Regler mit dem Transiεtor 199.21 alε Auεgangεstufe geschaltet iεt. Zu dieεem Zweck iεt in an εich bekannter Weise der nichtinver- tierender Eingang des Verstärkers 1991 mit dem Anschluß 218 und der invertierende Anεchluß über den Widerstand RA mit dem Analogausgang eines D/A-Wandlers 199.2 ver¬ bunden. Diesem ist über einen digitalen Pfad 266 eine Vorgabe zuführbar, welche dann die über dem Transiεtor 199.21 abfallende und inεoweit zwischen den Anschlüεεen 218 und 217 εich einεtellende Offεetεpannung VSG be¬ stimmt.
Die zusätzliche Vorrichtung 199B gemäß Fig. 4 erlaubt eine Erfassung und digitale Weiterverarbeitung einer Spannung zwischen ihren Anschlüsεen 218 und 217, wobei es sich vorzugseiεe um eine Offεetspannung VSG handeln kann unabhängig davon, wie diese zuεtandekommt (real¬ fehlerhaft vorhanden oder mittelε 199A zwecks Prüfung simuliert) .
Das Diagramm gemäß Fig. 5 veranεchaulicht die eindrahtige Empfangεfähigkeit bei Auftreten einer fehlerhaften Maεεe- Offsetspannung VSG bei einem Empfänger, wenn der von einem Sender der der Buεader BUS_H dominant aufgeprägte Buεpegel UH durch eine Offεetspannung VSH schrittweise verringert wird. Aus folgenden Angaben erklärt sich das Diagramm wie folgt: TN bedeutet den Normalzustand bei einem Sender im Netz. Für diesen Zuεtand iεt hier beiεpielhaft ein 1,4 Volt hoheε Toleranzfenεter TWH für den dominanten H-Pegel von z.B. 3,6 bis 5,0 Volt εpezifiziert, wobei 5,0 Volt den systemspezifisch festliegenden Oberpegel darstellt. Tl bis T4 kennzeichnen vier Testzustände eines Senders, bei denen der der Busader BUS_H dominant aufgeprägte Bus¬ pegel Um bis UH4 um eine schrittweiεe wachεende, auf die dominante Oberεpannung von 5,0 Volt bezogene Offsetspan- nung Vsm biε VSH4 sukzesεive verringert wird. Bezüglich deε maεsefehlerhaften Empfängers sind desεen Normalzu¬ stand durch RN, daran anschließend fünf weitere Zustän¬ de mit monoton zunehmendem Masse-Offsetspannung VSG durch Rl bis R5 und abschließend ein stationärer Zustand mit einer maximalen Masεe-Offεetεpannung von beiεpielhaft ca. 2,6 Volt durch RM gekennzeichnet. Deε weiteren iεt εchraffiert das bezüglich der Busader BUS_H eindrähtig wirksame Empfangsfenster RHTW (in RN 1,5...2,15 Volt) und - durch seine Anεprechεchwellen kenntlich gemacht - ein eindrähtig wirkεameε Weckfenster WHTW (in RN 1,2 ...2,8 Volt) eingetragen. Über der rampenförmig anstei¬ genden Maεse-Offsetspannung VSG beim Empfänger verεchie- ben εich diese Fenster entsprechend rampenförmig vom Zustand RN ohne Masεe-Offεetspannung biε zum Zuεtand RM mit VSG = 2,6 Volt Masse-Offsetspannung. Aus dem Dia¬ gramm ist unmittelbar die darunter dargestellte Tabelle der Empfangsmöglichkeit ableitbar, wenn einerseitε beim Empfänger eine Masse-Offsetspannung VSG vorliegt bzw. anεteigt und der der Busader BUS_H dominant aufgeprägte Pegel UH verringert bzw. der Offset VSH zur Oberspan¬ nung von 5 Volt vergrößert wird. Es iεt ersichtlich, daß bei zunächst vorhandener Empfangsfähigkeit eines maεεe- offεetbehafteten Empfängerε dieεer über einer εukzeεεi- ven Erhöhung in einem Sender der Offεetεpannung VSH bzw. Erniedrigung der dominanten Aderεpannung UH um dieεe Off¬ setspannung vor allen übrigen Empfängern als erster seine Empfangsfähigkeit verliert. Das Diagramm gemäß Fig. 6 veranschaulicht die eindrahtige Empfangsfahigkeit bei Auftreten einer fehlerhaften Masεe- Offεetεpannung VSG bei einem Empfanger, wenn der von einem Sender der der Buεader BUS_L dominant aufgeprägte Buεpegel UL durch eine Offεetεpannung VSL εchrittweise erhöht wird. Aus folgenden Angaben erklart sich das Diagramm wie folgt: Auch hier bedeutet TN den Normalzustand bei einem Sender im Netz. Für diesen Zustand iεt hier beiεpielhaft ein To¬ leranzfenster TWL für den dominanten L-Pegel von 0,0 bis 1,4 Volt spezifiziert, wobei 0,0 Volt den systemεpezifiεch feεtliegenden Bezugεpegel darεtellt. Tl biε T4 kennzeich¬ nen Teεtzuεtande eineε Senders, bei denen der der Busader BUS_L dominant aufgeprägte Buspegel ULI bis UL4 auf eine schrittweise wachsende Offsetεpannung VSLI biε VSL4 εuk- zeεεive angehoben wird. Bezuglich des massefehlerhaften Empfangers εind dessen Normalzustand wieder durch RN, daran anschließend fünf weitere Zuεtande mit monoton zu¬ nehmender Maεεe-Offεetεpannung VSG durch Rl biε R5 und abschließend ein εtationarer Zustand mit einer maximalen Masse-Offsetspannung von beispielhaft ca. 2,0 Volt durch RM gekennzeichnet. Deε weiteren iεt schraffiert das be¬ zuglich der Busader BUS_L eindrahtig wirksame Empfangs¬ fenster RLTW (in RN 2,75...3,35 Volt) und - durch εeine Anεprechschwellen kenntlich gemacht - ein eindrahtig wirk- sames Weckfenster WLTW (in RN 2,4...3,8 Volt) eingetragen. Über der rampenformig ansteigenden Maεεe-Offεetεpannung VSG beim Empfanger verεchieben εich dieεe Fenεter ent¬ sprechend rampenformig vom Zustand RN ohne Maεεe-Offεet¬ εpannung bis zum Zustand RM mit VSG = 2,0 Volt Masεe- Offsetspannung. Aus dem Diagramm ist unmittelbar die darunter dargeεtellte Tabelle der Empfangεmoglichkeiten ableitbar, wenn einerεeits beim Empfanger eine Maεεe-Off= εetεpannung VSG auftritt bzw. ansteigt und der der Bus¬ ader BUS_L dominant aufgeprägte Pegel UL erhöht wird. Dabei ist hier eine Differenzierung getroffen nach ein- drähtigem Vollempfang (Kommunikationsempfang innerhalb des Empfangεfenεters RLTW und Weckempfang innerhalb des Weckfensters WLTW) und eingeschränktem Empfang (Weck¬ empfang nicht mehr möglich) .
Fig. 7 veranschaulicht den Kommunikationsstatuε CST der Datenübertragung zu einem hier beispielhaft massefehler¬ haften Busteilnehmer. Dabei ist im rechten Diagrammteil eine zwischen Zeitmarken ti und t4 rampenformig anstei¬ gende Simulationsεpannung VSG dargeεtellt und im linken Diagrammteil daε zwiεchen Zeitmarken t2 und t-> sich er¬ gebende Fenster, innerhalb dessen eine Datenübertragung zum massefehlerbehafteten Busteilnehmer bzw. Empfänger in letzterem möglich ist. Aus dieεer Darεtellung ist er¬ sichtlich, daß eine Bewertung vereinfacht werden kann, wenn z.B. statt einer rampenformig verlaufenden Simula¬ tionsspannung eine solche mit über der Zeit stufenför¬ migem Verlauf benutzt wird, d.h. , wenn netzweit gültig jeder Stufe aus einer festen Zahl von Stufen ein domi¬ nant applizierter Offsetspannungεwert entεpricht.
Anhand dieεer Darstellung ist auch nachvollziehbar, daß bei anfänglicher Vorgabe in einem am Bus liegenden Sender einer sehr hohen Simulationsspannung VSG und an¬ schließender Verringerung derselben derjenige Buεteil- nehmer, der alε erster Empfangsfähigkeit erlangt, der ggfs. gesuchte mit dem größten Bezugspotentuialfehler gegen Masse im Netz ist - ansonsten einwandfreie Funk¬ tion des Empfängerε vorauεgesetzt.
Umgekehrt iεt bei anfänglicher Vorgabe in einem am Bus; liegenden Sender keiner oder einer εehr niedrigen Si- mulationsSpannung VSG und anschließender Erhöhung der- εelben derjenige Buεteilnehmer, der nach allen übrigen alε letzter Empfangεfähigkeit erlangt, der ggfε. ge¬ suchte mit dem größten Bezugspotentialfehler gegen Masse REM GND im Netz, vgl. auch Fig. 1.
Unter der Vorausεetzung, daß alle Empfänger im Netz jedenfallε bezüglich ihrer in Fig. 1 gezeigten teil¬ nehmerinternen Bezugεpotentialεchiene SYS GND (in¬ nerhalb εyεtemεpezifiεcher Toleranzgrenzen) korrekte Schwellwerte für den Botschftsempfang wie auch immer aufweiεen, folgt darauε, daß bei monotoner Verände¬ rung der Simulationsspannung VSG bei einem Sender und dabei konstanten Bürdeverhältnisεen am Buε bzw. der unter Test stehenden Busader aus der Reihenfol¬ ge des Erlangens bzw. Verlierenε der Empfangsfähig¬ keit von Busteilnehmern auf die relativen Höhen des Offεets zum Bezugspotential REM GND bei diesen Bus¬ teilnehmern geschlosεen werden kann.
Diese Erkenntnis macht εich daε erfindungεgemäße Ver¬ fahren zunutze, indem dieεe universell sowohl unter Eindraht- als auch Zweidraht-Testbedingungen gilt. Im letzten Fall können besondere Vorrichtungεelemente (vgl. Fig. 31 - 33) innerhalb der in einem Buεnetz eingeεetzten Empfänger weitergreifende Bewertungen ermöglichen als im ersten Fall.
Wie im Lichte des obigen aus der Fig. 1 unmittelbar ablesbar, ist es vom Bus BUS_H, BUS_L aus gesehen je¬ weils bedeutungsloε, auf welche Weise der Empfänger und/oder Sender des Transceiverε 100, 100' bzw. des¬ sen diskriminante Empfangsschwellwerte bzw. dominan¬ ter/n Quellenpegel potentialmäßig angehoben wird oder, dessen/deren in Bezug auf den Bus wirksame Betriebε- pegel verfälscht werden. Für das erfindungsgemäße Ver¬ fahren kann es im Prinzip schon ausreichen, in Bezug auf ein netzweit bezogenes Potential (REFerence GRounD) offsetmäßig nur solche Teile im Empfänger bzw. Sender des Transceivers 100, 100' zu beeinflussen, welche die vom Bus her gesehen in Bezug auf REF GND effektiv wirksamen Empfangεεchwellwerte bzw. dominanten Quellenpegel beεtimmen.
Am allereinfachεten iεt dieε gemäß Fig. 1 dadurch möglich, daß alle elektroniεchen Komponenten in einem Buεteilnehmer ECU, m.a.W. also der gesamte Busteilneh¬ mer bezüglich seiner internen Bezugspotentialεchiene SYS GND um eine durch daε Simulationεmodul 199A er¬ zeugte Simulationεεpannung VSG angehoben werden bzw. wird.
In diesem Falle muß das Simulationsmodul 199A aller¬ dings den gesamten Betriebsεtrom II deε Buεteilneh¬ merε ECU tragen können. Eine εolche Löεung iεt sinn¬ voll, wenn z.B. ein ganz normaler Busteilnehmer ohne eigene Vorrichtungsmittel, um das Verfahren durchzu¬ führen, mit einfachen Mitteln und ohne nennenεwerte Eingriffe zur Verfahrenεdurchführung als Prüfteil¬ nehmer tauglich und bereit gemacht werden soll. Betrachtet man den Busteilnehmer ECU in Fig. 1 als ein solcher Gerät, ist insoweit nur der Fußpunkt 217 des dementsprechend dimensionierten Simulationsmoduls 199A gemäß Figen. l - 3 an das netzweit als Bezug dienende Potential REF GND und sein Ausgang 218 mit der teilnehmerinternen Bezugspotentialschiene SYS GND zu verbinden.
Effektiver sind Lösungen, die i.S. des obigen nur be- stimmte Elemente im Sender und/oder Empfänger des Trans¬ ceivers mittels geeigneter Vorrichtungen potentialmäßig beeinflusεen. Auf deren beiεpielhafte Ausführbarkeit als feste Bestandteile von Busteilnehmern wird in Verbindung mit Figen. 10 - 38 Bezug genommen.
Nomenklatur
Zwecks Übersichtlichkeit liegt der nachfolgenden Beschrei- bung deε Verfahrenε folgende Sprachregelung zugrunde:
Prüfteil- Der Prüfteilnehmer iεt ein ganz normaler nehmer: Buεteilnehmer, der dauerhaft am Buε liegt und zwecks Durchführung der Verfahrens¬ schritte lediglich im Sinne der Figen. 10 - 39 ausgerüεtet zu εein braucht, oder ein entεprechend auεgerüεteteε Prüfgerät, welches nur während der Dauer eines Tests vorübergehend an den Bus angeschloεεen wird;
Fehlerteil¬ Der Fehlerteilnehmer iεt jeweils der am nehmer: Bus liegender Teilnehmer, desεen Kommuni- kationεfähigkeit tatεächlich oder zunächεt nur vermutetermaßen infolge eineε Bezugε- potential- oder Kommunikationspegelfehlers eingeschränkt oder verloren gegangen ist;
Beobachtungs- Beobachtungsteilnehmer ist jeder am Bus teilnehmer: liegende Teinehmer, der eine Botschaft wenigstenε vom Prüfteilnehmer, unter be- εtimmten Vorauεεetzungen aber auch vom Fehlerteilnehmer empfangen kann, jedoch diagnoεeprogrammbedingt in einen RECEIVE ONLY-Statuε versetzt und damit sendemä- ßig am Buszugriff gehindert ist.
Verfahrensvoraussetzungen
Die Voraussetzungen, welche alle Teilnehmer erfüllen müssen, um an dem nachfolgend beschriebenen Verfahren teilnehmen zu können, sind folgende:
Jeder Teilnehmer verfügt gemäß Fig. 10 über
(a) ein Modul zur Behandlung des Buε-Protokollε, im Beiεpielfalle eineε CANε alεo z.B. über einen CAN-Protokollbaustein oder einen Mikroprozessor oder Microcontroller 21 mit fest integriertem Bus- bzw. CAN-Protokoll-Modul 22,
(b) einen Physical Layer in Form eines Transceiverε 100, 100' zur Sende-/Empfangskopplung des Mikro- prozeεεorε oder Microcontrollerε 21 an den (Zwei-) Drahtbuε 11, 12;
(c) Mittel und Fähigkeit, in Abhängigkeit von einem über den Buε übermittelbaren Steuersignal EN zwei unter¬ schiedliche Betriebszustände einzunehmen, nämlich
NORMAL gekennzeichnet durch Sendefähigkeit von
Datenbotschaften über das Protokoll-Modul und den Transceiver auf die beiden Bus¬ drähte und Empfangsfähigkeit von Datenbot- εchaften auf den Buεdrähten über den Transceiver und das Protokoll-Modul;
RECEIVE gekennzeichnet durch eine unterbundene bzw.
ONLY gesperrte Sendefähigkeit und volle Empfangε- fähigkeit von Datenbotschaften auf dem Bus- medium über den Tranεceiver und daε Proto¬ koll-Modul. In Fig. 10 ist symbolisiert, daß die ange¬ deutete Unterbrechbarkeit des Sendepfadeε 2 im Rahmen der Erfindung gleichwohl im Tranεceiver 100, 100' realiεiert εein kann.
Der alε Prüfteilnehmer fungierende Teilnehmer ist εo be- εchaffen, daß er
(1) entweder konstruktionsbedingt an dem bekannten (z.B. negativen) Bezugspotential liegt, oder daß er eine eventuell vorhandene eigene Potentialver¬ schiebung gegenüber dem vorgenannten Potential erfassen und berücksichtigen kann;
(2) die übrigen Busteilnehmer durch Botschaften über den Bus veranlasεen kann, über ihren jeweilε eigenen Bezugspotentialpfad Laεtströme fließen zu lassen;
(3) er das oben genannte Steuersignal EN ausεenden kann;
(4) die übrigen Buεteilnehmer durch Botεchaften über den Bus veranlassen kann, selbst keine Protokoll- Quittierungen auszuεenden (z.B. Gut/Schlecht- Rückmeldüngen) .
Wesentlich ist, daß bezüglich der Bestimmung von Bezugs¬ potentialfehlern nur der Prüfteilnehmer Vorrichtungsele¬ mente wie in Figen. 13 - 30 bzw. 34 - 38 aufweisen muß. Gleichwohl können über den Prüfteilnehmer hinaus auch alle übrigen Teilnehmer (d.h. Fehlerteilnehmer und Be¬ obachtungsteilnehmer) im Hinblick auf ihre vorrichtungε- gemäße Ausεtattung gemäß Figen. 13 - 38 beschaffen seinf da deren Wirksamwerden bzw. -keit ausεchließlich per Software über den Bus gesteuert wird. Ein mobiles "Prüf¬ gerät" (im Werkstattεinne) kann inεoweit auch jeder an den Bus vorübergehend zugeschaltete Prüfteilnehmer von gleicher oder ähnlicher Beschaffenheit in vorgenanntem Sinne sein. Er muß lediglich die Software zur Durchfüh¬ rung des Verfahrenε in εich tragen, wenn er Prüfteil¬ nehmer sein soll.
Verfahren
Das Verfahren glieder sich in eine "Erfassungsphase" und eine "Bewertungsphase"
Alle am Bus liegenden Teilnehmer werden durch den als Prüfteilnehmer fungierenden Busteilnehmer - bei dem es sich wiegesagt auch um ein temporal angeschlossenes Prüf- oder Testgerät im Werkstattsinne handeln kann - durch ausgeεendete Datenbotschaften gesteuert. Dieser Prüfteilnehmer installiert und verändert in Bezug auf wenigstens eine Busader einen eigenen Bezugspotential- verεatz - vom Buε her gesehen also letztlich seinen jeweils entsprechenden Quellenpegel, an den die Bus¬ ader durch den Prüfteilnehmer dominant getastet wird - in vorbestimmter Weise und sendet Daten aus ("Stimu¬ lus-Phase") und εtellt dann feεt, ob Datenbotschaften von Busteilnehmern fehlerfrei oder fehlerhaft empfan¬ gen werden ("Response-Phase") . Die beiden vorgenann¬ ten Phaεen können εich aufeinanderfolgend εukzeεεive abwechεeln. Die beiden vorgenannten Phasen zusammen¬ genommen bilden die Erfaεsungεphaεe.
In einer anεchließenmden "Bewertungsphase" können die in der Erfaεεungsphase gewonnenen Ergebniεεe bewertet werden. Bei Vorliegen von z.B. programmεtützendem Wis- εen über den Stromlauf der Verbindungen der einzelnen Busteilnehmer mit dem netzweit genutzten Bezugspotential (Einzelanεchluß, Gruppen- oder Serienanschluß) können unzuläεεige Potentialverεchiebungen einzelnen Teilneh¬ mern bzw. Gruppen davon zugeordnet werden. In diese Bewertung werden alle gewonnen Ergebnisse einbezogen. Diese Bewertung kann, muß aber nicht im Prüfteilnehmer erfolgen. Sie kann vielmehr genau so gut in einem oder mehreren angeschlosεenen Auεwertungsgeräten erfolgen.
