MÓDULOS DE COMUNICACIONES.

Módulo de comunicaciones para la conexión de un bus en serie (3),

el cual transmite datos en forma de paquetes a una pluralidad de buses del sistema (5) de una puerta de enlace (1) de un multiprocesador, los cuales transmiten datos en forma de palabras de datos, donde el módulo de comunicaciones (2) presenta: (a) una unidad de protocolo de comunicaciones (2c), conectada al bus en serie (3), para la conversión entre los paquetes de datos (DP) y los mensajes (MSG), los cuales, respectivamente, se componen de una pluralidad de palabras de datos (DW); (b) una unidad de transferencia de mensajes (2d) para la transferencia de mensajes (MSG) entre al menos una memoria de mensajes (2e) y una unidad de protocolo de comunicaciones (2c), así como memorias búfer (2f, 2g); (c) una pluralidad de unidades de interfaz (2a, 2b), las cuales se encuentran conectadas, respectivamente, a un bus del sistema asociado (5-1, 5-2) de la puerta de enlace (1) del multiprocesador, donde cada unidad de interfaz (2a, 2b) se encuentra conectada por lo menos a una memoria búfer (2f, 2g) asociada, la cual almacena temporalmente un mensaje (MSG); (d) donde tiene lugar una transmisión de palabras de datos (DW) mediante la pluralidad de buses del sistema (5-1, 5-2) de la puerta de enlace (1) del multiprocesador, y sus unidades de interfaz (2a, 2b) asociadas desde y hacia las memoria búfer (2f, 2g) de las unidades de interfaz (2a, 2b), en forma simultánea y sin tiempo de espera; (e) donde cada bus del sistema (5-1, 5-2) presenta un maestro asociado del bus del sistema (4-1, 4-2)

La presente invención hace referencia a un módulo de comunicaciones para la conexión de un bus en serie, en particular a un módulo de comunicaciones para una puerta de enlace, a la que se encuentra conectada una pluralidad de buses de campo en serie.

La conexión en red de aparatos de control, sensores y actuadores con la ayuda de una red, así como de un sistema de comunicaciones, compuesto por un enlace de 10 comunicaciones, en particular de un bus, y módulos de comunicaciones correspondientes, se ha incrementado drásticamente en los últimos años en la construcción de vehículos modernos o también en la construcción de máquinas, en particular dentro del área de las máquinas herramientas, así como también en la automatización. De este modo, pueden obtenerse efectos sinérgicos a través de la 15 distribución de funciones en una pluralidad de participantes, en particular en aparatos de control. Se hace referencia, en este caso, a sistemas distribuidos. Dichos sistemas distribuidos o redes, se componen de participantes y de sistemas bus que unen a los participantes, o de una pluralidad de sistemas bus. Las comunicaciones entre diferentes estaciones, así como participantes, tiene lugar cada vez más mediante un 20 sistema de comunicaciones semejante, un sistema bus o una red, mediante los cuales son transferidos en mensajes los datos a ser transmitidos. Este tráfico de comunicaciones en el sistema bus, los mecanismos de acceso y de recepción, así como el tratamiento de errores, son reglados mediante un protocolo correspondiente, donde la denominación del respectivo protocolo es utilizado con frecuencia, y aquí

25 también, como sinónimo para la red, así como para el sistema bus en sí mismo. Por ejemplo, dentro del área de los automóviles se ha establecido el bus CAN (Controller Area Network). Éste es un protocolo controlado por eventos, es decir, actividades del protocolo, como el envío de un mensaje, son iniciadas a través de eventos originados fuera del sistema de comunicaciones. Es posibilitado el acceso unívoco al sistema de comunicaciones, así como al sistema bus, mediante un arbitraje de bits basado en prioridades. Para ello, es condición que sea asignada una prioridad a los datos a ser transmitidos, con ello, a cada mensaje. El protocolo CAN es muy flexible; es posible la incorporación de participantes y mensajes adicionales sin dificultad alguna, siempre que aún haya prioridades libres (Message Identifier – identificador de mensaje). La agrupación de todos los mensajes con prioridades a ser enviados en la red y sus participantes emisores, así como receptores, así como los módulos de comunicaciones correspondientes, son distribuidos en una lista, en la así llamada matriz de comunicaciones.

