Método y dispositivo para incrementar la capacidad de transmisión de datos en un sistema de bus en serie.

Método para la transmisión de datos en serie en un sistema de bus con al menos dos unidades de procesamiento de datos participantes que intercambian mensajes mediante el bus, donde los mensajes enviados presentan una estructura lógica según la norma CAN ISO 11898-1, donde la estructura lógica comprende un bit de inicio de trama, un campo de arbitraje, un campo de control, un campo de datos, un campo CRC, un campo de acuse de recibo y una secuencia de fin de trama, donde el campo de control comprende un código de longitud de datos que contiene información sobre la longitud del campo de datos, caracterizado porque en caso de presentarse una primera condición de conmutación

(UB1) el campo de datos de los mensajes puede comprender más de ocho bytes desviándose de la norma CAN ISO 11898-1, donde para determinar el tamaño del campo de datos al presentarse una primera condición de conmutación los valores de los bits del código de longitud de datos son interpretados al menos parcialmente como desviados de la norma CAN ISO 11898-1.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/055588.

Solicitante: ROBERT BOSCH GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: POSTFACH 30 02 20 70442 STUTTGART ALEMANIA.

Inventor/es: HARTWICH, FLORIAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > COMPUTO; CALCULO; CONTEO > TRATAMIENTO DE DATOS DIGITALES ELECTRICOS (computadores... > Interconexión o transferencia de información u... > G06F13/42 (Protocolo de transferencia para bus, p. ej. interbloqueo; Sincronización)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE INFORMACION DIGITAL, p. ej. COMUNICACION... > Redes de datos de conmutación (interconexión o... > H04L12/413 (con acceso aleatorio, p. ej. acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisión (CSMA-CD))

PDF original: ES-2538234_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método y dispositivo para incrementar la capacidad de transmisión de datos en un sistema de bus en serie Estado del arte La presente invención hace referencia a un método, así como a un dispositivo, para incrementar la capacidad de transmisión de datos entre al menos dos participantes en un sistema de bus en serie.

A modo de ejemplo, por las normas desde la clase ISO 11898-1 a -5 se conoce la red de controladores de área (Controller Area Network, CAN) , así como una ampliación de CAN denominada como "CAN activado en el tiempo" ("Time Triggered CAN", TTCAN) , denominada a continuación también como norma CAN. El método de control de acceso a los medios utilizado en CAN se basa en un arbitraje de bit a bit. En el arbitraje de bit a bit, varias estaciones participantes pueden transmitir datos al mismo tiempo mediante el canal del sistema bus, sin que por ello la transmisión de datos resulte perjudicada. Al enviar un bit mediante el canal, las estaciones participantes pueden determinar además el estado lógico (0 ó 1) del canal. Si el valor del bit enviado no corresponde al estado lógico determinado del canal, entonces la estación participante finaliza el acceso al canal. En el caso de CAN, el arbitraje bit a bit se efectúa generalmente mediante un identificador dentro de un mensaje que debe ser transmitido mediante el canal. Después de que una estación participante ha enviado el identificador completamente al canal, dicha estación advierte que tiene acceso exclusivo al canal. De este modo, el final de la transmisión del identificador corresponde a un inicio de un intervalo de autorización, dentro del cual la estación participante puede utilizar el canal de forma exclusiva. De acuerdo con la especificación del protocolo de CAN, otras estaciones participantes no pueden acceder mientras tanto al canal, es decir enviar datos al canal, hasta que la estación participante emisora haya transmitido un campo de suma de comprobación (campo CRC) del mensaje. De este modo, un punto de finalización de la transmisión del campo CRC corresponde a un final del intervalo de autorización.

A través del arbitraje bit a bit se logra por tanto una transmisión no destructiva de aquellos mensajes que, mediante el canal, fueron obtenidos por el método de arbitraje. Los protocolos de CAN son especialmente adecuados para transmitir avisos breves bajo condiciones en tiempo real, donde a través de la asignación adecuada de los identificadores puede asegurarse que mensajes particularmente importantes casi siempre sean obtenidos en el arbitraje y sean enviados de forma exitosa.

Con la creciente comunicación en redes de los vehículos de motor modernos y la introducción de sistemas adicionales para mejorar por ejemplo la seguridad de manejo o el confort de manejo han crecido las demandas en cuanto a la cantidad de datos que deben ser transmitidos y a los tiempos de latencia admisibles durante la transmisión. A modo de ejemplo pueden mencionarse sistemas de control dinámico de manejo, como por ejemplo el programa electrónico de estabilidad ESP, los sistemas de asistencia al conductor, como por ejemplo el control de distancia automático ACC o sistemas de información para el conductor, como por ejemplo la detección de señales de tráfico (véanse por ejemplo descripciones en el manual "Bosch Kraftfahrtechnisches Handbuch", edición 27, 2011, de la editorial Vieweg+Teubner) .