Das Verfahren läßt sich in Schritte gliedern wie folgt:
(1) Es wird ein Busteilnehmer als Prüfteilnehmer be¬ stimmt, der physikaliεch und im Hinblick auf εyεtem- spezifiεch mögliche Potentialfehler in der Lage ist, mit jedem der übrigen Busteilnehmer als potentiellem Fehlerteilnehmer (d.h. mit systemtypisch beliebigem Potentialfehler als Ursache der potentiellen Störung einer Kommunikation unter Normalbedingungen) zu kom¬ munizieren;
(2) der Prüfteilnehmer sendet wenigstens eine Bus-Bot¬ schaft aus, um alle zu prüfenden Buεteilnehmer in einen Betriebεmoduε "Keine Anwendungsbotschaften senden" zu versetzen;
(3) der Prüfteilnehmer sendet wenigstens eine Bus- Botεchaft aus, um alle zu prüfenden Busteilneh¬ mer in einen Betriebsmoduε "nur Empfangen, Senden nicht möglich" (RECEIVE ONLY) zu verεetzen, wo¬ durch dieεe zu Beobachtungsteilnehmern werden;
(4) der Prüfteilnehmer sendet wenigstens eine Bus- Botschaft aus, um aus der Menge der Beobachtungε- teilnehmer einen beεtimmten Teilnehmer alε (poten¬ tiellen) Fehlerteilnehmer in den Betriebsmodus "Senden & Empfangen" (NORMAL) zu versetzen;
(5) der Prüfteilnehmer sendet zyklisch wenigstenε eine Prüf-Botεchaft aus;
(6) der potentielle Fehlerteilnehmer in der Betriebεart NORMAL quittiert die Prüf-Botschaft wie folgt:
(a) Wird eine Prüf-Botschaft vom Fehlerteilnehmer fehlerfrei empfangen, sendet der Fehlerteil¬ nehmer über den Bus eine Gut-Quittung an den Prüfteilnehmer zurück.
(b) Wird eine Prüf-Botschaft vom Fehlerteilnehmer fehlerhaft empfangen, sendet der Fehlerteil¬ nehmer über den Bus eine Schlecht-Quittung an den Prüfteilnehmer zurück.
(c) Wird eine Prüf-Botschaft vom Fehlerteilnehmer nicht empfangen, sendet der Fehlerteilnehmer keine Quittung auf den Buε;
(7) der Prüfteilnehmer wertet eine Gut-Quittung alε Wahrheitsstatus für eine Fehlerfreiheit der Daten¬ übertragung und eine Schlecht-Quittung oder eine überhaupt fehlende Quittung als Wahrheitsstatuε für eine Fehlerhaftigkeit der Datenübertragung;
(8) der Prüfteilnehmer verεchiebt wenigεtenε einen Quellenpegel, an den die (wenigstens eine) zur Prüfung benutzte Busader dominant getaεtet wird;
(9) der Prüfteilnehmer erfaßt den Bereich der Potential- verεchiebung seines (wenigstenε einen) Quellenpegelε, in welchem die Prüf-Botεchaft gemäß den Schritten
(6) (a) und (7) fehlerfrei empfangen wird, und den/ die Bereiche der Potentialverεchiebung des (wenig- stenε einen) Quellenpegelε, in dem/denen die Prüf- Botschaft gemäß den Schritten (6)(b)&(c) nicht bzw. fehlerhaft empfangen wird;
(10) der Prüfteilnehmer stellt bezüglich wenigstens einer zuvor prüfungshalber benutzen Busader eine Potential- verεchiebung des dieser Busader dominant zugeordneten Quellenpegels in den Bereich ein, in dem die Prüf- Datenübertragung zuvor fehlerfrei möglich war;
(11) nach Beendigung der Prüfung eines Fehlerteilnehmers sendet der Prüfteilnehmer wenigεtenε eine Buε-Bot- schaft aus, um den Fehlerteilnehmer in den Betriebs¬ modus "Nur Empfang - Senden nicht möglich" (RECEIVE ONLY) zu versetzen, wodurch dieser wieder ein Beob¬ achtungsteilnehmer wird;
(12) die Schritte 4. - 11. werden für spezifisch inter¬ essierende oder alle Beobachtungsteilnehmer wieder¬ holt;
(13) die Prüfergebniεεe werden bewertet;
(14) daε Buεnetz wird vom Prüfteilnehmer in εeinen Nennbetrieb zurückverεetzt.
Dabei können die Schritte (2) und (3) untereinander εowie die Schritte (13) und (14) untereinander vertauεcht εind.
Deε weiteren können die Schritte (5) bis (9) gleichzeitig ablaufen bzw. erfolgen.
Im Rahmen der Erfindung kann die Verschiebung des wenig¬ stens einen Quellenpegelε gemäß Schritt (8) rampenformig über der Zeit, schrittweise monoton erfolgen.
Des weiteren kann die Verschiebung gemäß Schritt (8) des (ersten) Quellenpegels in Abwechslung mit der Ver- εchiebung eineε weiteren (zweiten) Quellenpegelε nach Maßgabe durch ein vorgegebeneε Verεchiebeεchrittmuster erfolgen.
Das Verfahren kann ferner einen Schritt
(15) (a) vorsehen, dem zufolge der Prüfteilnehmer nach Schritt (1) und vor Schritt (4) wenigstenε eine Bus-Botschaft aussendet, um einen als Feh¬ lerteilnehmer aufzurufenden Buεteilnehmer in einen Betriebsmodus "Teilnehmer-Lastströme eingeschaltet" zu verεetzen.
Alternativ dazu kann daε Verfahren ferner einen Schritt
(15) (b) vorsehen, dem zufolge der Prüfteilnehmer nach
Schritt (1) und vor Schritt (4) wenigstenε eine Bus-Botschaft ausεendet um alle Busteilnehmer in einen Betriebsmodus "Teilnehmer-Lastεtröme eingeεchaltet" zu versetzen.
Durch die zwei vorgenannten Schritte können nur im Feh¬ lerteilnehmer bei mäßigem Gesamtεtromverbrauch im Bus¬ netz bzw. in allen übrigen Teilnehmern (Fehlerteilnehmer und Beobachtungεteilnehmer) bei entsprechend hohem Gesarot¬ stromverbrauch im Busnetz Potentialtestε inεbesondere be¬ züglich stromverbrauchεbedingter Bezugεpotentialverschie- bungen durchgeführt werden.
Das Verfahren kann ferner einen Schritt
(16) vorsehen, dem zufolge während aller auf den Schritt
(1) bis zum Schritt (4) folgenden Schritte zwecks Ausεendung wenigstens einer Bos-Botschaft der Prüf¬ teilnehmer wenigstenε einen Quellenpegel, an den der (wenigεtenε eine) zur Kommunikation benutzte Buεdraht dominant getaεtet wird, verschiebt.
Das Verfahren kann ferner vorsehen, daß der Prüfteil¬ nehmer ein dauernd um Bus liegender Busteilnehmer ist und daß das Verfahren von diesem Busteilnehmer wenig¬ stenε nach jeder neuen Inbetriebnahme des Busnetzeε alε dem normalen Busbetrieb unterlagert bezuglich aller Buεteilnehmer durchgeführt wird.
Weiter εieht das Verfahren vor, daß die anlaßlich der Überprüfung aller Busteilnehmer wenigstens nach jeder Inbetriebnahme des Busnetzeε gewonnenen Bewertungser- gebniεεe im Prüfteilnehmer oder einem von dieεem aus¬ wahlbaren Busteilnehmer gespeichert werden.
Das Verfahren ist ein- oder zweidrahtig durchfuhbar. Im letzten Fall kann der Prüfteilnehmer zwecks Prüfung beide Buεadern anεteuert. In diesem Zusammenhang sieht das Verfahren des weiteren vor, daß der Schritt (8) mit dem Schritt (5) wenigstens zeitweise botschaftsverkettet schrittweiεe erfolgt und jede Prüf-Botschaft eine Erwar- tungεzahl an den zu prüfenden Fehlerteilnehmer enthalt. Dabei kann die Verkettung vorteilhaft bitblockbasiert sein.
In Fig. 8 ist beispielhaft ein Zustandsdiagramm eines Teilnehmers als (potentieller) Fehlerteilnehmer darge¬ stellt, der unter Lastεrombedingungen geteεtet werden εoll, um einen moglicherweiεe unzulaεsig hohen Spannungs¬ abfall in seiner Masseleitung als störende Ursache einer möglichen Kommunikationsεtorung zu erkennen und beεtim- men zu können. In Fig. 9 iεt beiεpielhaft ein Zustands- diagramm eines Prüfteilnehmers für den einfachen Fall des Massefehlerpotentialtests dargestellt, aus dem die Zweiteilung in eine Erfaεεungεphase (während des Zuεtandε Prüfung) und eine Bewertungεphaεe (während deε Zuεtandε Bewertung) erεichtlich ist. Dabei kennzeichnen in bei¬ den Fällen die aus Punkten εtartenden Pfeile Default- Eingänge deε Verfahrenε.
Die oben beεchriebene verfahrenεgemäße Behandlung von Potentialfehlern εetzt jedenfallε voraus, daß der Sende¬ pfad zwiεchen einem Microcontroller 21 bzw. dessen Bus- Protokoll-Modul 22 und dem Busdrahtanεchluß (Eindraht- netz) bzw. den Busdrahtanschlüssen 11 und 12 (Zweidraht¬ netz) in irgend einer Weise aufgetrennt werden kann, damit der Bus von unerwünschten Sendezugriffen freige¬ halten werden kann. Dies ist in Fig. 10 symbolisiert. Zur Verwirklichung wird eine hardwaremäßig angelegte Betriebsart RECEIVE ONLY des Bus-Tranεceivers 100, 100' herangezogen.
Gemäß Fig. 11 kann die Betriebsart RECEIVE ONLY und damit eine Freiεchaltung deε Busses von Sendezugriffen beispielεweiεe von einem Microcontroller auε über ein Steuerbit EN bewirkt werden, welcheε (zunächεt über den Pfad 166.5 und anεchließend) über einen Pfad 6 an die Sendemittel 133 des Bus-Tranεceivers übertragen werden kann. Nur wenn das Steuerbit EN den vorgeschriebenen logischen Pegel aufweist, befindet sich der Bus auch im Sendezugriff des Transceivers, andernfalls nicht. In Fig. 11 ist dieses Detail für den beispielhaften Fall einer SPI-Implementation veranschaulicht.
Hierbei kommuniziert ein nicht dargestellter Mikro- prozeεεor oder Microcontroller mit dem Bus-Transcei¬ ver 100' über den SPI/SCI-Bus 166.5. Infolgedeεsen wird das EN-Bit hier protokolliert an den Bus-Trans¬ ceiver 100' übertragen. Letztlich wird dabei also ein die Sendemittel 130 bzw. die Sendeendstufe 133 freigebendes oder sperrendes EN-Bit in einem SPI-kom- munikationsfähigen Steuerungsblock 140' eines entεpre¬ chenden Bus-Transceivers 100' bzw. 100.11 durch Deko- dierung generiert, gespeichert bzw. überschrieben. In der Figur ist deshalb - als Bestandteil einer solchen SPI-Implementation - dem Block 142 - welcher die Be¬ triebsarten des Transceivers 100' gemäß Instruktion vom Microcontroller einstellt und der dort mit Blöcken 144 und 145 zusammengefaßt dargestellt ist - wenigstens ein Speicherregister 142' zugeordnet, der die jeweils empfangene Betriebszuεtandεinformation εo lange hält, biε εie durch den Empfang einer aktuelleren überschrie¬ ben wird. Dieser Speicher umfaßt jedenfalls auch eine Zelle für daε oben erwähnte SPI-dekodierte EN-Signal für die Endεtufe 133. Innerhalb deε Blockeε 140' iεt der Pfad 6 von diesem Speicher zur Sendeendstufe 133 gestrichelt angedeutet. In Fig. 37 ist der wenigstenε eine Speicher für daε EN-Bit auch dargeεtellt.
Fig. 12 veranschaulicht eine Funktionsblockdarεtellung eineε komplexeren Schaltkreiεes oder Elektronik-Moduls 200. Ein solcher Schaltkreis ist beispielhaft in der zeitgleich eingereichten Anmeldung N. N. näher beschrieben; wegen Details wird auf jenes Doku¬ ment vollumfänglich verwiesen. Im Rahmen der vorlie¬ genden Erfindung iεt - im weεentlichen - nur die zur Durchführung des Verfahrens dort behandelten Potential- beeinfluεεungεmittel 199 in Verbindung 195 mit dem Bus- Transceiver 100, 100' und ihr Digitalpfad über 166.5, 166, 201 bzw. 201.1 zum nicht dargestellten Micropro- zessor oder Microcontroller relevant. Wegen Details des Buε-Transceivers wird auf die der vorgenannten, zeitgleich eingereichten Parallelanmel¬ dung N. N. entnommene Fig. 42 und die Figen. 40 & 41 aus der Prioritätsanmeldung verwiesen. Erläuterungen zur Fig. 42 finden sich am Schluß der Beschreibung. Um bei Bedarf eine Bezugnahme zu er¬ leichtern, sind in der Parallelanmeldung benutzte Kennzeichen auch hier durchgängig geführt.
Die Potentialsteuervorrichtung 199 befähigt ein/en so oder ähnlich aufgebauten/s Schaltkreiε bzw. Elektronik- Modul 200, der/das jedenfalls wenigstens einen Bus-Trans¬ ceiver 100, 100' und gleiche oder ähnlich wirkende bzw. nutzbare Mittel zur Kommunikation mit einem Microcontrol¬ ler 21 mitumfaßt, eine netzweite Ortung, Erfassung und Behandlung von Betriebspegel- und Bezugspotentialfehlern in bzw. bei Busteilnehmern leiεten zu können. Waε z.B. im Falle von Kraftfahrzeugen alε Träger von Zweidraht¬ bussystemen unter Bezugspotentialfehlem bezüglich bei¬ der Buεadern zu verεtehen iεt, wird nachfolgend ver¬ deutlicht:
Alle Steuergeräte eineε Kraftfahrzeugε εind mit der Fahrzeugkaroεserie als Befeεtigungεflache mechanisch und als Bezugεpotentialfläche - genannt Fahrzeugmaεse - gal¬ vanisch verbunden. Dabei dient die Fahrzeugmasse einer- εeitε alε Verteilungεleiter zur Schließung der Betriebε- εtromkreiεe von Verbrauchern und Steuergeräten, anderer¬ seits auch als Bezugspotentialfläche für Drahtbusεignale wie vorliegend.
Durch den Betriebεεtromfluß zwiεchen Steuergerät und Fahrzeugmasse entsteht unvermeidbar ein gewisεer, kleiner Spannungεabfall, um den das geräteinterne Masεepotential - System GND - über der Fahrzeugmasse angehoben wird. Je nach Ausführung dieser Masseverbindung und Stromfluß darin sind somit εich geringfügig unterscheidende gerä¬ teinterne Massepotentiale System GND die Folge. Als un¬ mittelbare Folge können geräteintern auf einen festen Wert geregelte Verεorgungsspannung in allen Steuergerä¬ ten zwar genau gleich sein, nicht jedoch die Potentiale der entsprechenden geräteinternen Versorgungεεchienen gegenüber der Fahrzeugmaεεe. Dies gilt analog beispiels¬ weise auch für Schwellwerte oder dominante Einspeiεpo- tentiale von Empfangsdiskriminatoren in im Empfangεteil 120, 120' bzw. von Leitungεtreibern 133L und 133H in einem Sendeteil 133 wie alε Beεtandteile deε Transcei¬ vers 100, 100' vorliegend.
Bei schlechtem oder z.B. durch Korrosion sich ver¬ schlechterndem Kontakt deε betriebεεtromdurchfloεεenen Massekabels eines Steuergeräteε mit der Karoεserie kann der "Offsetfehler" des geräteinternernen Masεepotentialε SYStem GND gegenüber den entεprechenden geräteinternen Maεsepotentialen anderer Steuergeräte unzulässig groß werden. Infolgedesεen verεchiebt εich dann z.B. der Schwellwert VREF der Empfangεdiεkriminatoren 121.2 und 121.3 in Fig. 31 auε einem busspezifiεch zuläεεigen To¬ leranzbereich hinauε, und inεbeεondere gegenüber den ent¬ εprechenden Schwellwerten anderer Busteilnehmer. Es kann sich so für diesen Empfänger das rezeεεive Buεpegelfen- εter gar εo weit verεchieben, daß ein Empfang nicht mehr möglich iεt.
Um eine maximale Verfügbarkeit großer Draht-Buεnetze mit vielen Teilnehmern unter rauhen Betriebεbedingungen zu ermöglichen, bezweckt die erfindungsgemäße Vorrichtung, einem entsprechenden Bussystem (Leitungsnetz und Teilneh¬ mer) sowohl die Fähigkeit zur Ortung bzw. Verifikation solcherart fehlerhafter Buεteilnehmer alε auch die Fähig¬ keit zur latenten Prüfung und Überwachung der Betriebspe¬ gelfenster aller Teilnehmer zu verleihen, d.h. die Fähig¬ keit zur Gewinnung und zur laufenden Aktualisierung eines Maßes, welches den jeweilε aktuell vorliegenden Abstand zum pegelfehlerbedingten Ausfall eines oder mehrerer Busteilnehmer beschreibt (Neben anderen Aspekten ist dieses Maß das wichtigste hinsichtlich einer Defini¬ tion der Buεgüte) .
Im Falle eines Kraftfahrzeugs kann eine Service-Station so bei jedem Service εofort einen Eindruck vom Gesamtzu¬ stand der physikalisch-kommunikativen Passung der Trans¬ ceiver im Busnetzwerk in Bezug aufeinander erhalten und erforderlichenfallε εehr gezielt Vorεorge- oder Wartungs¬ arbeiten mit minimalem Aufwand ausführen. Ersichtlich wird bei einem Fahrzeug mit sehr vielen solcher Schalt¬ kreise in sehr vielen mit der Fahrzeugmasεe verbundenen Steuergeräten durch εo geεtützte Eingriffεmöglichkeiten vor dem tatεächlich auftretenden Fehlerfall unnötiger Serviceaufwand vermieden und die Verfügbarkeit deε Kraftfahrzeugs erhöht.
Im weiteren Text wird unter dem Kennzeichen 200 der Ein¬ fachheit halber ein (Halbleiter-)Schaltkreis angespro¬ chen. Gleichwohl kann es sich dabei auch um ein herkömm¬ lich hergestelltes Elektronik-Modul mit vergleichbaren oder ähnlichen Funktionalitäten handeln, ohne daß da¬ durch der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Ein εol- cher Schaltkreis bzw. ein solches Modul kann im Rahmen der Erfindung insbesondere auch Bestandteil eines spe- ziellen Bus-Teεtgeräteε sein.
Die Erfindung findet sich vorrichtungεmäßig in der über einen digitalen Pfad (beiεpielεweiεe nach SPI-Standard; SPI = Serial Parallel Interface) beeinflußbaren Poten- tialεteuervorrichtung 199 in Verbindung mit ganz εpezi- fiεchen Vorrichtungεelementen im Bus-Transceiver 100, 100', und zwar dort wenigstenε in seinem hier figür¬ lich nicht auεgeführten Sendeteil 133 (Figen. 29 - 45) .
Für maximale Teεtflexibilität εind weitere Vorrichtungs¬ elemente auch im hier figürlich nicht ausgeführten Em- pfangεteil 120 vorgeεehen (Figen. 46 - 52) . Diese Ele¬ mente und wie diese ohne Beschränkung der Allgemeinheit beispielhaft realisierbar sind um mit der Potential¬ steuervorrichtung 199 zusammenwirken, wird nachfolgend beεchrieben.
Die nachfolgenden Vorrichtungεelemente bezwecken alεo die oben in Verbindung mit Fig. 1 schon als effektiver erläuterte Einflußnahme in Sachen Potentialverschiebung dort, wo diese mit minimalem Verlustleistungsaufkommen optimal reproduzierbar möglich ist, nämlich in dem oder bei dem Bus-Tranεceiver 100, 100'.
Die Potentialsteuervorrichtung 199 (OFFSET & BUS TEST MANAGER) ist hier beipielhaft über einen besonderen An¬ schluß 13.1 mit einem Bezugsmaεεepunkt SYSTEM GND in dem den Schaltkreiε 200 tragenden Gerät verbindbar. Deε wei¬ teren kann der Potentialεteuervorrichtung 199 - vorzugε- weiεe Über ein vorgelagerteε Vorrichtungselement 198 (SENSE/EMI-PROTECTION) - noch über einen anderen, beson¬ deren Anschluß 13.2 ein externes Bezugspotential REMote GND auε dem Einεatzumfeld deε betreffenden Geräteε zu- führbar εein. Die Leitung 196 symbolisiert jedenfalls eine Verbindung, welche - beim o.g. Beiεpiel eines Fahr¬ zeugs - aus dem betreffenden Gerät heraus zu einem im wesentlichen strombelaεtungεfreien Maεεepunkt an der Fahrzeugkarosserie geführt werden kann.
