Dispositivo para la sincronización de al menos dos sistemas de bus con un primer módulo de comunicaciones para un primer sistema de bus y con un segundo módulo de comunicaciones para un segundo sistema de bus,

en el que en el primer módulo de comunicaciones está presente una primera información de activación (TMI1), a través de la cual se activa en el primer sistema de bus una señal de disparo (TS), en el que el dispositivo está configurado de tal forma que el primero y el segundo módulos de comunicaciones están contenidos en una puerta de acceso (Gateway) (100) como conexión de los sistemas de bus a sincronizar y están conectados a través de una primera conexión (V) y, además, están conectados a través de una disposición adicional de línea de activación (600) y de tal manera que la primera información de activación (TMI1) es transmitida en forma de una interrupción al segundo módulo de comunicaciones a través de la disposición de línea de activación (600), y el segundo módulo de comunicaciones está configurado de tal forma que a partir de la primera información de activación (TMI1) se calcula un valor de la información de tiempo (CT2Mess) y este valor de la información de tiempo (CT2Mess) es comparado con una segunda marca de tiempo (TM2) del segundo sistema de bus, de manera que se calcula una diferencia de tiempo (TD) y se activa el siguiente mensaje de referencia (RN) en el segundo sistema de bus en función de la segunda marca de tiempo (TM2) y de la diferencia de tiempo (TD)

Estado de la técnica

La invención parte de un dispositivo para la sincronización de dos sistemas de bus así como de una disposición correspondiente que está constituida por dos sistemas de bus, en los que se realiza un control temporal a través de mensajes de referencia de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones independientes.

Un mensaje de referencia de este tipo para la generación de ciclos de base en el marco de una comunicación controlada por tiempo sobre un sistema de bus se utiliza, por ejemplo en FlexRay y también en TTCAN. Tales sistemas de bus son necesarios, puesto que la conexión en red de aparatos de control, sensores y actuadores se ha incrementado drásticamente en los últimos años en la construcción de automóviles moverlos o también en la construcción de máquinas, en particular en el sector de las máquinas herramientas como también en la automatización. En este caso se pueden conseguir efectos de sinergia a través de la distribución de funciones sobre varios aparatos de control. La comunicación entre diferentes estaciones de tales sistemas distribuidos tiene lugar, por lo tanto, cada vez más a través de un sistema de bus o también a través de varios sistemas de bus acoplados. El tráfico de comunicaciones sobre los sistemas de bus, mecanismos de acceso y mecanismos de recepción así como el tratamiento de errores se regulan a través de un protocolo. Un protocolo, por ejemplo establecido en el sector del automóvil, es el Protocolo CAN (controler area network). Este protocolo es un protocolo controlado por acontecimientos, es decir, las actividades del protocolo como la emisión de un mensaje sin iniciadas por acontecimientos, que tienen su origen fuera del sistema de comunicaciones, es decir, del sistema de bus. En este caso, se trata de un sistema de bus controlado por acontecimientos, que puede ser activado especialmente también a través de acontecimientos externos. De esta manera, el Protocolo CAN es muy flexible y, por lo tanto, es posible sin problemas una adición de otros usuarios y mensajes.

Una aplicación alternativa a la comunicación espontánea controlada por acontecimientos es la aplicación puramente controlada por tiempo. Todas las activi8dades de comunicación sobre el bus son estrictamente periódicas. Las actividades de protocolo, como la emisión de un mensaje solamente son activadas a través del progreso de un tiempo válido para todo el sistema de bus. El acceso al medio se basa en la división de intervalos de tiempo, en los que un emisor tiene derecho de emisión exclusivo. El protocolo es comparativamente inflexible; una adición de nodos nuevos solamente es posible cuando previamente han sido liberados ya los intervalos de tiempo correspondientes. Esta circunstancia obliga a determinar las secuencias de las series de mensajes ya antes de la puesta en servicio. Por lo tanto, en este caso, se establece un horario, que debe satisfacer los requerimientos de los mensajes en lo que se refiere a la frecuencia de repetición, redundancia, plazos, etc. El posicionamiento de los mensajes debe sincronizarse en este caso dentro de los periodos de emisión a las aplicaciones, que producen los contenidos de los mensajes, para mantener al mínimo las latencias entre aplicación e instante de la emisión. Cuando esta sincronización no se lleva a cabo, se anula la ventaja de la transmisión controlada por el tiempo, es decir, la inestabilidad de latencia mínima durante la emisión de los mensajes en el bus. De esta manera, se plantean altos requerimientos a los centros de planificación en el caso de una aplicación controlada puramente por el tiempo.