En la solicitud DE 103 11 395 A1 se describe un sistema en donde una comunicación asíncrona, en serie, puede efectuarse de forma alternativa mediante un protocolo CAN físico asimétrico o mediante el protocolo CAN físico simétrico, de manera que con ello es posible alcanzar una tasa de transmisión de datos o una seguridad de la transmisión de datos más elevadas para la comunicación asíncrona.

En la solicitud DE 10 2007 051 657 A1 se sugiere aplicar una transmisión de datos asíncrona, rápida, no acorde a CAN, en las ventanas temporales exclusivas del protocolo TTCAN para incrementar la cantidad de datos transmitida.

G. Cena y A. Valenzano, en "Overclocking of controller area networks" (Electronics Letters, Vol. 35, Nº 22 (1999) , S. 1924) tratan el tema de los efectos de un incremento de la frecuencia (overclocking) del bus en algunas partes de los mensajes durante una tasa de datos alcanzada de forma efectiva.

Puede observarse que el estado del arte no arroja resultados satisfactorios en todos los aspectos.

Descripción de la invención A continuación, la presente invención con sus ventajas se describen mediante dibujos y ejemplos de ejecución. El objeto de la invención no se limita a los ejemplos de ejecución representados y explicados.

Ventajas de la invención

La presente invención se basa en la transmisión de mensajes con una estructura lógica según el estándar CAN ISO 11898-1 en un sistema de bus con al menos dos unidades de procesamiento de datos participantes, donde la estructura lógica comprende un bit de inicio de trama, un campo de arbitraje, un campo de control, un campo de datos, un campo CRC, un campo de acuse de recibo y una secuencia de fin de trama, y donde el campo de control comprende un código de longitud de datos que contiene información sobre la longitud del campo de datos.

La presente invención, al proporcionar una posibilidad para ampliar el campo de datos de un mensaje transmitido, logra el efecto de que, en comparación con un mensaje acorde a CAN, pueda transmitirse una mayor cantidad de datos con un único mensaje mediante el bus, en donde en caso de presentarse una primera condición de conmutación el campo de datos de los mensajes puede comprender más de ocho bytes desviándose de la norma CAN ISO 11898-1, y donde para determinar el tamaño del campo de datos al presentarse una primera condición de conmutación los valores de los bits del código de longitud de datos son interpretados al menos parcialmente como desviados de la norma CAN ISO 11898-1. De este modo, de manera ventajosa, incrementa la relación de la cantidad de datos con respecto a la información de control en un mensaje y, con ello, incrementa también la tasa media de transmisión de datos mediante el sistema bus.

Al establecer una asociación unívoca entre el contenido del código de longitud de datos y la longitud del campo de datos, de manera ventajosa, se alcanza una flexibilidad elevada con respecto al tamaño posible del campo de datos.

Asimismo, se considera ventajoso que para los valores utilizados por lo general en la norma CAN de entre 0b0001 y 0b1000 del código de longitud de datos sean utilizados los tamaños del campo de datos correspondientes a la norma CAN, es decir que se asignen entre 1 y 8 bytes, y que los valores restantes del código de longitud de datos sean utilizados para los otros tamaños admisibles del campo de datos hasta el tamaño máximo posible. Esto reduce la inversión para adaptar el software de aplicación al adecuarlo al método acorde a la invención de modo que pueda economizarse en cuanto a costes.

La ampliación del campo de datos y la adecuación de la interpretación del contenido del código de longitud de datos se efectúan en función de una condición de conmutación, de manera que al presentarse la primera condición de conmutación se aplica el método acorde a la invención, mientras que de lo contrario la transmisión de datos tiene lugar según el estándar CAN normal. Gracias a ello pueden utilizarse dispositivos acordes a la invención tanto en sistemas bus CAN estándar, así como también en sistemas bus nuevos, acordes a la invención, con campos de datos potencialmente más grandes.