Die Potentialsteuervorrichtung 199 steht mit dem Trans¬ ceiver 100/100' mehr oder weniger komplex in Wirkverbin¬ dung, was der multiple Pfad 195 symboliεieren εoll. Schon an dieεer Stelle wird darauf hingewieεen, daß εich dieεe Komplexität darauε ergeben kann, daß die Potentialεteuer- vorrichtung 199 etwa in einem Halbleiterεchaltkreis mehr oder weniger stark mit Steuerstrukturen des Transceiverε 100, 100' - Empfänger und/oder Sender umfaεεend - und/ oder des beispielhaft mit einem Microcontroller 21 eine Verbindung herstellenden SPI-Interface 166 verbunden oder sogar in solchen Strukturen regelrecht eingebettet sein kann. Zur Charakterisierung und Verständlichmachung der durch die Potentialεteuervorrichtung 199 ermöglichten Funktionalität werden nachfolgend εpezifiεche Sender- und Empfängerauεbildungen erläutert, die mit der Potential- εteuervorrichtung 199 zuεammenwirken, um - beiεpielhaft zusammen mit dem Interface 166 und einem hier nicht ge¬ zeigten Microcontroller 21 des elektroniεchen Gerätes - die oben beschriebene "Intelligenz" zur automatischen Potentialfehlerortung und -bestimmung und zur Fehlerab- Standsüberwachung in Verbindung mit einer geeigneten Netzmanagement-Software zu ermöglichen.
Zwecks Stromversorgung digitaler Schaltkreisfunktionen in der Potentialsteuervorrichtung 199 kann letztere vom Ausgang 20.2.2 deε Blockeε 20A mit dem Potential VCCA εtromverεorgt werden, der hier beiεpielsweise ein Span¬ nungsregler ist. Ausdrücklich wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung keineεfallε an das Vorhandensein von Stromversorgungεteilen zusammen mit dem Bus-Transceiver 100, 100' in ein- und demselben Schaltkreis oder Elek¬ tronik-Modul 100 gebunden ist; die hier getroffene Zu- εammenfaεεung hat nur nichteinεchränkenden Beiεpiel- charakter.
Vorliegend kann die Spannungεregelung 20 optional noch wenigεtenε einen dritten Regler 20T für ein weiteres Versorgungεpotential VT oder aber einen feεten Verεor- gungεεtrom Iτ umfaεεen, wie in Fig. 13 illustriert, von dem aus die PotentialSteuervorrichtung 199 - und erfor¬ derlichenfalls auch der Bus-Tranεceiver 100, 100' - über einen Speisepfad 197 verεorgbar iεt, d.h. mit hoher Ent¬ kopplung gegenüber dem Auεgang 20.2.2 des Reglers 20A mit dem Potential VCCA.
In der Regel wird die Spannung VT höher sein alε die Span¬ nung VCCA, je nach Realisierung des Potentialsteuervor¬ richtung 199 und dem Grad der Ausbildung verschiedener Merkmale (z.B. Eindraht- oder Zweidraht-Teεtfähigkeit, gering- oder großhubige Pegelteεtfähigkeit, etc.) und Herεtellungεtechnologie der Elemente 100, 100' und 199. Der in Fig. 12 gezeigte Anεchluß 20.2.3 kann inεoweit (nur) zum Anschluß einer Sieb-Kapazität 161.3 vorgesehen sein, d.h. nicht zur Versorgung anderer Schaltkreise oder Gerätekomponenten, oder zu externen überwachungεzwecken, inεbeεondere wenn eε εich dabei z.B. um einen Stromquel- lenauεgang handelt. Wie auε Fig. 13 erεichtlich iεt, kann der Block 20T auch εo auεgebildet εein kann, daß εeine Auεgangεgröße zwischen einer Spannung VT und einem eingeprägten Strom Iτ umschaltbar ist, hier beispielhaft unter Steuerzugriff über den SPI-Pfad 166.5. Eine solche Ausbildung in Zusammenwirken mit Schaltkreisstrukturen in der Potentialsteuervorrichtung 199 und im Bus-Tranε- ceiver 100, 100' kann u.a. die selbsttätige Umschaltung oder Ein- und Ausschaltung von Funktionen solcher Struk¬ turen bewirken.
Im allereinfachsten Falle umfaßt die Potentialεteuer- vorrichtung 199 nur Mittel, die eε erlauben, daε εog. dominante Pegelfenεter wenigεtenε der Endstufe 133 des Transceivers 100/100' in Bezug auf ein Referenzpoten¬ tial zu beeinflussen, insbeεondere anzuheben.
Dies iεt in Fig. 14 veranεchaulicht. Dabei iεt ein von 199 mitumfaßter und über den Digitalpfad 166.5 ange¬ steuerter D/A-Wandler zur Vorgabe eines Spannungswerteε vorgeεehen, der auf. eine εteuerbare Offset-Spannungsquel¬ le QSG wirkt. Diese erεcheint wirkungεmäßig in den Strom¬ pfad der "normalen" Maεεeverbindung der Endεtufe 133 mit dem Potential GND eingeεchleift, waε auch im Falle einer Integration durch geeignete monolithiεche Iεolation di¬ verser Komponenten der Endstufe 133 möglich ist.
Zur Konstanthaltung der Verεorgungεεpannung VCC der End¬ εtufe 133 iεt dieεer eine Spannungεklammer oder ein Span- nungεregler CD parallelgeschaltet. Im ersten Falle ist die Endstufe vorzugsweiεe über eine Stromquelle CS von einer Verεorgungεεchine mit entεprechend hohem Potential VBATT oder VT und im zweiten Falle vom Regler CD aus stromversorgbar, wobei dann der Regler CD über den ge¬ strichelt angedeuteten Versorgungspfad SUPPLY von besag¬ ter Versorgungεεchiene εpeiεbar iεt. Die Stromquelle CS kann auch ganz entfallen, wenn eine Verεorgung der End¬ stufe 133 durch einen eingeprägten Strom lτ aus dem Regler 20T gemäß Fig. 13 möglich ist. Die gesteuerte Spannungsquelle QSG kann im einfachsten Falle z.B. durch einen Impedanzwandler realiεiert εein, der den Auεgangεεpannungεhub des D/A-Wandlers 199.2 im wesentlichen 1:1 auf eine dem Speiseεtrom der Endεtufe 133 angemessene Quellenimpedanz übersetzt.
Mit dieser Vorrichtung iεt es also möglich, nach Maßgabe durch eine digitale Vorgabe an den D/A-Wandler 199.2 das durch die Spannungsklammer bzw. den Spannungsregler CD konstant gehaltene dominante Einspeispegelfenεter (Dif¬ ferenz der Quellenpegel der beiden Ader-Endεtufen 133L und 133H) in Richtung zu höheren Spannungεwerten zu ver¬ schieben, wobei dieser variable Spannungshub beispiels¬ weise 0 bis 5 Volt betragen kann, so daß sich in Bezug auf das Busnetz ein einspeisender H-Quellenpegel von bis zu 10 Volt ergibt. Um den folglich variablen Ansteuer- spannungshub der Endstufeneingänge zu überbrücken, ist hier beispielhaft eine logische Ansteuerung der Endstu¬ fen mit dem Sendesignal TxD durch einen eingeprägten Strompfad vorgesehen.
Ein so beschaffene Potentialsteuervorrichtung 199 in Verbindung mit einer entsprechend ausgestatten Sendeend¬ stufe 133 erlaubt also, vermittels über den Pfad 166.5 bezogener digitaler Einstelldaten sendeεeitig eine Feh¬ lerspannung zu εimulieren, die bei einem Buε-Tranεceivej; in einem massefehlerhaften Busteilnehmer eine normale Kommunikation, insbesondere einen normalen Empfang, nicht mehr erlaubt.
Bei angemesεener Größe der Klemmenεpannung der Quelle QSG kann εo über den geεamten Buεabεchluß (Sinn: Ab- εchlußbürde aller übrigen Teilnehmer εowie ggfs. eine zusätzliche Fehlerbürde) hinweg die Fehlerspannung beim empfangsgeεtorten Empfanger wenigεtens zum Teil oder vollεtandig kompensiert werden.
Zweckmäßigerweise ist die Klemmenspannung der Quelle QSG definiert einstellbar, insbeεondere wenigstens in Stufen veränderbar, bei entsprechender Stufigkeit also z.B. mehr oder weniger treppen- bzw. rampenformig über der Zeit entsprechend jeweiligen Vorgaben über den digitalen Pfad 166.5.
Gemäß Fig. 15 kann die Vorrichtung bezuglich der Sende¬ εeite gleichwohl zwei εeparate, εteuerbare Offset-Span- nungεquellen QSL und QSH umfaεsen, wobei die Quelle QSL der vorbeschriebenen entεpricht und zur Anhebung deε negativen Verεorgungspotentials der Ader-Endεtufe 133L die Quelle QSH εo geschaltet ist, daß sie eine entsprechend digital steuerbare Veränderung des poεi- tiven Verεorgungεpotentialε VCC oder VBATT bzw. VT der Ader-Endstufe 133H erlaubt. Es ist hier alεo der auf den Buε einspeisende L-Quellenpegel unabhängig von dem auf den Bus einεpeiεenden H-Quellenpegel und vice versa veränderbar.
Beispielsweise kann die steuerbare Offεet-Quelle QSL einen Spannungshub von 0 bis 3 Volt und die steuerbare Offset-Quelle QSH einen solchen von 8 oder 3 bis 0 Volt überstreichen. Je nachdem, wie hoch das Versorgungεpo- tential der Offεet-Quelle QSH iεt, kann bei dieεer Vorrichtung also der dominante L-Quellenpegel von 0 bis 3 Volt und der dominante H-Quellenpegel von 3 oder 8 bis 0 Volt einstellbar sein.
Im Zusammenhang wird auf die erläuternde Darstellung in Fig. 18 verwiesen, der zufolge es im Rahmen der vorlie- genden Erfindung unerheblich ist, auf welches von zwei Versorgungspotentialen eine Offset-Spannungεquelle bezo¬ gen wird, indem beiεpielεweiεe eine zwiεchen 0 und 3 Volt einstellbare Offset-Spannungsquelle QSH unterhalb einer Versorgungschiene VCC mit 5 Volt mit einer einstellbaren Offset-Spannungsquelle Qvcc über GND mit einem Einstell¬ bereich von 5 bis 2 Volt äquivalent ist.
Die Erfindung deckt die Vorrichtung gemäß der Fig. 15 zum einen dahingehend ab, daß die beiden Offset-Quellen QSL und QSH alternativ nutzbar sind, wie etwas detail¬ lierter beispielsweise in Fig. 21, Fig. 22 und Fig. 24 ohne Beschränkung der Allgemeinheit veranschaulicht. Es iεt dann im Grunde jeweilε immer nur eine Spannungεvor- gabe und inεoweit nur ein D/A-Wandler erforderlich, der bei der Auεwahl aus beiden Alternativen der jeweils aktuell benötigten Vorgabe entsprechend zu laden / umzuladen iεt.
Gleichwohl deckt die Erfindung die Vorrichtung gemäß der Fig. 15 auch dahingehend ab, daß die beiden Offεet- Quellen QSL und QSH εimultan und unabhängig voneinander nutzbar sind, wie etwas detaillierter beispielsweise in Fig. 23 ohne Beschränkung der Allgemeinheit veranschau¬ licht. Auf die drei genannten Figuren wird noch weiter unten Bezug genommen.
Die Anlage wenigstens zweier gleichzeitig nutzbarer Offset-Quellen QSL und QSH erlaubt auch die Vorrichtung gemäß Fig. 16, indem dort ein D/A-Wandler 199.2 mit zwei dementsprechenden Auεgängen zur Vorgabe zweier Offεet- Werte vorgeεehen iεt. Dabei ist beispielhaft ein Ausgang der Quelle QSL fest zugeordnet und der andere Ausgang auεschließlich zur wahlweisen Steuerung einer ersten Quelle QSH (an der Verεorgungsschiene VT oder VCC) und einer zweiten Quelle QSHH (an der potentialmäßig höheren Verεorgungεεchiene VBATT oder VT) vorgesehen. Wie bei den vorherigen Beispielen ist auch hier eine logiεche Ansteuerung beider Endstufen durch wenigstens einen eingeprägten Strompfad vorgesehen.
Der den D/A-Wandler 199.2 ansteuernde Digitalpfad 166.5 steuert deε weiteren eine Logik 199.5 an, welche ihrer- εeitε εowohl mit dem D/A-Wandler 199.2 verbunden iεt alε auch ein Flipflop 199.6 anεteuert. Die beiden zueinander invertierten Auεgänge deε Flipflopε 199.6 εteuern die Offset-Quellen QSH und QSHH im Sinne einer Auεwahl an. Nach Maßgabe durch den Zuεtand deε Flip-flopε 199.6 liegt ein aktives ENAable-Signal an der einen oder ande¬ ren Offεet-Quelle an, d.h. , eε iεt entweder die Offset- Quelle QSH an der Versorgungεεchiene VT oder VCC oder die Offεet-Quelle QSHH an der (noch poεitiveren) Verεor- gungsschiene VBATT oder VT aktiv, d.h. nie beide gleich¬ zeitig. Im inaktiven Zustand kann jede der Offset-Quel- len QSH und QSHH als Kurzschluß gedacht werden (oder in Praxis als Quelle mit unbedeutendem Restεpannungsabfall) .
Die Logik 199.5 kann so so beschaffen sein, daß sie beim Ansteuern des Flipflopε 199.6 zweckε Zustandswechsel auch den D/A-Wandler 199.2 zwecks Umladung wenigstens einer Sollwertvorgabe, insbesondere im Sinne einer Auswahl für die Quelle QSH oder QSHH, ansteuern kann. Aus den obigen Erläuterungen sind die in Fig. 16 eingetragenen Spannungs¬ bereiche selbsterklärend. Diese Vorrichtung läßt also ein dominantes H-Quellpotential zu, das wahlweise unterhalb oder oberhalb deε buεεpezifiεch normalen H-Quellpoten- tialε liegen bzw. gleichwohl bedarfsweise zwischen beiden umgetastet werden kann. In den Rahmen der Erfindung fällt weiter, durch entsprechende Auεbildung der Logik 199.5 eine solche Umschaltung auch verkettet mit dem Daten- εignal TxD zu ermöglichen, waε durch den geεtrichelten Signalpfad zur Logik 199.5 versinnbildlicht ist.
Mit den bis hierher beschriebenen Vorrichtungen ist also eine Verschiebung eines oder beider einεpeiεenden domi¬ nanten Quellenpegel/s zum einen in eine Richtung möglich, in die auch das Empfangεpegelfenεter eineε Buεteilnehmers zwangsläufig verschoben wird, wenn er über eine fehler¬ hafte, stromführende und insoweit einen eigenen Fehlspan¬ nungsabfall verursachende Verbindung mit einem Bezugspo¬ tential verfügt, wie z.B. bei einer fehlerhaften Masse- verbindung eines Steuergerateε als Busteilnehmer mit der Karosserie eines Kraftfahrzeugs der Fall.
Zum anderen ist damit aber nach Maßgabe durch die zeit¬ liche Ansteuerung eines oder mehrerer D/A-Wandler auch umgekehrt eine Verschiebung eines oder beider einεpeisen- der dominanter Quellenpegel/s von einem bzw. zwei höheren Werten beginnend gegenläufig zur Verεchiebungεrichtung bzw. Ablage deε Empfangspegelfenεterε eineε entεprechend fehlerhaften Buεteilnehmerε möglich. Diese Fähigkeit des Schaltkreiseε 200 erεchließt spezifische Testmoglichkei- ten sowohl vor als auch nach dem Eintritt eineε Poten- tialfehlerfalleε in einem Buεnetz.
Solche über ein ganzeε Busnetz mit vielen Teilnehmern sich erstreckende Testε werden vereinfacht und beεchleu- nigt bei Fortbildung der Vorrichtung beispielεweiεe gemäß der Fig. 17.
Daε bezüglich Fig. 18 bereits ausgeführte gilt unein¬ geschränkt auch für diese Vorrichtung. Es ist hier zum einen ein D/A-Wandler 199.2 vorgesehen, der die Ausgabe von hier beispielsweise drei analogen Steuer- bzw. Soll¬ werten an entsprechende Offset-Quellen QSL, QSH und QSHH erlaubt. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit können alle oder nur zwei dieser Werte simultan verfügbar sein. Der D/A-Wandler 199.2 ist auch hier über einen digitalen Pfad 166.5 beispielsweise vom SPI-Typ ansteuerbar. Ebenfalls durch den digitalen Pfad 166.5 ansteuerbar ist des wei¬ teren eine Logik 199.7, die über eine bidirektionale Ver¬ bindung 199.8 mit dem D/A-Wandler 199.2 zuεammenwirkt.
Die Logik 199.7 kann vom SPl-Taktεignal angetrieben εein; gleichwohl kann auch die Zufuhr eineε externen Zeitbasis-Signals vorgesehen sein. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Erfindung könnte ein entsprechen¬ des Zeitbasiε-Signal von einem Zeitgeber innerhalb deε Schaltkreiεeε 200 - hier beiεpielsweise von einem εog. Weck-Expander 165' - abgeleitet εein oder - fallε letz¬ terer εeinerεeitε gemäß Fig. 12 etwa über 164a von einer Watchdog-Funktion 164 mit einem Zeit- oder Frequenz- εignal versorgt wird - entweder mit einer Periodendauer eines internen Referenzsignaleε der Watchdog-Funktion 164 zeitlich verkettet bzw. auε einem Abzweig der Ver¬ bindung 164a in Fig. 12 bezogen sein.
Der Logik 199.7 kann außerdem auch noch das Sendesignal TxD zuführbar sein. Die Endstufen 133L und 133H werden hier beispielhaft über jeweilε individuelle logiεche Pfade mit Stromeinprägung von der Logik 199.7 angesteu¬ ert. Des weiteren ist noch ein Meßverstärker 199.8 an¬ gedeutet, der zur Generation einer Größe entsprechend der Differenz zwischen dem Chip- oder geräteinternen Masse¬ potential und einer externen Bezugsmaεεe REM GND beεchal- tet iεt. Dieεe Größe iεt hier beiεpielhaft dem D/A- Wandler 199.2 zuführbar.
Die Beschaffenheit und Funktion der Logik 199.7 in Ver¬ bindung mit dem D/A-Wandler 199.2 ist folgende.
Angetrieben durch eine Taktsignal, das entweder das Takt¬ signal des Pfades 166.5 oder aber ein gemäß obiger Be¬ schreibung bezogenes εein kann, erzeugt die Logik 199.7 nach Maßgabe durch über den Pfad 166.5 empfangene Daten u.a. Steuerεignale für den D/A-Wandler 199.2. Diese Sig¬ nale befähigen den D/A-Wandler zur Erzeugung und Bereit¬ stellung rampenformig definiert sich verändernder Soll- wertvogaben des A/D-Wandlers, und/oder für ein freizü- gigeε, definierteε Verändern der dominanten Fensterweite (Squeezing der Busbit-Augenweite) , εowie für die Auswahl bzw. Umεchaltung (ENAbling) der entsprechenden Ziel- Offεet-Quelle(n) QSL, QSH und/oder QSHH-
Ohne Beεchränkung der Allgemeinheit der Erfindung kann dabei die erεte Funktion (εog. "Ramping") εowohl für ein- als auch zeidrähtige Teεtε und die zweite Funktion ("εog. Squeezing") bevorzugt für zweidrähtige Teεtε vorgeεehen sein, je nach Ausgeεtaltung einer die obengenannten Eigen- εchaften nutzenden Diagnoεe-Software. Dabei kann die Be¬ reitstellung von analogen Spannungstufen, welche eine Spannungsrampe annähern bzw. ein Squeeze-In- oder Dekre¬ ment repräsentieren, erforderlichenfalls optional zeit- εchlitzverkettet mit dem nicht notwendigerweise syn¬ chronen Datensignal TxD vorgesehen sein.
Beispielsweise kann so nach Maßgabe durch eine über den Pfad 166.5, 201.1 vom Microcontroller 21 ladbare Zahl M ein Rampenin- oder -dekrement frühestens oder genau nach einer durch diese Zahl bestimmten Anzahl von Sendebitzei- ten erfolgen. Wenn diese Zahl M von allen empfangsfahigen Busteilnehmern empfangbar ist, kann eine entsprechend aus¬ gebildete Test-Software mit dieser vorgebbaren Zahl M quasi ein elementares Verifikations-Vorwiεεen zu einem bevorεtehenden Teεtzyklus busweit vermitteln.
In Verbindung mit weiter unten beschriebenen Empfanger¬ merkmalen werden Plauεibilitatεprufungen innerhalb der Buεteilnehmer εo unter geringer Belaεtung des Busnetzes möglich. Dies ist der Schlusεel für eine hohe Beschleu¬ nigung entsprechender Testε. In dieεem Zuεammenhang wird ausdrucklich darauf hingewiesen, daß die Vorrichtung auch noch figurlich nicht dargestellte Mittel umfaεεen kann, welche eine Strombezugεumεchaltung der Endεtufe 133H zwischen den Offset-Quellen QSH und QSHH innerhalb eines Zeitraumes zu leiεten vermögen, der kurzer alε die Buε-Bitzeit iεt.