El principio de solución mostrado en el proyecto de norma ISO 11898-4 de 2003 (ISO/TC22/SC3)de una Red de Área de Control controlada por el tiempo, la llamada TTCAN (time triggered controller area network) cumple los requerimientos esbozados anteriormente de la comunicación controlada por el tiempo así como los requerimientos de una cierta medida de flexibilidad. El TTCAN cumple esto a través de la estructura de rondas de comunicación, los llamados ciclos básicos (basic cycle) a través de la emisión de un mensaje de referencia a través de cronómetro o maestro de tiempo, el llamado Time Master. Estos ciclos básicos son divididos entonces, por su parte, en las llamadas ventanas exclusivas de tiempo para mensajes periódicos de determinados usuarios de la comunicación y en las llamadas ventanas de arbitraje de tiempo para mensajes espontáneos de varios usuarios de la comunicación.

Por lo tanto, por lo demás, no sólo se parte de la sincronización de al menos dos sistemas de bus TTCAN o redes, sino de la misma manera de otros sistemas de bus comparables ya mencionados, como por ejemplo el FlexRay, en el que debe garantizarse también una sincronización de sistemas de bus mixtos, es decir, diferentes.

En tales sistemas, se determina la ronda de comunicaciones, como ya se ha mencionado, a través de un ciclo básico, es decir, a través de un cronómetro o un primer usuario, que transmite de forma repetida un mensaje de referencia en al menos un intervalo de tiempo predeterminable a través del sistema de bus, de manera que el mensaje de referencia es activado a través de una información de activación temporal, cuando una información de tiempo alcanza una marca de tiempo asociada a la información de activación. La información de tiempo en el TTCAN es, por ejemplo, el tiempo del ciclo o Cycle Time, que está predeterminado a través del tiempo local, es decir, la hora local del cronómetro o del maestro de tiempo o Time Master así como a través del mensaje de referencia. Si se alcanza una marca de tiempo determinada a través de esta información de tiempo, es decir, el tiempo del ciclo del TTCAN, entonces se activa un disparador siempre que se alcanza esta marca de tiempo, para iniciar el mensaje de referencia respectivo. De esta manera, el maestro de tiempo en el sistema de bus predetermina el tiempo para el sistema de bus de acuerdo con el ciclo básico. Si debe realizarse un desplazamiento de un ciclo básico de este tipo, el Protocolo TTCAN ofrece, por ejemplo, la posibilidad de desplazar la comunicación a través de la colocación de un bit en tal mensaje de referencia. Tal desplazamiento es necesario especialmente para sincronizar, por ejemplo, el bus TTCAN a la fase, en particular a una base de tiempo externa, por ejemplo cuando en el TTCAN se utiliza la opción de comunicación activada por tiempo sincronizada por acontecimiento (Event-Synchronized-Time-Triggered-Communication-Option).

Es decir, que las redes o los sistemas de bus controlados por tiempo, como el TTCAN o también el FlexRay mencionados anteriormente, ofrecen la mayoría de las veces la posibilidad de sincronizar la comunicación a la fase de una base de tiempo externa, como por ejemplo también de otra red o sistema de bus controlados por tiempo. El procedimiento más habitual hasta ahora, pero en el que tampoco se realiza una sincronización mixta, es decir, de varios sistemas de bus diferentes, es un procedimiento, que requiere varias acciones del controlador Host. En primer lugar, el Host debe comunicar a través de la colocación de bits/campos de bits correspondientes en un mensaje de referencia o a través de la emisión de un mensaje definido a todos los nodos o bien usuarios que al término del ciclo de la comunicación se introduce un intervalo de tiempo, un llamado Time-Gap. A continuación la CPU del Host debe esperar hasta que ha comenzado el Time-Gap. El mensaje de referencia siguiente se inicia entonces de forma sincronizada a través de la activación del disparador de tiempo.

De esta manera, también el documento WO 2005/013523 A1 muestra una sincronización del bus para la que se calcula, en el puente utilizado, a través de mediciones una información de frecuencia y de fases, que representan las informaciones de tiempo de las redes. En virtud de las tolerancias del reloj y de diferentes condiciones iniciales, estas fases de tiempo se pueden separar. Si el desplazamiento entre las dos redes es demasiado grande, es necesaria una adaptación de un tiempo de la red. Esta adaptación se realiza con las informaciones de fases y de frecuencia calculadas. A tal fin, éstas son emitidas a los otros nodos en la red a través de la línea de bus para que pueda adaptar su tiempo interno (adaptación en función de la información de las fases y de la frecuencia). Otros principios se describen en los documentos EP 1047213 A2 y EP 0942556 A2.