De manera adicional, puede preverse que en caso de presentarse una segunda condición de conmutación los bits del código de longitud de datos sean interpretados como desviados... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para la transmisión de datos en serie en un sistema de bus con al menos dos unidades de procesamiento de datos participantes que intercambian mensajes mediante el bus, donde los mensajes enviados presentan una estructura lógica según la norma CAN ISO 11898-1, donde la estructura lógica comprende un bit de inicio de trama, un campo de arbitraje, un campo de control, un campo de datos, un campo CRC, un campo de acuse de recibo y una secuencia de fin de trama, donde el campo de control comprende un código de longitud de datos que contiene información sobre la longitud del campo de datos, caracterizado porque en caso de presentarse una primera condición de conmutación (UB1) el campo de datos de los mensajes puede comprender más de ocho bytes desviándose de la norma CAN ISO 11898-1, donde para determinar el tamaño del campo de datos al presentarse una primera condición de conmutación los valores de los bits del código de longitud de datos son interpretados al menos parcialmente como desviados de la norma CAN ISO 11898-1.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque, en función del valor de la primera condición de conmutación, cada una de las combinaciones posibles de valores de los bits del código de longitud de datos es asociada a uno de los tamaños admisibles del campo de datos.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los mensajes en los cuales el campo de datos de los mensajes puede comprender más de ocho bytes desviándose de la norma CAN ISO 11898-1 y para determinar el tamaño del campo de datos los valores de los bits del código de longitud son interpretados al menos parcialmente como desviados de la norma CAN ISO 11898-1, pueden ser diferenciados de los mensajes acordes a la norma CAN a través de una primera identificación (K1) en el campo de arbitraje y/o en el campo de control.

4. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la primera identificación en las unidades de procesamiento de datos participantes es evaluada para determinar la primera condición de conmutación y el proceso de recepción es adaptado al tamaño del campo de datos en función de la primera condición de conmutación.

5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en caso de presentarse la primera condición de conmutación el campo de datos 16 puede comprender diferentes tamaños y 16 combinaciones de valores de los bits del código de longitud de datos son asociadas a los 16 tamaños diferentes del campo de datos.

6. Método según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en caso de presentarse la primera condición de conmutación el tamaño máximo posible del campo de datos es mayor a 16 bytes.

7. Método según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los valores entre 0b0001 y 0b1000 del código de longitud de datos son utilizados para los tamaños del campo de datos de entre 1 y 8 bytes según la norma CAN ISO 11898-1 y en caso de presentarse la primera condición de conmutación los valores restantes del código de longitud de datos son utilizados para los otros tamaños admisibles del campo de datos hasta el tamaño máximo posible.

8. Método según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los bits del código de longitud de datos son interpretados como desviados al menos parcialmente de la norma CAN ISO 11898-1 en caso de presentarse una segunda condición de conmutación (UB2) o una pluralidad de otras condiciones de conmutación y como desviados de la asociación si no se presenta la segunda condición o si no se presentan las otras condiciones de conmutación.

9. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque los mensajes en los cuales los bits del código de longitud de datos deben ser interpretados como desviados al menos parcialmente de la norma CAN ISO 11898-1 en caso de presentarse una segunda condición de conmutación o una pluralidad de otras condiciones de conmutación y como desviados de la asociación si no se presenta la segunda condición o si no se presentan las otras condiciones de conmutación pueden ser identificados a través de una segunda identificación (K2) o de otras identificaciones en el campo de arbitraje y/o en el campo de control.

10. Método según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque la segunda identificación o las otras identificaciones en las unidades de procesamiento de datos participantes es evaluada o son evaluadas para determinar la segunda condición de conmutación o las otras condiciones de conmutación y el proceso de recepción es adaptado al tamaño del campo de datos en función del resultado de la evaluación.

11. Método según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la segunda identificación sólo aparece en mensajes cuyo campo de arbitraje presenta el formato de un mensaje CAN en formato extendido y/o coincide con la identificación del formato extendido.

12. Método según una de las reivindicaciones 3 a 11, caracterizado porque la primera identificación (K1) se efectúa a través de un primer bit de identificación (EDL) , cuya posición se sitúa entre el último bit del identificador y el primer bit del código de longitud de datos y en la posición del mismo se encuentra un bit con un valor definido en mensajes según la norma CAN ISO 11898-1.

13. Método según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque un segundo bit de identificación sigue al primer bit de identificación (EDL) en el campo de control para la segunda identificación (K2) u otros bits de identificación siguen al primer bit de identificación (EDL) para las otras identificaciones.

14. Método según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque en función del valor de una tercera condición de conmutación (UB3) el campo CRC de los mensajes puede presentar al menos dos números diferentes de bits, donde al menos uno de los números válidos de bits en el campo CRC es un número de bits que se desvía de la norma CAN ISO 11898-1, donde para determinar el contenido de un campo CRC de ese tipo que presenta un número de bits diferente, se utiliza un polinomio generador que se desvía de la norma CAN ISO 11898-1.

15. Método según la reivindicación 14, caracterizado porque los mensajes en los cuales el campo CRC de los mensajes puede presentar al menos dos números de bits diferentes en función del valor de una tercera condición de conmutación (UB3) pueden identificarse a través de una tercera identificación (K3) en el campo de arbitraje y/o en el campo de control, donde la tercera identificación puede coincidir con la primera identificación.

16. Método según la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque el valor de la tercera condición de conmutación (UB3) en las unidades de procesamiento de datos participantes se determina en función de la tercera identificación (K3) , coincide con la primera condición de conmutación o se deriva de la primera condición de conmutación y/o del contenido del código de longitud de datos, donde el proceso de recepción es adaptado al tamaño del campo CRC en función de la tercera condición de conmutación.