Einige der oben erläuterten Vorrichtungεelemente εind in der Fig. 16 gestrichelt eingerahmt und mit 199.2X bezeich¬ net, da der in diesem gestrichelten Rahmen gefaßte Funk- tionalitatεumfang wie oben erläutert im Rahmen der Erfin¬ dung durch eine einzige integrale Funktionalitat 199.2X innerhalb der Potentialεteuervorrichtung 199 realiεiert εein kann. Hierauf wird i.V. mit Fig. 39 noch Bezug ge¬ nommen.
In Fig. 19 ist vereinfacht in Form eines Hullschemas bei- εpielhaft aufgetragen, wie mit der Vorrichtung gemäß Fig. 17 die auf den Buε einεpeiεenden dominanten Quellen¬ pegel beispielhaft veränderbar sind. Fig. 20 veranschau¬ licht eine Vergrößerung auf Bitebene, wenn das vorgenann¬ te Merkmal einer Umschaltbarkeit deε Strombezugs der Endstufe 133H zwischen den Offset-Quellen QSH und QSHH binnen einer Zeit kürzer als die Bus-Bitzeit möglich ist. Daraus ist ersichtlich, daß unter bestimmten Vorausεet- zungen eine Stromeinεpeisung in eine Busader nicht mög¬ lich ist, waε zu Diεkriminationεzwecken genutzt werden kann.
Je nach Anwendungεεpektrum des Schaltkreises 200 kann der Grad der Ausbildung der oben genannten Vorrichtungsmerk¬ male εehr unterschiedlich sein. In jedem Falle können Merkmale eines Beispieles ohne jede Beschränkung mit Merkmalen eines anderen Beispielε kombiniert werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlaεsen wird. Die Figen. 21 - 23 vermitteln in diesem Sinne anhand verein¬ fachter Wirkschemata einige wenige praktische Beispiele, um die verschiedenen Funktionalitäten plausibel zu machen; sie stellen insoweit keinerlei Beschränkung der Erfindung dar. Vielmehr können - z.B. je nach Realisierungstechno¬ logie in einem Schaltkreis oder Modul - auch weit davon abweichende Wirkschemata realisiert werden, um die ver¬ deutlichte Funktionalität in der Praxis zu erreichen.
Fig. 21 zeigt in diesem Sinne ein Wirkschema, in welchem sowohl der Potentialsteuervorrichtung 199 zuordnungsfä¬ hige als auch dem Bus-Transceiver 100, 100' - insbeεon- dere deεεen Endstufe 133 - zuordnungsfähige Elemente ver¬ sammelt sind. Mit Ausnahme der optional vorgesehenen Ver¬ kettung der Offset-Quellen-Beeinfluεεung mit dem Daten- εignal TxD vermittelt dieεes Ausführungsbeispiel einer Potentialsteuervorrichtung und kooperierender Vorrich¬ tungselemente im Bus-Transceiver in etwa die Funktiona¬ lität des in Fig. 16 blockεchematisch Dargestellten.
1303 ist der (normalerweise) gegen GND εchaltende L-Schalter der L-Endstufe 133L und 1304 der (normaler- weise) gegen VCCA schaltende H-Schalter der H-Endεtufe 133H. Die hier beiεpielhaft als bipolare, komplementäre Transistoren werden basiεεeitig durch eingeprägte Strom¬ pfade 1307A bzw. 1306A mit dem jeweiligen Datenεignal Tx_L bzw. Tx_H beaufεchlagt. Die Kollektoren der Tran- εiεtoren 1303 und 1304 speisen in an sich bekannter Weise über Schutzdioden DL bzw. DH und ggfs. kleine Schutzwiderstände RL bzw. RH die Busadern BUS_L bzw. BUS_H.
Die Transiεtoren 1301 und 1302 erfüllen in Abwechεlung miteinander eine inεgeεamt dreifache Funktion, wozu εie eingangsseitig über durch Digitalsignale SI und S2 steu¬ erbare Analog-UM-Schalter Si und Sz ansteuerbar sind.
In der beispielhaften Schalterstellung 1 des Analog-UM- Schalterε Si wird der Tranεistor 1301 erstens durch die vom Potential VT speisende Stromquelle 1994 in Sättigung gehalten, wodurch der Emitter des Transiεtors 1303 nahe bei Massepotential GND liegt. Der Transiεtor 1301 "de¬ aktiviert" quaεi die entεprechende Offεet-Quelle QSL.
Durch diese Maßnahme wird zweitens der Widerstand R∑ deε Spannungsteilers aus Ri und R2 auch mit GND verbun¬ den, so daß dieser das Teilverhältnis R2/(Rι+R2) hat.
Über den Analog-UM-Schalter S2 in Stellung 2 liegt drittens die Basiε des Transiεtors 1302 am Ausgang des Reglers 1991. Damit fungiert der Transiεtor 1302 in Verbindung mit dem Regler 1991 alε Auεgangεεtufe einer Offεet-Quelle QSH.
Der Regler 1991 kann in bekannter Weise aufgebaut sein. Unter bestimmten Bedingungen kann er auch auf einem Kom- parator 1992 baεieren, wie im Beispiel angenommen. Die beispielhaft angedeutete Kapazität C-, i.V. mit Rs und Rό sind dann regelungstechnischen Anforderungen gemäß an ein nicht ideales Phasendrehverhalten der Transisto¬ ren 1301 und 1302 ggfs. anzupassen. Je nach den Eigen¬ schaften des Komparators können auch andere Kompensa- tionsmittel zweckmäßig sein. Die für EMV-Schutzzwecke nützlichen Kapazitäten 1308 und 1309 können bei einem anders konfigurierten Regler wiederum vorteilhaft sein.
Dem Regler 1991 wird eine analoge Sollwertvorgabe des D/A-Wandlers 199.2 zugeführt. Da sich über den Transi¬ stor 1302 und den o.g. Spannungsteiler aus Ri und Rj der Regelkreis εchließt, kann die am Emitter deε Tran¬ sistors 1304 anstehende Gleichspannung als das Poten¬ tial VCCA absenkende Offset-Spannung geregelt werden (Quelle QSH) .
Ersichtlich liegen bei umgekehrter Ansteuerung der beiden Analog-UM-Schalter Si und S2 umgekehrte Verhältnisse vor: Es wird dann der Transiεtor 1302 durch die Stromquelle 1993 in Sättigung gehalten, währen der Tranεistor 1301 als Regelendstufe fungierend den Regelkreis schließt. Der vorgenannte Spannungsteiler auε Ri und R2 liegt dann quaεi an VCCA und hat dann daε überεetzungεverhältniε Ri/(R1+R2) . Bei Ri = R2 wirkt der Spannungsteiler sowohl bei L-Shift als auch bei H-Shift identisch und bewirkt eine gekrümmte Regelkennlinie, die unter bestimmten Vorausεetzungen im Hinblick auf die Umladung deε D/A- Wandlerε 199.2 zweckε eindrähtig abwechεelnder Teεtε vorteilhaft εein kann.
Die Auswahllogik L3 steuern mit einem Signal S3 einen weiteren Analog-UM-Schalter S3 an. Über diesen besteht die Möglichkeit, den Ausgang des Reglers 1991 bei Wahr¬ heit des High Bits HB vom Transiεtor 1302 auf den von der poεitiveren Versorgungsschinene VT gespeiεten Tran- sistor 1996 umzuschalten; dabei ist dann der Transiεtor 1302 wirkungsloε. Die Diode 1998 iεt technologieabhän¬ gig zweckmäßig. Ein Zenerdurchbruch deε Tranεistors 1302 bei εättigungεnahem Tranεiεtor 1996 iεt im Falle der Realiεierung in einer Hochvolttechnologie bei rele¬ vanten Differenzen zwiεchen VT und VCCA auszuschließen.
Der D/A-Wandler 199.2 wird seinerseits von einer Logik 199.1 angesteuert, die ihrerεeits über den digitalen Pfad 166.5 angeεteuert wird. Die Logik 199.1 hat dabei die Funktion eineε Interface zum Digitalpfad 166.5 und kann inεoweit wenigstens ein Register umfassen, in dem wenigstenε ein Teil eineε εeriell empfangenen Datentele- grammε vorübergehend haltbar iεt. Daε in Fig. 16 darge¬ stellte Flipflop ist als Speicherzelle darin enthalten, Z.B. eine zum D/A-Wandler führende Bit-Leitung HB (für High Bit) sowie zwei weitere Bit-Leitungen N (für Normal oder Override) und SS (für Shift Select) sind an die Auswahllogik Iβ geführt. Eine beispielhafte Realiεie¬ rung derselben ist in Fig. 22 wiedergegeben; sie iεt abhängig von der Wahrheitεbewertung ihrer Eingangε- εignale gestaltet.
Bei Wahrheit des Signals N wird der Betriebszuεtand der Endεtufe für normale Buεkommunikation eingesteuert, unab¬ hängig davon, ob gleichzeitig eine HB-Ansteuerung erfolgt oder welcheε der beiden dominanten Quellpotentiale GND und VCCA zur "Manipulation" durch Offεet-Shift nach Ma߬ gabe durch den D/A-Wandler angewählt iεt (Override- Funktion) . Von der Logik 199.1 führt noch ein Anεteuerpfad zu einem weiteren Analog-UM-Schalter St, , über den der Maεεeanεchluß des D/A-Wandlerε 199.2 und deε Reglers 1991 in Abhängig¬ keit von einem Steuersignal S., (ReFerence) auε der Logik 199.1 wahlweiεe an z.B. daε Potential Chip GND oder den Anεchluß 13.2 für das externe Bezugspotential REM GND schaltbar iεt.
Ohne Beεchränkung der Erfindung deckt eine Funktionalität gemäß dieεem Auεführungsbeispiel εchon viele eindrähtig auεführbare Potentialtests ab, die in einem Zeitpunkt jeweils eine Offset-Beeinflussung nur eines εpeiεenden dominanten Quellenpegels erfordern.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 23 stellt eine Erweiterung für Anwendungen dar, in denen eine simultane Offset- Beeinflusεung beider εpeiεender dominanter Quellenpegel erforderlich iεt. Auch dieεe beispielhafte Vorrichtung stellt keinerlei Beεchränkung der Erfindung dar und dient nur zur Funktionalitätεveranεchaulichung. Es sind hier beispielhaft zwei separate Regler 1991H und 1991L vor¬ gesehen und eine durch Hilfsεtromquellen 1312 und 1313 ermöglichte ungeteilte Erfassung der Ist-Offsets an den Kollektoren der Transiεtoren 1301 und 1302. Die entεpre- chende Logik 199.1 verfügt über einen zusätzlichen Aus¬ gang WM (Wire Mode) .
Die entsprechende Logik L4 kann ähnlich wie die Logik L3 ausgeführt sein. Dem D/A-Wandler 199.2 ist hier bei¬ spielsweise eine zweikanalige Hold-Einrichtung 2001 mit Signalstützen 2002 und 2003 nachgeschaltet, welche von der Interface-Logik 199.1 über zwei zusätzliche Verbin¬ dungen (Channel und Strobe) angeεteuert und mit ihren zwei Auεgängen 2004 und 2005 die Sollwerteingänge der Regler 199L und 1991H εpeiεt. Alε Beεonderheit sind ein separates Emitterpitch 2000L des Transiεtorε 1301 und eine Abtaεtleitung 2000H an der Diode 1998 vorgeεehen. Alε zusätzliche Schutzmaßnahme für den Schaltkreis 200 unter Testbedingungen bei Bus-Fehlern können daran ab¬ greifbare Größen in eine Überlastabschaltung etwa der Spannungsregler 20U und 20A gemäß Fig. 13 einbezogen εein.
Eine eindeutige Zuordnungεfähigkeit beεtimmter Vorrich¬ tungεelemente zum Tranεceiver 100, 100' bzw. zur Poten- tialεteuervorrichtung 199 iεt in der Praxiε nicht immer gegeben und im Falle eineε z.B. integrierten Halbleiter¬ schaltkreises 200 nur bei relativ geringem Grad der Merk¬ malsausbildung "Offsetbeeinflussung" gegeben. Zudem kann es z.B. sinnvoll sein, gewisse, der Potentialsteuervor¬ richtung 199 in Strenge zuzurechnende Elemente im Bus- Transceiver eingebettet zu integrieren, wie z.B. in dem in Fig. 24 (nur für Sendebelange) illustrierten Fall.
Dieses Beispiel veranschaulicht in schematischer Verein¬ fachung die Verteilung beiεpielhafter Elemente einer Lö- εung gemäß Fig. 15 für den Fall zweier ungleichzeitig nutzbarer Offεet-Quellen QSL und QSH und für den Sonder¬ fall, daß daε einεpeisende dominante H-Potential nicht größer als VCCA ZU sein braucht.
Es ist erkennbar, daß bei einer solchen Lösung die die Potentialverschiebung bewirkenden Elemente - nämlich die Transistoren 1301 und 1302 - zweckmäßig als Bestandteile einer thermisch ausbalancierten Sendeendstufe unschwer integrierbar sind. Kennzeichenmäßig sind εie deεhalb hier auch der Sendeendstufe zugeordnet. Auch dieses Vorrich- tungεbeiεpiel dient auεεchließlich der Veranschaulichung , in welcher Auflösung bzw. Verteilung Vorrichtungsbeεtand- teile ausgebildet sein können und stellt keinerlei Ein¬ schränkung der Erfindung dar.
Die vorgenannten Vorrichtungen weisen die gemeinsame Eigenschaft auf, daß sie die in den Figen. 14 - 18 εymboliεierten Offεet-Quellen tatεachlich realisieren.
Dies bedeutet, daß daε auf der Buεader BUS_L bzw. BUS_H tatεächlich bewirkte Potential aufgrund deε unvermeidba¬ ren Strömungεεpannungεabfalleε an der Schutzdiode DL bzw. DH und dem Schutzwiderεtand RL bzw. RH von der geregelten Klemmenspannung der Offεetquelle QSL bzw. QSH oder QSHH stets um einen gewissen Betrag abweicht.
Dies kann von einem geeigneten Test-Programm ausgeglichen werden, indem zum einen im Microcontroller 21 durch Abzug bzw. Aufaddition eineε entεprechenden feεten, korrigieren¬ den Digitalwertes diesem Versatz Rechnung getragen werden kann, oder indem eine generell um einen mittleren Fehl- spannungεabfall bereitε verεchobene Werteliεte für die D/A-Wandlervorgaben zur Sollwertbildung für Offεet-Quel¬ len im Microcontroller abgelegt bzw. benutzt wird.
Zum anderen kann - je nach Teεt-Software - für Prakti- kabilität die Auflöεungεhöhe eingeεetzter D/A-Wandler und die Abεolutgenauigkeit der Aderspannungen mit zu¬ nehmender Zahl der Teilnehmer im Netz an Bedeutung ver¬ lieren, wenn zweckε Testschnelligkeit die im Schalt¬ kreis oder Elektronik-Modul 200 installierten Funktio¬ nalitäten eine hohe Ausnutzung desεelben zugunsten eines möglichst geringen Signaldurchεatzes über daε Busnetz und zugunεten geringεmoglicher Verluεtzeiten im SPI- Pfad 201.1 zwischen Microcontrollern 21 und Schalt- kreis bzw. Modul 200 in Busteilnehmern erlauben.
Die nachfolgenden Vorrichtungen zielen auf Anwendungen ab, in denen demgegenüber eine möglichst direkte, und insoweit genauere Festlegung einer Aderspannung - d.h. eine Spannungseinprägung - testhalber wünschenswert ist.
Dabei betrifft daε Beiεpiel gemäß Fig. 25 eine ent- εprechende Potentialvorgabe auf die Ader BUS_L, das Beispiel gemäß Fig. 26 eine εolche auf die Ader BUS_H, wobei jeweilε nur weεentliche Elemente in beispielhaft möglicher Ausführung dargestellt sind. Insbeεondere εind Elemente weggelasεen, die eine Regelung unterbin¬ den, wenn z.B. Potentialverhältnisse vorliegen, welche eine Bestromung einer Busader unter Offset nicht er¬ lauben. Soweit einander entsprechende Teile der Funk¬ tionalität der Potentialsteuervorrichtung 199 zuzu¬ rechnen wären, sind sie auch hier durch die Buchsta¬ ben L oder H aderspezifisch voneinander unterschieden.
Beiden Vorrichtungen gemeinsam iεt alε weεentlicheε Ele-ment eine zwischen Versorgungεklemmen GND und z.B. VT oder VBATT liegende Sample & Hold-Schaltung 2010L bzw. 2010H.
Sie weiεt einen mit der Busader BUS_L bzw. BUS_H bei¬ spielweise unmittelbar verbundenen Eingang auf. Des weiteren ist eine vorzugsweiεe vom Datenεignal TxD flankengetriggerte Impulsauslöseschaltung 2011L bzw. 2011H vorgesehen, die einen sehr kurzen, innerhalb der Datenbitzeit auf die gepfeilten Taktflanke folgenden Abtast-Impuls SP erzeugt, der hier beispielhaft im er¬ sten Falle nach GND und im zweiten Falle nach VT bzw. VBATT gerichtet ist; die zweckmäßige Polarität richtet εich nach der Technologie deε verwendeten Samplers.
Die Sample & Hold-Schaltung 2010L bzw. 2010H umfaßt neben dem eingangsεeitigen Sampler noch ein Haltglied und, erforderlichenfalls, auch auεgangεεeitige Impe- danzkonverεionεmittel nach dem Stande der Technik.
Der Tranεiεtor 1303 bzw. 1304 iεt durch die jeweilε wirksame aktive Flanke des Datensignalε TxD bereits leitend gesteuert, wenn der Abtastimpuls ausgeloεt wird (Positiv-Maskierung) . Durch diese Maßnahme ist kurze Zeit spater im Augenblick des Abtastenε über den leitenden Tranεiεtor 1303 bzw. 1304 der Regelkreiε vom Auεgang der εteuerbaren Offεet-Quelle QSL bzw. QSH über den Endstufentransistor 1301 bzw. 1302 sowie die Diode DL bzw. DH und den Schutzwiderstand DL bzw. DH bis zum Eingang der Sample & Hold-Schaltung geschloεεen.
Die von der Sample & Hold-Schaltung 2010L bzw. 2010H ausgegebene Abtastgroße und die Sollwertvorgabe vom D/A-Wandler 199.2L bzw. 199.2H werden über Verbindun¬ gen der Offεet-Quelle QSL bzw. QSH zweckε deren Ein- εtellung zugeführt. Durch ein ENA- bzw. NENA-Signal am Aktivierungseingang der Impulsauεloεeεchaltung 2011L bzw. 2011H und einem Deaktivierungεeingang der Offεet-Quelle QSL bzw. QSH kann letztere zwecks Kurz¬ schluß gegen Masse GND bzw. gegen die Schiene VT oder angesteuert und die Abtastimpulεerzeugung in 2011L bzw. 2011H geεperrt werden. In dieεem Zuεtand iεt die be¬ troffene Offεet-Quelle QSL bzw. QSH dann unwirkεam.
Selbεtverεtändlich kann im Rahmen der Erfindung die Vorrichtung gemäß Fig. 26 wie oben εchon gezeigt aucn auf zwei entεprechende Quellen QSH und QSHH erweitert werden, oder aber eine diese subεtituierende Ersatz- Verεorgungεquelle Qvcc vorgeεehen werden. Auch können beide Beiεpiele wahlweise für abwechselnde oder gleich¬ zeitige Betreibbarkeit ausgebildet werden.
Fig. 27 veranschaulicht einen für diese Zwecke geeig¬ neten Sampler 2015 - hier beispielεweiεe beεchaltet für die Buεader BUS_H -, der z.B. monolithiεch beεon- derε einfach und genau realisierbar ist.
Er verwendet vorzugsweise eine komplementär-balancier- te, am Eingang 2016 samplegepulεte Stromquellenstruk- tur 2014 im 20/9-Pitch-Deεign, sowie eine mit der Bus¬ ader BUS_H verbundene 2018 Abtastdiode DSl und eine mit dem Eingang eines Halte-Reglers 199H verbundene Kompenεationεdiode DS2 mit einem eingeprägten, zwangs¬ läufigen Flußstromverhältnis von 0.55 zu 0.45. Da der erforderliche Strom Is sehr gering ist, nur im Test¬ betrieb überhaupt gesampelt wird und entsprechende geεteuerte Stromquellenstrukturen 2015 monolithisch mit geringem Eigenstromverbrauch auεlegbar εind, sind besondere Ansteuerungen bzw. Stromfreigabemittel zur Stromerεparniε überflüεsig.