Sin embargo, en este procedimiento conocido es un inconveniente que siempre se realiza una intervención del controlador Host o del procesador, de manera... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la sincronización de al menos dos sistemas de bus con un primer módulo de comunicaciones para un primer sistema de bus y con un segundo módulo de comunicaciones para un segundo sistema de bus, en el que en el primer módulo de comunicaciones está presente una primera información de activación (TMI1), a través de la cual se activa en el primer sistema de bus una señal de disparo (TS), en el que el dispositivo está configurado de tal forma que el primero y el segundo módulos de comunicaciones están contenidos en una puerta de acceso (Gateway) (100) como conexión de los sistemas de bus a sincronizar y están conectados a través de una primera conexión (V) y, además, están conectados a través de una disposición adicional de línea de activación (600) y de tal manera que la primera información de activación (TMI1) es transmitida en forma de una interrupción al segundo módulo de comunicaciones a través de la disposición de línea de activación (600), y el segundo módulo de comunicaciones está configurado de tal forma que a partir de la primera información de activación (TMI1) se calcula un valor de la información de tiempo (CT2Mess) y este valor de la información de tiempo (CT2Mess) es comparado con una segunda marca de tiempo (TM2) del segundo sistema de bus, de manera que se calcula una diferencia de tiempo (TD) y se activa el siguiente mensaje de referencia (RN) en el segundo sistema de bus en función de la segunda marca de tiempo (TM2) y de la diferencia de tiempo (TD).

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer módulo de comunicaciones corresponde a un maestro de tiempo, maestro de tiempo potencial o un subordinado del primer sistema de bus, y está configurado de tal forma que transmite una señal de activación (TS) de forma repetida en un intervalo de tiempo predeterminable, activado a través de la primera información de activación (TMI1), cuando la primera información de tiempo (CT1) alcanza una primera marca de tiempo (TM1) asociada a la primera información de activación (TM1).

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una primera zona de memoria está prevista en el segundo módulo de comunicación, en el que se deposita el segundo valor de información de tiempo (CT2Mess).

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, en el que está prevista una segunda zona de memoria, en la que se deposita la segunda marca de tiempo (TM2).

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que está prevista una tercera zona de memoria, en la que se deposita la diferencia de tiempo (TD).

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, 3 ó 5, en el que la zona de memoria está configurada como registro.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el segundo módulo de comunicaciones corresponde a un maestro de tiempo del segundo sistema de bus y está configurado de tal forma que éste activa el siguiente mensaje de referencia (RN) en el segundo sistema de bus, cuando una segunda información de tiempo (CT2) alcanza la suma de la segunda marca de tiempo (TM2) y la diferencia de tiempo (TD).

8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el segundo módulo de comunicaciones corresponde a un subordinado en el segundo sistema de bus y está configurado de tal forma que, se transmite una segunda información de activación (TMI2) a un tercer módulo de comunicaciones, que es el maestro de tiempo en el segundo sistema de bus, cuando una segunda información de tiempo (CT2) alcanza la suma de la segunda marca de tiempo (TM2) y la diferencia de tiempo (TD).

9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primero y el segundo módulos de comunicaciones están conectados a través de una vía de comunicaciones de tal forma que la primera información de activación (TMI1) es inscrita directamente en un registro del segundo módulo de comunicaciones.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la vía de comunicación directa está realizada como comunicación de punto a punto.

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la vía de comunicación directa está realizada como línea binaria en serie.

12. Disposición formada por al menos dos sistemas de bus con un dispositivo para la sincronización de al menos dos sistemas de bus con un primer módulo de comunicaciones para un primer sistema de bus y con un segundo módulo de comunicaciones para un segundo sistema de bus, en el que en el primer módulo de comunicaciones está presente una primera información de activación (TMI1), a través de la cual se activa en el primer sistema de bus una señal de disparo (TS), en el que el dispositivo está configurado de tal forma que el primero y el segundo módulos de comunicaciones están contenidos

en una puerta de acceso (Gateway) (100) como conexión de los sistemas de bus a sincronizar y están conectados a través de una primera conexión (V) y, además, están conectados a través de una disposición adicional de línea de activación (600) y de tal manera que la primera información de activación (TMI1) es transmitida en forma de una interrupción al segundo módulo de comunicaciones a través de la 5 disposición de línea de activación (600), y el segundo módulo de comunicaciones está configurado de tal forma que a partir de la primera información de activación (TMI1) se calcula un valor de la información de tiempo (CT2Mess) y este valor de la información de tiempo (CT2Mess) es comparado con una segunda marca de tiempo (TM2) del segundo sistema de bus, de manera que se calcula una diferencia de tiempo (TD) y se activa el siguiente mensaje de referencia (RN) en el segundo sistema de bus en función de la

10 segunda marca de tiempo (TM2) y de la diferencia de tiempo (TD).