Un enfoque alternativo para una comunicación espontánea, programada mediante eventos, es el modelo controlado exclusivamente mediante tiempo. Todas las actividades de comunicaciones en el bus son estrictamente periódicas. Las actividades del protocolo, como el envío de un mensaje, sólo son activadas a través de la actualización de un tiempo válido para el sistema bus en su globalidad. El acceso a este medio se basa en la asignación de ranuras de tiempo, en las cuales un emisor tiene el derecho de envío exclusivo. De este modo, puede ser ya establecida la secuencia de mensajes, por lo general, antes de la puesta en servicio. Se elabora un

15 esquema de tiempos, por tanto, que satisfaga los requisitos de los mensajes con respecto a la frecuencia de repetición, la redundancia, los tiempos límite, etc. Se hace referencia a la así llamada programación de tiempos de bus. Un sistema bus semejante es, por ejemplo, el TTP/C. Una combinación de las ventajas de ambas clases de buses mencionadas, tiene lugar en el modelo de solución del CAN controlado por tiempo, del así llamado TTCAN (Time Triggered Controller Area Network). Éste satisface los requisitos antes esbozados de acuerdo a las comunicaciones programadas por tiempo, así como los requisitos de acuerdo a un cierto grado de flexibilidad. El TTCAN cumple con estos requisitos a través de la estructuración de la circulación de las comunicaciones en las así llamadas ventanas de tiempo exclusivas para mensajes periódicos de determinados participantes de las comunicaciones y en las así llamadas ventanas de tiempo de arbitraje para mensajes espontáneos de una pluralidad de participantes de las comunicaciones. TTCAN se basa, fundamentalmente, en comunicaciones periódicas, programada por tiempo, la cual es sincronizada mediante un participante que indica el tiempo principal, así como un módulo de comunicaciones, el así llamado maestro de tiempo, con la ayuda de un mensaje de tiempo de referencia.

- 3El protocolo FlexRay brinda otra posibilidad para unir diferentes formas de transmisión, a través del cual es descrito un sistema de bus rápido, determinístico y tolerante a errores, en particular para ser empleado en un vehículo. Este protocolo opera de acuerdo al método del Time-Division-Multiple-Access -acceso múltiple 5 por división de tiempo -(TDMA), donde a los participantes, así como a los mensajes a ser transmitidos, les es asignada una ranura de tiempo fija, dentro de la cual tienen acceso exclusivo al enlace de comunicaciones del bus. Las ranuras de tiempo se repiten en un ciclo fijo, de modo que puede ser predicho exactamente el instante en el cual un mensaje es transmitido mediante el bus, y el acceso al bus tiene lugar 10 determinísticamente. Para aprovechar de forma óptima el ancho de banda para la transmisión del mensaje en el sistema bus, el ciclo es subdividido en una parte estática y una parte dinámica. Las ranuras de tiempo fijas se encuentran en la parte estática al inicio de un ciclo del bus. En la parte dinámica se encuentran adjudicadas dinámicamente las ranuras de tiempo. De este modo, se posibilita entonces el acceso 15 exclusivo al bus respectivamente sólo por un breve período de tiempo. Si no tiene lugar un acceso, el acceso es liberado para el próximo participante. Este lapso de tiempo es denominado como minislot (miniranura de tiempo), en el cual se espera el acceso del primer participante. La solicitud US 2006/0041705 revela una unidad de arbitraje para el arbitraje 20 de las comunicaciones entre diferentes micro procesadores. Tal como recién se ha representado, existe una variedad de diferentes tecnologías de transmisión y, asimismo, clases de sistemas bus o redes. Con frecuencia, deben ser unidos varios sistemas bus de la misma o de diferente clase. Para ello es útil una unidad de la interfaz del bus, una así llamada puerta de enlace. 25 De este modo, una puerta de enlace es una interfaz entre diferentes buses que pueden ser de la misma o de distinta clase, donde la puerta de enlace transfiere mensajes desde un bus a otros o a una pluralidad de buses. Las puertas de enlace conocidas se componen de una pluralidad de módulos de comunicaciones independientes, donde el intercambio de mensajes tiene lugar mediante la interfaz del procesador (CPU 30 Interface) del respectivo participante, así como de los módulos de comunicaciones correspondientes del respectivo módulo de comunicaciones. De este modo, la interfaz de este procesador, a través de este intercambio de datos, es cargada en gran

medida en forma adicional, con respecto al participante mismo y en relación a los mensajes a ser transmitidos, debido a lo cual resulta, en conjunto con la estructura de transmisión de allí resultante, una velocidad de transmisión relativamente reducida. Asimismo, existen controladores de comunicaciones o módulos de comunicaciones 5 que se dividen en una memoria de mensajes común, en la así llamada memoria de mensajes, así como Message-RAM, para así compensar las desventajas de la estructura. Sin embargo, módulos de comunicaciones integrados semejantes son muy flexibles en cuanto a la transmisión de datos y, particularmente, se encuentran especificados para una determinada cantidad de conexiones del bus y, por lo general,

10 para el mismo sistema bus. La figura 1 muestra un módulo de comunicaciones tradicional, así como un controlador de comunicaciones CC para una puerta de enlace tradicional, tal como se representa en la figura 2. El módulo de comunicaciones CC presenta una interfaz para un bus periférico interno, así como un bus del sistema de la puerta de enlace, y una interfaz adicional para un bus en serie externo. El bus del sistema comprende una dirección del bus, un bus de datos, un bus de control, y sirve para la transmisión interna de datos dentro de la puerta de enlace. Junto al módulo de comunicaciones, al bus del sistema se encuentran conectadas una CPU anfitriona con una memoria de mensajes RAM, así como...