Die Abtastdiode DSl erfüllt eine wichtige Schutzfunktion für den nachgeschalteten Regler im Falle eines Kurzεchluε- ses gegen das Potential UBATT bzw. noch höherer Störspan- nungεbeaufεchlagung der Busader BUS_H. Bei geeigneter monolithischer Realiεierung der Dioden DSl und DS2 ent- εprechend der Buεader-Schutzdiode DH liegt, wenn der End- stufentransistor 1304 leitet, die Abtastspannung am Aus¬ gang 2017 nahe bei der tatsächlichen Aderspannung UBUS_H, so daß der residuelle Fehler kleiner als die praktische Auflösungεabstufung von hier relevanten D/A-Wandlern 199.2 auεfällt.
Die Stromquellenεtruktur 2014 kann einεchließlich der beiden Diodenstrecken DSl und DS2 klein, kapazitätsarm und -balanciert zu einem Abtastkem 2015 integriert wer¬ den, der außer Anschlüsεen VBATT bzw. VT und GND für εeine Stromverεorgung und den Buεaderknoten 2018 nur noch zwei weitere Anschlüsεe 2016 und 2017 aufweist. Bei nur kleinen Abtastströmen wie vorliegend von Inter- esse und entsprechender Berücksichtigung im monolithi¬ schen Design kann eine gegenseitige Kompensation von Richtspannungen in der Zelle 2015 realisiert und somit - trotz schneller Reaktion dieseε Samplerε (und damit auch einer möglichen Regelung) auf Gleichεpannungεän- derungen am Buεkoppelknoten 2018 - ein relativ hoher Störabεtand gegenüber hochfrequenten Störungen auf der Buεader erreicht werden (EMV) .
Dieεeε Vorrichtungεelement iεt alεo vorteilhaft inεoweit, als eine unvermeidbare Fehlerspannung zwar auch hier ent¬ steht, aber noch am selben Ort und bei derεelben monoli¬ thischen Struktur, in der sie zwangsläufig verursacht wird, unter Nutzung genau desεelben phyεikaliεchen Wirk¬ prinzipε, daε ihrer Entεtehung zugrundeliegt, kompen- εiert wird.
Darauε folgt auch eine innerhalb weiter Grenzen reali- εierbare thermiεche Invarianz der Fehlerkompenεation. Auε dieεen Gründen kann auf εonεtige Kompensationsunter¬ stützung etwa seitens des Schaltkreiseε 200 oder gar eine Beanεpruchung eineε externen Microcontrollerε 21 zum Zwecke einer rechneriεchen Kompensation verzichtet werden. Auch der beεchriebene Sampler εtellt εelbεtverεtandlich keinerlei Einεchrankung der Erfindung dar; vielmehr fal¬ len in deren Rahmen auch andere Loεungen zur Verwirkli¬ chung εowohl einer Ruckwartεisolation gegen Überspan¬ nungen auf einer Buεader und einer entεprechenden Fehl- spannungskompensation.
Die Vorrichtung gemäß der Fig. 28 wird einem ganz anders gelagerten Anwendungsfall gerecht, bei dem ein leistungε- fahiger Microcontroller mit dem Schaltkreis 200 zusammen¬ arbeitet, die Inanspruchnahme seiner Rechenleistung und eine entsprechende Inanspruchnahme des digitalen Pfadeε 166.5, 201.1 nicht εtort oder aber eine Verweiklichung eineε in obigem Sinne schutzenden und physikalisch feh¬ lerspannungskompensierten Samplerε gemäß Fig. 27 o.a. nicht möglich iεt.
In dieεer Vorrichtung für die Buεader BUS_L wird die eigentliche Ader-Endεtufe 133L nicht zweckε Einεpeisung des erstrebten Aderpotentials, sondern nur als Treiber¬ stufe zur Ansteuerung eines eine Ersatzeinspeisung lei¬ stenden Ersatzschalters 2019 benutzt, der seinerseits durch eine separate Schutzdiode DL' mit der Busader BUS_L in Verbindung steht. Der vom dominanten Einspeiεpotential in den Bus abfließende Strom nimmt hier also einen ganz anderen Weg, namlich vom Regelpunt RP am Ausgang des Aderpotentialreglers 1991L über die Schaltstrecke deε Transistorε 2019 und die Schutzdiode DL' . Um dies zu ermöglichen, iεt ein niederohmiger Umschalter SWL vor¬ gesehen, der für die Dauer entsprechender Potential¬ tests in den gezeigten Schaltzustand zu aktivieren ist.
Der Regler 1991L wird von einem D/A-Wandler 199.2L mit einem Sollwert für die am am Regelpunkt RP einzustel¬ lende Spannung versorgt. Die Fehlerspannung UERR, die längs den Elementen 2019 und DL' stromflußbedingt ab¬ fällt, wird mit einem weiteren, zu einem Meßverstärker 1991EL beεchalteten Verεtärker 2023 erfaßt und die ent¬ sprechende analoge Ausgangεεpannung Uüiff einem A/D- Eingang eines figürlich hier nicht dargestellten Microcontrollers 21 zugeführt.
Der Microcontroller 21 kann εo aus der digital gewandel¬ ten Fehlerspannung Uoiff und der aktuellen digitalen Soll¬ wertvorgabe für den D/A-Wandler 199.2 den Wert der Bus¬ aderspannung berechnen, bei durch die Stufigkeit des D/A¬ Wandlers 199.2L vorgegebener Auflöεung. Vorzugsweise rea¬ lisiert der Regler .199IL in Verbindung mit der Kompensa¬ tion der Fehlerspannung UERR in Bezug auf die Busader BUS_L eine strombegrenzte Spannungsquelle mit einem Maximalstrom von 200 mA, bei desεen Erreichung die einεpeiεende Quellenεpannung zuεammenbricht.
Abgeεehen vom Anεchluß 2022 für den Analogauεgang deε Verεtärkers 2023 sind'bei einer Realisierung des Um¬ schalters SWL außerhalb des Schaltkreises oder Moduls 200 weitere Anschlüεεe 2020 und 2021 am Schaltkreiε 200 erforderlich. Andererεeits kann die Vorrichtung im Umfang 500 abgesetzt vom Bus-Transceiver 100, 100' auch in einem beispielweise mobilen Prüfgerät unter¬ gebracht sein, das nur zu Testzwecken an den Bus an- geεchloεεen wird. Der Umεchalter SWL kann sich dann z.B. in besagtem Testgerät befinden.
Von einer εolchen Anwendung iεt in der Figur auch beispielhaft ausgegangen. Demnach befinden sich die Teile innerhalb des Rahmens PG in einem mobilen Prüf- gerat, welcheε zwiεchen ein buεfähiges Elektronik-Modul 200, hier beiεpielεweise in einem Steuergerat ECU be¬ findlich, und einen Busdraht BUS_L bzw. CAN_L geschal¬ tet werden kann. Hierzu kann z.B. im Anschlußbereich des Gerätes ECU eine Brücke B entfernt werden, so daß der Abschlußwiderstand 17 - der normalerweise über diese Brücke mit der Buεleitung BUS_L verbunden ist - über einen Kontakt TL mit besagter Busader im Prüf¬ gerät verbunden werden kann. Über einen weiteren Kon¬ takt EL ist hier der Ausgang der Endstufe 133L mit dem Steuereingang deε Erεatzεchalters 2019 im Prüfgerat PG verbindbar. Der Busdraht wird über einen weiteren Kon¬ takt BL mit dem Prüfgerät verbunden. Bei dieser Vor¬ richtung verlauft der Kompensationspfad dann vorzugs¬ weise über den Microcontroller deε Prufgeräteε. Eine Vorrichtung für eine entsprechende Beaufschlagung der Busader BUS_H entspräche der vorbeεchriebenen weitge¬ hend.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 29 vermeidet den Anschluß 2022 und den Kompensationspfad über den Microcontroller, indem sie nicht die Aderspannung UBUS_L, sondern die vor¬ genannte Ausgangsεpannung deε Meßverstarkers 1991EL mit¬ tels einer Sample & Hold-Schaltung 2010L' abtastet und festhält. Diese wird von einer Impulsausloseschaltung 2011L' mit einem Abtastimpulε SP beaufεchlagt, der - verkettet mit dem Datensignal TxD - nach dessen aktiver Flanke erzeugt wird. Ohne Beschrankung der Allgemeinheit der Erfindung kann dies ein flankengesteuerter monostabi¬ ler Multivibrator STMF sein.
Die der Fehlerspannung UERR entsprechende, durch 2010L' gehaltene Fehlergroße wird dem Aderpotentialregler 1991L als Störgröße aufgeschaltet und analog verrechnet, um εo im Rahmen der Auflösung des D/A-Wandlers 1992L eine der auf dem digitalen Pfad 166.5 vorgegebenen Größe ent¬ sprechende Aderspannung UBUS_L als Summe der Regleraus¬ gangsspannung Ua und der jeweiligen Fehlerεpannung UERR zu erhalten.
Entsprechendeε gilt auch für die Vorrichtung gemäß Fig. 30, welche auf eine Erfaεεung der Fehlerεpannung UERR gänzlich verzichtet und dieser durch Berücksich¬ tigung eines festen Zusatz-Offεetwerteε in der Soll¬ wertvorgabe über den digitalen Pfad 166.5 vom Micro¬ controller 21 Rechnung trägt. Insoweit liegt diesem Ausführungsbeispiel das bereitε auε den Beiεpielen gemäß den Figen. 14 - 18 und 21 - 24 bekannte Prinzip zugrunde.
Fig. 31 veranεchaulicht beiεpielhaft einen Empfangsblock 120' alε Beεtandteil des Transceivers 100/100' nicht nur für Empfangszwecke, εondern auch zur Verifikation von Kom¬ munikationsfehlern, beispielεweiεe auch als Folge von Be¬ zugspotentialfehlern des elektronischen Gerätes das diesen Empfangsblock enthält, in Verbindung mit vorbeschriebenen Funktionalitäten der Potentialsteuervorrichtung 199 und kooperativen Pegelεhift-Merkmalen der Endεtufe 133 im Transceiver 100/100'.
Der Empfangsblock 120' umfaßt ein analog wirkendes Front- end 121, eine digitale Auswertungεlogik 128 und eine Aus¬ lese- und Kontrolllogik 129.
Das Frontend (LEVEL DISCRIMINATING SECTION) umfaßt drei analog wirkende Pegeldiskriminatoren 121.1 bis 121.3. Dieεe sind vorzugsweiεe alε Komparatoren ausgeführt und generieren durch analogen Vergleich der Busleitungspegel in Bezug aufeinander sowie auf ein Referenzpotential VREF digital weiterverarbeitbare Signalpegel und Flanken.
Die Auswertungεlogik (PROCESSING & ANALYZING SECTION) ent¬ hält eine Schaltkreiεfunktion 122', welche zum einen auε den definierten Signalpegeln und -flanken die εerielle Buεinformation RxD alε digital normierten Bitεtrom wieder¬ gewinnt, und zum anderen Busfehler leitungsaderabhängig zu erkennen vermag. Zu dieεem Zweck iεt die Schaltkreiε¬ funktion 122' auch für eindrähtigen Empfang (über GND) auεgebildet.
In dieεem Zusammenhang kann die Auswertungslogik 128 als Vorrichtungsbestandteile digitale Schaltkreisfunk¬ tionen 123H und 123.L umfasεen, welche es erlauben, ein jeweils für die zugeordnete Buεader BUS_H/CAN_H bzw. BUS_L/CAN_L indikatives Fehlersignal bei Erreichen oder Überschreiten einer voreinεtellbaren Zahl von unmittel¬ bar oder überhaupt aufeinanderfolgenden Bitfehlern ab¬ zugeben (Bitfehlertiefendiεkriminator bzw. Bitfehler- akkumulationεdiεkriminator) . Zu dieεem Zweck εind die Schaltkreiεfunktionen 123H und 123L mit der Schalt¬ kreiεfunktion 122' multipel verbunden.
Die Auεleεe- und Kontrolllogik (READOUT & ONCHIP CONTROL) umfaßt eine zu einem Steuerungεinterface 124 zusammenge- faßte Funktionalität, welche wenigstens teilweise auch Beεtandteil deε digitalen SPI-Interfaceε 166 bzw. mit dieεem zusammengefaßt sein kann, εowie vorzugεweiεe we¬ nigstens zwei Speicherzellen 127H und 127L mit Setzein- gangen 127H1 bzw. 127L1, Rücksetzeingängen 127H2 bzw. 127L2 und Zustandsausgängen 127H3 bzw. 127L3. Diese Elemente, die nicht dem normalen Empfang dienen, sind in weiterem Sinne auch noch der erfindungsgemäßen Vor- richtung zuzurechnen und können innerhalb des Schalt¬ kreises oder Moduls 200 auch Teil eines größeren Feh- lerεpeicherε oder -registerε etwa in Verbindung mit einem EEPROM εein.
Beiεpielhaft εind die Rücksetzeingänge 127H2 und 127L2 sowie die Zustandsausgänge 127H3 und 127L3 der diskreten Speicherzellen 127H und 127L mit dem Steuerungsinterface 124/166 verbunden. Der Setzeingang 127H1 iεt vonεeiten der Schaltkreiεfunktion 123H mit einem Fehlerεignal be¬ aufschlagbar. Der Setzeingang 127L1 ist vonseiten der Schaltkreiεfunktion 123L mit einem Fehlerεignal beauf- εchlagbar. Verbindungen 126H und 126L ermöglichen die Übertragung von Einεtellinformation bezüglich der zu diεkriminierenden Bitfehlertiefe bzw. zu akkumulieren¬ den Bitfehlerzahl εowie der Selektion dieser beiden Dis- kriminationεweiεen vom Steuerungεinterface 124/166 an die Schaltkreiεfunktionen 123H bzw. 123L. Verbindungen 125 ermöglichen die Übertragung von Einεtellinformation vom Steuerungεinterface 124/166 an die Schaltkreiεfunk¬ tion 122', welche u.a. auch wenigstens ein Speicher¬ oder Schiebe- und/oder Zählregister enthalten kann.
Optional kann das Steuerungεinterface ferner mit Mitteln 170.2 zur Slew-Rate-Beeinfluεεung im Frontehd 121 und in der Auεwertungεlogik 128 in Wirkverbindung εtehen und iεt dann vorzugεweiεe auch über den SPI-Buε 166.5 mit der Um¬ gebung des Empfangsblockes 120' kommunikationsfähig. Die¬ se weiteren Mittel 170.2 können in weiterem Sinne eben¬ falls noch der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugerechnet werden.
Denn die Slew-Rate-Beeinflusεung kann Analyεen von ader¬ spezifischen Bitfehlern sowohl in Zusammenwirken mit den vorbeεchriebenen Funktionalitäten der Potentialεteuer- vorrichtung 199 und den kooperativen Pegelshift-Merkma- len der Endstufe 133 im Transceiver 100/100' alε auch bei kapazitven Störungen im Buεnetz εowie bei Kommuni- kationεεtörungen infolge elektromagnetiεcher Störein¬ wirkungen auf das Busnetz oder einen Busteilnehmer unterεtützen.
Ein um die vorgenannten Vorrichtungεelemente erweiter¬ ter Empfangεblock 120' eineε Buε-Transceivers 100' kann neben seiner normalen Bus-Empfangεfunktion unter einer geeigneten Netzmanagement-Software busleitungsbezogen Fehleranalyεen unter SPI-Kontrolle unterεtützen.
Dieεer Empfangεblock 120' kann in Verbindung mit vorbe¬ εchriebenen Funktionalitäten deε Offεet- und Bus-Test Managers 199 und kooperativer Pegelshift-Merkmale der Endεtufe 133 die Geεamtfunktionalität des Schaltkreises 200 erweitern, nämlich hinsichtlich Überwachungs- und Diagnosefunktionen bezüglich der Bestimmung von Bus¬ teilnehmern mit bezugspotentialfehlerbaεierten Kommu- nikationεεtörungen auch unter Zweidrahtteεtbedingun- gen in Verbindung mit zugehörigen Sendemitteln alε "paεεiver Reεponder" .
In dieεem Zusammenhang kann er in Verbindung mit einer Potentialsteuervorrichtung 199 als Bestandteil eines busweit aufgelösten Testsystems verstanden und betrie¬ ben werden, letztwelcheε sich hardwaremäßig wenigstens auf eine Mehrzahl entsprechend ausgestatteter Busteil¬ nehmer stützt.
Keinesfalls εind dieεe beiεpielhaften Vorrichtungsdetails als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr kann der Empfangεblock 120' hinεichtlich Erweiterungen, die mit der Potentialεteuervorrichtung 199 kooperieren, in εeinen Abεchnitten 128 und 129 auch anders struktu¬ riert sein bzw. dort vom vorliegenden Ausführungsbei- εpiel abweichende Funktionεblöcke umfaεsen, um ins¬ gesamt die beschriebenen Diskriminationsmerkmale zu realisieren.
Eine noch weiterreichende Unterstützung von Fehlerana¬ lysen bei Vorliegen unexakter Buspegel ist mit einem um weitere Vorrichtungselemente erweiterten Empfangs¬ block 120'' gemäß Fig. 32 möglich. Er leistet wie der zuvor beschriebene eine normale zwei- und eindrahtige Empfangsfunktion. Unter Kontrolle durch eine geeignete Diagnose-Software stützt er in Verbindung mit Funktio¬ nalitäten einer hier beispielhaft diesem Block 120'' zugeordneten komplexeren Potentialsteuervorrichtung 199' und den oben beschriebenen Pegelεhift-Merkmalen der Endεtufe 133 Bezugεpotentialfehler-, Buεpegel- und Busfensteranalyεen in Verbindung mit zugehörigen Sendemitteln alε "aktiver Reεponder". So vorrichtungs¬ gemäß erweiterte Empfänger können unter einem Netz- Diagnoseprogramm als potential- und signalagile Beob¬ achter mit Meßkopffunktion aktiv zur (latenten) Netz¬ güteüberwachung vorteilhaft genutzt werden. Vorzugs¬ weise wird er in integrierter Technologie ausgeführt,
Dabei umfaßt der Empfangsblock 120'' ebenfalls einen analog wirkenden Pegeldetektionsabεchnitt 121A, einen Schwellwertvorgabe- bzw. -εhiftabεchnitt 121B, einen logischen Stromkopplungsabschnitt 121C, eine digitale Auswertungslogik 128A und besagte Potentialsteuervor¬ richtung 199', die hier eine weiter gespannte Funktio¬ nalität aufweist als im Falle einer Offsetbeeinflus- εung nur auf der Sendeεeite.
Der Pegeldetektionεabschnitt (LEVEL DISCRIMINATING SECTION) umfaßt drei analog wirkende Pegeldiskriminato- ren 121.1 bis 121.3. Diese εind vorzugsweise als Kompa- ratoren ausgeführt.
Der Komparator 121.1 generiert durch Vergleich der zwei Busleitungspegel in Bezug aufeinander ein ersteε digita¬ les Ausgangsεignal. Der Komparator 121.2 generiert durch Vergleich des Pegels der Buεader BUS__H/CAN_H mit einer ersten Schwellwertspannung VTH einer ersten Schwellwert¬ quelle 121.4 ein zweites digitales Ausgangεsignal. Der Komparator 121.3 generiert durch Vergleich des Pegels der Busader BUS_L/CAN_L mit einer zweiten Schwellwert¬ spannung VTL einer zweiten Schwellwertquelle 121.5 ein dritteε digitaleε Auεgangεεignal. Alle drei Komparato- ren erzeugen digital weiterverarbeitbare Signalpegel und -flanken.
Im Gegensatz zur Fig. 31 sind die Diskriminatoren 121.1 bis 121.3 so angelegt, daß sie zusammen mit ihren jewei¬ ligen Versorgungsanschlüssen niedrigeren und höheren Po¬ tentials gegenüber dem Chip-Substrat elektriεch "angeho¬ ben" werden, d.h. "floaten" können. Dies ist durch eine besondere monolithische Konstruktion und Isolation im Aufbau des Halbleiterchips sowie dadurch gewährleistetr daß ihre jeweiligen Versorgungεanεchlüssen niedrigeren Potentials - in der Figur gekennzeichnet durch Dreiecke mit Spitze nach unten - und höheren Potentials - in der Figur gekennzeichnet durch Quadrate - galvanisch unter¬ einander verbunden εind. Dieεe Einheit iεt in der Figur εchraffiert unterlegt und mit 121.20 gekennzeichnet. Die durch Quadrate markierten Anschlüsse stehen so mit einem (hier positiver angenommenen Versorgungsanεchluß 121.14 und die mit Dreieck mit Spitze nach unten markierten Anschlüsse mit beispielhaft drei (hier negativer ange¬ nommenen und untereinander verbundenen) Versorgungsan¬ schlüssen 121.15 in Verbindung. Um eine konstante Ver- sorgungεspannung der Komparatoren sicherzuεtellen, um¬ faßt die Struktur 121.20 hier beiεpielhaft noch eine Spannungεklammer oder einen Regler 121.16, der zwiεchen die Verεorgungεanschlüsεe 121.14 und 121.15 geεchaltet ist und beispielhaft über eine Stromquelle 121.10 von einem der Potentiale VBATT oder VT aus versorgt sein kann.