17. Método según una de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque al inicio de un mensaje el cálculo de al menos dos sumas de verificación CRC comienza de forma paralela mediante polinomios generadores diferentes y, dependiendo del valor de la tercera condición de conmutación, se decide qué resultado de un cálculo CRC iniciado de forma paralela se utiliza.

18. Método según una de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado porque si se presenta la tercera condición de conmutación en el caso de al menos un cálculo CRC realizado se consideran también bits de relleno eventuales dentro de las secciones del mensaje que se encuentran en frente del campo CRC.

19. Método según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque en función del valor de una cuarta condición de conmutación (UB4) la longitud temporal del bit dentro de un mensaje puede adoptar al menos dos valores diferentes, donde para al menos una primer área predeterminable dentro del mensaje, la longitud temporal del bit es mayor o igual que un valor mínimo predeterminado de aproximadamente un microsegundo y al menos en una segunda área predeterminable dentro del mensaje la longitud temporal del bit presenta un valor reducido en comparación con la primer área.

20. Método según la reivindicación 19, caracterizado porque al menos dos valores diferentes de la longitud temporal del bit son realizados dentro de un mensaje a través de la utilización de al menos dos factores de escala diferentes para ajustar la unidad temporal del bus relativamente con respecto a la unidad de tiempo menor o al ciclo del oscilador durante la operación.

21. Método según una de las reivindicaciones 19 a 20, caracterizado porque los mensajes en los cuales, en función del valor de una cuarta condición de conmutación, la longitud temporal del bit dentro de un mensaje puede adoptar al menos dos valores diferentes, pueden identificarse a través de una cuarta identificación en el campo de arbitraje y/o en el campo de control, donde la cuarta identificación puede coincidir con la primera y/o con la tercera identificación.

22. Método según una de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizado porque el valor de la cuarta condición de conmutación en las unidades de procesamiento de datos participantes se determina en función de la cuarta identificación, coincide con la primera condición de conmutación y/o con la tercera condición de conmutación o se deriva de la primera condición de conmutación y/o de la tercera condición de conmutación, donde en función del valor de la cuarta condición de conmutación el proceso de recepción es adaptado a los diferentes valores de la longitud del bit dentro de un mensaje.

23. Método según una de las reivindicaciones 21 a 22, caracterizado porque la cuarta identificación (K4) se efectúa a través de otro bit de identificación (BRS) que se sitúa entre el primer bit de identificación (EDL) y el primer bit del código de longitud de datos.

24. Método según una de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque los mensajes se transmiten controlados temporalmente según el método descrito en la norma TTCAN ISO 11898-4.

25. Dispositivo para la transmisión de datos en serie en un sistema de bus con al menos dos unidades de procesamiento de datos participantes que intercambian mensajes mediante el bus, donde los mensajes enviados 5 presentan una estructura lógica según la norma CAN ISO 11898-1, donde la estructura lógica comprende un bit de inicio de trama, un campo de arbitraje, un campo de control, un campo de datos, un campo CRC, un campo de acuse de recibo y una secuencia de fin de trama, donde el campo de control comprende un código de longitud de datos que contiene información sobre la longitud del campo de datos, caracterizado porque en caso de presentarse una primera condición de conmutación (UB1) el campo de datos de los mensajes puede comprender más de ocho bytes desviándose de la norma CAN ISO 11898-1, donde para determinar el tamaño del campo de datos al presentarse una primera condición de conmutación los valores de los bits del código de longitud de datos son interpretados al menos parcialmente como desviados de la norma CAN ISO 11898-1.

26. Dispositivo según la reivindicación 25, caracterizado porque el dispositivo, a través de medios adecuados, está configurado para ejecutar al menos uno de los métodos para transmitir datos según la reivindicación 2 a 24.

27. Dispositivo según la reivindicación 25, caracterizado porque el dispositivo, a través de una cantidad suficiente de registros de desplazamiento, está configurado para calcular al menos dos sumas de verificación CRC según la reivindicación 17.

28. Utilización del método según una de las reivindicaciones 1 a 24 en el funcionamiento normal de un vehículo de motor o de una instalación industrial para transmitir datos entre al menos dos dispositivos de control del vehículo de 20 motor o de la instalación industrial, los cuales se encuentran conectados mediante un bus de datos adecuado.

29. Utilización del método según una de las reivindicaciones 1 a 24 durante la producción o el mantenimiento de un vehículo de motor o de una instalación industrial para transmitir datos entre una unidad de programación conectada a un bus de datos adecuado con el fin de una programación y al menos un dispositivo de control del vehículo de motor o de la instalación industrial que se encuentra conectado al bus de datos.