1. Módulo de comunicaciones para la conexión de un bus en serie (3), el cual transmite datos en forma de paquetes a una pluralidad de buses del sistema (5) de una puerta de enlace (1) de un multiprocesador, los cuales transmiten datos en forma de palabras de datos, donde el módulo de comunicaciones (2) presenta:

(a) una unidad de protocolo de comunicaciones (2c), conectada al bus en serie (3), para la conversión entre los paquetes de datos (DP) y los mensajes (MSG), los cuales, respectivamente, se componen de una pluralidad de palabras de datos (DW); (b) una unidad de transferencia de mensajes (2d) para la transferencia de mensajes (MSG) entre al menos una memoria de mensajes (2e) y una unidad de protocolo de comunicaciones (2c), así como memorias búfer (2f, 2g);

(c) una pluralidad de unidades de interfaz (2a, 2b), las cuales se encuentran conectadas, respectivamente, a un bus del sistema asociado (5-1, 5-2) de la puerta de enlace (1) del multiprocesador, donde cada unidad de interfaz (2a, 2b) se encuentra conectada por lo menos a una memoria búfer (2f, 2g) asociada, la cual almacena temporalmente un mensaje (MSG);

(d) donde tiene lugar una transmisión de palabras de datos (DW) mediante la pluralidad de buses del sistema (5-1, 5-2) de la puerta de enlace (1) del multiprocesador, y sus unidades de interfaz (2a, 2b) asociadas desde y hacia las memoria búfer (2f, 2g) de las unidades de interfaz (2a, 2b), en forma simultánea y sin tiempo de espera;

(e) donde cada bus del sistema (5-1, 5-2) presenta un maestro asociado del bus del sistema (4-1, 4-2).

2. Módulo de comunicaciones conforme a la reivindicación 1, donde el bus en serie (3) es un bus de campo.

3. Módulo de comunicaciones conforme a la reivindicación 2, donde el bus de campo es un bus CAN (Controller Area Network).

4. Módulo de comunicaciones conforme a la reivindicación 2, donde el bus de 30 campo es un bus FlexRay.

5. Módulo de comunicaciones conforme a la reivindicación 2, donde el bus de campo es un bus MOST.

6. Módulo de comunicaciones conforme a la reivindicación 2, donde el bus de campo es un bus LIN.

7. Módulo de comunicaciones conforme a la reivindicación 1, donde el bus en serie (3) es un bus Ethernet.

5 8. Módulo de comunicaciones conforme a la reivindicación 1, donde la unidad de transferencia de mensajes (2d) señaliza la recepción del mensaje (MSG) transmitido mediante un bus del sistema (5-1, 5-2) en forma de palabras de datos al maestro del bus del sistema (4-1, 4-2) del bus del sistema.

9. Módulo de comunicaciones conforme a la reivindicación 8, donde la unidad de transferencia de mensajes utiliza señales para confirmar al maestro del bus del sistema (4-1, 4-2) la recepción de un mensaje a ser transmitido (MSG), después de que éste ha solicitado la información.

10. Módulo de comunicaciones conforme a la reivindicación 1, donde un mensaje recibido por el bus del sistema (5-1, 5-2), el cual es almacenado temporalmente en una memoria búfer (2f, 2g) y es transmitido a la memoria de mensajes (2e) por la unidad de transferencia de mensajes (2d), presenta al menos un bit indicador para señalizar un estado listo para ser enviado mediante el bus en serie (3).

11. Método para la transmisión bidireccional de datos entre un bus en serie, el cual transmite datos en forma de paquetes, y una pluralidad de buses del sistema de una puerta de enlace de un multiprocesador, donde cada bus del sistema (5-1, 5-2) presenta un maestro asociado del bus del sistema (4-1, 4-2), donde los buses del sistema transmiten los datos en forma de palabras, presentando las siguientes etapas:

(a) conversión de los paquetes de datos (DP), los cuales son transmitidos mediante el bus en serie (3), en mensajes, los cuales presentan una pluralidad de palabras de datos (DW);

(b) almacenamiento temporal de los mensajes en memorias búfer (2f, 2g); y

(c) transmisión de palabras de datos (DW) mediante la pluralidad de buses del

sistema (5-1, 5-2), desde y hacia las memorias búfer (2f, 2g) en forma 30 simultánea y sin tiempo de espera.

“Siguen 3 páginas de dibujos”