Der Schwellwertvorgabe- bzw. -shiftabschnitt (THRESHOLD LEVEL SHIFT SECTION) umfaßt beispielhaft eine erεte ein- εtellbare Schwellεpannungsquelle 121.4 für ein Schwellpo¬ tential VTH und eine zweite einstellbare Schwellspannungs- quelle 121.5 für ein Schwellpotential VTL, die über ent¬ sprechende Steuerpfade CVTH und CVTL einstellbar sind und die im allgemeinsten Falle ähnlich wie die vorgenannten Komparatoren auf eine eigene negative Bezugspotential¬ schiene 121.13 - symbolisiert durch Dreiecke mit Spitze nach oben - bezogen sein können, die erforderlichenfalls auch anhebbar ist. Beispielhaft werden die Schwellspan- nungεquellen 121.4 und 121.5 auε Stromquellen 121.11 und 121.12 verεorgt. Zu deren Speisung kann eine Speisung des Abschnittes 121B aus einem der Potentiale VBATT oder VT vorgesehen sein.
Des weiteren ist diesem Abschnitt eine durch Ansteuerung entsprechend einstellbare Offεet-Quelle 121.7 zugeordnet, die mit ihrem Ausgang vorzugsweise den negativen Versor¬ gungsanεchluß 121.15 im Abεchnitt 121A speist und damit - bei durch das Element 121.16 konstant gehaltener Ver- sorgungεεpannung der Komparatoren 121.1 biε 121.3 - de¬ ren negativeε Verεorgungεpotential um einen definierten Offεet anzuheben erlaubt. Zu diesem Zweck kann diese Quelle als Regelverstärker ausgeführt sein, dessen Ein¬ gang von einem besonderen Block 121.8 angesteuert wird, an den auch der Ausgang des Regelverstärkerε zurückge¬ führt iεt. Dem Funktionsblock 121.8 kann vom Schaltkreis¬ anschluß 13.1 und/oder 13.2 Massepotential aus dem Gerät, in welchem der Schaltkreis eingesetzt ist und/oder von einem Bezugspotential im Applikationsumfeld zuführbar sein.
Der Funktionsblock 121.8 steht über den Steuerpfad 195.1 mit der PotentialSteuervorrichtung 199' in Verbindung. Vom Block 121.8 aus ist die Offεet-Quelle 121.7 ein- und auεschaltbar, bei Bedarf über den Pfad 195.5 auch kurz¬ schließbar und mit einer über den Steuerpfad 195.1 vom Funktionsblock 199' bezogenen Sollwertvorgabe ansteuerbar.
Eine weitere Funktion des Blockes 121.8 besteht in der Selektion von Masse- bzw. Bezugspotentialen. Ohne Be¬ εchränkung der Allgemeinheit der Erfindung iεt eine bei¬ εpielhafte Funktionalität deε Blocks in Fig. 33 veran¬ schaulicht; je nach dem Grad der Merkmalεausbildung in einem praktischen Schaltkreis brauchen nicht alle Selek¬ tionsmöglichkeiten zugleich ausgebildet sein. Eε können auch nur einige davon z.B. durch Einmalprogrammierung innerhalb eineε komplexeren Schaltkreiεeε ausgewählt verfügbar sein. Insoweit umfaßt der Block 121.8 also Mittel, welche entsprechend ihrer Anεteuerung über den Pfad 195.1 im Effekt die in der Figur dargeεtellten Potentialbezugnahmen für den Empfangsblock 120'' er¬ möglichen können. In diesem Zuεammenhang kann der Block 121.8 εteuerbare Analogschalt- bzw. Selektorstrecken S5 bis Sβ umfasεen. Des weiteren können Mittel vorhan¬ den εein, die eε erlauben, daß dieεe Strecken bei Be¬ darf vom Block 199' aus per Software von einem Micro¬ controller für Kalibrierzwecke aus- und ein- bzw. um¬ schaltbar εind.
Die Ausgänge der Komparatoren 121.1 bis 121.3 sind vor¬ zugsweise über logische Strompfade 121.17, 121.18 und 121.19 mit einer Auswertungslogik 128 verbunden. Dabei können die Strompfade über Statusleitungen 121.17 (BD) , 121.18 (BH) und 121.19 (BL) im Sinne einer Signalun¬ terbrechung schaltbar sein, um selektive Signalunter¬ brechungen zu ermöglichen.
Die Auswertungslogik (LOGIC DATA CONDITIONING & ERROR DISCRIMINATING SECTION) enthält eine Schaltkreisfunk¬ tion 122', welche im wesentlichen der Schaltkreisfunk¬ tion 122 in Fig. 31 entsprechen und die dort schon be¬ schriebenen Funktionen erfüllen kann und für zweidräh¬ tigen und eindrähtigen Empfang (über GND) ausgebildet ist. Dabei können auch hier die Elemente 123L und 123H insbesondere für Fehleranalysen im Zweidrahtmodus be¬ sonders ausgebildet sein.
In der beispielhaft daran angeεchlosεenen, erweiterten Potentialεteuervorrichtung 199' εind εchon beεchriebene Funktionen deε entεprechenden Blocks 199 gemäß Fig. 12 beispielhaft zusammen mit Schaltkreisfunktionen 124 und 170.2 aus Fig. 31 integriert. Die Speicherzellen 127H und 127L können hier alε Beεtandteil eineε größeren Registers angelegt sein, welcheε der Block 199' zur Zwiεchenεpei- cherung von SPI-Daten enthält. Gleichwohl können εie auch Bestandteil wenigstenε eineε Teilε eineε Fehlerspeichers in Verbindung mit einem EEPROM sein, der ebenfalls der Potentialεteuervorrichtung 199' zugeordnet sein kann.
Der Steuerpfad 195.1 ist ein multipler und kann als sol¬ cher in einem praktischen Schaltkreiε auch analoge und digitale Funktionεelemente mehr oder weniger verteilt umfassen, die den Block 199' an unterschiedliche An- εteuererfordemiεεe anpassen. Beispielhaft kann die aus dem Potential VCCA versorgte Festεpannungεlogik deε Ab- schnitts 128 über den Steuerpfad 195.3 anders anzusteuern sein als die logiεchen Strompfade 121.17 biε 121.19 über Steuerpfade 195.4, die Schwellwert-Offεet-Quellen 121.4 und 121.5 oder - zwecks Slewrate-Beeinflussung über den Pfad 195.2 - der "schwimmende" Pegeldiskriminationεab- schnitt 121.20.
Vom Block 199' führen des weiteren zur Sendeendεtufe 133 bzw. zu im Sendefalle wirksamen Offεet-Quellen QSL, QSH und/oder QSHH bzw. Schalt- und Steuerpfade 195'. Alε zentrales Element umfaßt der über den Digitalpfad 166.5 kommunikationsfähige Block 199' Konversionεmittel 199.2X zur Wandelung digitaler Signale in analoge. Die Erfindung umfaßt dort als Vorrichtungselemente auch die umgekehrte Konversionεrichtung. In letzterem Falle kön¬ nen je nach Ausbildung des Steuerpfades 195.1 Teile eines solchen Wandlungspfadeε auch in den Block 121.8 vorverlagert εein, vgl. Fig. 38.
In weitestem Sinne sind alle Elemente der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung zuzurechnen, die nicht dem norma¬ len ein- und zweidrähtigen Empfangsbetrieb ohne Vorlie¬ gen eines Potentialfehlers oder Buεpegelfehlers dienen bzw. diesen stützen.
Ohne Beschränkung der Erfindung kann die erweiterte Potentialsteuervorrichtung 199' Funktionalitäten in sich vereinigen, welche sowohl mit der Erfassung von Fehlersignalen (als Ergebnis von Fehlerprüfungen unter fehlerbedingten bzw. testhalber erzeugten Offsetbedin- gungen) alε auch mit der Beeinflussung der Empfangs¬ und/oder Sendemittel zu tun haben, um dadurch entweder in einem Beobachtungsteilnehmer - in welchem ein so beschaffener Schaltkreis bzw. so beschaffeneε Modul 200 sich befindet - zwecks Wiederherstellung einer potentialfehlerbedingt zuvor verloren gegangenen Kom¬ munikationsfähigkeit mit einem anderen Busteilnehmer entsprechend "abnormale" Sende- und Empfangsbedingun¬ gen zu suchen und zu finden und einzustellen, oder die Empfangε- und/oder Sendemittel unter einer Dia- gnoεe-Software in der Art eines "Testempfängerε" bzw. "Testεenderε" zu betreiben.
Ein um εolche Vorrichtungεelemente erweiterter Empfangε¬ block 120'' alε Beεtandteil eines Bus-Tranεceivers 100' kann in Verbindung mit vorbeschriebenen Funktionalitäten einer Potentialsteuervorrichtung ("Offset- und Bus-Teεt Manager") 199' und kooperativer Pegelshift-Merkmale der Endstufe 133 weitreichende Fehleranalysen unter SPI-Kon- trolle durch einen Microcontroller unterstützen. Dabei kann es je nach Teεtaufgabe auεreichen, nur ganz εpezi¬ fiεche Vorrichtungεmerkmale auεzubilden oder - soweit ausgebildet - wirkεam εchalten zu können. Beiεpielhaft εind einige Möglichkeiten in Figen. 34 - 37 ausgeführt.
Gemäß Fig. 34 ist der gesamte, vermöge einer Spannungs¬ klammer oder eines Reglerε CD mit einer Spannung VCC kon- εtant versorgte Empfangsblock 120', 120'' nach Maßgabe durch eine Offset-Quelle QSG um beispielhaft 0...5 Volt anhebbar. Dabei können die Schwellenspannungen VTH und VTL innerhalb des Empfangsblockes fest, auf netzspezi¬ fisch festgelegte feste "Abweichungswerte" umschaltbar oder variabel sein, waε z.B. dem Fall (4) in Fig. 33 bei geschlossenem Schalter So entspricht; die entsprechen¬ den Einstellsignale CVTH und CVTL können dann z.B. auch durch Stromsignale realisiert werden. Dieses Beispiel stellt insoweit eine Abwandlung deε Beiεpiels gemäß Fig. 32 dar, als hier von einer zusammen mit den Eingangεkom- paratoren mitεchwimmenden digitalen Auεwertung ausgegan¬ gen wird, die dann ihrerseitε auεgangεεeitig über logi¬ sche Strompfade an die Schaltkreisumgebung signalfluß- mäßig angeεchlossen ist.
Im Vorrichtungsbeispiel gemäß Fig. 35 ist der negative Versorgungsanεchluß DG mit Maεεe GND verbunden, hat alεo z.B. das Potential des Chip GND. Testerforderniεεen gemäß eingeεtellt bzw. mit einem Offεet unterlagert werden nur die Schwellenspannungsquellen für die Komparatoren 121.2 und 121.3. Dazu kann der Digitalpfad 121.17 zwischen dem Komparator 121.1 und der Auswertungεlogik 128 bedarfs- weise unterbrochen werden, entsprechend 121.17 und BD 195.4 in Fig. 32.
Das Vorrichtungsbeiεpiel gemäß Fig. 36 entεpricht dem allgemeinen Beiεpiel gemäß Fig. 32 für den Spezialfall gemäß Fig. 33 (1) & (5) (a) , wobei die Schwellenspannungen VTH und VTL unveränderlich vorgegebene Größen sind und durch Gesamtanhebung des analog wirkenden Diskriminationε- teilε 121.20 mittelε einer Fuß-punkt-Offest-Quelle QSG somit gemeinsam gegenüber Maεεe-potential verεchiebbar εind.
In Fig. 37 iεt eine z.B. für Massepotentialfehleranalysen ausreichende Ausbildung von Vorrichtungselementen im Bus- Transceiver ersichtlich, bei der die Versorgungεanschlüsse εowohl deε analog wirkenden Diεkriminationεteils 121.20 als auch der Sendeendstufe 133 aus ein- und der/demεelben Spannungsklammer bzw. Spannungsregler verεorgt werden und insoweit zusammen mittelε einer Fußpunkt-Offεet-Quelle QSG über ein Potential GND anhebbar εind. Sowohl sende- als auch empfangsseitig eine entsprechend flexible Poten- tialanbindung der Digitalsignale TxD und DH, DD und DL leistende Strompfade sind ebenfalls angedeutet, ebenso der schon erwähnte Speicher 142' zur Ermöglichung der Sperrung der Endεtufe 133 (kein Buεzugriff) , vgl. Fig. 10, Fig. 11.
Das Vorrichtungsdetail gemäß Fig. 38 veranschaulicht das Wirkschaltbild einer optinalen Ausεtattung deε Funk¬ tionsblockes 199' wie schon in Verbindung mit Figen. 17 & 32 erwähnt. Es handelt sich dabei um einen für eine definierte Verεtärkung mit Widerständen 2030 und 2031 beschalteten Meßverεtärker 199.8, dessen Ausgang zu¬ sätzlich vorgeεehene Mittel 199.3 zur Analog/Digital- Wandlung speist. Diese Mittel εtehen mit der alε Inter¬ face zum SPI-Pfad 166.5 wirkenden Logik 199.1 in Ver¬ bindung und erlauben εo, daß die analog erfaßte Diffe¬ renz beiεpielεweise zwischen System GND und REM GND an einen Microcontroller digital übermittelbar ist. Wie schon erwähnt können diese Elemente gleichwohl dem Vorrichtungsblock 121.8 in Fig. 32 zugeordnet sein.
Alle bis hierher erläuterten Ausführungεbeiεpiele εtützten εich auf wenigstens einen D/A-Wandler, der nach Maßgabe durch über den digitalen Pfad 166.5 em¬ pfangene Daten einen analogen Sollwert bereitstellt.
Gemäß Fig. 39 umspannt der Rahmen der Erfindung weiter, daß alle Sollwertvorgaben und Aktivierungεbefehle für Offset-Quellen, wie sie für praktische Bus-Test-Routinen benötigt werden, im Halbleiterschaltkreis 200 selbεt von einer zentralen Schaltkreiεfunktion 199.2X generiert werden, welche wesentlicher Bestandteil einer entspre¬ chend erweiterten Potentialsteuervorrichtung 199 ist, wie in Fig. 32 bereits angedeutet. Im Rahmen dieser Funktionalität kann optional auch die Berücksichtigung einer Spannungsdifferenz zwischen den Anschlüssen Chip¬ oder System GND 13 bzw. 13.1 und REM GND 13.2 erfolgen.
Des weiteren kann diese Funktionalität die Fähigkeit zur Messung der Busaderεpannungen immanent sein. Im Rahmen der Erfindung ist also vorgesehen, daß ein entεprechender Funktionεblock 199.2X inεbesondere alle D/A-Wandler in den bis hierher beschriebenen Ausführungεbeiεpielen εub- εtituiert, um unter einer εpezifiεchen Software zur Auto¬ Diagnose eines vielteilnehmrigen Buεnetzeε alle Anfor¬ derungen deε Ramping und Squeezing von Kommunikations- Pegelfenεtern sende- und empfangεmäßig zu erfüllen.
Dieεer Funktionεblock kann alεo εo beschaffen sein, daß er u.a.
(1) wenigstens eines der ENAable-Signale zur Aktivie¬ rung und Sperrung sende- und empfangsmäßig wirksamer Offset-Quellen QSG gemäß Fig. 14; QSL, QSH, QSHH, QWC gemäß Figen. 15 & 16 & 17 & 18; 121.7/QDG, 121.4/VTH und 121.5/VTL gemäß Fig. 32,
(2) wenigεtenε einen der von busspezifiεchen Standard¬ werten abweichenden Sollwertvorgaben bzw. Einεtell- werte für QSG gemäß Fig. 14; QSL, QSH, QSHH, QWC gemäß Figen. 15 & 16 & 17 & 18; 121.7/Q0G, 121.4/VTH und 121.5/VTL gemäß Fig. 32,
(3) wenigεtenε ein Einstell- oder Schaltsignal zur Beeinflusεung der εendeεeitigen Slewrate und/oder zur Beeinfluεεung der empfängerseitigen Auswertung von busaderbezogenen Referenzsignalen für steuerbare logische Pfade (121.17 [Blanking Differential BD] , 121.18 [Blanking High BH] , 121.19 [Blanking Low BL] gemäß Fig. 32) und/oder der Empfangsfehlerdiskrimi- nation (126L [L_Error Detection Format], 126H [H_ Error Detection Format] ) und/oder Slewrate-Anpaεsung (195.2 i.V. mit 170.2 [Set Slewrate], 195.3 [Slope and/or Timing to Slewrate Match] gemäß Fig. 32) ,
(4) wenigstens ein Einstell- oder Schaltsignal zur Verwirklichung der Schalt- und/oder Selektorfunk- tionen Ss biε Sβ gemäß Fig. 33
bereitεtellen kann, wie in Fig. 39 illustriert.
Eine so fortgebildete Vorrichtung erlaubt eine unbe¬ schränkte Beeinflusεungεmöglichkeit der vom Buε-Empfän- ger diskriminierbaren Buspegel, und zwar entweder einen von beiden alternativ oder aber beide zugleich. Des wei¬ teren deckt diese Funktionalität alle εendeεeitigen, empfangsseitigen oder kombiniert sende- und empfangs- εeitigen Beeinflussungen wie beschrieben ab.
In jedem Falle kann eine praktisch realisierte Funktio¬ nalität der Potentialsteuervorrichtung 199, 199' sowohl lineare Verstärkermittel als auch digital/analog wirkende oder analog/digital wirkende Konversionεmittel εowie eine eigene Referenzεpannungεquelle umfaεεen, die entweder vom Ausgang 20.2.2 oder aus dem Potential VT oder dem Poten- tial VBATT versorgbar sein kann (197 oder 194) . Dabei können die digital/analog und/oder analog/digital wir¬ kenden Konversionsmittel über die Schnittstellenlogik 199.1 - mit der Funktion eines Interface - mehr oder weniger eng mit z.B. dem eine Verbindung mit einem Microcontroller herstellenden Interface 166 verbun¬ den realisiert sein.
Eine Netzmanagement- oder Diagnose-Software kann diese Vorrichtungs-Details nutzen, um einerseitε eine gezielte Fehlkommunikation (d.h. innerhalb eineε eigent¬ lich fehlerhaften Pegelfenεterε) eineε mit der Vorrich¬ tung auεgeεtatteten Beobachtungε-Teilnehmerε mit einem anderen Buεteilnehmer - nämlich einem massefehlerhaften herbeizuführen und ihn auf diese Weiεe zu identifizie¬ ren, und um andererseits zwecks Verifikation nicht mas- εefehlerbehaftete Buεteilnehmer von einer Normalkom¬ munikation εukzessive auszuεchließen. In dieεem Zuεam- menhang kann die oben in Verbindung mit Figen. 10 & 11 & 37 erwähnte Unterbrechbarkeit des Sendezugriffes im RECEIVE ONLY-Mode in allen nicht fehlerbehafteten Bus¬ teilnehmern vorteilhaft genutzt werden, um Buspegel- beeinfluεεungen durch Potentialeinεtrömungen auf den Buε von anderen Buεteilnehmern (im Falle eineε CANε z.B. durch das Ausεenden von Acknowledge-Bitε oder Error- Frameε) auszublenden.
Optional kann der Vorrichtung auch noch ein Speicherbe¬ reich zugeordnet sein, in welchem die Konfigurationen des Empfangsblockes 120'' etwa gemäß Fig. 33 oder ganz spezifiεche Selektionen wirkεamer Vorrichtungselemente etwa gemäß Figen. 14 - 18 und Figen. 34 - 37 in Form entsprechender Daten abgelegt sein. Für die Festlegung für den Betrieb einer ganz εpezifiεchen Selektion von betreibbaren Vorrichtungselementen etwa gemäß Figen. 14 - 18 und Figen. 34 - 37 kann die Vorrichtung auch Schaltkreismittel einschließen, die eine solche Fest¬ legung nur einmal zulassen.
Wie schon erwähnt kann die Funktionalität der Potential¬ steuervorrichtung 199, 199' gleichwohl sowohl mit einem dem Bus-Tranεceiver zuzuordnenden Steuerungεinterface 124 mehr oder weniger verbunden oder in dieεem gänzlich aufgelöεt εein und vice versa. Andererseitε kann der Funktionalitätεumfang der Potentialεteuervorrichtung 199, 199' aufgrund der analog/digitalen und/oder digi¬ tal/analogen Konversionsmittel in 199, 199' auch mehr oder weniger Teil oder εogar identiεch mit einem die Verbindung zu einem externen Microcontroller herstel¬ lenden Steuerungsinterface 166 sein.
Zum umfänglichen Verständniε können die Figen. 40 & 41 beitragen, die in der zugrundeliegenden und eingangε ge¬ nannten Prioritätsanmeldung eingehend beschrieben sind.
Fig. 42, die der o.g., zeitgleichen Parallelanmeldung entnommen ist, zeigt einen mit darüberhinaus zusätzli- chen Merkmalen auεgeεtatteten Buε-Tranεceiver 100', der z.B. alε integrierte Halbleiterεchaltung auεge- führt werden.
Seine Funktionεblöcke 110, 120 und 130 weiεen über dem in Fig. 41 gezeigten noch zusätzliche Mittel 170.1 bzw. 170.2 bzw. 170.3 zur Beeinfluεsung bzw. Steuerung bzw. Einstellung wenigstens der Empfangsmittel 120 und der Sendemittel 130, u.U. auch von Weckerkennungsmitteln 111 im Block 110 auf. Ferner können die Anschlußpfade 159 und 160 für die Signale TxD und RxD und - unter gewissen Bedingungen - auch der Pfad 154 durch einen Block 170 mit der Funktion eines Slewrate Controllers geführt sein. Deε weiteren ist bezüglich des Lokal- Anεchlusseε 7 den Weckerkennungsmitteln 111 ein Schutzfilter 80 vorgeschaltet.
Entsprechende Filterelemente 81 und 82 sind den beiden CAN_H/CAN_L-Eingängen deε Weck-Erkennungε- Blockε 111 und dem Busfehler-Erkennungsblock 132 bzw. den beiden Eingängen des Empfänger-Frontends 121 im Empfangsblock 120 vorgelagert, letztweichem Fehlerbehandlungs- und Logikmittel 122 nachgeεchal- tet sind. Die vorgenannten Filterelemente unterεchei- den sich von dem Schutzfilter 80 dadurch, daß sie von blockzugeordneten Slewrate-Einstellmitteln 170.2 bzw. 170.3 εteuerbar εind. Die Slewrate-Einεtellmittel 170.3 können über einen optionalen Pfad 180 auch unmittelbar auf die Endεtufe 133 wirken. Auf diesem Wege ist dann ein aktiver Einfluß auf die Slewrate des Senders in 130 möglich. Ein Slewrate Controller 170 kann über den optionalen Pfad 158 vom Steuerungsblock 140 angesteuert werden. Außerdem kann er optional über wenigstenε einen weiteren Anεchluß 171 angeεteuert werden. Des weiteren kann der Funktionsblock 142, welcher die Betriebsarten des Halbleiterεchaltkreiεeε 100' gemäß der Vorgabe vom Microcontroller einεtellt, um einen weiteren Eingang 172 für ein Teεtεignal (TEST) bzw. Slewrate-Einstell- Signal (SRC) erweitert sein.
Die Detailfunktion dieser Erweiterung iεt folgende.
Der Slewrate-Steuerungεblock 170 wirkt beiεpielεweiεe in Abhängigkeit von einem an seinem Eingang 171 anlie¬ genden SR-Signal oder - wie weiter unten erläutert - in Abhängigkeit von bzw. in Abhängigkeitsverbund mit dem Signal TEST/SRC - optional auch im Verbund mit Signalen EN und STB - über nicht figurlich dargeεtell- te Verbindungen auf die blockzugeordneten Slewrate-Ein- εtellmittel 170.1, 170.2 und 170.3 und letztere hier beispielhaft auf die Sendeendstufe 133. Dadurch wird einerseitε die Slewrate der Endεtufe entεprechend ver¬ ändert bzw. eingeεtellt bzw. umgeschaltet, und anderer- εeitε wird daε Slewfollow-Verhalten der Blocke 110, 120 und 130 verändert bzw. eingeεtellt bzw. umgeschaltet. Im einfachsten Falle werden entsprechende Frequenzband- beschneidungen der Eingangsεignale vom Buε CAN_H/CAN_L an den Buε-Eingangen der Blocke 110, 120 und 130 wirk¬ sam geεchaltet.
Diese steuerbare Slewrate-Beeinflusεung macht einen εolchen Bus-Transceiver 100' tauglich für verschiedene Ubertragεungsgeschwindigkeiten und Bus-Bitzeiten. Da¬ durch kann ein solcher Tranεceiver 100' in verεchiede- nen Systemen mit weit voneinander abwei-chenden Bus- Grenzfrequenzen eingesetzt werden. Beispielεweiεe kann ein solcher Schaltkreis sowohl FAST-CANs z.B. in Ver¬ bindung mit dem Motormanagement von Brennkraftmaschinen in Verkehrsmitteln genau εo bedienen wie SLOW-CANε beiεpielsweiεe in Innenraumen εolcher Verkehrεmittel.
Deε weiteren iεt durch die Steuerung der Slewrate die hochfrequente Storεignalunterdruckung unmittelbar beeinflußbar, und zwar εowohl sende- als auch empfangs- maßig. Je kleiner die Bit-Slewrate auf dem Bus CAN_H/ CAN_L, desto starker ist die durch Sendebetrieb ver¬ ursachte elektromagnetische Storausεtrahlung deε Bus¬ netzes und seiner Abzweigungen. Je kurzer die erkenn- bzw. diskriminierbare Slew-Rate des Empfanger-Front- ends 121 oder des Weck-Erkennungs-Blocks 111, desto größer ist die Gefahr eines unerwünschten Lese- oder Weckfehlerε verursacht durch elektromagnetisch ein¬ wirkende hochfrequente Störspektren.
Daraus folgt für die Charakterisierung der Filter 81 und 82, daß es sich hierbei nicht nur um εteuerbare Tiefpäεεe, sondern gleichwohl auch um echte, vorzugs¬ weise DC-gekoppelte, analog oder digital wirkende Slew- rate-Filter handeln kann, die die Signal-Slewrate oder Bit-Zeiten auf dem Bus bis an die jeweilige Grenzslew- rate bzw. an Grenzbitzeiten heranreichend auεzunutzen erlauben. Gleichwohl kann es sich dabei auch um Bitzeit- Filter handeln, die - zur Optimierung der Störungsun¬ terdrückung - auf die Kommunikations-Baudrate des Bus- εeε einεtellbar εind. Wie weiter unten in Verbindung mit Fig. 29 verεtändlich können solche Bitzeitfilter von einem Steuerungsinterface 124 der Tranεceiver- Funktion digital einεtellbar sein.
Auf diese Weise ist auch noch ein hoher Störabstand im Busumfeld beispielsweiεe in Kraftfahrzeugen oder elektrischen Schienenfahrzeugen erzielbar, in welchen in zunehmendem Maße die Speisung von Motoren und Ver¬ brauchern mittels starker, getakteter Ströme geεchieht„ Durch Reεonanzüberhöhungen in der induktivitätε- und kapazitätεbehafteten Verkabelung der Versorgungsleitun¬ gen solcher Verbraucher können sich hochfrequente elek¬ tromagnetische Störfelder je nach räumlicher Konfigura¬ tion des jeweiligen Feldeε und Verlauf einer Busleitung in Bezug auf letztere mehr oder weniger stark auswirken. Die vorgenannten Merkmale bieten eine Möglichkeit um die Auswirkung derlei Störungen auf die Kommunikation zu verringern (aktiver Störungsschutz) . Bei einer bevorzugten Programmierung bzw. Einstellung des Schaltkreises kann die Slewrate für Wecksignale und die Slewrate für Kommunikationssignale ungleich bemessen sein.
Des weiteren kann z.B. in einer Betriebsart SLEEP die Slewrate auch auf einen Wert eingestellt werden, der niedriger als in allen anderen Betriebsarten ist. In diesem Zusammenhang soll die Verbindung 158 bedeuten, daß optional auch der Steuerungsblock 140 Einfluß auf die Slewrate-Steuerung nehmen kann. Durch diese Maßnahme wird eine entsprechende Unempfindlichkeit eines entsprechenden Busnetzes, dessen Teilnehmer jeweils mit einem solchen "SLEEP-SLEW"-Halbleiter- schaltkreis 100' ausgerüstet sind, gegenüber uner¬ wünschten Weck-Störungen in der Betriebsart SLEEP erreicht. Da der Schaltkreis 100' so konzipiert ist, daß er in der Betriebsart SLEEP einen geringstmögli¬ chen Strom Versorgungsεtrom verbraucht, können die Filterelemente 81 und 82 εo auεgebildet εein, daß εie bei Abschaltung der internen Stromversorgung der Sende- und/oder Empfangsmittel 130 bzw. 120 automa¬ tisch die kleinste Slewrate bewirken, die in diesem Sinne dann in der Betriebsart SLEEP immer wirksam ist (Hochsteuern der Slewrate bzw. automatischer Rückfall auf die SLEEP-Slewrate mit besonders hohem Störabstand) .
Die εteuerbare Slewrate-Beinfluεεung macht den Tranε- ceiver-Kem des Schaltkreises 100' darüber hinaus taug¬ lich als Test-Sender und Test-Empfänger für εoftware- basierte Tests eines Bus-Netzwerks, einschließlich sol¬ cher mit Test-Baudraten und Teεt-Bitzeiten. Auch in die- sem Zusammenhang soll die Verbindung 158 bedeuten, daß optional auch der Steuerungsblock 140 Einfluß auf die Slewrate-Beeinflussung nehmen kann.
Auf das Zuεammenwirken für Bus-Diagnosezwecke dieser Slewrate-Beeinflussung mit weiteren Funktionen inner¬ halb einer oben beschriebenen SPI-Struktur eines Elek- tronikmodulε 200 wurde in Verbindung mit Fig. 12 be¬ reits eingegangen.
Der Transceiver 100' kann bezüglich der Sende- und Empfangsmittel 130, 133 bzw. 120 bevorzugt so ausge¬ bildet werden, daß diese Mittel tolerant gegenüber allen möglichen Fehlerzuständen im und am Busleitungs¬ netz sind, sofern alle Busteilnehmer bezüglich des Busleitungsnetzeε εich kompatibel verhalten, waε bei¬ εpielεweiεe erfüllt εein kann, wenn alle denεelben Transceiver 100' verwenden.
In der vorlaufenden DE-Anmeldung P 196 11 945.6 sind außer den Betriebsarten SLEEP, STANDBY, RECEIVE ONLY und NORMAL eines einfacheren Transceivers noch weitere ange¬ dacht. Realisiert ist der Erweiterungsfall vorliegend. Über den Eingang 172 kann dem Block 142 ein weiteres Signal - hier mit SRC/SWM bezeichnet - zugeführt wer¬ den, das die Bedeutung der Signale EN und STB bedarfs- weiεe umdefiniert. Dabei steht SRC für Slewrate Con¬ trol, und SWM für Single Wire Mode.
Durch das dritte SRC-Signal können mittels der Bits EN und STB beispielεweiεe Test-Flags in 142 geεetzt bzw. gelöεcht werden, die innerhalb 100' Teεt-Slew- rateε addreεεieren können. Im Zuεammenhang mit Fort¬ bildungen für Testfähigkeit kann der Slewrate-Control- ler 170 auch zwiεchenεpeichernde und/oder digitale Verzögerungεmittel für wenigεtenε einen von Sende-/und Empfangεpfad an 2 bzw. 3 beinhalten. Im Rahmen der Er¬ findung können εolche zusätzlichen digitalen Mittel auch mit einem repetitiven Signal SR am Eingang 171 zusammenwirken, um so unter einer auf Gleichverteilung der Busintelligenz abgestellten Busmanagements das auto¬ matische Austesten des Busseε unter Beteiligung aller Teilnehmer auf Vorliegen bzw. Einhaltung definierter Übertragungε- und Störabstandsgüten zu ermöglichen, wie oben in Verbindung mit Figen. 12 & 46 auεgeführt.
Ein weεentlicher Aεpekt der Erfindung ist, auch solche busnahen Testmittel in einer Halbleitertechnologie aus¬ zuführen, die eine hohe Widerεtandεfähigkeit gegen Be- εchädigung durch grobe Störeinflüεεe bietet, um genau dann, wenn ein Buε-Fehler bzw. Bus-Gütefehler infolge irgendwelcher Störeinflüεεe tatεächlich aufgetreten iεt, den fehlerhaften Bus noch vollautomatisch auεteεtbar zu erhalten.
Die Figurenzeichnung bedeutet keinerlei Beεchränkung der Erfindung. Alle bezüglich eines Ausführungsbeispiels of¬ fenbarten Einzelmerkmale sind εelbεtverεtändlich auf alle übrigen Auεführungεbeiεpiele übertragbar, inεbeεondere mit deren Einzelmerkmalen kombinierbar, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlaεεen wird.
In der vorangegangenen Beεchreibung wurde/n alε eine Möglichkeit eine Implementierung der Erfindung für einen CAN-Buε beschrieben und deshalb auch auf diesem Gebiet eingeführte Bezeichnungen verwendet. Gleichwohl über¬ spannt die Erfindung auch anders standardisierte zwei¬ drähtige Busεe. Sie iεt deshalb in entsprechend ausge- statteten Busteilnehmern - beispielεweiεe nach J1850- oder ähnlichen Standards - genau so vorteilhaft ein¬ setzbar.
Dem ist in der Zeichnung dadurch Rechnung getragen, daß für Busdrähte sowohl eine neutrale Bezeichnung mit BUS_H und BUS_L als auch eine auf eine beispielhafte CAN-Imple- mentierung lesbare mit CAN_H und CAN_L getroffen ist. Auch in den Ansprüchen wird dem Rechnung getragen durch Verwen¬ dung der allgemeineren Bezeichnungen BUS_H und BUS_L und BUS_H/BUS_L, je nachdem, ob ein einzelner Busdraht, oder der Bus als Syεtem, oder beide Busdähte im Sinne des Bus- leitungsnetzes gemeint sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Beεtimmung von Potentialverεchiebungen zwiεchen Elektronikmodulen in einem Drahtbusnetz oder der Übereinstimmungεgüte ihrer Kommunikationεbetriebεpegel im Netzverbund, wobei daε Buεmedium aus wenigstenε einem Draht besteht, der mit den Elektronikmodulen galvanisch verbunden ist, und wobei die Elektronikmodule über eine Potentialschiene untereinander in Verbindung stehen, wel¬ che wenigstens im Falle eindrähtiger Betriebsweise des Busmediums als Bezugspotentialεchiene für die Buεkom¬ munikation dient, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Schritte:
(1) Es wird ein Busteilnehmer als Prüfteilnehmer be¬ stimmt, der physikalisch und im Hinblick auf syεtem- spezifisch mögliche Potentialfehler in der Lage ist, mit jedem der übrigen Buεteilnehmer als potentiellem Fehlerteilnehmer (d.h. mit syεtemtypiεch beliebigem Potentialfehler alε Urεache der potentiellen Störung einer Kommunikation unter Normalbedingungen) zu kom¬ munizieren;
(2) der Prüfteilnehmer εendet wenigεtens eine Bus-Bot¬ schaft aus, um alle zu prüfenden Busteilnehmer in einen Betriebsmodus "Keine Anwendungsbotschaften senden" zu versetzen; (3) der Prüfteilnehmer sendet wenigεtenε eine Bus- Botεchaft auε, um alle zu prüfenden Buεteilneh¬ mer in einen Betriebεmoduε "nur Empfangen, Senden nicht möglich" (RECEIVE ONLY) zu verεetzen, wo¬ durch dieεe zu Beobachtungsteilnehmern werden;
(4) der Prüfteilnehmer sendet wenigstenε eine Buε- Botεchaft auε, um auε der Menge der Beobachtungε¬ teilnehmer einen beεtimmten Teilnehmer alε (poten¬ tiellen) Fehlerteilnehmer in den Betriebsmoduε "Senden & Empfangen" (NORMAL) zu verεetzen;
(5) der Prüfteilnehmer εendet zykliεch wenigstenε eine Prüf-Botεchaft aus;
(6) der potentielle Fehlerteilnehmer in der Betriebsart NORMAL quittiert die Prüf-Botschaft wie folgt:
(a) Wird eine Prüf-Botschaft vom Fehlerteilnehmer fehlerfrei empfangen, sendet der Fehlerteil¬ nehmer über den Bus eine Gut-Quittung an den Prüfteilnehmer zurück.
(b) Wird eine Prüf-Botschaft vom Fehlerteilnehmer fehlerhaft empfangen, εendet der Fehlerteil¬ nehmer über den Buε eine Schlecht-Quittung an den Prüfteilnehmer zurück.
(c) Wird eine Prüf-Botεchaft vom Fehlerteilnehmer nicht empfangen, sendet der Fehlerteilnehmer keine Quittung auf den Bus;
(7) der Prüfteilnehmer wertet eine Gut-Quittung als Wahrheitsεtatus für eine Fehlerfreiheit der Daten¬ übertragung und eine Schlecht-Quittung oder eine überhaupt fehlende Quittung als Wahrheitsεtatus für eine Fehlerhaftigkeit der Datenübertragung; (8) der Prüfteilnehmer verεchiebt wenigstens einen Quellenpegel, an den der (wenigstens eine) zur Prüfung benutzte Busdraht dominant getaεtet wird;
(9) der Prüfteilnehmer erfaßt den Bereich der Potential- verεchiebung seines (wenigstens einen) Quellenpegels, in welchem die Prüf-Botεchaft gemäß den Schritten
(6) (a) und (7) fehlerfrei empfangen wird, und den/ die Bereiche der Potentialverεchiebung deε (wenig- stens einen) Quellenpegels, in dem/denen die Prüf- Botschaft gemäß den Schritten (6) (b)&(c) nicht bzw. fehlerhaft empfangen wird;
(10) der Prüfteilnehmer stellt bezuglich wenigstenε eineε zuvor prüfungεhalber benutzen Buεdrahteε eine Poten¬ tialverschiebung des diesem Busdraht dominant zuge¬ ordneten Quellenpegels in den Bereich ein, in dem die Pruf-Datenübertragung zuvor fehlerfrei möglich war;
(11) nach Beendigung der Prüfung eineε Fehlerteilnehmerε sendet der Prüfteilnehmer wenigstenε eine Bus-Bot¬ schaft aus, um den Fehlerteilnehmer in den Betriebs- moduε "Nur Empfang - Senden nicht möglich" (RECEIVE ONLY) zu versetzen, wodurch dieser wieder ein Beob¬ achtungsteilnehmer wird;
(12) die Schritte 4. - 11. werden für εpezifiεch inter- essierende oder alle Beobachtungsteilnehmer wieder¬ holt;
(13) die Prüfergebnisεe werden bewertet; (14) daε Busnetz wird vom Prüfteilnehmer in seinen Nennbetrieb zurückversetzt.
2. Verfahren nach Anεpruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schritte (2) und (3) untereinander ver¬ tauscht sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schritte (13) und (14) untereinander vertauscht sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schritte (5) bis (9) gleichzeitig erfolgen.
5. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verschiebung des wenigstens einen Quellen¬ pegels gemäß Schritt (8) rampenformig über der Zeit er¬ folgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verεchiebung deε wenigstens einen Quellen¬ pegels gemäß Schritt (8) schrittweise monoton erfolgt.
7. Verfahren nach Anεpruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verεchiebung deε (ersten) Quellenpegels gemäß Schritt (8) in Abwechslung mit der Verschiebung eines weiteren (zweiten) Quellenpegels nach Maßgabe durch ein vorgegebeneε Verεchiebeschrittmuster erfolgte
8. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch den zusätzlichen Schritt
(15) (a) Der Prüfteilnehmer sendet nach Schritt (1) und vor Schritt (4) wenigstenε eine Bus-Botschaft aus, um einen als Fehlerteilnehmer aufzurufen¬ den Busteilnehmer in einen Betriebsmodus "Teilnehmer-Lastεtröme eingeεchaltet" zu versetzen.
9. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch den zusätzlichen Schritt
(15) (b) Der Prüfteilnehmer sendet nach Schritt (1) und vor Schritt (4) wenigstens eine Bus-Botεchaft auε, um alle Busteilnehmer in einen Betriebs- moduε "Teilnehmer-Laεtströme eingeschaltet" zu versetzen.
10. Verfahren nach wenigstens einem Ansprüche 1 bis 9, g e k e n n z e i c h n e t durch den zusätzlichen Schritt
(16) (a) Während aller auf den der Schritt (1) bis zum Schritt (4) folgenden Schritte zwecks Aussendung wenigstenε einer Boε-Botεchaft verεchiebt der Prüf¬ teilnehmer wenigstens einen Quellenpegel, an den der (wenigstens eine) zur Kommunikation benutzte Busdraht dominant getastet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Prüfteilnehmer ein dauernd um Bus liegender Busteilnehmer ist und daß das Verfahren von dieεem Buεteilnehmer wenig¬ εtenε nach jeder neuen Inbetriebnahme deε Buεnetzeε alε dem normalen Busbetrieb unterlagert bezüglich aller Busteilnehmer durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die anläßlich der Überprüfung aller Busteil¬ nehmer wenigstenε nach jeder Inbetriebnahme deε Buε¬ netzeε gewonnenen Bewertungsergebnisse im Prüfteil¬ nehmer oder einem von diesem auswählbaren Busteil¬ nehmer gespeichert werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Drahtbusnetz ein Zweidrahtbuεnetz iεt.
14. Verfahren nach Anεpruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Prüfteilnehmer zwecks Prüfung beide Bus¬ drähte ansteuert.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schritt (8) mit dem Schritt (5) wenig¬ stenε zeitweiεe botεchaftεverkettet schrittweise ge¬ schieht und jede Prüf-Botschaft eine Erwartungεzahl an den zu prüfenden Fehlerteilnehmer enthält.
16. Verfahren nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verkettung bitblockbasiert ist.
17. Vorrichtung zur Bestimmung von Potentialverschie¬ bungen zwischen Elektronikmodulen in einem Drahtbuεnetz oder der Übereinεtimmungsgüte ihrer Kommunikationsbe¬ triebspegel im Netzverbund, wobei das Busmedium aus we¬ nigstenε einem Draht beεteht und die Elektronikmodule galvanisch mit dem Busmedium verbunden sind und ferner über eine Potentialschiene untereinander in Verbindung εtehen, welche wenigstens im Falle eindrähtiger Betriebs- weiεe des Busmediums als Bezugspotentialεchiene für die Buskommunikation dient, und wobei jedes Elektronikmodul Mittel zur Verwirklichung einer Sende- und Empfangskopp¬ lung an daε Buεmedium (Tranεceiver-Funktion) für einen Mikroprozeεεor oder Microcontroller umfaßt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß εie mit der Tranεceiver-Funktion (100, 100') verbundene bzw. verbindbare (195, 195'; 166.5; 266), ko¬ operative Potentialεteuermittel (199A; 199; 199'; 199.1, 1991) umfaßt und mit diesen wenigstenε in Bezug auf Teile der Sende- und/oder Empfangεmittel (130 und/oder 120, 120', 120'') der Tranεceiver-Funktion (100, 100') wenigεtenε eine steuerbare (266, 266'; 166.5, 195) Spannungεquelle (QSG; QSL; QSH; QSHH; QVCC ; Qua; VTH; VTL; 121.7; 1301, 1302) verwirklicht, die wenigεtenε einen im Sendefall dominan¬ ten Quellenpegel und/oder wenigεtens einen im Empfangs¬ fall diskriminanten Signalpegel zu beeinfluεεen erlaubt.
18. Vorrichtung nach Anεpruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Potentialsteuermittel (199A; 199, 199') von einem Mikroprozessor oder Microcontroller (21) digital anεteuerbar εind.
19. Vorrichtung nach Anεpruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Potentialεteuermittel (199A; 199, 199') εo beεchaffen εind, daß beim Senden wenigstens ein Quellenpegel, der den dominanten Zustand auf dem be¬ treffenden Busdraht (BUS_H, BUS_L) bestimmt, monoton wenigstens in- und/oder dekrementeil verschoben werden kann.
20. Vorrichtung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei Beeinflußbarkeit von zwei im Sendefalle dominanten Quellenpegeln beide voneinander unabhängig einstellbar bzw. veränderbar sind.
21. Vorrichtung nach Anεpruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei im Sendefalle dominante Quellenpegel εo einεtellbar bzw. verεchiebbar εind, daß dabei der Abstand beider Pegel im wesentlichen beibehalten bleibt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie einen signaldedizierten Anschluß (13; GND) als Bezugspotentialschiene wenigstens der Empfangsmit¬ tel (120, 120', 120") der Transceiver-Funktion (100, 100') aufweist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie einen besonderen Anschluß (13.1, System GND, 218) als Bezugspotentialschiene wenigεtenε der Mittel (199A; 199, 199') zur Einstellung bzw. Verände¬ rung beim Senden wenigstens einer der beiden dominan¬ ten Quellenpegel umfaßt.
24. Vorrichtung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie einen besonderen Anschluß (13.2, Remote GND/Sense, 217) aufweist, über welchen die Potential¬ steuermittel (199A; 199, 199') mit einem Bezugspotential (Remote GND, Sense, Reference) im Umfeld des die Trans¬ ceiver-Funktion (100, 100') tragenden Elektronikmoduls wirkverbindbar (196; 217) sind.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß εie in dem Pfad beεagter Wirkverbindung Schutz¬ mittel (198) gegen Überεpannung und/oder Falεchpolung und/oder hochfrequente Signaleinspeisung umfaßt.
26. Vorrichtung gemäß Anεpruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie eine in den bezugspotentialnahen Versor¬ gungsanschluß der Sendemittel (133; 133L, 133H) einge¬ schleifte, einstellbare Offset-Spannungεquelle (QSG) realiεiert und die Sendemittel (133; 133L, 133H) kon- εtantεpannungsversorgt (20; CD) .
27. Vorrichtung gemäß Anspruch 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß den konstantεpannungεverεorgten Sendemitteln (133; 133L, 133H) wenigεtenε analog wirkende Teile der Empfangεmittel (120', 120''; 121.20) stromversorgungs¬ mäßig parallel (20; CD) geschaltet sind und besagte Offset-Spannungsquelle (QSG) somit auch empfangsεei- tig wirkεam iεt.
28. Vorrichtung gemäß Anεpruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß εie eine in den bezugεpotentialnahen Ver¬ sorgungsanschluß der den Busdraht BUS_L ansteuernden Schaltendεtufe (133L) der Sendemittel (133) einge- εchleifte erεte einεtellbare Offset-Spannungsquelle (QSL) und eine in einen potentialmäßig entgegenge¬ setzten Verεorgungεanεchluß der den Buεdraht BUS_H anεteuernden Schaltendstufe (133H) der Sendemittel (133) eingeschleifte zweite einεtellbare Offεet- Spannungεquelle (QSH) realiεiert.
29. Vorrichtung gemäß Anεpruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß εie eine in den bezugεpotentialnahen Ver¬ εorgungεanεchluß der den Buεdraht BUS_L ansteuernden Schaltendstufe (133L) der Sendemittel (133) einge¬ schleifte erste einstellbare Offεet-Spannungεquelle (QSL) und eine in einen potentialmäßig entgegengeεetz- ten Verεorgungsanschluß der den Busdraht BUS_H ansteu¬ ernden Schaltendstufe (133H) der Sendemittel (133) eingeschleifte zweite und dritte einstellbare Offset- Spannungεquelle (QSH, QSHH) realisiert, wobei letz¬ tere auf/an unterschiedlich hohe Versorgungspotentiale bezogen bzw. angeschlossen sind (auf/an VCCA und VT oder VBATT, auf/an VT und VBATT) .
30. Vorrichtung gemäß Anspruch 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zweite und dritte Offset-Spannungsquelle (QSH, QSHH) alternativ aktivierbar εind.
31. Vorrichtung gemäß Anspruch 28 oder 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die bezugεpotentialbezogene Offset-Spannungs¬ quelle (QSL) und die wirksame, bezugεpotentialfeme Offεet-Spannungsquelle (QSH, QSHH) nur in zeitlicher Aufeinanderfolge abwechselnd aktivierbar sind.
32. Vorrichtung gemäß Anspruch 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß εie Mittel (199.5, 199.7, 199.8, 199.2X) um¬ faßt, welche eine Wirkεamschaltung der zweiten und dritten Offεet-Spannungεquelle (QSH und QSHH) in Abhängigkeit vom Sendeεignal (TxD) erlauben.
33. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 26 bis 32, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Potentialεteuermittel (199, 199') Mittel zur autonomen Veränderung (199.7 i.V. mit 199.2; 199.2X) der Einεtellung wenigεtenε einer Offεet-Spannungεquelle (QSG, QSL, QSH, QSHH) über der Zeit umfaεsen.
34. Vorrichtung gemäß Anspruch 33, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß diese Veränderung in Abhängigkeit vom sende- seitigen Datensignal (TxD) möglich iεt.
35. Vorrichtung gemäß Anεpruch 33, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß den Mitteln zur autonomen Veränderung der Einεtellung wenigεtens einer Offset-Spannungsquelle (QSG, QSL, QSH, QSHH) ein von dem Mikroprozesεor oder Microcontroller (21) beziehbares (201.1; 166, 166,5, 199.1) Taktεignal (SPI CLOCK) zuführbar iεt.
36. Vorrichtung gemäß Anεpruch 17 oder 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Potentialεteuermittel (199A; 199, 199') Regelungεmittel umfaεεen, welche eε erlauben, die Potentialεteuerung nach Maßgabe durch eine von dem Mikroprozeεεor oder Microcontroller (21) empfangbare Wertvorgabe in Abhängigkeit von einem an einem Buε¬ draht (BUS_H, BUS_L) abnehmbaren Potential (UBUS H, UBUSJ.) vorzunehmen.
37. Vorrichtung gemäß Anεpruch 17 oder 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß εie - unabhängig von den Sendemitteln (133; 133H, 133L) - mit wenigεtens einem Busdraht (BUS_H, BUS_L) verbundene bzw. verbindbare Ersatzmittel (2019, RL' , DL') umfaßt, welche eine durch daε Sendeεignal (TxD) getaεtete Aufεchaltung auf den wenigεtens einen Buεdraht (BUS_H, BUS_L) eines geregelten Potentials (Ua) erlauben.
38. Vorrichtung gemäß Anspruch 37, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie Meßmittel (1991EL) umfaßt, welche die Erfasεung einer durch die Erεatzmittel (2019, RL' , DL') verursachten Fehlergröße (UERR) zum Zwecke ihrer Kom¬ pensation durch Regelaufεchaltung (2010L') oder rech- neriεche Berückεichtigung (2022; 21) bei der Sollwert¬ vorgabe (166.5, 199.2L) für die Regelung (Ua) durch den Mikroprozeεεor oder Microcontroller (21) leiεten.
39. Vorrichtung gemäß Anspruch 17 oder 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie unabhängig von den Sendemitteln (133; 133H, 133L) - mit wenigstens einem Busdraht (BUS_L) verbundene bzw. verbindbare Ersatzmittel (2019, RL', DL') umfaßt, über welche eine durch daε Sendeεignal (TxD) getastete AufSchaltung auf den Busdraht (BUS_L) eines nicht geregelten Potentials (Ua) nach Maßgabe durch einen von dem Mikroprozessor oder Microcontrol¬ ler (21) vorgebbaren (201.1, 166, 166.5, 199.2) Digitalwert möglich ist.
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 39, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwecks Leitendsteuerung eineε der Ersatz¬ mittel (2019) dieεem daε Sendeεignal (TxD) von der betreffenden Aderendstufe (133L) über einen Umschal¬ ter (SWL) zuführbar- ist, der ggfs. die Endεtufe (133L) von dem Busdraht (BUS_L) trennt.
41. Vorrichtung gemäß Anspruch 36, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Regelungsmittel einen mit einem Busdraht (BUS_H, BUS_L) wirkverbundenen (2018) Sampler (2015) und ein Halteglied bzw. einen haltenden Regler (1991H) umfassen.
42. Vorrichtung gemäß Anspruch 41, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es sich bei dem Sampler (2015) um einen solchen mit zwei Diodenεtrecken (DSl, DS2) handelt, wobei die zweite Diodenεtrecke (DS2) zur Kompenεa- tion von Temperatureinflüεεen und/oder einer abtast- stromflußbedingten Fehlerspannung längs der ersten Diodenstrecke (DSl) vorgesehen ist.
43. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Potentialεteuermittel (199, 199') εo beschaffen sind, daß sie die Beeinflussung wenigstenε eines rezesεiv diεkriminanten Signalpegelε durch Be- einfluεεung (121.4, 121.5; CVTH, CVTL) wenigstens einer Schwellenspannung (VTH, VTL) im Empfänger (120") erlauben.
44. Vorrichtung gemäß Anεpruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie für die Empfangsmittel (120") auf eine Bezugspotentialschiene (FTG; 121.13) bezogene Mittel (121.4, 121.5) zur Vorgabe zweier Schwellwerte (VTH, VTL) aufweist, und daß diese Bezugεpotentialεchiene wirkver¬ bunden iεt mit einem Bezugεpotentialanεchluß oder wahl¬ weise wirkverbindbar (S7) ist mit wenigstens zwei al¬ ternativen Bezugspotentialanschlüεεen (13, 13.1, 13.2) des Elektronikmoduls.
45. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Beeinflussung durch eine in dem bezugs¬ potentialnahen (GND) Versorgungεεtrompfad (DG; Fu߬ punkt 121.15 -> 195.5) wenigεtenε analog wirkender Teile der Empfangεmittel (120"; 121.1, 121.2, 121,3; 121.20) liegende einstellbare Offset-Spannungsquelle (QSG; 121.7) möglich ist.
46. Vorrichtung gemäß den Anεprüchen 44 und 45, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bezugεpotentialschiene (FTG; 121.13) der Schwellwertvorgabemittel (121.4, 121.5 ) mit dem be¬ zugspotentialnahen (GND) Versorgungεfußpunkt (121.15) wenigεtenε der analog wirkenden Teile (121.10) der Empfangsmittel (120") verbindbar (SO) ist.
47. Vorrichtung gemäß Anspruch 17 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Empfangsmittel (120") auf einen Versor¬ gungsfußpunkt (121.15) bezogene Pegeldiskriminations- mittel (121.1, 121.2, 121.3) aufweisen, und daß dieser Verεorgungεfußpunkt wirkverbunden iεt mit einem Bezugε- potentialanεchluß oder wahlweiεe wirkverbindbar (Sβ) ist mit wenigstens zwei alternativen Bezugspotential- anεchluεεen (13, 13.1, 13.2) deε Elektronikmoduls.
48. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie Digital/Analog-Wandlungsmittel (199.2, 199.2X) und/oder Analog/Digital-Wandlungsmittel (199.3) umfaßt.
49. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie Digital/Analog-Wandlungsmittel (199.2X) umfaßt, die wenigstenε εamtliche Bezugεwerte, Steuer- und Schaltεignale für allfallig im Sende- und/oder Empfangεbetrieb der Tranεceiver-Funktion (100') vor¬ zunehmenden Potentialbeeinfluεεungen zu erzeugen vermögen.
50. Vorrichtung gemäß einem der Anεpruche 28 bis 33 oder gemäß Anspruch 35, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine auf ein höheres Versorgungεpotential (VCCA, VT, VBATT) bezogene Offεet-Spannungεquelle (QSH oder QSHH) durch eine auf ein niedrigeres Versorgungs- potential (GND) bezogene, entsprechend offsetfähig va¬ riable Versorgungsεpannungεquelle (Qvcc) erεetzt iεt.
51. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie Bestandteil eines Elektronikmoduls ist, welches für nur eindrähtigen Empfang und/oder nur ein¬ drahtige Sendeweise (mit nur einem Leitungstreiber in 133) ausgebildet, beεchaltbar oder anεteuerbar (142, 157, 172/SWM) iεt.
52. Vorrichtung gemäß Anεpruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
- daß eε εich bei dem Elektronikmodul um einen integrierter Halble-iterεchaltkreiε handelt.
53. Vorrichtung gemäß Anεpruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß εie Beεtandteil eineε integrierten Halbleiter- schaltkreiεes ist, welcher außer der Vorrichtung wenig¬ stenε beεagte Mittel (100, 100') zur Verwirklichung der Tranεceiver-Funktion für den Mikroprozessor oder Mic¬ rocontroller (21) an das Busmedium trägt.
54. Vorrichtung nach Anspruch 53, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die mit der Vorrichtung kooperative Transcei¬ ver-Funktion (100, 100') für eine Kommunikation nach CAN-Standard und zum Anschluß an ein CAN-Buεleitungε- netz (CAN_H/CAN_L) auεgebildet iεt.
55. Vorrichtung nach Anspruch 53, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Tranεceiver-Funktion umfaßt: Empfangsmittel (120, 120', 120") mit wenigεtenε einem Eingang (11, 12) zum Anεchluß wenigεtenε eineε Buεdrahteε (BUS_H, BUS_L) und einen Auεgang (3) zum Anεchluß an den Empfangseingang (Rx) des Mikroprozes- sors oder Microcontrollers (21) und
Sendemittel (130; 133; 133H, 133L) mit einem Ein¬ gang (2) zum Anεchluß an den Sendeauεgang (Tx) deε Mikroprozeεεorε oder Microcontrollerε (21) und wenig¬ εtenε einem Ausgang (11, 12) zum Anschluß an wenigstens einen Busdraht (BUS_H, BUS_L) ; daß die Transceiver-Funktion wenigεtenε in den zwei verεchiedenen Betriebεarten
"Senden und Empfang / NORMAL", "kein Senden - nur Empfang / RECEIVE ONLY" betreibbar ist, und daß sie einen Eingangsport (6, 5; 201, 201.1, 166) zum Empfang eines Selektionsεignaleε des Mikroprozesεorε oder Microcontrollers (21) zur Auswahl einer dieser wenigstenε zwei Betriebsarten aufweist.
56 . Vorrichtung nach Anspruch 53 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Transceiver-Funktion umfaßt:
Empfangsmittel (120, 120', 120") mit zwei Eingän¬ gen zum Anschluß an die beiden Busdrähte (BUS_H, BUS_L) und einem Ausgang (3) zum Anschluß an den Empfangsein¬ gang (Rx) des Mikroprozessors oder Microcontrollers (21) und Sendemittel (133) mit einem Eingang (2) zum Anschluß an den Sendeausgang (Tx) des Mikroprozessors oder Micro¬ controllers (21 und zwei Ausgängen (11, 12) zum Anschluß an die beiden Busdrähte (BUS_H, BUS_L) ;
Mittel, die beim Auftreten eines die normale Kom- munikationεweiεe über beide Buεdrähte beeinträchtigenden Buεfehlerε εowohl die Empfangεmittel (120) alε auch die Sendemittel (133) für die beεte noch beεtehende Möglich¬ keit einer Notkommunikation über den Buε einzustellen und/oder umzukonfigurieren und/oder zu adaptieren ver¬ mögen;
Busfehler-Erkennungsmittel (132) und Busfehler-Auε- wertungεmittel (144) zur Aufbereitung wenigεtenε eineε an den Microcontroller (21) abgebbaren (4; 24) Fehler- bzw. Unterbrechungεεignalε (ERR/INT) ; mit den Buεfehler-Erkennungεmitteln (132) koopera¬ tive Buε-Abεchluß-Umschaltmittel (131), welche jedes von zwei an zwei Eingangen (8, 9) der Transceiver-Funktion anschließbaren Abschlußelementen (16, 17) an einen ihm zugeordneten Busdraht (BUS_H, BUS_L) anzuschalten ver¬ mögen (16 an BUS_H, 17 an BUS_L) .
57. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 39, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die wesentlichen Teile der Vorrichtung in einem mobilen Prüfgerät (PG) angeordnet sind, welches einerseits mit wenigstenε einem Busdraht (BUS_H, BUS_L) und andererseitε mit wenigεtenε einem Abεchlußwiderstand im Elektronikmodul und dem Ausgang wenigstenε einer Sen- deendεtufe (133L, 133H) der Tranεceiver-Funktion deε Elektronikmodulε verbindbar (BL, TL, EL) iεt.
58. Vorrichtung nach Anspruch 57, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vorrichtung wenigstenε einen Umεchalter (SWL, SWH) umfaßt, mittelε dessen die wenigstens eine Endstufe (133H, 133L) der Sendemittel (130) des Elek¬ tronikmoduls (ECU) wahlweiεe mit dem wenigεtenε einen Buεdraht (BUS_H, BUS_L; BL) oder mit wenigεtenε einem entεprechenden Ansteuereingang eines Ersatzmittels (2019) verbindbar ist.
59. Vorrichtung nach Anspruch 53, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der integrierte Halbleiterschaltkreis in einer Hochvolt-Technologie hergestellt ist.
60. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 59, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie zur Verwendung ausgebildet ist in bzw. bei wenigεtenε einem/r der folgenden: Verkehrεmittel, Baumaεchine, Hebezeug,
Steuergerät der Automatisierungεtechnik, Steuergerät der Elektroinεtallationεtechnik, Steuergerät der Gebäudetechnik, Steuergerät der Heizungstechnik, Steuergerät der Klimatechnik, Steuergerät der Alarmtechnik. Steuergerät der Sicherheitstechnik, Steuergerät der Zugangskontrolltechnik.
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